Botellas de leche direccionables (iluminación LED + Arduino): 12 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Convierta las botellas de leche PPE en luces LED atractivas y use un Arduino para controlarlas. Esto recicla una serie de cosas, principalmente las botellas de leche, y usa una cantidad muy baja de energía: los LED aparentemente disipan menos de 3 vatios pero son lo suficientemente brillantes para ver. Entre otras cosas, quería ver si podía hacer un La luz electrónica se siente más amigable para los humanos que la mayoría, y descubrimos que los controladores giratorios son una buena manera de hacerlo. Las botellas de leche PPE son una forma barata pero estéticamente agradable de difundir la iluminación LED. Especialmente si puede encontrar bonitos y redondos:) Modificar un objeto con iluminación LED no solo es ecológico, sino que también es mucho más sencillo que construir una vivienda desde cero. Debido a que los LED son pequeños, puede colocarlos en casi cualquier lugar y no producen mucho calor siempre que estén esparcidos y funcionando con el voltaje correcto. Este instructivo se ocupará principalmente del diseño físico y la producción, y estoy Asumiremos que tiene conocimientos básicos de creación de circuitos electrónicos e iluminación LED. Dado que los LED exactos y la fuente de alimentación que use probablemente variarán, solo entraré en los conceptos básicos de mi circuito en términos de especificaciones. También intentaré señalarle recursos útiles y explicarle más sobre el microcontrolador Arduino y el código que les dice que trabajen en secuencia. La electrónica de la iluminación LED básica es realmente simple, similar a la electrónica de la escuela primaria, por lo que probablemente no lo hará. tomará mucho tiempo para que lo recojas en absoluto.

Paso 1: herramientas y materiales

Para fabricar las luces por sí mismas, necesitará: Botellas de leche PPE Lámina de acrílico transparente de 3 mm Cable eléctrico de 2 núcleos (o cable de altavoz servirá; puede ser bastante liviano ya que solo tomará aproximadamente 12 V y muy poca corriente, dependiendo de cómo diseñe Su circuito). LEDsResistoresSoldadoraTubos termorretráctiles Un viejo transformador (verruga de pared para los estadounidenses), más enchufe + enchufe para acompañarlo. paso 2) Surtido de brocas diminutas Sierra para metales para niños (dependiendo de lo que use como carcasa) Destornilladores Pelacables Cortadores laterales / Cortacables SoldadorMultímetro Tercera mano (vital para soldar componentes juntos) Mecha desoldadora (si recupera cualquier componente de otros dispositivos) Cables de pinza de cocodrilo (para pruebas / prototipos) También es posible que desee hacer algún tipo de carcasa para ellos. Probé varias formas de colgarlos y me instalé en una sección doblada de tubería de PVC, colgada del techo con agujeros perforados para los cables. También intenté graparlos al techo. También puede colgarlos a través de una tabla montada en el techo, desde un conducto, o incluso hacer agujeros en el techo para acomodar los cables y alimentarlos desde un desván. El paso 5 muestra y habla sobre algunas de estas opciones. Lo anterior es todo lo que necesitará para hacer algunas luces que funcionen con un interruptor básico de encendido / apagado. Para darles funciones más avanzadas como el desvanecimiento o la secuenciación, también necesitará una gran cantidad de componentes como transitores y un microcontrolador: Arduino miniMini adaptador USB para arriba, o FTDL USB al cable del encabezado. se muestra a continuación, pero más sobre ellos y cómo funcionan juntos en el paso 6. También hay un gabinete para la caja de interruptores, que podría ser cualquier cosa que desee. Vi una preciosa caja redonda de sacramentos en la sala de Japón del Museo Británico, pero no me dejaron tenerla. Al final, utilicé una caja de plástico blanca para tarjetas moo porque encaja muy bien con el tema:) Con tal circuito en su lugar, hay todo tipo de cosas que puede programar un arduino para hacer con él. Me gusta la iluminación cinética, pero encuentro luces navideñas intermitentes, etc., llamativas y mecánicas. Su regularidad y consistencia es fría y poco acogedora (debe tomar trabajo crear el brillo naturalista de las buenas luces navideñas). No quiero nada llamativo (literalmente). Quiero un único control analógico para las luces que se sienta muy operado por humanos, que simplemente secuencia la forma en que se encienden y apagan. El código para eso, junto con un dial de sensación agradable y una perilla de aluminio estéticamente agradable, lo convierte en un juguete agradable.

