Luzes da colmeia de aninhamento: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Eu queria criar uma tela de luz interativa que permitisse ao indivíduo desenhar imagens claras na forma de um pixel. Tendo crescido com o Lite-Brite, usei isso como um ponto de partida para uma ideia.

O tamanho maior das luzes significava que o tamanho físico do design geral ficou bastante complicado, então dividi as luzes em módulos individuais …

Eu chamo isso de Luzes da Colmeia. Você pode obter o seu próprio seguindo estas instruções.

Cada módulo possui um microcontrolador e um módulo de LED que pode ser ajustado pelo usuário para gerar uma das 4 cores no espectro RGBW.

Este estilo de LED é melhor visualizado em luzes ambiente de nível inferior, mais sobre isso mais tarde.

A cor é alterada girando a moldura de luz na parte superior do módulo.

Os módulos possuem 6 pontos de alimentação que permitem a conexão a módulos adicionais.

Um módulo é ligeiramente alterado para permitir conexões diretas de fonte de alimentação. Estimei que apenas 1 módulo de alimentação é necessário para alimentar 24 módulos.

Esta é uma versão inicial de prova de conceito do projeto concluído.

Incluí os arquivos. STL se você deseja criar o seu próprio, mas tome cuidado, pois o custo aumenta drasticamente quanto mais complexo for o padrão que você deseja criar.

Etapa 1: as peças

Usei uma impressora 3D para criar as peças necessárias, meu plástico preferido é o ABS. Todos os arquivos de impressão estão incluídos aqui.

Imprima as 7 peças exclusivas (uma peça requer 6 cópias) necessárias para cada módulo. O shell original não é exatamente o primeiro original. Ele passou por 4 mudanças de design antes de eu chegar a este que é bastante usável e robusto. Dentro do módulo há espaço para 6 ímãs, bem como engrenagens de acionamento para o mecanismo de troca de luz. As engrenagens possuem uma tampa que se fixa em trilhos para operação adequada.

Existem 2 versões do ShellBase. Um está completo que eu achei mais limpo, mas foi um pesadelo para encaixar os contatos. Eu dividi as almofadas de contato ao meio e criei dois padrões distintos que tornaram a instalação do contato muito mais fácil, mas sacrifiquei parte do apelo estético.

A janela de LED é um quadrado opaco de plástico 22mm quadrado, muito fácil de cortar com uma navalha, por isso o formato quadrado. Isso é mantido no lugar por uma moldura externa que atua como um botão para desligar as luzes em todos os esquemas de cores programados no microcontrolador.

Usei a biblioteca de neopixels do Arduino e o código de mudança de cor simples para os LEDs RGBW que adquiri da Amazon. O código está na etapa 6.

Etapa 2: Atração

Construí uma ferramenta simples para ajudar neste processo, é a parte amarela mostrada abaixo do módulo invertido aqui. Começando no anel superior, os ímãs são colocados nas ranhuras em uma polaridade alternada. Estes são então colados no lugar.

O corpo do módulo é colocado conforme mostrado com o recorte da engrenagem POT próximo ao laço na ferramenta. Isso garantirá que todos os módulos tenham a mesma orientação do ímã. isso é muito importante para evitar um curto-circuito.

Para o corpo do módulo, coloque ímãs (12 mm x 2 mm) em uma polaridade alternada nos 6 compartimentos de ímã ao redor do perímetro da casca externa.

Os ímãs são 12 mm X 2 mm disponíveis online através de vários fornecedores. No total, são 7 ímãs necessários para cada módulo.

O arquivo de impressão do modelo magnético está anexado

Etapa 3: Montagem do Módulo

Coloque a engrenagem do potenciômetro na pista da engrenagem pequena e, em seguida, coloque a parte do cone da engrenagem quadrada na pista da engrenagem maior, com a parte longa passando pelo invólucro externo de dentro para fora.

O potenciômetro selecionado é do tipo 1 volta mecanicamente limitado. Isso é preso à tampa da engrenagem com adesivo. É importante que o eixo da minúscula engrenagem de transmissão coincida com o potenciômetro, os limites do potenciômetro evitarão o giro excessivo da moldura da luz.

Sim, isso acabou não sendo tão robusto e foi abordado em compilações subsequentes.

Coloque a parte da tampa da engrenagem com o lado do trilho voltado para a abertura da lente e prenda-a com adesivo. A cola quente funcionará, mas não é ideal para uso a longo prazo.

Posicione a lente opaca na abertura quadrada na parte superior da peça da engrenagem motriz. Em seguida, pressione a moldura externa no lugar. Eu projetei essas peças para serem um ajuste de interferência e serão muito difíceis de remover se não forem posicionadas corretamente.

