RGB LED жаратуучу дарагы: 15 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Биздин жергиликтүү мейкиндик мейкиндиги декабрь айына (2018) Мейн көчөсүндө көрсөтүлүүчү даракка демөөрчүлүк кылды. Мээ чабуулу учурунда, биз салттуу оюм -чийимдердин ордуна даракка күлкүлүү светодиоддорду коюу идеясын көтөрдүк. Бир нерсени үстүнөн кылууну жактырган жаратуучулар катары, анимацияларды ойното турган дарак кызыктуу гана болбостон, ызы -чуу жаратат деп чечтик.

Мен атайын LED контроллерлерин колдонгон кээ бир чечимдерди изилдеп көрдүм жана жакын булак кылбайт деп чечтим. Мен Adafruit тарабынан "FadeCandy" LED контроллерлерин колдонуу боюнча эң сонун окуу куралын көрдүм. Бул тыкан кичинекей такта Burning Manдын бир катар көрүнүштөрүн жасады жана иштөө үчүн көптөгөн жакшы мисалдарга ээ. Дарак FadeCandy такталарынын жардамы менен башкарылуучу жана 5V 60A бирдиктүү электр энергиясы менен камсыздалган 24 даректен турган RGB LED штаммдарынан турат. A Raspberry Pi микро-USB кабелдери аркылуу FadeCandy такталарына анимацияларды кызмат кылат, алар өз кезегинде жеке LED тилкелерине туташат. Жиптер жогоруда көрүнгөндөй конус / дарак формасын түзүү үчүн радиалдуу түрдө жайгаштырылган.

Бул орнотуунун тыкан жери - бул бир гана колдонуу менен чектелбейт. LED жиптери кадимки эски сетка, анын ичинде көптөгөн формаларды түзүү үчүн кайра түзүлүшү мүмкүн. Жазда кийинки Mini MakerFaire үчүн интерактивдүү көргөзмө / оюн жасоо үчүн бул орнотууну кайра колдонобуз деп үмүттөнөбүз.

1 -кадам: Бөлүктөрдүн тизмеси

• 2x - 5V WS2811 LED жиптери (20 жип х 50 пиксел = 1000 пиксел)
• 5x - 3 Pin суу өткөргүчтөрү (5 пакет)
• 24x - 12MM RGB орнотуу тилкелери
• 3x - Adafruit FadeCandy LED контроллери
• 6x - Электр энергиясын бөлүштүрүү блоктору
• 1x - 5V 60A (300W) Электр энергиясы менен камсыздоо
• 1x- RJ-45 Punch Down Sockets (10 пакет)
• 2x - 22 AWG электр зымы (65 фут)
• 1x - Андерсон туташтыргычы
• 1x - 12 AWG кирүүчү сактандыргычтар
• 3x - 2x8 Crimp Connector корпусу
• 1x - 0,1 "Аялдар Crimp Pins (100 пакет)
• 6x - Суу өткөрбөй турган электр кутучалары
• 3x - 20А Сактандыргыч
• 1x - Компьютердин электр кабели
• 1x - Raspberry Pi 3
• 1x - MicroSD картасы
• 24 фут - CAT5/CAT6 кабели
• 15 фут - 12 AWG зымы (кызыл жана кара)
• 6x - RJ -45 бырышып бүтөт
• 2х - 4х8 барак 3/4 "фанера
• 2x - 4 'бурчтуу темир
• 200x - Zip галстуктары
• ~ 144x - Суу өткөргүч бириктиргичтери (милдеттүү эмес, бирок убакытты үнөмдөөчү)
• Solder
• Heatshrink
• Caulking

2 -кадам: Электр системасына сереп

Жогорудагы диаграммада көрүнүп тургандай, дарактын электр системасын бир нече негизги компоненттерге бөлүүгө болот: башкаруу кутусу, электр түйүнү кутучалары, маалымат түйүндөрү жана LED жиптери. Башкаруу кутусунда 5V 60A электр булагы жана Raspberry Pi бар. Data Junction кутучаларында FadeCandy LED контроллери бар. Power туташуу кутучаларында LED тилкелерине энергияны (5V & GND) бөлүштүрүү үчүн шиналар бар. Ар бир жуп кутуча (бир маалымат + бир күч) сегиз LED жипти башкарат. Бул долбоордо 24 LED диаметри колдонулгандыктан, үч кутуча бар (бардыгы алты).

