Respire: Luzes de fada desbotadas em um bloco de vidro: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Para o Natal deste ano, decidi usar um bloco de vidro, um controlador PWM e alguns fios de luz LED de fadas para dar um presente colorido à minha esposa.

Etapa 1: peças

Aqui estão as peças de que você precisa.

Microcontrolador

Não precisa ser nada particularmente grande, rápido nem ter muitos pinos (você só precisa de 2 pinos de dados para as conexões I2C). Usei o Adafruit Trinket M0 porque é pequeno, gosto desse formato e queria aprender a trabalhar com o CircuitPython.

Placa de divisão de PWM de 16 canais

Existem muitos tipos semelhantes de placas de break-out PWM, incluindo a da Adafruit. Mesmo se o seu controlador tiver muitos pinos PWM disponíveis, eu ainda evito tentar alimentar todos os seus fios de lá, e opto pela placa break-out: os LEDs podem consumir muito mais corrente do que o controlador permite. A maioria dos controladores protegerá contra isso, mas alguns podem realmente virar fumaça. Melhor usar o quadro de apoio.

Luzes de fadas

Existem muitas, muitas cores, tipos e comprimentos de luzes de fada disponíveis a baixo custo, até mesmo algumas com luzes RGB. Eles custam cerca de US $ 1 por fio, mais ou menos. Eu gosto do tipo em que cada fio tem uma única cor porque é mais fácil de controlar os efeitos. Aqui está uma opção na Amazon. Cada fio vem com seu próprio chaveiro contendo baterias tipo moeda e um switch. Você não poderá alimentar mais fios do que o número de dispositivos suportados por sua placa break-out PWM (no meu caso, 16).

Bloco de vidro

Você pode encontrar diferentes tipos de blocos de vidro em lojas de artesanato e até em lojas de ferragens. Não recomendo comprá-los online porque são muito caros (provavelmente por causa do peso). São planos, ondulados, límpidos, difusos, coloridos, em diversos tamanhos, etc. São muito bonitos, mas também quebráveis, escorregadios e muito, muito pesados. Certifique-se de que o que você conseguir tenha um orifício oblongo de um lado e uma inserção de plástico que se encaixe e cubra esse orifício.

Se o peso ou o tamanho do bloco de vidro for um problema, praticamente qualquer recipiente transparente funcionará. Você pode até usar uma garrafa de vinho ou licor (limpa e seca), um globo de vidro, uma taça de champanhe grande ou outro recipiente transparente. Eu usaria algo bem grande, entretanto, já que o efeito é melhor quando o contêiner é grande, na minha opinião. Se você sair do bloco de vidro, terá que pular ou improvisar algumas das etapas de instrução.

Caixa de plástico para o circuito

Gosto de colocar todos os meus aparelhos eletrônicos em um só lugar. Escolha seu gabinete favorito, com cerca de 2 polegadas por 4 polegadas por 1 polegada (por exemplo, este da Amazon), mas, se você for seguir este exemplo, certifique-se de que é pequeno o suficiente para caber confortavelmente na parte externa do bloco, mas grande o suficiente para acomodar o controlador, placa PWM e fios.

O que eu realmente queria usar era uma base oca de madeira na qual o bloco pudesse sentar. Infelizmente, não consegui encontrar um desses e não tive tempo de fazer um para mim. Você pode até ignorar totalmente o gabinete e simplesmente empurrar o controlador e a placa de quebra no bloco de vidro, se não se importar com a aparência.

Adaptador 5v / 2A ou bateria

A maioria das placas PWM tem um MAX de 6v, portanto, mantenha a tensão abaixo disso, por exemplo, cerca de 5 volts (por exemplo, este na Amazon). Além disso, eu não iria muito menos do que 2A porque os LEDs exigem um pouco. Você também pode experimentar uma bateria.

Para manter as coisas simples, eu sempre alento tudo com conectores de 5,5 mm / 2,1 mm.

Peças diversas

Você também precisa de: um interruptor (é mais fácil fazer furos para interruptores redondos), soquete de conector cilíndrico (combinando com o conector do adaptador), fios de remendo, conectores fêmeas, parafusos, parafusos, porcas, equipamento de solda, cortadores diagonais, broca, cola quente arma, ponta de prata, etc.

