W poniższym artykule przedstawiono instrukcję montażu świeczki LEDowej. Wyróżnia się ona na tle innych tego rodzaju konstrukcji dwoma cechami - po pierwsze jest zasilana z baterii i pracować może dosyć długo na zasilaniu bateryjnym, a po drugie, wykorzystano w niej matrycę LEDową, dzięki czemu efekt, jaki sobą prezentuje, jest bardzo estetyczny i realistyczny.
Świeczka wykorzystuje matrycowe LEDy do wyświetlana prostego filmu z nagranym prawdziwym płomieniem świecy. Konstrukcja jest bardzo prosta - każdy może złożyć w domu takie urządzenie. Prześledźmy krok po kroku, jak to zrobić.
Krok 1: Co będzie nam potrzebne
* Drukarka 3D (albo dostęp do takowej)
* Mieszanka cementowa
* Arduino Pro Micro 16 MHz (8 MHz jest za wolne)
* Ładowarka ogniw LiPo TP4506
* Macierz LED od Adafruit i driver PWM
* Blacha aluminiowa 1,5 mm plus możliwość jej gięcia
* Dwustronna taśma klejąca
* Cienki kabel
* Niewielki przełącznik
* Pojedynczy akumulatorek 18650
* Farba do pomalowania gotowej konstrukcji
Jak wygląda gotowa konstrukcja zobaczyć można na filmie poniżej:
Krok 2: Wydrukuj elementy
Świeczka wymaga kilku drukowanych elementów, ale na szczęście jest ich niewiele. Wystarczy wydrukować wewnętrzną część świeczki, podstawę, która zawierać będzie m.in. włącznik. Po wydrukowaniu możemy wstępnie spasować części ze sobą i sprawdzić, czy Arduino oraz TP4506 mieszczą się w środku.
Projekt wykonany został w Fusion 360. Pliki dostępne są na źródłowej stronie z projektem. Można je dowolnie modyfikować, na przykład zrezygnować z aluminiowych elementów w świeczce, jeżeli nie mamy możliwości obróbki tego tworzywa.
Krok 3: Macierz LEDowa
Każde pole lutownicze na macierzy LEDowej jest dobrze opisane, więc ciężko jest popełnić poważny błąd. Warto jednakże pilnować, by nie przylutować nic do pinów bez oznaczonych cyferek. Tak więc lutujemy tylko piny z jednej strony, które podłączone będą do modułów PWM.
Macierz LEDowa umieszczana jest następnie na aluminiowym elemencie na samej górze. Nie jest ważne, czy macierz lutować będziemy przed czy po montażu na szczycie - autor sprawdzał oba podejście i żadne z nich nie jest lepsze niż to drugie.
Po przylutowaniu przewodów do pinów możemy przyciąć piny, by wszystko dobrze spasować.
Krok 4: Świeczka
Sama świeczka wykonana jest z dwóch kawałków aluminium, z których jeden jest o 5 mm dłuższy. Świeczka ma 185 mm wysokości i 28 mm szerokości, ale da się przerobić projekt tak, by zmienić jej rozmiary. Rozmiary te są jednak doskonale dopasowane do wymiarów użytej elektroniki.
Elementy świeczki zostały sklejone dwustronną taśmą klejącą, ale można to było zrobić równie dobrze np. klejem na ciepło. W środku świeczki znajdują się kable łączące matrycę LED z podstawą, gdzie znajduje się kontrolujący diody moduł.
Krok 5: Baza
Baza wykonana została z betonu artystycznego. Wystarczy wymieszać gotowy cement z wodą i można odlewać z niej dowolne elementy. Forma do odlewów wykonana jest z wodoodpornej sklejki.
Obudowę musimy odrobinę przygotować, zanim zaczniemy układać beton. Zaklejamy taśmą otwory, takie jak gniazdo USB czy miejsce osadzenia świeczki. Jeśli tego nie zrobimy to beton dostanie się w ten otwór, co nie będzie wyglądać za dobrze. Nakładamy na wewnętrzne ściany beton - na ściankach wystarczy ok 10 mm, a na górnej części 15 mm.
