RGB LED ishlab chiqaruvchi daraxti: 15 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Bizning mahalliy makerspace dekabr oyida (2018) Main Streetda namoyish etiladigan daraxtga homiylik qildi. Miya hujumi paytida biz an'anaviy bezaklar o'rniga daraxtga juda ko'p miqdordagi LEDlarni qo'yish g'oyasini oldik. Ishlarni biroz yuqoriroq qilishni yaxshi ko'radiganlar sifatida, biz tezda animatsiya o'ynaydigan daraxt nafaqat qiziqarli, balki shov -shuvga ham sabab bo'ladi deb qaror qildik.

Men maxsus LED tekshirgichlardan foydalangan ba'zi mavjud echimlarni o'rganib chiqdim va yaqin manba bunday qilmasligiga qaror qildim. Men Adafruit tomonidan "FadeCandy" LED displeylarini ishlatish bo'yicha ajoyib qo'llanmani uchratdim. Bu kichkina taxtada "Burning Man" ning bir qancha chiqishlari bor va ulardan ko'plab yaxshi misollar bor. Daraxt FadeCandy platalari yordamida boshqariladigan va bitta 5V 60A quvvat manbai bilan quvvatlanadigan, RGB RGB diodli individual shtamplardan iborat. Raspberry Pi FadeCandy platalariga mikro-USB kabellari orqali animatsiyalarni taqdim etadi, bu esa o'z navbatida alohida LED chiziqlariga ulanadi. Iplar yuqorida ko'rsatilgan konus / daraxt shaklini hosil qilish uchun radial tarzda joylashtirilgan.

Ushbu sozlamaning eng yaxshi tomoni shundaki, u bir martalik ishlatish bilan chegaralanmaydi. LED chiziqlari ko'plab shakllar, shu jumladan oddiy eski panjara hosil qilish uchun o'zgartirilishi mumkin. Umid qilamizki, bahorda navbatdagi Mini MakerFaire uchun interaktiv ko'rgazma / o'yin yaratish uchun ushbu sozlamani qayta ishlatamiz.

1 -qadam: qismlar ro'yxati

• 2x - 5V WS2811 LED chiziqlari (20 ipli x 50 piksel = 1000 piksel)
• 5x - 3 pinli suv o'tkazmaydigan ulagichlar (5 to'plam)
• 24x - 12MM RGB o'rnatish chiziqlari
• 3x - Adafruit FadeCandy LED displeylari
• 6x - Quvvat tarqatish bloklari
• 1x - 5V 60A (300W) quvvat manbai
• 1x- RJ-45 punchli soket (10 ta paket)
• 2x - 22 AWG quvvat simlari (65 fut)
• 1x - Anderson ulagichlar to'plami
• 1x - 12 ta AWG inline sug'urta ushlagichlari
• 3x - 2x8 qisqichli ulagich korpusi
• 1x - 0,1 dyuymli ayol qisqichlar (100 dona)
• 6x - suv o'tkazmaydigan elektr qutilari
• 3x - 20A sug'urta
• 1x - kompyuter quvvat kabeli
• 1x - Raspberry Pi 3
• 1x - MicroSD karta
• 24 fut - CAT5/CAT6 kabeli
• 15 fut - 12 AWG sim (qizil va qora)
• 6x - RJ -45 qisqichlari tugaydi
• 2x - 4x8 varaqli 3/4 dyuymli kontrplak
• 2x4 burchakli temir
• 200x - fermuar bog'lamlari
• ~ 144x - suv o'tkazmaydigan biriktiruvchi ulagichlar (ixtiyoriy, lekin vaqtni tejaydigan)
• Lehim
• Issiqlik pasayishi
• Qovurish

2 -qadam: Elektr tizimiga umumiy nuqtai

Yuqoridagi diagrammada ko'rinib turibdiki, daraxtning elektr tizimini bir nechta asosiy qismlarga bo'lish mumkin: boshqaruv qutisi, quvvat uzatish qutilari, ma'lumot uzatish qutilari va LED chiziqlar. Boshqarish qutisi 5V 60A quvvat manbai va Raspberry Pi ni o'z ichiga oladi. Ma'lumotlar ulanish qutilarida FadeCandy LED displeylari mavjud. Quvvat ulanish qutilarida LED chiziqlariga quvvat (5V va GND) tarqatish uchun avtobus barlari mavjud. Har bir ulanish qutisi (bitta ma'lumot + bitta quvvat) sakkizta LED chizig'ini boshqaradi. Ushbu loyihada 24 ta LED simi ishlatilganligi sababli, uchta aloqa qutisi (jami oltita) mavjud.