Etapa 2: conectar o controlador e a placa PWM

Você pode seguir estas instruções para conectar o controlador e a placa PWM. Conecte os pinos SCL e SDA em cada dispositivo um ao outro. Você deve executar a linha Vout da placa PWM para a entrada de energia do controlador, e Vout do controlador para o pino Vcc da placa PWM.

Não há necessidade de um circuito - ou mesmo de uma placa de ensaio, já que você pode usar fios de remendo para conectar os pinos machos de um dispositivo aos pinos machos do outro.

Em seguida, você precisará conectar temporariamente 5 V DC aos blocos de parafusos de entrada da placa PWM. Se você tiver uma fonte de alimentação de bancada, conecte-a. Caso contrário, você precisará soldar um soquete que corresponda ao conector do adaptador (use um voltímetro para ter certeza de que está soldando positivo e negativo corretamente) e conectar os fios aos blocos de parafusos de entrada.

Etapa 3: prepare os fios de luz feericamente

Não vamos usar o controle remoto da bateria. Antes de cortar os fios, porém, certifique-se de encontrar o minúsculo resistor soldado em série entre a bateria e o primeiro LED. NÃO corte (em outras palavras, deve ficar com o fio, não com o chaveiro). Depois disso, use sua ferramenta afiada favorita, como cortadores diagonais, para separar o fob da bateria do fio. Gosto de deixar uma ou duas polegadas de fio no lado do carregador da bateria para que possa ser usado novamente no futuro. Não se preocupe ainda sobre qual fio é positivo e qual é negativo. Embora isso seja sempre importante ao trabalhar com LEDs, convenientemente para nós, não importa neste momento. Os fios que comprei, na verdade, têm uma faixa cinza claro no fio positivo. Não se preocupe se o seu não.

A placa break-out PWM tem 16 grupos de três pinos: terra, 5v e sinal, então cada fio precisará de seu próprio grupo de 3 soquetes fêmea para combinar. Vamos usar apenas os pinos externos (terra e sinal), então, depois de cortar seu cluster da longa tira do cabeçalho, apenas puxe o pino do meio do cabeçote fêmea (desnecessário). Solde os fios de cada fio nos pinos externos de um conjunto de cabeçote fêmea.

Depois de soldar cada fio, você deve testá-lo. Eu fiz isso ligando o controlador e a placa PWM e, em seguida, carregando um programa temporário que simplesmente liga todos os 16 conjuntos de pinos.

Se você estiver usando um controlador CircuitPython (como o M0 Trinket), Adafruit fornece um excelente tutorial sobre como inicializar, atualizar e programar a placa. Feito isso, e a placa estiver conectada por meio de um cabo USB ao seu computador, você pode gravar e salvar um arquivo chamado "code.py" no diretório raiz da placa controladora. O software integrado no controlador executará o programa python em code.py. O programa simples que usei para testar os fios está anexado a seguir, chamado test_code.py. Você deve renomear para code.py e copiá-lo para o diretório raiz do Trinket M0.

Se não estiver usando o CircuitPython, você deve usar o IDE do Arduino ou alguma outra maneira de programar seu controlador para enviar os sinais necessários para transformar todas as portas PWM em saída total.

Quando o programa for carregado, teste um fio empurrando o cabeçote fêmea do fio em qualquer conjunto de pinos PWM. Se o fio não acender, puxe-o para fora, vire-o e empurre-o de volta. Se ainda não funcionar, você deve soldar novamente os fios e tentar novamente. Assim que a fita acender, você deve marcar o lado positivo ("sinal") da plataforma de alguma forma para saber a maneira correta de empurrá-la da próxima vez. Usei um apontador prateado para marcar o lado positivo de cada cabeçalho testado.

Depois de testar a soldagem, você desejará isolar os pontos de solda colocando uma ou duas gotas de cola quente no fio exposto, na solda e no metal. Decidi usar cola quente (em vez de tubo retrátil) porque é transparente, como os fios. Além de evitar curtos, isso tem o benefício de estabilizar e fortalecer a conexão, por isso é menos provável que se dobre e se quebre.

Quando todos os fios são soldados, testados e isolados, você deve ser capaz de deslizar TODOS os conectores nos pinos da placa PWM e TODOS os fios devem acender. A ordem das cores não será importante para este protótipo.