Po nałożeniu betonu musimy poczekać, aż zwiąże. Zajmuje to dosyć dużo czasu - jeśli myślisz, że już związał, to poczekaj jeszcze raz tyle i wtedy wyjmuj bazę z formy. Wszelkie poprawki możemy nanieść pilnikiem bądź papierem ściernym, ale nie przejmujmy się za bardzo - to beton, nie musi być perfekcyjny.
Krok 6: Kolor
Przed malowaniem całości aluminium powinno być wyczyszczone i odtłuszczone, np. izopropanolem. Jest to zawsze dobry początek malowania. Powierzchni nie musimy matowić przed malowaniem, farba będzie trzymała się i bez tego.
Całość malujemy farbą w sprayu, pokrywając całą konstrukcję równą i niezbyt grubą warstwą. W razie czego położyć możemy kilka warstw. Malujemy wszystkie elementy, włącznie z kablami i elementami z druku 3D. Całość najlepiej jest pokryć dwoma lub trzema warstwami, pozwalając farbie wyschnąć pomiędzy warstwami.
Uwaga na kolor betonu - będzie się zmieniał przez pewien czas, w związku z jego schnięciem.
Krok 7: Elektronika
Do modułu sterującego świeczką ładujemy szkic Arduino dostępny na źródłowej stronie. Jest to mocno zmodyfikowana wersja oprogramowania dostarczanego przez Adafruit, gdyż oryginalne oprogramowanie nie mieściło się do tego układu. Względem oryginału brakuje tylko jednej ramki, a sam program zajmuje ponad 99% przestrzeni mikrokontrolera - 28664 bajtów, co oznacza, że wolnych zostało zaledwie 6 bajtów.
Podczas wgrywania oprogramowania do modułu obserwujmy diody LED. Jedna czerwona będzie na stałe zapalona, a dwie zielone będą mrugać. Ta czerwona dioda będzie zapalona przez cały czas działania układu, co oznacza, że najlepiej wylutować ją z układu, żeby nie psuły efektu - w kodzie programu niestety nie pozostało już raczej miejsca, aby ją zgasić.
Połączenia pomiędzy modułem sterującym a Arduino są bardzo proste:
Dodatkowo podłączamy ładowarkę wraz z baterią:
Pamiętajmy, podczas łączenia modułów, by kable były odpowiednio długie, aby nie uniemożliwiły nam finalnego montażu urządzenia.
Kable połączeń, zamiast przekładać przez otwory w PCB, należy przylutować na płasko - najpierw nakładamy na pole lutownicze cynę, a potem lutujemy kabelek, pamiętając o tym, jak będzie on później ułożony w gotowym urządzeniu.
KRok 8: Elektronika w wyświetlaczu
Jeśli wygniemy odrobinę końcówki pocynowanych kabelków, które wsuwamy w świeczkę, to wsuną się one niemalże bez problemu w pola lutownicze wyświetlacza. Mimo to, jest to chyba najtrudniejszy i najbardziej irytujący moment montażu naszej elektronicznej świeczki. Natomiast jeśli zmontowaliśmy wszystko poprawnie, to na pewno uda nam się umieścić kable na swoim miejscu.
Teraz możemy przetestować działanie całego układu, zanim zmontujemy go na stałe.
Krok 9: Finalny montaż urządzenia
Jeśli po złożeniu wszystkiego układ nadal działa, to możemy zamontować wyświetlacz na miejscu na stałe. Po przylutowaniu kabli do sterownika PWM możemy przykleić na miejsce macierz LED z pomocą odrobiny kleju, pomiędzy nią a plastikowymi elementami z druku 3D. Klej powinien wpłynąć pomiędzy poszczególne elementy i przykleić wyświetlacz do reszty konstrukcji.