*Yuqorida ko'rsatilgan diagrammada xato bor, CAT6 kabeli 0 (Strand 0-7) (Strands 0-3) va CAT6 Cable 1 (Strand 7-15) bo'lishi kerak (Strands 4-7).

3 -qadam: Suv o'tkazmaydigan ulagichlarni ulang

Daraxt ochiq havoda foydalanish uchun mo'ljallanganligi sababli, barcha ulanishlar suv o'tkazmaydigan bo'lishiga alohida e'tibor berildi. Shu kabi yopiq loyihani amalga oshirishni istaganlar uchun, suv o'tkazmaydigan ulagichlarni LED chiziqlar bilan birga keladigan 3 pinli JST ulagichlari foydasiga e'tiborsiz qoldirish mumkin. Loyihaning ko'p qismi suv o'tkazmaydigan ulagichlarni paychalarining lehimlashiga sarflandi.

O'rnatish uchun biz mavjud JST ulagichini LED chizig'idan kesib tashladik va uning o'rniga 3 pinli suv o'tkazmaydigan ulagichni biriktirdik. LED chizig'ining "kirish" tomonidagi ulagichni qo'shish uchun ehtiyot bo'lish kerak, LED chiziqlaridagi ma'lumot ulanishi yo'nalishli. Biz har bir LEDda ma'lumot yo'nalishini ko'rsatadigan kichik o'q borligini aniqladik. Biz dastlab har uch simni LED chizig'ining yon tomoniga lehim, issiqlik qisqarishi va qotish usuli yordamida bog'ladik. Oxir -oqibat, biz suv o'tkazmaydigan biriktiruvchi ulagichlardan foydalanishga o'tdik, bu esa vaqtni katta tejash imkonini berdi.

Quvvat/ma'lumot tomoni (ya'ni, LED chiziqlari ulanadigan tomon), biz quvvat/topraklama uchun 22 ta AWG simini va ma'lumotlar/topraklama uchun CAT6 kabelini ishlatdik. Har bir CAT6 kabeli to'rtta o'ralgan juftni o'z ichiga oladi, shuning uchun biz bitta LED kabelini bitta CAT6 kabeliga ulashimiz mumkin edi. Yuqoridagi diagrammada 3 pinli LED chizig'i 4 simga bo'linishi ko'rsatilgan (5V, GND, Ma'lumotlar). To'rtta simni uchta simga ulash, bu loyihani yig'ishda chalkashlik bo'lib tuyuldi. Muhimi, ikkita asos (Data + Power) suv o'tkazmaydigan ulagichda birlashtirilgan.

Har bir CAT6 kabeli RJ-45 konnektori bilan uzilgan, u FadeCandy platasiga ulangan RJ-45 uy korpusiga ulangan. CAT6 simlari to'g'ridan -to'g'ri FadeCandy taxtalariga lehimlangan bo'lishi mumkin edi, lekin biz kerak bo'lganda ta'mirlashni osonlashtirish uchun ulagichlarni qo'shishni tanladik. Daraxtni jismonan yig'ishda o'zimizga biroz egiluvchanlik berish uchun biz 48 dyuym uzunlikdagi simlarimizni qildik.

4 -qadam: ulagichlarni FadeCandy platalariga ulang

Biz sotib olgan FadeCandy taxtalari sarlavhalar bilan ta'minlanmagan, aksincha 0,1 dyuymli ikkita qator bor edi. Oxir-oqibat biz FadeCandys CAT6 kabellariga standart RJ-45 "ochiladigan" rozetkalari yordamida ulanishiga qaror qildik. Agar biz FadeCandy -ni almashtirishimiz kerak bo'lsa (biz shunday qildik!), biz har bir FadeCandy taxtasiga 0,1 dyuymli pin qo'shdik. Biz 0,1 dyuymli sarlavhalarga ulanish uchun RJ-45 punchli rozetkaga ulangan sakkizta simning har biriga urg'ochi qisqichlar biriktirdik. Har bir simga pim qisish bilan bir qatorda, pimlarni oldini olish uchun ozgina lehim qo'shdim. Albatta, men bu "hiyla -nayrang" ni, men qisib qo'ygan pimlarning yarmi muvaffaqiyatsizlikka uchraganidan keyingina kashf qildim.

