La carga de la matriz de luces: 3 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

Esta es una serie de latas de comida para perros vacías, cada una con una luz LED única en el interior y una lente de color en la abertura. Los LED están controlados por detectores de movimiento activados por la interacción del espectador. Al usar LED como fuente de luz para cada una de las latas, los requisitos de energía son bajos. El circuito usa una pequeña cantidad de componentes para impulsar los LED, y este instructivo describirá con cierto detalle cómo usa detectores de movimiento, transistores, resistencias y LED para crear el espectáculo de luces interactivo. Soy un novato en electrónica y solo recientemente he Creé mi primer diseño de circuito y construí este proyecto con éxito. Cualquiera que esté interesado en la electrónica podría alcanzar fácilmente mi nivel de experiencia como un principiante exitoso leyendo y haciendo, mi sabiduría aprendida es que si puedes permitirte mejores herramientas, ese es el camino a seguir. quiero promocionar una tienda o producto sobre otro, pero mi comunidad no tiene la mejor selección de tiendas donde pueda encontrar buenos componentes electrónicos, así que enumero Radio Shack como simplemente "Shack", reemplácelo con su tienda o proveedor favorito. 64 latas de comida para perros (lavadas) 32 LED verdes de 10 mm súper brillantes (www.evilmadscientist.com) 32 LED azules de 10 mm súper brillantes (www.evilmadscientist.com) Cable de conexión de 50 '(suministro electrónico, adivinando ya que no conté el uso) 10 Paneles de cedro (ferretería) 2 barras angulares de aluminio (ferretería) 2 barras de aluminio de 1/16 de pulgada de espesor (ferretería) 8 resistencias 1K 1/4 w (shack) 8 transistores PNP (shack) 8 detectores de movimiento DP-001 (www.glolab.com) 8 lentes Fresnel (www.glolab.com) Tubo termorretráctil de 5 '(para un producto final profesional uct, los colores coordinados son geniales) 1 fuente de alimentación de 9V 800ma (Shack) 1 interruptor (Shack) 1 PCB redonda (Shack) 31 tornillos de latón n. ° 8 (ferretería) 31 tuercas de latón n. ° 8 (ferretería) 31 arandelas de latón n. ° 8 (Ferretería) 32 lentes de vidrio (la idea original era para papel, vitela y mica o cualquier forma de máscara de silueta) 1 cable de extensión Herramientas: pistola de pegamento caliente (mejor que la cinta adhesiva) Pelacables (no confíe en los dientes, la herramienta que se muestra aquí es la mejor herramienta para el trabajo) soldador (no se engañe a sí mismo aquí, me volví mejor con un mejor hierro) soldar (fundente) Pistola de calor (solo es necesario si está termocontrayendo sus soldaduras de alambre) manos amigas (opcional pero altamente sugerido) lupa (opcional) Placa de pruebas (herramienta opcional, pero necesaria para cualquiera que se tome en serio el diseño de circuitos electrónicos) 1 resistencia de 39K (programación de sensibilidad DP-001) 1 resistencia de 2.7K (programación de permanencia DP-001) 1 taladro 1 broca de varios tamaños (imprescindible sobre una broca estándar) 1 destornillador 1 martillo (opcional, romper un dedo del pie elimina el aburrimiento y ted densidad de soldadura 64 LED con 128 cables) 1 calibre o escala 1 pegamento para madera 2 abrazaderas de tornillo largas Notas eléctricas: Vcc = fuente positiva Vdd = FET positivo, la fuente de alimentación proporciona positivo al detector, el transistor NFET en el DP-001 emite un valor positivo en el terminal lo llamamos VddVss = fuente negativa. Como artista que trabaja principalmente en óleos y recientemente en piezas más de alta tecnología, también he querido incorporar un poco de verde en mi trabajo. Tengo dos pugs y parece que les gusta comer todos los días, lo que genera desperdicios en los recipientes de comida, así que comencé a guardar las latas para algún proyecto futuro que sabía que se me ocurriría cuando tuviera una colección más grande. Otro artista amigo, que trabaja en vidrio fundido, mencionó que había una muestra con jurado que tenía como tema la "colaboración", y decidimos trabajar juntos en una obra de arte. Fue una oportunidad perfecta para usar esas latas de comida para perros que se instalaban en mi garaje. Con tantas latas, era evidente que la pieza debía tomar la forma de una especie de arreglo, que se iluminaba con el movimiento del espectador. Nos conocimos en una cafetería local y expuse mi plan, el nombre de la pieza vino tan natural como la naturaleza misma, una matriz de luz que usa una carga eléctrica. Aquí hay una descripción rápida del trabajo y el proceso de creación de esta obra de arte.