*Жогоруда көрсөтүлгөн диаграммада ката бар, CAT6 Cable 0 (Strands 0-7) (Strands 0-3) жана CAT6 Cable 1 (Strand 7-15) (Strands 4-7) болушу керек.

3 -кадам: Суу өткөргүчтөрдү тиркеңиз

Бул дарак сыртта колдонууга ылайыкталгандыктан, бардык байланыштардын суу өткөрбөйт экенине өзгөчө көңүл бурулду. Окшош имараттын долбоорун жасоону каалагандар үчүн, суу өткөргүч туташтыргычтарды LED жиптери менен келген 3 пин JST коннекторунун пайдасына этибарга албай коюуга болот. Бул долбоор боюнча көп эмгек суу өткөргүчтөрдү жиптерге ширетүүгө кетти.

Орнотуу үчүн, биз учурдагы JST туташтыргычын LED тилкесинен кесип, анын ордуна 3 пин суу өткөргүч туташтыргычты тиркеп койдук. LED тилкесинин "кирүү" жагындагы туташтыргычты кошууга кам көрүү керек, LED тилкелериндеги маалымат байланышы багыттуу. Биз ар бир LEDде маалыматтын багытын көрсөткөн кичинекей жебе бар экенин аныктадык. Биз башында LED зонасындагы үч зымдын ар бирин ширетүү, жылуулукту кысуу жана каптоо ыкмаларын колдонуп тиркеп койдук. Акыры биз бул суу өткөргүч бириктиргичтерди колдонууга өттүк, бул чоң убакытты үнөмдөөчү болуп чыкты.

Күч/маалымат тарабы (башкача айтканда, LED тилкелери туташкан тарап), биз электр/жер үчүн 22 AWG зымын жана маалымат/жерге CAT6 кабелин колдондук. Ар бир CAT6 кабелинде төрт буралган жуп камтылган, андыктан биз бир LED кабелин бир CAT6 кабелине туташтыра алдык. Жогорудагы диаграммада 3 пиндүү LED тилкеси 4 зымга (5V, GND, Data) кантип бөлүнөөрү көрсөтүлгөн. Төрт зымды үч зымга туташтыруу бул долбоорду куроодо баш аламандыкка алып келгендей болду. Негизги алып кетүүчү нерсе, эки негиз (Data + Power) суу өткөргүч туташтыргычта бириктирилген.

Ар бир CAT6 кабели FadeCandy тактасына туташкан RJ-45 аял корпусуна туташтырылган RJ-45 туташтыргычы менен токтотулган. CAT6 зымдары FadeCandy такталарына түз эле ширетилиши мүмкүн болчу, бирок биз керек болсо оңдоону жеңилдетүү үчүн коннекторлорду кошууну чечтик. Биз даракты физикалык жактан чогултууда ийкемдүүлүк берүү үчүн 48 дюймдук зымдарыбыздын баарын жасадык.

4 -кадам: FadeCandy такталарына туташтыргычтарды тиркеңиз

Биз сатып алган FadeCandy такталары аталыштар менен кошо келген жок, тескерисинче 0,1 "аралыкта эки катар бар болчу. Акыр-аягы, биз FadeCandys CAT6 кабелдерине стандарттык RJ-45" кулап түшүүчү "розеткалары менен туташат деп чечтик. биз FadeCandy алмаштырышыбыз керек болгон окуя (биз жасадык!), биз дагы ар бир FadeCandy тактасына 0,1 дюйм коштук. Биз 0,1 дюймдорго туташуу үчүн RJ-45 сокку сокетине тиркелген сегиз зымдын ар бирине ургаачы казыктарды бекиткенбиз. Ар бир зымга төөнөгүчтөрдү кыскандан тышкары, казыктарды алдын алуу үчүн бир аз ширетүүчү кошуп койгом. Албетте, мен бул ширетүүчү "трюкту" таптаган жарым казыгымдын мага тийбей калганынан кийин гана билдим.

