Lâmpada LED levitando: 6 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Você já brincou com ímãs e tentou fazê-los levitar? Tenho certeza de que muitos de nós o fizeram, e embora possa parecer possível, se colocado com muito cuidado, depois de um tempo você perceberá que é realmente impossível de fazer. Isso se deve ao teorema de Earnshaw, que prova que é impossível levitar um objeto apenas com materiais ferromagnéticos. No entanto, temos uma solução alternativa. Em vez de usar ímãs, vamos levitar a lâmpada usando uma ilusão chamada tensegridade, fazendo uma lâmpada que parece estar flutuando!

Etapa 1: suprimentos

Para fazer esta lâmpada, há uma variedade de suprimentos necessários:

Eletrônicos:

• Arduino Nano Board
• Fios de ligação
• Anel 24 LED
• Bateria 9V
• Conector de bateria 9V

Suprimentos decorativos:

• Papelão (ou madeira, se estiver usando corte a laser)
• Linha de pesca (qualquer deve funcionar, e tente escolher uma o mais transparente possível)

Outros:

• Elástico de borracha
• Pistola de cola quente
• Bastões de cola quente
• Equipamento de solda
• Velcro

Etapa 2: montar os eletrônicos

Primeiro precisamos montar as peças eletrônicas. Isso é simples e pode ser feito com algumas etapas:

1. Solde o conector da bateria de 9 V na placa Arduino Nano. Isso pode ser um pouco difícil, mas é uma parte essencial para o sucesso do projeto porque a alimentação insuficiente fornecida à placa fará com que ela não funcione corretamente. Conecte o fio vermelho ao pino VIN e conecte o fio preto a um dos pinos GND na placa.
2. Solde os pinos na parte de trás do anel de LED. Nestes 24 anéis de LED, geralmente existem 4 locais para solda, mas neste projeto, usaremos apenas 3: DI, VCC e GND. A parte DO não será usada neste projeto. Solde-o com o fio apontando para o anel, pois a parte externa do anel ficará escondida atrás de um pedaço de papel, mas se os fios do jumper forem soldados na direção errada, ele se projetará da lâmpada.
3. Conecte os fios ao Nano. O DI deve ser conectado ao pino D5, o VCC conectado a 5V e o GND ao GND, no anel de LED e no Arduino Nano, respectivamente.

E você acabou com a eletrônica!

Etapa 3: a escultura de tensegridade

Para este projeto, estamos usando tensegridade, que é um termo usado para descrever o ato de usar a tensão para segurar algo no lugar. Se você quer apenas criar a escultura, pode baixar o arquivo Adobe Illustrator, feito para corte a laser, ou olhar a foto e recortar você mesmo em papelão.

Se você quer entender como isso funciona, continue lendo abaixo!

Esta escultura de tensegridade usa linha de pesca para fazer com que pareça mais um objeto levitando. Na foto anotada, são destacadas as posições de cada uma das 6 linhas, em cores distintas. Os vermelhos mais longos são os que impedem a queda do topo. Vamos chamá-las de "linhas estruturais". Então temos as linhas azuis, que são muito mais curtas do que as vermelhas, segurando a parte superior para cima. Vamos chamá-las de "linhas de levitação".

Em nossa escultura de tensegridade, as linhas de levitação são as que sustentam a estrutura. Como a parte superior quer se mover para baixo por causa da gravidade, as linhas de levitação devem manter a estrutura para cima. Quando eles são fixados, eles ficam muito tensos, segurando a parte superior da estrutura para cima. Há um desses em dois dos quatro lados da escultura, embora, em teoria, um seja o suficiente para sustentar a estrutura.

No entanto, se você tentou prender apenas as linhas de levitação, notará que ela cai facilmente. Isso ocorre porque a parte superior é fixada por apenas dois pontos, o que não é suficiente para fornecer uma estrutura estável. Imagine uma gangorra. Ele é preso por uma linha, permitindo que se mova livremente. Em nosso caso, temos a parte superior ligada por dois pontos, e dois pontos formam uma linha, então o topo de nossa escultura de tensegridade, com apenas as linhas de levitação, é apenas uma gangorra.

É aqui que as linhas estruturais entram em jogo. Essas linhas também são tensas e mantêm a estrutura em posição. Se o topo da estrutura se inclinar em qualquer direção, as linhas estruturais na outra direção manterão a estrutura no lugar, fazendo com que ela se torne estável.

Mesmo que pareça mágica, há muitas razões por trás de toda a escultura!

Etapa 4: montagem da estrutura

Agora é hora de montar a estrutura para que a lâmpada seja fixada nela. Esta parte é relativamente fácil:

1. Encontre as peças básicas. Eles são sempre os maiores quadrados.
2. Coloque as peças do "braço". Certifique-se de que estão todos voltados para a mesma direção quando olhados de lado. Isso garante que a estrutura de tensegridade será capaz de ser montada conforme pretendido.
3. Coloque uma das peças laterais. Isso nos permite ter certeza de que a peça do braço não é empurrada muito para dentro enquanto a colamos e garante que toda a base da estrutura possa ser alinhada.
4. Monte o resto da estrutura. As peças devem se encaixar perfeitamente e, com um pouco de colagem, você vai ficar com o que é mostrado acima.

Depois de fazer isso, é hora de conectar as linhas de pesca às estruturas.