Paso 1: construcción del marco

Los paneles de cedro se encontraron en una ferretería local y fueron diseñados para revestir armarios. El costo fue de $ 23 dólares por 12 tablas; eran perfectos para el proyecto. También fueron elegidos por su color y forma con un beneficio adicional del ligero aroma a cedro.

Primero se lijó la cara de las tablas y se cubrió con un Varithane plano para evitar que atraigan grasa y suciedad al manipularlas, y para resaltar el color del cedro. Los tablones miden 3,75 "de ancho y 48" de largo, perfectos para que la matriz encaje dentro del ancho y alto de los tablones creando un espacio perfecto para una matriz cuadrada. El diámetro de la lata de comida para perros es de 3 "y encontrar una sierra perforadora de este tamaño fue fácil. Medí la línea central de los tablones y luego la distancia entre los centros de dos tablones uno al lado del otro. Con esta medida, separé los agujeros a lo largo de la línea vertical de las tablas para crear una matriz cuadrada de latas. Esto me proporcionó algo de espacio en la parte superior e inferior de la pieza, para equilibrar la pieza horizontalmente, se agregaron dos tablas en blanco, una a cada lado de la matriz. Taladre los agujeros para las latas con la sierra de corona de 3 ", lije el agujero y pruebe la lata en el agujero para probar la abertura. Pegue los paneles con una pequeña cantidad de pegamento para madera y fíjelos juntos, deje secar durante la noche. Quería que los extremos de las latas fueran uniformes y la base para que sobresalieran por la parte posterior del panel solo 1 ". Usando pilas de las piezas de los agujeros que se perforaron en las tablas para nivelar el panel terminado boca abajo de modo que cada uno pueda sobresalir 1 "por la espalda. Con la pistola de pegamento caliente, se colocó una gota de pegamento alrededor de la base de cada lata asegurándolos al panel. Para darle a la pieza la resistencia suficiente para que los paneles no se agrieten y se separen al manipularlos, las tablas también se unieron en la parte superior e inferior con una barra de aluminio plana y una pieza de aluminio en ángulo. La barra plana podría dejarse fuera, pero quería fuerza y se sabe que de vez en cuando hago ingeniería en exceso. Primero alinee la barra y el soporte angular con el borde del panel, sujete y luego taladre un solo orificio a través de la línea central vertical de cada tabla, uno en la parte superior y otro en la parte inferior. Átelos con los tornillos, tuercas y arandelas de latón. Para agregar fuerza a esta aplicación, aplique una gota de pegamento caliente a lo largo de las barras y los tablones. También puse una pequeña cuenta de pegamento caliente en la base de cada tuerca para mantenerlas en su lugar; el marco está listo. A continuación, prepare las latas. El interior de las latas era de un color gris que absorbía la luz del LED, con el fin de conseguir que más luz incidiera en las lentes y rebotara, esto se logró pintando el interior de las latas con pintura marcadora. El motivo de la elección de la pintura marcadora se debió a su boquilla, que está diseñada para apuntar hacia el suelo, por lo que la boquilla es recta, lo que facilita pintar el interior de las latas. También quería que los colores cambiaran un poco, así que elegí los colores rojo, verde, azul, blanco y amarillo; En ese momento, no conocía la apariencia ni el color, ya que mi amigo estaba ocupado haciéndolos mientras yo construía el marco y la electrónica. Para perforar los agujeros en las latas, un taladro estándar creaba una rebaba, que era demasiado difícil de limpiar y también hacía que el agujero fuera oblongo una vez desbarbado. Al usar una broca escalonada, el orificio está limpio porque esta broca fresará los bordes del orificio a medida que perfora, haciendo un orificio redondo perfecto del tamaño correcto para los LED. A continuación, medí el diámetro del extremo comercial del DP-001, para poder perforar agujeros en el panel para que se vieran; eligió un tamaño de taladro correspondiente y trazó un patrón circular para los agujeros. Esto fue para mantener la similitud constante con los círculos. Con todas las latas pintadas, perforadas e instaladas en el marco, es hora de trabajar en la electrónica.

