RGB LED үйлдвэрлэгч мод: 15 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Манай орон нутгийн makerspace нь 2018 оны 12 -р сард төв гудамжинд үзүүлэх модыг ивээн тэтгэсэн. Тархины шуурганы үеэр уламжлалт гоёл чимэглэлийн оронд инээдтэй хэмжээний LED -ийг модон дээр байрлуулах санааг олсон юм. Аливаа зүйлийг арай дээгүүр хийх дуртай үйлдвэрлэгчдийн хувьд бид анимац тоглож чаддаг мод нь хөгжилтэй байхаас гадна шуугиан дэгдээх болно гэж хурдан шийдсэн.

Би тусгай зориулалтын LED хянагч ашигладаг зарим одоо байгаа шийдлүүдийг судалж үзээд ойрын эх сурвалж үүнийг хийхгүй гэж шийдсэн. Adafruit -ийн "FadeCandy" LED хянагчийг ашиглах талаар маш сайн заавартай танилцлаа. Энэхүү жижигхэн самбар нь Burning Man -ийн хэд хэдэн дүрд тоглосон бөгөөд үүн дээр ажиллах олон сайн жишээ бий. Энэхүү мод нь FadeCandy хавтан ашиглан хянадаг, дан 5V 60A тэжээлийн эх үүсвэрээр тэжээгддэг RGB LED -ийн тус тусад нь ашигладаг 24 хэлхээнээс бүрдэнэ. Raspberry Pi нь микро USB кабелиар дамжуулан FadeCandy самбар дээр анимэйшн хийдэг бөгөөд ингэснээр тус тусдаа LED хэлхээнд холбогддог. Дээрээс үзүүлсэн шиг туузыг конус / мод хэлбэртэй болгохын тулд радиаль байдлаар байрлуулсан болно.

Энэхүү тохиргооны гол онцлог нь зөвхөн нэг удаагийн хэрэглээгээр хязгаарлагдахгүй юм. LED туузыг дахин зохион байгуулж, хуучин хэлбэрийн сүлжээ гэх мэт олон хэлбэрийг бий болгож болно. Хавар болох дараагийн Mini MakerFaire -ийн интерактив үзэсгэлэн / тоглоомыг хийхийн тулд энэхүү тохиргоог дахин ашиглах болно гэж найдаж байна.

Алхам 1: эд ангиудын жагсаалт

• 2x - 5V WS2811 LED утас (20 ширхэг х 50 пиксел = 1000 пиксел)
• 5х - 3 зүү ус нэвтэрдэггүй холбогч (5 багц)
• 24x - 12MM RGB холбох тууз
• 3x - Adafruit FadeCandy LED хянагч
• 6х - Цахилгаан түгээх блокууд
• 1x - 5V 60A (300W) Цахилгаан хангамж
• 1x- RJ-45 цоолтуурын залгуур (10 багц)
• 2x - 22 AWG цахилгаан утас (65 фут)
• 1х - Андерсоны холбогч хэрэгсэл
• 1x - 12 AWG шугамын гал хамгаалагч
• 3x - 2x8 хавчих холбогч орон сууц
• 1x - 0.1 "Эмэгтэй хавчаарын хавчаар (100 багц)
• 6х - Усны хамгаалалттай цахилгаан хайрцаг
• 3x - 20A гал хамгаалагч
• 1х - Компьютерийн цахилгаан кабель
• 1х - Raspberry Pi 3
• 1х - MicroSD карт
• 24 фут - CAT5/CAT6 кабель
• 15 фут - 12 AWG утас (улаан, хар)
• 6x - RJ -45 хавчуур дуусна
• 2х - 4х8 хуудас 3/4 "фанер
• 2x - 4 'өнцөгтэй төмөр
• 200x - Зип зангиа
• ~ 144x - Усны хамгаалалттай залгуур холбогч (заавал биш боловч асар их цаг хэмнэдэг)
• Гагнуур
• Дулаан бууралт
• Цэвэрлэх

Алхам 2: Цахилгааны системийн тойм

Дээрх диаграмаас харахад модны цахилгаан системийг хэд хэдэн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэгт хувааж болно: хяналтын хайрцаг, цахилгаан холболтын хайрцаг, өгөгдлийн уулзвар хайрцаг, LED хэлхээ. Хяналтын хайрцагт 5V 60A цахилгаан хангамж, Raspberry Pi байрладаг. Data Junction хайрцагт FadeCandy LED хянагчууд байдаг. Цахилгаан холболтын хайрцагнууд нь LED хэлхээнд цахилгаан (5V & GND) хуваарилах автобусны баар агуулдаг. Хос хайрцаг бүр (нэг өгөгдөл + нэг хүч) нь найман LED хэлхээг хянадаг. Энэхүү төсөлд 24 ширхэг LED гэрлийг ашигладаг тул гурван багц уулзвар хайрцаг (нийт зургаан ширхэг) байдаг.