Teraz zmontować możemy podstawę z elektroniką. Najpierw w obudowie montujmy moduł z mikrokontrolerem, a następnie ładowarkę. Wszystko powinno zmieścić się na delikatny wcisk, ale jeśli tak nie jest, to ładowarkę można delikatnie przykleić tak, aby pozostawić miejsce do połączenia kabla USB do zasilacza.
Następnie na ładowarce przyklejamy baterie, układając kable obok. Finalnie całość zakrywamy dolną pokrywą. Jeśli nie mieści się ona na swoim miejscu, możemy usunąć dwa dodatkowe wystające elementy, które są tam, by dodatkowo podtrzymywać baterię.
Na spodzie podstawy dokleić możemy gumowe nóżki.
Podsumowanie
Jeśli chodzi o prędkość, to przy klasycznym Arduino, pracującym z zegarem 8 MHz, możemy osiągnąć około 12 klatek na sekundę. Stanowczo zbyt wolno, by wyglądało to poprawnie, dlatego też konieczne jest stosowanie modułów z ESP.
Świeczka jest w stanie działać do 29 godzin zanim musi zostać naładowana. Gdyby zmienić moduł na inny, to być może czas pracy mógłby się jeszcze wydłużyć z uwagi na mniejszy pobierany prąd oraz niższe napięcie, przy którym układ poprawnie działa. Autor załącza dokładne dane w artykule źródłowym. Po rozładowaniu się baterii obraz na wyświetlaczu przestanie się ruszać - diody będą działały jeszcze jakiś czas, po tym jak mikrokontroler się wyłączy.
Podczas ładowania na module z TP4506 będzie palić się czerwona, a po naładowaniu niebieska dioda.
Istnieje możliwość dołożenia drugiego wyświetlacza LED równolegle z istniejącym, ale wymaga to lustrzanego odbicia wszystkich połączeń i utrudni i tak już dosyć skomplikowany projekt.
Źródło: https://www.instructables.com/id/Matrix-LED-Light/
Świeczka wykorzystuje matrycowe LEDy do wyświetlana prostego filmu z nagranym prawdziwym płomieniem świecy. Konstrukcja jest bardzo prosta - każdy może złożyć w domu takie urządzenie. Prześledźmy krok po kroku, jak to zrobić.
Krok 1: Co będzie nam potrzebne
* Drukarka 3D (albo dostęp do takowej)
* Mieszanka cementowa
* Arduino Pro Micro 16 MHz (8 MHz jest za wolne)
* Ładowarka ogniw LiPo TP4506
* Macierz LED od Adafruit i driver PWM
* Blacha aluminiowa 1,5 mm plus możliwość jej gięcia
* Dwustronna taśma klejąca
* Cienki kabel
* Niewielki przełącznik
* Pojedynczy akumulatorek 18650
* Farba do pomalowania gotowej konstrukcji
Jak wygląda gotowa konstrukcja zobaczyć można na filmie poniżej:
Krok 2: Wydrukuj elementy
Świeczka wymaga kilku drukowanych elementów, ale na szczęście jest ich niewiele. Wystarczy wydrukować wewnętrzną część świeczki, podstawę, która zawierać będzie m.in. włącznik. Po wydrukowaniu możemy wstępnie spasować części ze sobą i sprawdzić, czy Arduino oraz TP4506 mieszczą się w środku.
Projekt wykonany został w Fusion 360. Pliki dostępne są na źródłowej stronie z projektem. Można je dowolnie modyfikować, na przykład zrezygnować z aluminiowych elementów w świeczce, jeżeli nie mamy możliwości obróbki tego tworzywa.
Krok 3: Macierz LEDowa
Każde pole lutownicze na macierzy LEDowej jest dobrze opisane, więc ciężko jest popełnić poważny błąd. Warto jednakże pilnować, by nie przylutować nic do pinów bez oznaczonych cyferek. Tak więc lutujemy tylko piny z jednej strony, które podłączone będą do modułów PWM.