Paso 2: cortar y perforar metacrilato

En primer lugar, vamos a cortar unos discos de metacrilato para colocarlos dentro de las tapas de las botellas de leche, luego perforar agujeros a través de los cuales podemos montar los LED y el cable. Cuando use el cortador de agujeros, taladre un trozo de madera. Presionar el material contra algo como esto mientras corta ayudará a mantener limpio el borde posterior. La madera blanda también le permite saber cuándo ha pasado por completo, ya que realmente puede sentir la forma en que la broca cambia a medida que llega a la madera. Una vez que sus discos estén listos, haga un agujero en todas las tapas de las botellas de leche para que coincidan con el centro. Agujeros en el metacrilato También necesita taladrar agujeros listos para el cableado y los LED. Lo que haga exactamente aquí depende del tipo de fuente de alimentación que utilizará y del tipo de circuitos que desee conectar. Los míos usan tres LED por luz, que coloqué uniformemente alrededor del disco. Necesitas un par de orificios para pasar las patas de cada LED y dos orificios lo suficientemente grandes para pasar los dos hilos de tu cable. (Vea la imagen para las notas explicativas). No usé una plantilla ni nada para esto, solo lo hice a ojo con un taladro de batería, algunos pedacitos y paciencia. Ocasionalmente, dos orificios estarían demasiado separados o muy juntos para las patas del LED, pero siempre que tenga cuidado, un poco de flexión permitirá que encajen. Si esto todavía no tiene sentido, no se preocupe, el siguiente paso debería dejarlo en claro.

Paso 3: Monte los LED

Ahora, pase los LED a través de los orificios, teniendo cuidado de observar la polaridad. Básicamente, los vamos a conectar en cadena, con cada pata negativa de un LED conectándose a la pata positiva del siguiente. La cantidad de conexiones en cadena de esta manera, si es que lo hace, depende del voltaje de la fuente de alimentación que utilice. El mío es de 12v, y mis LED tienen un voltaje directo de 3.3, por lo que los 9.9 voltios de tres LED es el máximo que mi suministro puede manejar. También necesitarán una resistencia para llevar el circuito a 12v. Definitivamente debería tener una resistencia en cada botella, porque si no lo hace, los LED se quemarán o al menos se calentarán (y brillarán más). Probé esto con un prototipo temprano, y se calentaron lo suficiente sin una resistencia para derretir el PPE de la tapa de la botella. Puede usar esta práctica calculadora LED para averiguar qué hacer con su propio circuito: https://led.linear1.org / led.wiz La captura de pantalla en este paso muestra exactamente los valores con los que estaba trabajando y el circuito resultante (las resistencias se agregan en el siguiente paso). Una vez que los LED pasen por los orificios y esté seguro de que la polaridad es correcto, comience a retorcer los cables como se muestra en la secuencia de imágenes para este paso. Los conductores más cercanos a los orificios del cable no se retuercen, porque se soldarán al cable en lugar de entre sí. Siga haciendo esto con todos ellos, asegurándose de conectar solo positivo a negativo en lugar de pos-pos o neg-neg. También me aseguré de mantener todas estas luces consistentes. Mirándolos hacia abajo, la corriente siempre entra por la izquierda, luego en el sentido de las agujas del reloj alrededor de los LED, que están conectados a tierra a través del orificio izquierdo.

Paso 4: Componentes de soldadura

Ahora tenemos que soldar todo en su lugar. En primer lugar, suelde todos los pares de cables trenzados juntos, luego recorte el exceso. A continuación, pele los tramos del cable eléctrico y luego páselos a través de los orificios para cables que taladró en cada disco. Envuelva los cables alrededor de los cables del LED, con el cable vivo (marrón) hacia el cable largo (positivo) de la cadena de LED. Enrolle el cobre alrededor de los cables, suéldelo en su lugar y vuelva a cortar cualquier exceso de cable. Doble el cable hacia atrás a través del orificio central, luego deslice la tapa de la botella hacia abajo del cable y sobre el disco. En el otro extremo, suelda una resistencia del valor correcto (en mi caso 120 ohmios) al cable positivo. La longitud de tus cables depende de cómo vayas a colgar tus luces. Como puede ver en la imagen final de este paso, elegí usar tramos de flexión bastante cortos, porque sabía que los uniría a tramos más largos y haría carcasas que ocultarían las uniones. También es más fácil trabajar con 12 longitudes más cortas, en lugar de 12 mucho más largas.