*Дээр үзүүлсэн диаграммд алдаа байна, CAT6 Кабель 0 (Strands 0-7) нь (Strands 0-3), CAT6 Cable 1 (Strand 7-15) нь (Strands 4-7) байх ёстой.

Алхам 3: Усны хамгаалалттай холбогчийг холбоно уу

Модыг гадаа ашиглах зориулалттай байсан тул бүх холболтыг ус нэвтэрдэггүй байлгахад онцгой анхаарал хандуулсан. Үүнтэй төстэй дотоод төсөл хийхийг хүсч буй хүмүүсийн хувьд ус үл нэвтрэх холбогчийг LED туузаар дагалддаг 3 зүү JST холбогчийг үл тоомсорлож болно. Энэхүү төслийн маш их хөдөлмөр нь ус үл нэвтрэх холбогчийг туузан дээр гагнах ажилд зарцуулагдсан.

Тохиргоог хийхийн тулд бид одоо байгаа JST холбогчийг LED хэлхээнээс салгаж, оронд нь 3 зүү ус нэвтрүүлдэггүй холбогчийг холбосон. LED хэлхээний "оролт" талд холбогчийг нэмж оруулахдаа болгоомжтой байх хэрэгтэй, LED туузан дээрх өгөгдлийн холболт нь чиглэлтэй байдаг. LED бүр өгөгдлийн чиглэлийг харуулсан жижиг сумтай болохыг олж мэдсэн. Бид эхлээд гагнуур, дулааныг багасгах, битүүмжлэх аргыг ашиглан LED туузан дээрх гурван утас тус бүрийг холбосон. Эцэст нь бид эдгээр ус үл нэвтрэх залгуурыг ашиглах болсон нь цаг хэмнэсэн асар том хэмнэлт болсон юм.

Эрчим хүч/өгөгдлийн тал (өөрөөр хэлбэл LED хэлхээний холбосон тал), бид цахилгаан/газардуулгад 22 AWG утас, өгөгдөл/газардуулгад CAT6 кабелийг ашигласан. CAT6 кабель бүр дөрвөн эрчилсэн хос агуулдаг тул бид дөрвөн LED хэлхээг нэг CAT6 кабельд холбох боломжтой. Дээрх диаграммд 3 зүү LED тууз хэрхэн 4 утсаар (5V, GND, Data) хуваагддаг болохыг харуулав. Дөрвөн утсыг гурван утастай холбох нь энэ төслийг угсрахдаа төөрөгдөлд оруулах мэт санагдсан. Гол шалгуур нь ус үл нэвтрэх холбогч дээр хоёр үндэслэлийг (Data + Power) нэгтгэсэн явдал юм.

CAT6 кабель бүрийг FadeCandy самбарт холбогдсон RJ-45 эмэгтэй орон сууцанд залгасан RJ-45 холбогчоор таслав. CAT6 утсыг FadeCandy хавтан дээр шууд гагнах боломжтой байсан боловч шаардлагатай бол засварыг хялбарчлахын тулд бид холбогчийг нэмж оруулахаар шийдсэн. Модыг физик угсрахдаа уян хатан байдлыг өгөхийн тулд бид 48 инчийн урттай бүх утсаа хийсэн.

Алхам 4: Холбогчдыг FadeCandy самбарт холбоно уу

Бидний худалдаж авсан FadeCandy хавтангууд толгой хавсаргаагүй, харин 0.1 "зайтай хоёр эгнээтэй байв. Эцэст нь бид FadeCandys нь CAT6 кабельд стандарт RJ-45" цоолтуур "залгуурыг ашиглан холбохоор шийдсэн. Хэрэв бид FadeCandy -ийг солих шаардлагатай болсон бол (бид хийсэн!), бид мөн FadeCandy самбар бүрт 0.1 "зүү нэмсэн. Бид 0.1 инчийн толгойтой холбохын тулд RJ-45 цоолтуурын залгуурт залгагдсан найман утас тус бүрт эмэгтэй хавчаарын хавчаар хавчуулав. Утас бүрт зүү хавчихаас гадна тээглүүрээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд бага зэрэг гагнуур нэмсэн. Мэдээжийн хэрэг, би энэ гагнуурын "заль мэхийг" миний тонгорогны хагас нь над дээр бүтэлгүйтсэний дараа л олж мэдсэн.