5 -qadam: LEDlarni bo'shliqli chiziqlarga joylashtiring

Bir nechta forum xabarlarini o'qib chiqqandan va shunga o'xshash "daraxtlar" yasagan boshqa odamlarning videolarini ko'rgandan so'ng, plastmassa ajratgichlardan foydalanish tez -tez takrorlanadigan narsa bo'lib tuyuldi. Chiziqlar LEDlarning oralig'ini individual ehtiyojlarga mos ravishda sozlash imkonini beradi va LED chiziqlarini daraxtning yuqori va pastki halqalari o'rtasida tortish imkonini beradi. LEDning o'lchami ajratuvchi teshiklarning o'lchamiga mos kelishi kerak (bizda 12 mm), shuning uchun har bir alohida LED ajratgich teshiklariga mahkam o'rnashadi. Biz LEDlarning zig-zagiga ega bo'lishga qaror qildik, shunda LEDlarning 24 tasi daraxt atrofida 48 ta ustunni tashkil qiladi.

Biz xato qildik, bu bizni LEDlar uchun qo'shimcha "teshiklar" yaratishga majbur qildi. Biz chiziqlarni yarmini kesib tashladik, shunda bizda 48 ta uzunlik oralig'i bo'lishi kerak edi. Biz aniqladikki, har bir sakkiz fut masofada 96 teshik (har dyuymda) bor edi va ularni yarmiga kesib tashladik, demak, biz har bir LED chizig'i uchun to'rtta teshikka qisqa bo'ldik. Bizning xatomizga e'tibor bering va buni oldindan hisoblang! Oxir -oqibat biz etishmayotgan teshiklarni qo'shish uchun "kengaytmalarni" lazer bilan kesib tashladik.

Kengaytma qavslarini lazer bilan kesish uchun ishlatiladigan vektorli fayl quyida biriktirilgan ("TreeLightBracket.eps")

6 -qadam: Quvvat ulanish qutilarini yig'ing

Uchta quvvat taqsimlash qutilarining har birida bir juft avtobus barlari bor. Birinchi bar 5V, ikkinchisi GND tarqatadi. Bizning daraxtimiz ochiq havoda ko'rsatilgach, biz avtobus barlarini joylashtirish uchun suv o'tkazmaydigan elektr qutilaridan foydalanishni tanladik. Biz har bir tayoqchani issiq elim yordamida mahkamladik va qisqa tutashuvni oldini olish uchun har bir novda va sumka orasiga manila papkasining qoldiqlarini qo'shdik. Har bir quvvat ulanish qutisi ilgari tasvirlangan 22 AWG sim orqali sakkizta LED tarmoqqa ulanadi. Har bir quti 12 ta AWG sim yordamida asosiy quvvat manbaiga ulanadi va tashishni osonlashtirish uchun "Anderson" ulagichiga ega.

7 -qadam: Ma'lumot uzatish qutilarini yig'ing

Quvvat taqsimlash qutilari bilan bir xil qutilar yordamida biz har birida bitta FadeCandy taxtasi joylashgan uchta "ma'lumotlar" tarqatish qutisini yaratdik. Raspberry Pi mikro USB kabellari ushbu qutidagi FadeCandy platalariga ulanadi va CAT6 kabellari RJ-45 ayol rozetkalariga ham ulanadi. FadeCandy taxtalarida katta o'rnatish teshiklari bo'lmaganligi sababli, biz har bir taxtani kontrplak bo'lagiga bog'lab qo'ydik. Bu kontrplak taxtani elektr qutisiga qisqa tutashuvdan saqlaydigan izolyator vazifasini ham bajargan.