Paso 5: interruptores y carcasas

En este punto, tiene un juego de luces montadas en tapas de botellas de leche y diseñadas para funcionar con una fuente de alimentación particular. Las botellas de PPE, una vez que las haya etiquetado y lavado, simplemente se volverán a enroscar en las tapas y actuarán como difusores de aspecto agradable. Ahora puede conectar las luces con una simple caja de interruptores, como lo hice al principio, o elegir hacerlo hacer algo más complejo, como conducirlos usando la misma fuente de alimentación pero también un microcontrolador para que hagan cosas más interesantes. Debido a limitaciones de tiempo, he tenido estas luces como un prototipo en varias etapas de desarrollo durante aproximadamente 18 meses, y en ese tiempo los he montado de dos formas diferentes con tres cajas de interruptores diferentes. También los adapté con algunos LED mejores, que daban una luz ligeramente más azul y tenían carcasas difusas. En lugar de detallar cada paso de cada iteración, he puesto una selección de imágenes en este paso con notas que ilustran cada una de ellas. este instructivo se ocupará de la última (y más genial) forma que he elegido para usarlos: montados en una tubería de plástico y controlados individualmente.

Paso 6: microcontrol, componentes, barrido

Ok, genial. Ahora tenemos luces de botellas de leche que funcionan. Pero el control de encendido y apagado no es muy interesante. ¿Qué pasa con la atenuación y la secuenciación? Para esto, necesitamos un microcontrolador y voy a usar un Arduino. También necesitaremos un montón de componentes para trabajar con él, algunos de los cuales buscaré y reciclaré del hardware antiguo. Usé un Arduino estándar para hacer prototipos y asegurarme de que podía codificar lo que quería (todavía estoy muy un novato en este tipo de cosas): https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimila Y compré uno de estos más un adaptador USB para ir a la luz real: https://arduino.cc/en/ Main / ArduinoBoardMini En caso de que aún no haya oído hablar de ellos, los Arduino son hermosas plataformas de creación de prototipos que le permiten comenzar a aprender sobre microcontroladores de manera económica. El lenguaje de programación utilizado para decirles qué hacer también es bastante accesible. Hay una gran referencia en el sitio web de Arduino y un montón de buenos tutoriales para principiantes de Limor Friedman: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePagehttps://www.ladyada.net/learn/arduino/ Necesito rediseñar mi circuito, más complejo para acomodar un arduino mini. Quiero que pueda encenderlos y apagarlos de acuerdo con una lectura de un potenciómetro giratorio, lo que significa incorporar transistores en el circuito para que el arduino se active como interruptores. El arduino también funciona a 5v, por lo que tendré que producir un suministro regulado de 5v de mi existente de 12v a menos que use dos verrugas en la pared. El LM317T encaja perfectamente; al usar solo unas pocas resistencias (se detalla más adelante) puedo hacer que empuje la cantidad correcta de voltaje para el arduino. Aquí hay algunas referencias sobre el LM317T: https://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htmHe incluido algunas imágenes de los componentes a continuación, que en realidad van a formar un circuito bastante simple. También he incluido algunas fotos de un amplificador antiguo que compré en un mercado local por 2 libras. Tiene hermosas perillas de aluminio que probablemente costarían más de 2 libras cada una, y una carga completa de buenos potenciómetros e interruptores gruesos para arrancar. La recolección de equipos viejos puede llevar a la bolsa algunos componentes viejos realmente agradables por casi nada. Vea las fotos para obtener algunos consejos.