Алхам 5: LED -ийг зайны туузанд оруулна уу

Форумын хэдэн бичлэгийг уншиж, бусад хүмүүсийн ижил төстэй "мод" хийсэн зарим видеог үзсэний дараа хуванцар тусгаарлагч ашиглах нь давтагдах зүйл мэт санагдаж байв. Тууз нь LED -ийн зайг дангаар нь тохируулан тохируулах боломжийг олгодог бөгөөд LED туузыг модны дээд ба доод цагиргуудын хооронд чангалах боломжийг олгодог. LED -ийн хэмжээ нь тусгаарлагчийн нүхний хэмжээтэй (бидний хувьд 12мм) тохирч байх ёстой бөгөөд ингэснээр LED тус бүр нь тусгаарлагчийн нүхэнд сайн наалддаг. Бид LED-ээ зиг-заг болгохоор шийдсэн бөгөөд ингэснээр 24 ширхэг LED нь модны эргэн тойронд 48 багана үүсгэдэг.

Энэ үед бид алдаа гаргаж, LED -ийн нэмэлт "нүх" үүсгэсэн. Бид туузыг хагасаар хуваасан тул 48 урттай тусгаарлагчтай болно. Бидний олж мэдсэн зүйл бол найман футын зай тус бүр 96 нүхтэй (инч тутамд нэг ширхэг) байсан бөгөөд тэдгээрийг нүхний дунд талыг нь огтолсон нь бид LED хэлхээнд дөрвөн цооног богино байсан гэсэн үг юм. Бидний алдааг анхаарч, үүнийг урьдчилан тооцоолоорой! Бид эцэст нь алга болсон нүхийг нэмэхийн тулд зарим "өргөтгөлүүдийг" лазераар огтолсон.

Өргөтгөлийн хаалтуудыг лазераар огтлоход ашигладаг вектор файлыг доор хавсаргасан болно ("TreeLightBracket.eps")

Алхам 6: Цахилгаан холболтын хайрцгийг угсарна

Цахилгаан түгээх гурван хайрцагт тус бүр хос автобусны баар байдаг. Эхний баар нь 5V, нөгөө нь GND тараана. Манай модыг гадаа байрлуулсан тул бид автобусны баарыг байрлуулахдаа ус нэвтэрдэггүй цахилгаан хайрцгийг ашиглахаар шийдсэн. Бид баар бүрийг халуун цавуу ашиглан бэхлээд, богино өмднөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд баар болон хайрцагны хооронд манила хавтасны хаягдал нэмж оруулав. Цахилгаан холболтын хайрцаг бүр өмнө нь тайлбарласан 22 AWG утсаар найман LED утастай холбогддог. Хайрцаг бүр нь 12 AWG утас ашиглан үндсэн тэжээлд холбогддог бөгөөд тээвэрлэлтийг хөнгөвчлөх зорилгоор "Андерсон" холбогчтой байдаг.

Алхам 7: Мэдээллийн уулзвар хайрцгийг угсарна

Цахилгаан түгээх хайрцагтай ижил хайрцгийг ашиглан бид тус бүрдээ нэг FadeCandy самбар байрлуулсан гурван "өгөгдөл" түгээх хайрцгийг бүтээсэн. Raspberry Pi-ийн микро USB кабелиуд нь энэ хайрцаг доторх FadeCandy хавтангуудтай холбогддог бөгөөд CAT6 кабелиуд нь RJ-45 эмэгтэй залгууртай холбогддог. FadeCandy хавтангууд нь бэхлэх том нүхгүй байдаг тул бид самбар бүрийг фанерын хаягдалд холбодог. Энэхүү фанер нь хавтанг цахилгаан хайрцагт богино холболт хийхээс хамгаалах тусгаарлагчаар ажилладаг.