8 -qadam: simli quvvat manbai

Biz buyurtma bergan 5V 60A kuchlanishli yirtqich hayvon butun loyihani quvvat bilan ta'minlaydi. Uchta quvvat ulanish qutilarining har biri ushbu asosiy manbaga 12 ta AWG sim bilan ulanadi. Har bir ulanish qutisida Anders konnektorlar juftligi va har qanday qisqa izolyatsiyalash uchun ichki 20A sigortasi mavjud. Raspberry Pi bu manbadan ham quvvat oladi, men buni USB kabelini kesib, quvvat simlarini quvvat manbaiga ulash orqali amalga oshirdim. Bu simlar juda kichik bo'lgani uchun, men bu ulanishlarni biroz yumshatish uchun ikkita zip -rishtalar qo'shdim. Quvvat manbai AC rozetkasi bilan ta'minlanmagan, shuning uchun men standart kompyuter/monitor simini kesib, vintli terminallarga uladim. Sahnada juda ehtiyot bo'ling va ishingizni uch marta tekshiring! Men bu Adafruit loyihasi kuchning qanday bog'liqligini tushunishda juda foydali deb topdim.

9 -qadam: Raspberry Pi -ni o'rnating

Men Raspbian operatsion tizimi bilan microSD kartasini o'rnatdim va FadeCandy serverini bu erda ko'rsatilgan ko'rsatmalar yordamida o'rnatdim:

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

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

Men OpenPixelControl omborida FadeCandy serveri bilan bog'lanish uchun ajoyib misollar to'plami borligini aniqladim. Oxir -oqibat, Pi ishga tushganda daraxtda animatsiyalarni ko'chirish uchun Python skriptini yozishni tugatdim. U bizning maqsadli piksellar sonida videolarni yuklaydi, kadrlar bo'ylab video orqali o'tadi va har bir kadr uchun FadeCandy boshqaruv qatorini yuboradi. FadeCandy konfiguratsiya fayli bir nechta taxtalarni xuddi bitta taxtadagidek ulashga imkon beradi va juda toza interfeysni yaratadi. Daraxtni boshqaruvchi python skripti ma'lum papkadan fayllarni yuklash uchun o'rnatiladi. Shunday qilib, animatsiyalarni sozlash, bu papkadan videofayllarni qo'shish/o'chirish kabi oddiy.

Daraxtni sinab ko'rish jarayonida men microSD kartasini buzishga muvaffaq bo'ldim. Men buni to'g'ri o'chirmasdan Pi -dan quvvatni olib tashlash bilan bog'layman. Kelgusi hodisalarni oldini olish uchun men tugmachani qo'shdim va uni Pi -ni xavfsiz o'chirish uchun sozladim. Men, ehtimol, oxirgi microSD kartaning bir nechta zaxira nusxalarini yaratdim.

Haqiqiy daraxt uchun barcha qismlarni olishdan oldin, men OpenPixelControl git hub omborini ajratib qo'ydim va ichkarida toza LED simulyatorini topdim. Men aslida ushbu dasturni yuqorida ko'rsatilgan animatsiya skriptining katta qismini sinab ko'rish uchun ishlatardim. Simulyator har bir LEDning fazoda joylashishini ko'rsatadigan konfiguratsiya faylini oladi (X, Y, Z deb o'ylang) va FadeCandy server dasturi bilan bir xil interfeysdan foydalanadi.

10 -qadam: Animatsiya yarating

Ilgari bog'langan Python skripti, agar o'lchamlari 96x50 bo'lsa, daraxtda har qanday video formatini o'ynashi mumkin. Daraxtning o'lchamlari 48x25, lekin men videoni past piksellar soniga o'tkazish uchun ishlatadigan asbob (qo'l tormozi) minimal piksel chegarasi 32 piksel edi. Shu sababli, men daraxtning haqiqiy piksellar sonini ikki baravar oshirdim va keyin Python skriptidagi boshqa piksellarni tanladim.

Men ko'rsatuvlarning ko'pchiligida-g.webp

OpenPixelControl interfeysi yordamida siz naqshlarni dasturiy ravishda ham yaratishingiz mumkin. Dastlabki sinov paytida men "raver_plaid.py" python skriptidan biroz foydalanardim.

Bizning daraxtimiz uchun ishlatiladigan animatsiyalar "makerTreeAnimations.zip" ostida biriktirilgan.

11 -qadam: Elektr tizimini sinovdan o'tkazish

Elektr/dasturiy ta'minotning barcha asosiy komponentlari ulangan bo'lsa, hamma narsani sinab ko'rish vaqti keldi. Men LED chiziqlarini tarash uchun oddiy yog'och ramka yasadim, bu esa bir nechta iplar ishdan chiqqanligini aniqlashda juda foydali bo'ldi (ular bir nechta edi). Yuqoridagi videolarda OpenPixelControl -dan konservalangan demo va Mario animatsiyasini ishlatadigan Python skriptining maxsus video pleeri ko'rsatilgan.