Paso 7: circuito de transistor

No puedo simplemente cambiar las luces a través del arduino, porque funcionan a 12v y el Arduino funciona a 5v. Los transistores me permiten usar una corriente más pequeña para encender y apagar una mucho más grande, sin freír el Arduino. La primera vez que separé el cableado de las luces, etiqueté cada cable con un número, sabiendo que volvería a ellos. con un Arduino en algún momento Dado que estoy usando transistores NPN, que van en el extremo de tierra del circuito, tendré que separar todos estos cables y comenzar a empalmar los de + 12v juntos. Usando cable de altavoz, me apegué a la convención de que el lado con rayas negras de cada par estaría vivo, mientras que el plano sería tierra. Hacer y ceñirse a convenciones como esta es importante para no perderse más tarde. Después de separar todos los cables, corté un agujero irregular en la parte superior de la tubería para el cableado. Mi intención era sellarlo nuevamente con cinta adhesiva blanca, con el cableado y el arduino adentro, pero esto salió un poco mal, como verás más adelante. Lo primero fue probar mi circuito. El transistor tiene tres pines: un colector, salida de voltaje y base. La base es con la que hablará el Arduino a través de una resistencia de 1K, el colector tomará la corriente de la conexión a tierra y el voltaje saldrá a tierra. La prueba funciona. Más información sobre el uso de transistores con Arduinos aquí: https://itp.nyu.edu/physcomp/Tutorials/HighCurrentLoads (Tenga en cuenta la resistencia de 1K entre el Arduino y el pin de la base allí) aquí también hay una introducción a los transistores: https:// www.mayothi.com / transistors.html Básicamente:

• Resistencias de soldadura a los pines de la base del transistor
• Conexión a tierra separada para cada luz y número para que pueda mantenerlas en un orden comprensible.
• Empalme todas las conexiones activas para las luces juntas, encogiéndose por calor sobre los empalmes cuando estén listos (esto es realmente importante, ya que los cables se volverán a colocar en la tubería, sería muy probable que cortaran la luz cuando se empaquetaran si no estaban debidamente aislados). Construya los empalmes hasta una sola conexión para el + 12v.
• Suelde el colector de cada transistor a la conexión a tierra de cada luz, encogiéndolo también.
• Use trozos cortos de cable para empalmar todos los emisores de transistores juntos, construyéndolos en una sola conexión a tierra.

A continuación, estarán conectados para comunicarse.

Paso 8: Cables de comunicación

Corta y pela 12 cables para soldar a las resistencias en los pines de la base de los transistores. Estos serán los cables que usa el arduino para hablar con los transistores. No olvide el termorretráctil. Una vez que los cables estén en su lugar, suéltelos a los enchufes de clavijas para que quepan en los encabezados de clavijas del Arduino Mini. Usé los pines 4-13 y los pines AD0 (14) y AD1 (15) como los 12 pines de salida para cambiar los transistores. Puede encontrar el pinout para el Arduino Mini aquí: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMini Si suelda los cables de comunicaciones a los enchufes de los pines en el orden correcto, deben conectarse directamente al arduino y funcionar como pretendía … el mío lo hizo. Uf. Con los enchufes completados, páselos a través del extremo de la tubería por ahora, junto con las conexiones en vivo y de tierra que empalmó anteriormente. Si tiene algunos cabezales de clavija de repuesto, facilitan el uso de pinzas de cocodrilo para probar que todo sigue funcionando.. Puede decirle al arduino que establezca un solo pin alto todo el tiempo, luego use un cable para tocar el pin para cada luz a su vez.

Paso 9: Regulación de voltaje

Dado que las luces funcionan con una fuente de 12v, es necesario que haya un regulador de voltaje que lo baje a 5v para el arduino. Ingrese el LM317T, que da un voltaje de salida dependiendo de las resistencias con las que lo aumente. La diferencia entre la entrada y la salida se elimina en forma de calor, por lo que a veces estos circuitos integrados necesitan un disipador de calor. Aquí hay un tutorial sobre el LM317: https://www.sash.bgplus.com/lm_317/tutorial-full.htm y aquí hay un útil calculadora: https://www.electronics-lab.com/articles/LM317/ Una vez que he encontrado los valores correctos para que suene a 5v para Arduino, sueldo, termoretráctil y prueba. 5.07v saliendo, no está mal. Ahora sé que funciona, puedo soldarlo en el paquete principal de cableado, tomando 12v, yendo a tierra y teniendo una tercera salida que irá al arduino. Comienzo otro conector de encabezado, colocando la línea de 5v correspondiente al pin de 5v en el arduino. También conecto tierra desde el arduino en el mismo zócalo también. Casi es hora de probarlo.