5 -кадам: LEDдерди боштук тилкелерине салыңыз

Бир нече форум билдирүүлөрүн окуп, башка адамдардын окшош "дарактарын" жасаган видеолорду көргөндөн кийин, пластикалык аралыкты колдонуу кайталануучу нерсе болуп көрүндү. Тилкелер диоддордун аралыгын жеке муктаждыктарга ылайыкташтырууга мүмкүндүк берет жана LED тилкелерин жогорку жана төмөнкү дарак шакектеринин ортосунда чыңалууга мүмкүндүк берет. Светодиоддун өлчөмү тешикчелердин өлчөмүнө дал келиши керек (биздин учурда 12мм), ошондуктан ар бир жеке LED боштуктардын тешиктерине бат эле батып кетет. Биз өзүбүздүн LED диоддорубузду zig-zag кылууну чечтик, андыктан 24 LED диаметри дарактын айланасында 48 мамычаны түзөт.

Биз бул жерден ката кетирдик, бул бизди LED үчүн кошумча "тешиктерди" түзүүгө мажбур кылды. Биз тилкелерди экиге бөлдүк, ошондо бизде 48 узундуктагы аралык бар болчу. Биз тапкан нерсе, ар бир сегиз фут аралыкта 96 тешик (ар бир дюйм) бар экени жана аларды тешиктин жарымына бөлүү, биз LED тилкесине төрт тешиктен кыска экенибизди билдирет. Биздин катабызга көңүл буруңуз жана буга алдын ала жооп бериңиз! Биз акыры жок болгон тешиктерди кошуу үчүн кээ бир "кеңейтүүлөрдү" лазер менен кесип салдык.

Узартуу кашааларын лазер менен кесүү үчүн колдонулган вектордук файл төмөндө тиркелет ("TreeLightBracket.eps")

6 -кадам: Power Junction Boxs чогултуу

Үч электр бөлүштүрүү кутучасында ар бири бир жуп автобус бар. Биринчи тилке 5V, экинчиси GND таратат. Биздин дарак сыртта көрсөтүлүп жаткандыктан, биз автобустун торун сактоо үчүн суу өткөрбөгөн электр кутучаларын колдонууну чечтик. Биз ар бир тилкени ысык клей менен жабыштырып, шорты болбош үчүн ар бир тилке менен корпустун ортосуна манила папкасынын калдыгын коштук. Ар бир күч түйүнү мурда сүрөттөлгөн 22 AWG зымы аркылуу сегиз LED жипке туташат. Ар бир куту 12 AWG зымын колдонуп, негизги энергия булагына туташат жана ташууну жеңилдетүү үчүн "Андерсон" туташтыргычы бар.

7 -кадам: Маалымат түйүндөрүнүн кутучаларын чогултуу

Электр бөлүштүрүү кутучалары менен бирдей кутучаларды колдонуп, биз ар биринде бирден FadeCandy тактасын камтыган үч "маалымат" бөлүштүрүү кутучасын түздүк. Raspberry Piден келген микро USB кабелдери бул кутунун ичиндеги FadeCandy такталарына, CAT6 кабелдери RJ-45 аял розеткаларына да туташат. FadeCandy такталарында чоң тешик жок болгондуктан, биз ар бир тактайды фанеранын сыныгына байлап койчубуз. Бул фанера тактанын электр кутусуна кыска туташуусунан сактоочу изолятор катары да иштеген.

8 -кадам: Зым менен камсыздоо

Биз буйрутма берген 5В 60А желмогузу бүтүндөй долбоорду камсыздайт. Үч электр түйүнүнүн ар бири бул негизги камсыздоого 12 AWG зымы менен туташат. Ар бир кошуу кутусунда Андерсон коннекторлорунун өз жуптары жана ар кандай шорттарды изоляциялоо үчүн 20А киргизилген сактандыргычы бар. Raspberry Pi бул жабдуудан да энергия алат, аны мен USB кабелин кесип, электр/жер зымдарын электр менен камсыздоо терминалдарына туташтыруу аркылуу ишке ашырдым. Бул зымдар өтө кичинекей болгондуктан, мен бул байланыштарга кандайдыр бир штаммды басаңдатуу үчүн бир нече зип галстук коштум. Электр энергиясы менен камсыздоо AC розеткасы менен келген жок, ошондуктан мен стандарттык компьютерди/монитордун электр кабелин кесип, бурама терминалдарга бекиттим. Этапта этият болуңуз жана ишиңизди үч жолу текшериңиз! Мен бул Adafruit долбоору бийликтин кантип туташканын түшүнүүдө абдан пайдалуу деп таптым.