Алхам 8: Утасны цахилгаан хангамж

Бидний захиалсан цахилгаан хангамжийн 5V 60A мангас нь төслийг бүхэлд нь эрчим хүчээр хангадаг. Гурван цахилгаан холболтын хайрцаг тус бүр нь энэхүү үндсэн тэжээлд 12 AWG утастай холбогддог. Холболтын хайрцаг бүр өөрийн гэсэн хос Андерсон холбогчтой бөгөөд богино өмд тусгаарлах 20А гал хамгаалагчтай. Raspberry Pi нь энэхүү тэжээлээс тэжээл авдаг бөгөөд үүнийг би USB кабелийг огтолж, цахилгаан/газардуулгын утсыг тэжээлийн терминал руу холбосноор олж авсан. Эдгээр утаснууд нь маш жижиг байсан тул би эдгээр холболтуудын ачааллыг бууруулахын тулд хос зип холбогч нэмж оруулав. Цахилгаан хангамж нь хувьсах гүйдлийн залгууртай хамт ирдэггүй байсан тул би стандарт компьютер/мониторын цахилгаан кабелийг хайчилж, боолттой терминалуудад холбосон. Тайзан дээр маш болгоомжтой байж, ажлаа гурвалжлаарай! Адафрутын энэхүү төсөл нь хүч хэрхэн холбогдож байгааг ойлгоход маш их тустай болохыг олж мэдсэн.

Алхам 9: Raspberry Pi -ийг тохируулна уу

Би Raspbian үйлдлийн системээр microSD картыг тохируулж, энд байгаа зааврыг ашиглан FadeCandy серверийг тохируулав.

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

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

OpenPixelControl репозитор нь FadeCandy сервертэй харилцах олон тооны жишээг агуулсан болохыг би олж мэдсэн. Эцэст нь би Pi ачаалах үед модон дээр анимац хийх зорилгоор Python скрипт бичиж дуусгасан. Энэ нь видеог бидний зорилтот нарийвчлалтайгаар ачаалж, видео бичлэгийг хүрээгээр нь алхам алхмаар хийж, хүрээ бүрт FadeCandy хяналтын массивыг илгээдэг. FadeCandy тохиргооны файл нь олон самбарыг нэг самбар шиг холбох боломжийг олгодог бөгөөд маш цэвэр интерфэйсийг бий болгодог. Модыг хянадаг питон скрипт нь тодорхой хавтаснаас файл ачаалах тохиргоо юм. Тиймээс, анимацийг тохируулах нь тухайн хавтаснаас видео файл нэмэх/устгахтай адил хялбар юм.

Модыг турших явцад би microSD картыг гэмтээж чадсан. Би үүнийг зохих унтраалт хийхгүйгээр Pi -ээс хүчийг салгаж байгаатай холбож тайлбарлаж байна. Ирээдүйд тохиолдох ослоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд би товчлуурыг нэмж, Pi -г аюулгүй унтраахаар тохируулсан. Би бас тохиолдлоор эцсийн microSD картын хэд хэдэн нөөцлөлтийг хийсэн.

Бодит модны бүх эд ангийг хүлээж авахаасаа өмнө би OpenPixelControl git hub репозиторыг салгаж, дотор нь цэвэр LED симулятор олсон. Би энэ програмыг дээр дурдсан анимацийн скриптийн ихэнх хэсгийг туршиж үзсэн. Симулятор нь LED тус бүрийн орон зайд (X, Y, Z гэж бодоорой) физик байршлыг харуулсан тохиргооны файлыг авдаг бөгөөд FadeCandy серверийн програмтай ижил интерфэйсийг ашигладаг.

Алхам 10: Анимац хийх

Өмнө нь холбосон Python скрипт нь 96x50 нарийвчлалтай бол модон дээр ямар ч видео форматыг тоглуулах боломжтой. Модны нарийвчлал нь 48х25 хэмжээтэй боловч видеог бага нарийвчлалтай болгон хөрвүүлэх хэрэгсэл (Гар тоормос) нь хамгийн багадаа 32 пикселийн пикселийн хязгаартай байв. Энэ шалтгааны улмаас би модны нарийвчлалыг хоёр дахин нэмэгдүүлж, дараа нь Python скриптээрээ бусад пиксел бүрээс дээж авлаа.

Миний ихэнх анимацид ашигладаг байсан процесс бол-g.webp

OpenPixelControl интерфэйсийг ашигласнаар та програмыг ашиглан загвар үүсгэж болно. Анхны туршилтын явцад би "raver_plaid.py" python скриптийг бага зэрэг ашигласан.

Манай модонд ашигласан анимацийг "makerTreeAnimations.zip" доор хавсаргасан болно.

Алхам 11: Цахилгаан системийн туршилт

Цахилгаан/програм хангамжийн бүх үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг холбосон тул бүх зүйлийг туршиж үзэх цаг болжээ. Би LED туузыг чангалахын тулд энгийн модон хүрээ барьсан бөгөөд энэ нь ямар ч утас эвдэрсэн эсэхийг тодорхойлоход маш их ашиг тустай байсан (хэд хэдэн ширхэг байсан). Дээрх видеонууд нь OpenPixelControl -ийн лаазалсан демо болон миний захиалгат видео тоглуулагч Python скриптийг Марио анимацаар харуулжээ.