Paso 10: Programación

Necesito escribir un código para probar primero, y para subirlo al Arduino necesito conectar una placa de pruebas para conectar el adaptador USB al Arduino Mini. Vea la guía del Arduino mini aquí: https:// arduino. cc / en / Guide / ArduinoMin y el pinout para el adaptador USB aquí: https://arduino.cc/en/Main/MiniUSB Después de probar secuencias de flasheo con el código, etc. final de este instructable. También observe cómo las pruebas de pinzas de cocodrilo se vuelven más ordenadas cuanto más se realiza la soldadura. Es algo satisfactorio y también muy valioso probar que cada luz sigue funcionando en cada etapa. Probar únicamente al final lo dejará desconcertado y sin saber por dónde empezar si tiene un problema.

Paso 11: Cableado y caja de interruptores

Ahora para los controles. Como quiero que los controles estén separados de la luz, necesitaré algo de cable. El circuito necesita conexiones activas y de tierra, y el potenciómetro necesitará tres conexiones. Uno de estos será en vivo desde el Arduino, uno será la conexión al pin analógico que el arduino usará para leer el potenciómetro. El otro es tierra, lo que significa que solo necesito cuatro núcleos para subir a la luz. Dado que no tengo ningún cable de cuatro núcleos, entrelazo dos trozos largos de cable de altavoz. No es perfecto, pero tampoco está mal. Puede hacer esto fácilmente como se muestra en las fotos a continuación atando con cremallera los extremos de dos tramos de cable, colocando un extremo debajo de algo lo suficientemente pesado como para sostenerlo y luego trenzando los cables usted mismo. caja vacía de plástico blanco para tarjetas de moo que he tenido durante bastante tiempo. Algunos de los componentes, como la toma de corriente, también se reciclan de proyectos anteriores. Una tapa de extremo y algunas bridas servirán como alivio de tensión en el extremo de la luz del cable. Empiezo a marcar la caja para la olla, luego configuro para conectar los cables en el extremo de la luz. Al quitar un par pero no el otro cuando están entrelazados, es más fácil identificarlos. Uno de los pelados irá a tierra en el potenciómetro en la caja de interruptores, uno irá a + 12v en la toma de corriente. Los otros dos serán cables de señalización conectados a los otros pines de la olla, en el otro extremo, uno de estos irá al pin analógico del que el código le dice al arduino que tome una lectura, y el otro a + 5v. Nuevamente, todo se encogió por calor cuando estaba en su lugar. Las imágenes deberían mostrarle mejor cómo hice mi caja de interruptores, que casi salió desastrosamente mal. Intenté pegarlo primero, y el plástico parece ser impermeable al superpegamento … al final, lo clasifiqué usando un par de almohadillas de goma dentro de la caja y luego colocando un par de tornillos para la carcasa de la PC en todas las capas de la caja para sujetarlo. juntos y mantenga la olla en su lugar. La toma de corriente también necesitaba una brida, ya que no tenía tuercas para encajar la rosca.

Paso 12: Luz secuenciada

¡Finalizado! Más fotos y videos por venir, y el código se adjunta a continuación. Resultó que el cableado era demasiado grande para volver a entrar en la tubería, lo cual es lamentable. Significa que el LM317 y el arduino sobresalen de la parte superior de la tubería porque está lleno de cables y componentes. Aplastarlos más comenzó a hacer que se comportara de manera errática, así que los dejaré afuera. Dado que colgará del techo, dudo que se noten particularmente. Sin embargo, me hubiera gustado haber encontrado una solución que se mantuviera atractiva mientras acomodaba todos los circuitos, pero no importa, funciona como yo quiero. El simple control analógico se siente agradablemente humano. ¿Observa en el código que los números en los que las cosas se encienden y apagan no tienen diferencias uniformes? Eso es porque la olla que usé resultó ser Log en lugar de Linear, por lo que distribuir los umbrales de manera uniforme resultó en que toda la actividad se aplastara en un extremo del recorrido de la olla.

Primer premio en el Epilog Challenge