9 -кадам: Raspberry Pi орнотуу

Мен Raspbian операциялык системасы менен microSD картасын орнотуп, FadeCandy серверин бул жердеги көрсөтмөлөрдү колдонуп орноттум:

learn.adafruit.com/1500-neopixel-led-curta…

learn.adafruit.com/1500-neopixel-led-curta…

Мен OpenPixelControl репозиторийинде FadeCandy сервери менен иштөө үчүн көптөгөн мисалдар бар экенин байкадым. Акыры Pi жүктөлгөндө даракка анимацияларды илип коюу үчүн Python скриптин жазууну аяктадым. Ал видеолорду биздин максаттуу чечилишибизде жүктөйт, видео аркылуу кадрга кадам таштайт жана ар бир кадрга FadeCandy башкаруу массивин жөнөтөт. FadeCandy конфигурация файлы бир нече такталарды бир такта сыяктуу интерфейске салууга мүмкүндүк берет жана абдан таза интерфейсти түзөт. Даракты башкарган питон скрипти - белгилүү бир папкадан файлдарды жүктөө үчүн орнотуу. Ошентип, анимацияларды тууралоо бул папкадан видео файлдарды кошуу/алып салуу сыяктуу жөнөкөй.

Даракты текшерүү процессинде мен microSD картасын бузуп алдым. Мен муну тийиштүү түрдө өчүрбөстөн Piден бийликти алып салууга байланыштырам. Келечектеги окуяларды болтурбоо үчүн, мен баскычты кошуп, аны Пиди коопсуз түрдө өчүрүү үчүн конфигурацияладым. Ошондой эле, эгер мүмкүн болсо, акыркы microSD картасынын бир нече камдык көчүрмөсүн жасадым.

Чыныгы дарактын бардык бөлүктөрүн алардан мурун, мен OpenPixelControl git hub репозиторийин ачып, ичинде тыкан LED симуляторун таптым. Мен чындыгында бул программаны жогоруда айтылган анимация скриптинин чоң бөлүгүн текшерүү үчүн колдондум. Симулятор ар бир LEDдин космостогу физикалык жайгашуусун көрсөтүүчү конфигурация файлын алат (X, Y, Z деп ойлон) жана FadeCandy сервер программасы менен бирдей интерфейсти колдонот.

10 -кадам: Анимацияларды жасаңыз

Мурда шилтеме кылынган Python скрипти, резолюциясы 96х50 болгондо, даракта каалаган видео форматын ойной алат. Дарактын чечилиши 48х25, бирок мен видеолорду төмөнкү чечимге айландыруу үчүн колдонгон куралым (Handbrake) 32 пикселдин минималдуу пиксель чегине ээ болгон. Ушул себептен улам, мен дарактын иш жүзүндөгү чечимин эки эсе көбөйтүп, андан кийин Python скриптимдеги башка пикселдердин үлгүлөрүн алдым.

Көпчүлүк анимацияларда колдонгон процесс GIFти табуу же түзүү, андан кийин пропорционалдык катышы 1.92: 1 болгонго чейин аны кесүү (кол тормозун колдонуу) болгон. Мен андан кийин чыгаруу чечимин максаттуу 96x50гө өзгөртүп, конверсияны баштайт элем. Кээ бир-g.webp

OpenPixelControl интерфейсин колдонуп, сиз ошондой эле үлгүлөрдү программалык түрдө түзө аласыз. Алгачкы тестирлөө учурунда мен "raver_plaid.py" python скриптин бир аз колдондум.

Биздин дарак үчүн колдонулган анимациялар "makerTreeAnimations.zip" төмөндө тиркелет.

11 -кадам: Электр системасын тестирлөө

Электр/программалык камсыздоонун бардык негизги компоненттери туташтырылгандыктан, бардыгын сыноо убактысы келди. Мен светодиоддук жиптерди чыңдоо үчүн жөнөкөй жыгач алкак курдум, бул кандайдыр бир жиптер иштебей калганын аныктоодо абдан пайдалуу болду (алар бир нече болчу). Жогорудагы видеолор OpenPixelControlдун консерваланган демосун жана Mario анимациясын иштетүүчү менин Python сценарийимди көрсөтөт.