Алхам 12: Хүрээг бүтээх

Бид бүх LED туузыг PVC ба pex хоолойноос бүтээсэн загварын хүрээ дээр хавсаргасан. Шаардлагатай бол дахин байрлуулахын тулд бид цахилгаан товчоо сул орхисон. Босоо PVC нь LED сүлжээг хэтэрхий эвдэж, оронд нь CNC -ийн загвар руу шилжихээр шийдсэн тул энэ нь маш сайн шийдвэр болсон юм. Эцсийн загвар нь үндсэндээ дээд ба доод гогцооноос бүрдэнэ. Доод гогцоог модны ёроолд суурилуулсан бөгөөд дээд гогцооноос том диаметртэй (гайхах зүйлгүй) модны орой дээр суурилуулсан болно. LED тууз нь дээд ба доод гогцоонуудын хооронд тархаж, конус (эсвэл "мод") хэлбэрийг бий болгодог.

Хоёр гогцоог CNC чиглүүлэгч дээрх 3/4 "фанераар хайчилж авсан бөгөөд гогцоонуудын вектор файлыг доор хавсаргасан болно (" TreeMountingPlates.eps "). Дээд ба доод гогцоонууд тус бүр нь хагас дугуй хэлбэртэй хоёр хэсгээс бүрдэнэ. Хоёр хэсгээс бүрдсэн загвар нь модны эргэн тойронд мөчрийг гэмтээхгүйгээр хялбархан бэхлэх боломжтой байв. Манай орон нутгийн CNC гуру дээд ба доод хүрээний гогцоог цасан ширхэгтэй болгож, гоёмсог мэдрэмжийг нэмж өгсөн. Цагаан будагтай мөн хүрээ гялалзуулахын тулд зарим гялтгануур нэмж оруулав.

Алхам 13: Доод диск / холбох электроник бүтээх

Электроникийг (хяналтын хайрцаг, уулзвар хайрцаг) доод гогцоонд суурилуулахын тулд бид өмнө нь тайлбарласан доод гогцоотой ижил хэмжээтэй өөр фанераас хоёр хагас тойрог хайчилж авав. Дээд ба доод гогцоонуудын нэгэн адил үүнийг хоёр хэсэг болгож, дараа нь төвийн шугамын дагуу холбож, бүрэн тойрог үүсгэнэ. Дискийг ногоон өнгөөр будаж, борооноос хольж, битүүмжлэхэд тусалсан. Бид бүх цахилгаан хайрцгийг энэ дискний доод талд суурилуулсан бөгөөд ингэснээр диск нь цахилгаан эд ангиудын дээвэр болж байв. Илүүдэл утсан уртыг боож, зүсэж энэ дискийг цэвэрхэн харагдуулна.

Алхам 14: Хүрээг модонд хавсаргана уу

Дээд ба доод хүрээний гогцоонууд хуурай болсны дараа бид их биений тогтвортой байдлыг хангах үүднээс хэд хэдэн урт төмрийн төмрийг модны саванд хийв. Өнцөг төмөр нь биет модонд ачаалал өгөхгүйгээр дээд ба доод хүрээний гогцоонд бэхлэх цэгүүдийг өгсөн. Бүх LED туузыг дээд гогцоонд бэхэлсэн тул бид олс ашиглан дээд цагираг угсралтыг таазнаас түдгэлзүүлэв. Бөгжийг гараараа барихыг оролдохын оронд модон дээр аажмаар буулгах нь илүү хялбар болохыг бид олж мэдсэн. Төмөр дээр дээд цагираг байрлуулсны дараа бид доод цагиргийг модонд холбож, LED утсыг доод гогцоонд нь чангалав. Доод (ногоон) дискийг бүх цахилгаан хэрэгслийг хавсаргасан доод гогцооны доор шууд суулгасан болно.

Алхам 15: Хүргэх (заавал биш)

Одоо суугаад y (бидний) хөдөлмөрийн үр шимийг хүртээрэй! Манай модыг Хойд Литл Рокд 12 -р сарын турш (2018) бүтэн сарын турш үзүүлэх болно. Хавар бидний мини MakerFaire -ийн дэлгэцийг хэрхэн интерактив болгох талаар би аль хэдийн бодож байна.

Асуух зүйл байна уу? Сэтгэгдэл дээр асуугаарай!

Make It Glow Contest 2018 тэмцээнд дэд байр эзэлсэн