Paso 2: Diseño electrónico

Entiendo que soy un novato en el diseño electrónico, si algunas de mis interpretaciones sobre las operaciones de los componentes son incorrectas, publique un comentario para que el lector pueda encontrar claridad. guarde sus dientes si ese es su hábito, y puede salvar su cordura al pelar cientos de cables; Esta es una herramienta económica, pero una gran herramienta. Antes de agregar toda la electrónica, es mejor crear un diseño y luego probar el funcionamiento del circuito. La desoldadura no es la forma de progresar y puede desperdiciar muchas piezas buenas de esa manera. La primera orden del día es calcular los valores de los componentes y definir los requisitos de potencia del circuito. El primer componente es el detector de movimiento DP-001, que tiene un rango de requisitos de energía desde un mínimo de 4v CC hasta un máximo de 15v CC, lo que nos brinda un rango agradable para trabajar. El circuito activará 65 LED y cada LED está clasificado para consumir 20 mA de corriente máxima. 65 x.020A = 1.3A (64 LED en latas y 1 para una luz de encendido), la corriente necesaria para el DP-001 es de 45 microamperios o.000045A x 8 = 00036A, que es un requisito de energía muy bajo. Elegí un transformador de potencia de 12v 800mA DC, dándome cuenta de que no iba a tener todos los LED encendidos al mismo tiempo, y ninguno estará encendido por mucho tiempo, esto tiene mucha potencia. Ahora que sabemos qué potencia impulsará los LED, debemos calcular el tamaño de las resistencias limitadoras que evitarán que los LED se quemen mientras se mantienen lo más brillantes posible. Esta es una tarea simple de usar la ley de Ohm para determinar cuánta resistencia necesita cada LED para mantenerse fresco y brillante. Las especificaciones de los LED dicen que la corriente máxima no debe exceder.020A (20mA), puede presionar este valor para hacerlos más brillantes si la duración de "encendido" es lo suficientemente corta. Calculando la resistencia necesaria, tome el voltaje y divídalo por el valor de corriente máxima. 12v DC /.020mA = 600 ohmios. Quería obtener la mayor cantidad de luz de cada LED, por lo que se eligió una resistencia de 470 ohmios. Recuerde que las luces no estarán encendidas continuamente, por lo que el peligro de que se quemen es pequeño, más 470 está cerca de 600. Para verificar cuánta corriente habrá Si usamos una resistencia de 470 ohmios, dividimos 12v por 470 ohmios para igualar.0255mA, una diferencia de.0055mA, que es insignificante. Los LED de un módulo no funcionarían, además todos se encenderían a la vez, lo que sería menos efectivo y algo aburrido. Si dividimos los 64 LED por 8 y usamos 8 detectores DP-001, cada uno de los cuales activa 8 LED para una corriente total de 160ma por detector, todavía es demasiado para el DP-001 que tiene un valor de sumidero máximo de 100mA. La especificación 2N3906 dice que puede pasar de 10 microamperios a 100 miliamperios, pero prefiero arriesgarme a un transitor que al módulo de detección de movimiento. Cómo elijo un transistor que funcionará en nuestro circuito: Hay dos tipos básicos de transistores de conmutación que veremos, un transitor NPN o PNP. La designación NPN y PNP describe sus puertas y funcionamiento. Elegí una resistencia PNP de uso general, la 2N3906, no tendrá que disipar mucho calor y es muy adecuada para este proyecto. Los transistores tienen tres conectores llamados base, colector y emisor. Se encienden mediante un voltaje detectado en su base, que abrirá la puerta y permitirá que fluya más corriente entre el colector y el emisor. La diferencia de funcionamiento entre NPN y PNP es que el NPN se encenderá si la base tiene un voltaje positivo de 0,7 vo más y se apagará por debajo de este valor. El PNP tiene polarización inversa y se enciende cuando la base detecta un voltaje bajo por debajo de.07v y se enciende por encima de este valor. Los LED se encienden usando el terminal fuera del DP-001 para encender el transistor que permitirá que la corriente fluya a través de los LED. El DP-001 emite un "alto" en el terminal de salida y pasará "bajo" hacia el negativo cuando se detecte movimiento. Una nota rápida sobre los transistores PNP y NPN, no entraré en la construcción de estos componentes, solo el hecho de que se comportan de manera opuesta porque tienen un sesgo opuesto. El transistor NPN conducirá la corriente entre el colector y el emisor si hay una diferencia de valor de voltaje positivo entre la base y el emisor, mientras que el PNP conducirá la corriente entre el colector y el emisor si la base detecta un voltaje más bajo entre la base y el emisor.. No podemos usar un transistor NPN porque se conmuta cuando hay un "alto" en su base con respecto a su emisor. Recuerde, el DP-001 se pone "bajo" cuando se detecta movimiento. Así que elegí usar transistores PNP ya que se activan por un "bajo" en la base con respecto al emisor, lo que permite que la corriente fluya a través del transistor cuando el terminal del DP-001 se pone "bajo" con la detección de movimiento IR.. El circuito a continuación es un circuito simple que muestra cómo funcionará el sistema, para agregar otros 7 detectores, resistencias y LED, todo lo que tenemos que hacer es copiar este diseño ocho veces. Aquí está parte de la lógica que entró en el circuito diseñado a continuación, así que que funciona según lo planeado y los componentes no se queman en una nube de humo azul. No necesitamos que la corriente fluya por la salida del terminal del DP-001 y por la base del transistor 2N3906, solo necesitamos tener un interruptor lógico entre "alto" y "bajo", para reducir la corriente a través de la base del transitor, agregue una resistencia de 1k ohmios (r1) en la salida del terminal DP-001 y la base del transistor 2N3906. Antes de atar el ánodo del LED al transistor, colocamos una resistencia limitadora de corriente (r2) con un valor de resistencia de 470 ohmios entre los dos componentes. Cuando el DP-001 no está detectando movimiento, su terminal de salida será "alta" (Vdd) y este valor alto será detectado en la base de nuestro transistor, bloqueando el flujo de corriente entre el colector y el emisor. Cuando el DP-001 detecta movimiento, el terminal de salida se pondrá "bajo" (Vss) y el transistor se encenderá y permitirá que la corriente fluya entre el colector y el emisor, iluminando el LED, la resistencia de 470 ohmios limitará el calor que causa la corriente a través el LED.