Etapa 4: preparar o bloco de vidro e o gabinete

Como escrevi acima, o bloco de vidro deve ter um orifício oblongo e também deve ter algum tipo de inserção de plástico rígido que se encaixe no lugar para cobrir o orifício. Em primeiro lugar, deve-se decidir em que direção o bloco será orientado e, portanto, de que lado ficará o cercado: esquerdo, superior ou direito. Optei por colocá-lo à direita. Eu queria que o switch ficasse na parte de trás e o soquete do adaptador na parte de baixo.

Agora devemos prender nosso gabinete eletrônico a esta inserção.

Precisamos encaixar dois (ou mais) pequenos parafusos nas duas peças de plástico para prender uma à outra. Enquanto o encaixe é colocado no bloco de vidro, segure o invólucro nele para que eles estejam centralizados. Cole-os juntos. Remova cuidadosamente a inserção e o invólucro do bloco sem alterar sua posição relativa. Decida os dois pontos que garantirão bem as duas peças juntas. Encontre um local seguro para colocá-los e faça 2 furos em ambos. Remova a fita, separe-os e limpe os orifícios. Volte a colocá-los, empurre os parafusos, coloque e aperte as porcas.

Agora que o invólucro pode ser preso ao bloco de vidro, precisamos encontrar uma maneira de os fios passarem por ele. Usei uma broca de furo muito grande e fiz um furo no centro da parte de trás do gabinete. Minha inserção já tinha um grande orifício no centro. Se o seu não, apenas analise os dois.

Agora você deve preparar o switch e o soquete do adaptador. Faça os furos em conformidade. Tive que usar uma dremel de lixar para alargar o orifício da chave. O orifício para a chave também precisará de uma pequena ranhura, portanto, use uma lima ou uma faca afiada e resistente. Empurre o interruptor (ele se encaixará). Empurre o macaco e coloque as arruelas e porcas do lado de fora; apertar.

Encontre um pouco de fio 20 AWG preto e vermelho. Solde os fios ao soquete do adaptador; o pino interno é positivo e o alojamento externo é negativo; use um voltímetro para descobrir qual pino corresponde. Eu gosto de colocar o positivo (vermelho) no interruptor, mas isso realmente não importa. Desencape as pontas livres do fio e teste inserindo o conector do adaptador, ligando e testando a tensão. Se houver um problema, cancele a soldagem e revenda conforme necessário. Verifique também se a tensão é zero quando a chave está desligada.

Coloque o controlador e a placa PWM no gabinete. Insira os fios de alimentação nos blocos de parafuso da placa PWM: vermelho para positivo e preto para negativo.

Etapa 5: insira os fios no bloco

Desconecte o adaptador.

Com a inserção empurrada para o bloco de vidro, empurre lentamente um fio através do orifício da caixa para dentro do bloco. Apenas deixe-o enrolar naturalmente enquanto você o empurra suavemente, sem tentar controlar muito. Quando estiver suficientemente longe, empurre a plataforma em um conjunto de pinos da placa PWM, tendo o cuidado de alinhar o lado positivo corretamente. Repita para cada fio. À medida que fica mais lotado no bloco, os fios se enroscarão e se enroscarão mais habilmente.

Quando o último cabeçalho do fio tiver sido empurrado para os pinos da placa PWM, conecte o adaptador e ligue-o. Todos os fios devem acender. Caso contrário, verifique novamente a orientação do cabeçalho do fio nos pinos. Verifique também as conexões de solda, algo pode ter quebrado. Conserte o que for necessário até que todos os fios estejam acesos.

Coloque a tampa no gabinete eletrônico e aparafuse-a. Como a inserção do bloco sai do bloco de vidro com bastante facilidade, pensei que seria uma boa ideia prendê-lo melhor, então usei um pouco de fita adesiva para isso.

Etapa 6: Respire

Agora precisamos escrever um programa mais interessante para as luzes.

Conecte o controlador de volta ao computador.

Meu nome para esta peça é "Respire", então eu queria que os fios parecessem estar "respirando", dentro e depois fora, e então parassem por um período aleatório de tempo antes de respirar novamente, cada fio trabalhando independentemente dos outros. Abaixo está o script python produzindo o resultado que eu gostei; copie isso para o quadro para ver o funcionamento. Sem dúvida, experimente diferentes padrões, tempos, pausas, flashes, etc., para tornar o que você acha bonito.