Macierz LEDowa umieszczana jest następnie na aluminiowym elemencie na samej górze. Nie jest ważne, czy macierz lutować będziemy przed czy po montażu na szczycie - autor sprawdzał oba podejście i żadne z nich nie jest lepsze niż to drugie.
Po przylutowaniu przewodów do pinów możemy przyciąć piny, by wszystko dobrze spasować.
Krok 4: Świeczka
Sama świeczka wykonana jest z dwóch kawałków aluminium, z których jeden jest o 5 mm dłuższy. Świeczka ma 185 mm wysokości i 28 mm szerokości, ale da się przerobić projekt tak, by zmienić jej rozmiary. Rozmiary te są jednak doskonale dopasowane do wymiarów użytej elektroniki.
Elementy świeczki zostały sklejone dwustronną taśmą klejącą, ale można to było zrobić równie dobrze np. klejem na ciepło. W środku świeczki znajdują się kable łączące matrycę LED z podstawą, gdzie znajduje się kontrolujący diody moduł.
Krok 5: Baza
Baza wykonana została z betonu artystycznego. Wystarczy wymieszać gotowy cement z wodą i można odlewać z niej dowolne elementy. Forma do odlewów wykonana jest z wodoodpornej sklejki.
Obudowę musimy odrobinę przygotować, zanim zaczniemy układać beton. Zaklejamy taśmą otwory, takie jak gniazdo USB czy miejsce osadzenia świeczki. Jeśli tego nie zrobimy to beton dostanie się w ten otwór, co nie będzie wyglądać za dobrze. Nakładamy na wewnętrzne ściany beton - na ściankach wystarczy ok 10 mm, a na górnej części 15 mm.
Po nałożeniu betonu musimy poczekać, aż zwiąże. Zajmuje to dosyć dużo czasu - jeśli myślisz, że już związał, to poczekaj jeszcze raz tyle i wtedy wyjmuj bazę z formy. Wszelkie poprawki możemy nanieść pilnikiem bądź papierem ściernym, ale nie przejmujmy się za bardzo - to beton, nie musi być perfekcyjny.
Krok 6: Kolor
Przed malowaniem całości aluminium powinno być wyczyszczone i odtłuszczone, np. izopropanolem. Jest to zawsze dobry początek malowania. Powierzchni nie musimy matowić przed malowaniem, farba będzie trzymała się i bez tego.
Całość malujemy farbą w sprayu, pokrywając całą konstrukcję równą i niezbyt grubą warstwą. W razie czego położyć możemy kilka warstw. Malujemy wszystkie elementy, włącznie z kablami i elementami z druku 3D. Całość najlepiej jest pokryć dwoma lub trzema warstwami, pozwalając farbie wyschnąć pomiędzy warstwami.
Uwaga na kolor betonu - będzie się zmieniał przez pewien czas, w związku z jego schnięciem.
Krok 7: Elektronika
Do modułu sterującego świeczką ładujemy szkic Arduino dostępny na źródłowej stronie. Jest to mocno zmodyfikowana wersja oprogramowania dostarczanego przez Adafruit, gdyż oryginalne oprogramowanie nie mieściło się do tego układu. Względem oryginału brakuje tylko jednej ramki, a sam program zajmuje ponad 99% przestrzeni mikrokontrolera - 28664 bajtów, co oznacza, że wolnych zostało zaledwie 6 bajtów.
Podczas wgrywania oprogramowania do modułu obserwujmy diody LED. Jedna czerwona będzie na stałe zapalona, a dwie zielone będą mrugać. Ta czerwona dioda będzie zapalona przez cały czas działania układu, co oznacza, że najlepiej wylutować ją z układu, żeby nie psuły efektu - w kodzie programu niestety nie pozostało już raczej miejsca, aby ją zgasić.