Paso 3: construcción del circuito

Sugiero invertir en al menos una placa de tamaño promedio, es la buena herramienta para un modificador de circuitos. Primero probé el diseño simple usando el DP-001, resistencias limitadoras, transistor de conmutación y LED. Cuando esto funcionó según lo planeado, construí el circuito de conmutación con los ocho transistores y resistencias y los conecté todos para una prueba final.

El circuito simple fue probado, cuando el movimiento IR pasó frente al detector, el LED se encendió. En este punto, era hora de soldar los cables a todos los LED, luego cablear todos los detectores con su salida positiva (roja), negativa (negra) y terminal (verde). Para ahorrar espacio en la placa de circuito, coloqué la resistencia limitadora de corriente (r2) en línea con el cable que estaba atado al lado del colector del transistor. Las fotos a continuación muestran la placa de circuito de "flor", observe las líneas amarilla y roja, cada una tiene una resistencia limitadora de corriente (r2) en línea y cubierta con termorretráctil. Ahora prepare los 64 LED con todos sus cables positivos y negativos; aquí es donde el martillo es útil para aliviar el aburrimiento, elija romper un dedo del pie porque necesita sus dedos para terminar el trabajo. Conectando los ocho detectores, transistores, LED, los conecté a la placa de pruebas, con un movimiento de la mano, ocho LED se encendieron y luego se apagaron. Era hora de conectarlo todo. Dado que cada detector activará ocho LED, creé un patrón de grupos de LED, asegurándome de distribuir los LED que se encenderían con cualquier detector. Ate todos los cables positivos de un grupo de 8 LED juntos. Ahora, tome los ocho grupos de cables negativos y átelos todos a la tierra común de la fuente de alimentación. Cada grupo de LED se sujetó al colector de transistores; positivo y tierra estaba conectado a la placa de circuito. El lado del emisor de los transistores estaba conectado directamente a Vdd y el lado del colector conectado al ánodo del LED a través de la resistencia limitadora mientras que el cátodo del LED estaba conectado a tierra. La prueba del circuito funcionó; la siguiente parte fue pegar en caliente todos los LED en sus latas, manteniendo un enrutamiento ordenado de los cables. La flor del circuito se ató a la parte posterior del panel de la matriz a un soporte de metal en la parte posterior de las bridas del panel. A continuación, até cada grupo de cables positivos de 8 LED al colector de un transistor en la flor. A continuación, pegue todos los detectores de movimiento en los orificios que se perforaron anteriormente, asegúrese de utilizar una buena gestión de los cables para evitar que el nido de cables se escape de usted. En la parte frontal del panel de la matriz, pegué en caliente las lentes Fresnel frente a cada detector. Una vez que las lentes de Fresnel estuvieron en su lugar, la sensibilidad de los detectores aumentó notablemente. El transformador de pared de la fuente de alimentación de 12 V CC se montó en la parte posterior del panel con el cable positivo atado al interruptor y el otro extremo a la conexión positiva de la flor del circuito. Los cables de tierra del detector de movimiento y de flores estaban conectados al terreno común del sistema. El cable de extensión se ató firmemente al transformador con bridas para evitar que cualquier tirón del cable desconecte la alimentación. El interruptor se montó en el borde posterior del panel con pegamento caliente. Usé algunas correas de enrutamiento de tuberías para colgar esta pieza en la pared (primera imagen), eran temporales y se eligieron para mantener la similitud de los círculos en el diseño general. Ya se han cambiado los anillos en D y los topes de las puertas para colocar el panel alejado de la pared. Es muy divertido jugar con esta pieza, ya que un espectador se mueve, patrones de luz danzan con el movimiento. En el futuro, podría volver a cablear esta pieza agregando un microcontrolador y charlieplex las luces haciendo patrones geniales cuando no hay movimiento durante un período de tiempo específico.