12 -кадам: Frame куруу

Биз бардык LED жиптерин ПВХдан жана pex түтүктөрүнөн курган прототип алкагына бекиттик. Кыскача болгондо, биз зым галстуктарды бош коё алдык, эгерде керек болсо, алардын ордун алмаштыра алдык. Бул вертикалдуу ПВХ LED сеткасын өтө эле бузуп, анын ордуна CNC'дин дизайнына которулду деп чечкенибизде, бул чоң чечим болду. Акыркы дизайн негизинен жогорку жана төмөнкү укуруктан турат. Төмөнкү цикл дарактын түбүнө орнотулган жана дарактын чокусуна орнотулган (таң калыштуу эмес) жогорку циклден чоңураак диаметри бар. LED тилкелери конусту (же "даракты") калыптандыруу үчүн жогорку жана төмөнкү илмектердин арасына чейин созулат.

Эки илмек тең CNC роутериндеги 3/4 дюймдук фанерадан кесилген, илмек үчүн вектордук файл төмөндө тиркелет ("TreeMountingPlates.eps"). Үстүнкү жана астыңкы илмектердин ар бири эки жарым тегерек бөлүктөн турат, алар бүтүндүктү түзөт. Эки бөлүктүн дизайны бутактарга зыян келтирбестен дарактын тегерегине оңой туташтыра алгыдай болду. Биздин жергиликтүү CNC гуру үстүнкү жана астыңкы алкактын илмекчелерин кар бүртүкчөлөрүнө айлантып, бир аз шык кошту. Ак боёктун тийиши жана кээ бир жылтырактар раманы өйдө көтөрүү үчүн кошулган.

13 -кадам: Төмөнкү Дискти / Тоо Электроникасын куруңуз

Электрониканы (башкаруу кутусу, туташуу кутучалары) астынкы астына орнотуу үчүн, диаметри бирдей болгон башка фанеранын диаметри менен эки жарым тегеректи кесип салдык. Үстүнкү жана астыңкы илмектердегидей эле, ал эки бөлүккө бөлүнүп, андан кийин борбордук сызык боюнча бириктирилип, толук тегеректи түзөт. Диск жашыл түскө боёлуп, аны аралаштырып, жамгырдан мөөр баскан. Бул дисктин астына бардык электроника кутучаларын орноттук, ошондо диск электрдик тетиктерге кол чатырды түздү. Ашыкча зым узундугу оролуп, таза көрүнүшү үчүн бул дискке зип байланган.

14 -кадам: Frame даракка тиркөө

Үстүнкү жана астыңкы алкак илинчектери кургатылганда, биз магистралды стабилдештирүү үчүн бир нече узун бурчтуу темирди дарактын казанына түшүрдүк. Бурчтуу темир физикалык даракка штамм кошпостон, үстүнкү жана астыңкы алкак циклдери үчүн орнотуу чекиттерин камсыз кылган. Бардык LED жиптери жогорку укурга бекитилгендиктен, биз жогорку шакек курамын шыптан токтотуу үчүн жиптин бир бөлүгүн колдондук. Биз шакекти колго кармаганга аракет кылбастан, аны акырындык менен түшүрүү оңой экенин байкадык. Үстүнкү шакек темирдин үстүндө болгондон кийин, биз төмөнкү шакекти даракка бекитип, светодиоддук жиптерди төмөнкү укурга да бекем байлап койдук. Төмөнкү (жашыл) диск бардык электроника тиркелип, төмөнкү циклдин астына орнотулган.

15 -кадам: жеткирүү (милдеттүү эмес)

Эми отуруп, y (биздин) эмгегибиздин жемиштеринен ырахат алыңыз! Биздин дарак декабрь (2018) бою Түндүк Литтл Рокто көрсөтүлөт. Мен жазында мини MakerFaire үчүн дисплейди кантип интерактивдүү кылсак болот деп ойлонуп жатам.

Суроолоруңуз барбы? Комментарийлерде сураңыз!

Экинчи орунду "Make it Glow" сынагында 2018