Połączenia pomiędzy modułem sterującym a Arduino są bardzo proste:
| Arduino | Wyświetlacz | D2 | SDA | D3 | SCL | VCC | VCC | GND | GND |
Dodatkowo podłączamy ładowarkę wraz z baterią:
| TP4506 | Arduino | OUT- | GND | OUT+ | RAW, poprzez przełącznik |
Pamiętajmy, podczas łączenia modułów, by kable były odpowiednio długie, aby nie uniemożliwiły nam finalnego montażu urządzenia.
Kable połączeń, zamiast przekładać przez otwory w PCB, należy przylutować na płasko - najpierw nakładamy na pole lutownicze cynę, a potem lutujemy kabelek, pamiętając o tym, jak będzie on później ułożony w gotowym urządzeniu.
KRok 8: Elektronika w wyświetlaczu
Jeśli wygniemy odrobinę końcówki pocynowanych kabelków, które wsuwamy w świeczkę, to wsuną się one niemalże bez problemu w pola lutownicze wyświetlacza. Mimo to, jest to chyba najtrudniejszy i najbardziej irytujący moment montażu naszej elektronicznej świeczki. Natomiast jeśli zmontowaliśmy wszystko poprawnie, to na pewno uda nam się umieścić kable na swoim miejscu.
Teraz możemy przetestować działanie całego układu, zanim zmontujemy go na stałe.
Krok 9: Finalny montaż urządzenia
Jeśli po złożeniu wszystkiego układ nadal działa, to możemy zamontować wyświetlacz na miejscu na stałe. Po przylutowaniu kabli do sterownika PWM możemy przykleić na miejsce macierz LED z pomocą odrobiny kleju, pomiędzy nią a plastikowymi elementami z druku 3D. Klej powinien wpłynąć pomiędzy poszczególne elementy i przykleić wyświetlacz do reszty konstrukcji.
Teraz zmontować możemy podstawę z elektroniką. Najpierw w obudowie montujmy moduł z mikrokontrolerem, a następnie ładowarkę. Wszystko powinno zmieścić się na delikatny wcisk, ale jeśli tak nie jest, to ładowarkę można delikatnie przykleić tak, aby pozostawić miejsce do połączenia kabla USB do zasilacza.
Następnie na ładowarce przyklejamy baterie, układając kable obok. Finalnie całość zakrywamy dolną pokrywą. Jeśli nie mieści się ona na swoim miejscu, możemy usunąć dwa dodatkowe wystające elementy, które są tam, by dodatkowo podtrzymywać baterię.
Na spodzie podstawy dokleić możemy gumowe nóżki.
Podsumowanie
Jeśli chodzi o prędkość, to przy klasycznym Arduino, pracującym z zegarem 8 MHz, możemy osiągnąć około 12 klatek na sekundę. Stanowczo zbyt wolno, by wyglądało to poprawnie, dlatego też konieczne jest stosowanie modułów z ESP.
Świeczka jest w stanie działać do 29 godzin zanim musi zostać naładowana. Gdyby zmienić moduł na inny, to być może czas pracy mógłby się jeszcze wydłużyć z uwagi na mniejszy pobierany prąd oraz niższe napięcie, przy którym układ poprawnie działa. Autor załącza dokładne dane w artykule źródłowym. Po rozładowaniu się baterii obraz na wyświetlaczu przestanie się ruszać - diody będą działały jeszcze jakiś czas, po tym jak mikrokontroler się wyłączy.
Podczas ładowania na module z TP4506 będzie palić się czerwona, a po naładowaniu niebieska dioda.
Istnieje możliwość dołożenia drugiego wyświetlacza LED równolegle z istniejącym, ale wymaga to lustrzanego odbicia wszystkich połączeń i utrudni i tak już dosyć skomplikowany projekt.
Źródło: https://www.instructables.com/id/Matrix-LED-Light/
Fajne? Ranking DIY