12 -qadam: ramka yaratish

Biz barcha LED chiziqlarini PVX va pex trubkasidan yasalgan prototip ramkaga biriktirdik. Biz fermuar bog'ichlarini bo'sh qoldirdik, shuning uchun agar kerak bo'lsa, ularni joyini o'zgartira olamiz. Bu vertikal PVX LED panjarasini juda ko'p sindirgan va uning o'rniga CNC konstruktsiyasiga o'tishga qaror qilganimizda, bu juda yaxshi qaror bo'ldi. Yakuniy dizayn asosan yuqori pastadir va pastadirdan iborat. Pastki pastadir daraxt tagiga o'rnatiladi va uning yuqori halqasiga qaraganda diametri kattaroqdir (ajablanarli emas), daraxt tepasiga o'rnatilgan. LED chiziqlari yuqori va pastki halqalar orasiga kirib, konus (yoki "daraxt") shaklini beradi.

Ikkala halqa ham 3/4 dyuymli CNC yo'riqchidagi kontrplakdan kesilgan, pastadir uchun vektorli fayl ilova qilingan ("TreeMountingPlates.eps"). Yuqori va pastki halqalarning har biri ikkita yarim dumaloq bo'lakdan iborat bo'lib, ular to'liq hosil qiladi. Ikki bo'lakli dizayn shoxlarga zarar bermasdan daraxtning atrofini osongina bog'lab qo'yishimiz uchun qilingan edi. Bizning mahalliy CNC gurusi yuqori va pastki ramka halqalarini qor parchalariga aylantirib, o'ziga xoslik qo'shdi. va ramkani yuqoriga ko'tarish uchun bir oz yaltiroq qo'shilgan.

13 -qadam: Pastki diskni o'rnatish / o'rnatish elektronikasi

Biz kontrplakning boshqa bo'lagidan ikkita halqani kesib tashladik, diametri pastroq bo'lgan pastadir, elektronni pastki halqa ostiga o'rnatish uchun. Yuqori va pastki halqalarda bo'lgani kabi, u ikki bo'lakdan yasalgan, so'ngra markaziy chiziq bo'ylab birlashtirilib, to'liq aylana hosil qilingan. Disk yomg'irdan muhrlanishiga yordam berish uchun yashil rangga bo'yalgan. Biz barcha elektron qutilarni ushbu diskning pastki qismiga o'rnatdik, shunda disk elektr komponentlariga o'ziga xos soyabon yaratdi. Toza ko'rinishni saqlab qolish uchun ortiqcha disk uzunliklari o'ralgan va zip bilan bog'langan.

14 -qadam: ramkani daraxtga ulang

Yuqori va pastki ramka halqalari quriganida, biz magistralni barqarorlashtirish uchun bir necha uzun burchakli temir bo'laklarni daraxt qozoniga tushirdik. Burchakli temir, shuningdek, jismoniy daraxtga yuklamasdan, yuqori va pastki ramka halqalarini o'rnatish nuqtalarini ta'minladi. Barcha LED chiziqlar yuqori halqa bilan bog'langan holda, biz yuqori halqa yig'ilishini shiftdan to'xtatib qo'yish uchun arqondan foydalanganmiz. Biz aniqladikki, halqani qo'lda ushlab turish o'rniga, uni daraxtga sekin tushirish osonroq. Yuqori halqa burchakli temirga o'rnatilgandan so'ng, biz pastki halqani daraxtga bog'lab qo'ydik va LED iplarini pastki halqaga mahkam bog'ladik. Pastki (yashil) disk to'g'ridan -to'g'ri pastki halqaning ostiga o'rnatilgan bo'lib, unga barcha elektronika ulangan.

15 -qadam: etkazib berish (ixtiyoriy)

Endi o'tirib, y (bizning) mehnatimizning mevalaridan bahramand bo'ling! Bizning daraxt Shimoliy Litl -Rokda butun dekabr (2018) davomida namoyish etiladi. Men bahorda mini MakerFaire uchun displeyni qanday interaktiv qilishimiz mumkinligi haqida o'ylayapman.

Savollaringiz bormi? Izohlarda so'rang!

"Make it Glow" tanlovida ikkinchi o'rinni egalladi