1. Usando cola quente, cole quatro pedaços de linha de pesca em cada um dos cantos de uma das partes da estrutura. Certifique-se de que todos tenham o mesmo comprimento.
2. Cole a linha de pesca nos cantos correspondentes da outra estrutura. Achei mais fácil colar se toda a estrutura estivesse deitada, então não teria que segurá-la com as mãos.
3. Cole as "linhas de levitação" no lugar. Empurre as partes superior e inferior o mais longe que puder, depois que a cola esfriar, e cole as duas últimas linhas de pesca entre elas, conectando os braços da estrutura.

Se você chegou até aqui, então bom trabalho! Você já fez a maior parte do trabalho:)

Agora precisamos montar a lâmpada. Esta parte é muito fácil:

1. Cole o anel de LED na peça circular "roda" com os dois orifícios no meio. Certifique-se de que o suporte de plástico para os fios do jumper esteja completamente dentro do círculo externo.
2. Cole as duas peças circulares juntas. Cole a primeira peça da "roda" com um círculo completo com dois orifícios no meio. Eles formam a parte superior de nossa lâmpada levitante.
3. Amarre a bateria na última peça retangular. Essa peça tem um orifício feito para a bateria de 9V, e amarre-a, junto com a placa Arduino Nano, com elásticos. Lembre-se de não usar cola aqui: a bateria vai acabar acabando e você não terá nada para usar!
4. Pegue um pedaço de papel B5 e cole ao redor da borda da lâmpada. Isso funciona como um abajur e também impede que os espectadores vejam o quadro e a bateria do abajur.
5. Você pode ter algo pendurado na parte inferior da lâmpada. Em algumas das minhas fotos, tentei usar pedaços curtos de palha para criar um efeito de lustre, mas depois tirei porque estava no caminho das minhas fotos. Você pode ser criativo com o que colocar aqui!
6. Cole a parte superior da lâmpada na última peça da roda. Certifique-se, novamente, de que todos os pedaços de linha de pesca tenham o mesmo comprimento.
7. Cole o velcro na parte superior da segunda roda e na parte inferior da parte superior da estrutura. Isso manterá a lâmpada no lugar enquanto ela levita. O uso de velcro permite retirá-lo e dar-lhe uma bateria nova quando precisar.

Etapa 5: Codificação

Agora aqui está a parte divertida: codificar como você deseja que a lâmpada se pareça! Usei uma luz RGB rotativa aqui, mas fique à vontade para criar o que quiser e seja criativo com ela!

Eu sei que expliquei cada parte do código de forma independente em meu último instrutível, mas desta vez, incluí todas as explicações nos comentários do código. Enquanto explora o código, lembre-se do que criei: uma lâmpada giratória de arco-íris. Se essa explicação não foi boa o suficiente (não sei como explicar), você pode sempre olhar para o vídeo incluído no início. Você pode ver o código abaixo ou baixá-lo do link do site Arduino Create abaixo!

Arduino Criar Link

(Além disso, se um número suficiente de pessoas me pedirem para explicar o código com mais detalhes, talvez eu faça algo sobre isso …)

Levitating_Lamp.ino

#incluir// inclua a biblioteca para usar o anel de LED

# definePIN5 // o pino ao qual o anel de LED está conectado

# defineNumPixels24 // o número de pixels no anel. existem anéis com 8 LEDs, ou você pode usar uma faixa de LED com os Neopixels. Apenas lembre-se de especificar quantos LEDs você tem!

Pixels Adafruit_NeoPixel (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // declara o objeto de luz chamado pixels. O código se referirá ao anel de LED como este.

# defineDELAYVAL20 // decide quanto tempo a placa deve esperar antes que as luzes sejam giradas. Se você torná-lo menor, as cores do arco-íris girarão ainda mais rápido.

int r [NumPixels]; // este é o valor vermelho para todos os LEDs

int g [NumPixels]; // este é o valor verde para todos os LEDs

int b [NumPixels]; // este é o valor azul para todos os LEDs

constint diff = 31; // isso define o valor do brilho. O número máximo é 31, mas qualquer número x onde 0 <x <32 funcionará.

/////// Defina a posição inicial das luzes ////////

voidsetLights () {

int R = 8 * diff, G = 0, B = 0; // a posição inicial de todos os LEDs

para (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G + = diff) {

r = R;

g = G;

b = 0;

}

para (int i = 0; i <8; i ++, G- = diff, B + = diff) {

g [i + 8] = G;

b [i + 8] = B;

r [i + 8] = 0;

}

para (int i = 0; i <8; i ++, B- = diff, R + = diff) {

r [i + 16] = R;

b [i + 16] = B;

g [i + 16] = 0;

}

}

/////// Terminar de definir a posição inicial dos LEDs ////////

voidsetup () {

pixels.begin (); // liga o objeto de pixels

setLights (); // define a posição inicial dos LEDs

}

int idx = 0; // define a posição inicial da rotação do LED

voidloop () {

/////// definir a cor de cada um dos LEDs ////////

para (int i = 0; i <numpixels; i ++) = "" {

pixels.setPixelColor (i, pixels. Color (r [(i + idx)% 24], g [(i + idx)% 24], b [(i + idx)% 24]));

pixels.show ();

}

/////// terminar de definir a cor dos LEDs ////////

atraso (DELAYVAL); // aguarde DELAYVAL milissegundos

idx ++; // move a rotação dos LEDs em um

idx% = 24; // modifique o valor em 24. Isso restringe o valor de idx entre 0 e 23, inclusive

}

ver rawLevitating_Lamp.ino hospedado com ❤ por GitHub

Etapa 6: Concluir

Agora é hora de acender a lâmpada, colar o velcro na estrutura e apagar as luzes: é hora do show. Sinta-se à vontade para fazer as alterações que desejar e compartilhar com o mundo o que você criou com este projeto!

Boa sorte e continue explorando!