Por fim, usei inserções de parafuso de ajuste térmico para segurar a base da concha.

Etapa 4: contato

Usei contatos de mola da DigiKey para as conexões elétricas entre os módulos.

A tampa inferior precisa ter contatos inseridos. Isso é feito com os planos de topo na cavidade e os pontudos de primavera nos picos. Cada módulo possui 6 de cada contato. Há apenas provisão de energia e aterramento para cada módulo.

Para conectá-los, você precisará conectar os blocos adjacentes uns aos outros entre os espaços dos blocos que estão ligados pico a vale. Começando em um dos pares de contato que não tem um orifício para parafuso entre eles, indo no sentido horário, faça o primeiro vale de aterramento e o primeiro pico de potência. Conecte este pico ao próximo vale de almofada de contato, continue conectando pico a vale ao redor até completar as 6 almofadas. A partir daqui, escolha o primeiro conjunto de jumpers de fio de contato e conecte-o à alimentação, em seguida, o próximo conjunto ao aterramento e assim por diante, dessa forma há conexões de alimentação e aterramento alternadas. Agora todos os 6 pontos de contato estão energizados e aterrados. As almofadas adjacentes têm polaridade reversa.

Ao conectar todas as almofadas da mesma forma (ponte positiva nos orifícios dos parafusos na base) para cada módulo e se os ímãs foram instalados corretamente, a combinação do design da almofada e repulsão, será quase impossível forçar quaisquer 2 módulos para manter o curto-circuito cenário. As revisões futuras têm fusíveis internos.

As pontas das almofadas de contato foram mantidas no lugar com adesivo ABS.

Há um ímã adicional na base do invólucro para fixação em superfícies de metal.

Etapa 5: Módulo de alimentação

Um módulo foi alterado e atua como um ponto de entrada de energia. Ele deve ser alimentado por uma verruga de parede padrão de 5V.

Um plugue cilíndrico foi inserido como substituição de um dos conjuntos de pontos de contato.

Isso foi feito cortando uma das almofadas de contato e aparando um lado do plugue.

Ele é soldado em série com os outros blocos do módulo.

Etapa 6: Visão geral do controlador

Usei módulos LED da Amazon

O código é um pouco pesado, mas funciona, eu o incluí aqui.

Eles foram conectados em uma série de 3 módulos. As conexões tiveram que ser soldadas usando o formato Arduino NeoPixel. A fileira estava colada à tampa da engrenagem do painel.

Eu escolhi fazer cada módulo ter um cérebro, já que a logística de ter luzes conectadas em série e interfaces analógicas aleatórias se comunicam com uma mente central de uma maneira esperada foi bem o escopo do projeto conceitual apresentado aqui.

Em quantidades menores, o controlador do tipo Arduino Nano parecia uma boa escolha, pois tinha os periféricos integrados de que eu precisava para essa tarefa.

As conexões de solda são potência do potenciômetro e potência do módulo para a porta de 5 V no Nano. Os aterramentos são conectados à porta GND no Nano. O limpador do potenciômetro vai para a porta A0 e a linha de dados do LED passa por um resistor de 300 ohms para D2 no Nano. Os contatos de energia foram ligados em vermelho para Vin e branco para GND

A operação básica foi verificada, o potenciômetro é girado, uma luz correspondente é ativada.

As luzes são meio anêmicas nesta versão, já que escolhi usar módulos RGBW, as versões subsequentes usam LEDs legíveis à luz do dia. A direção leve é do catálogo de programas de pixel do Arduino NEO. O potenciômetro é lido por meio dos pinos de entrada analógica e convertido em um mapa de cores no programa. Isso é enviado para o módulo de LED serial.

Etapa 7: indo além

A chave para essas luzes é a quantidade. Quanto mais módulos vinculados, melhor será a exibição.

Como essas lâmpadas são caras para produzir em pequenas quantidades, estou iniciando uma campanha de crowdfunding para que sejam produzidas em grande escala.

A luz foi totalmente redesenhada para produção.

Embora o modo principal de operação seja a manipulação direta, eles agora têm comunicação central adicional para acesso remoto e controle para substituir a operação local

recursos adicionais são os seguintes:

A estrutura interna física foi totalmente atualizada com placas de circuito personalizadas com microcontroladores dedicados e luzes legíveis à luz do dia. Recursos adicionais que incluem números de série digitais exclusivos, módulos configuráveis e mais cores.

Por favor, verifique meu site para atualizações e links …