أنجستروم - مصدر ضوء LED قابل للضبط: 15 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

Angstrom هو مصدر ضوء LED قابل للضبط من 12 قناة يمكن بناؤه بأقل من 100 جنيه إسترليني. يتميز بـ 12 قناة LED يتم التحكم فيها بواسطة PWM تمتد من 390nm-780nm ويوفر القدرة على مزج قنوات متعددة إلى مخرج واحد مقترن بالألياف بحجم 6 مم بالإضافة إلى القدرة على إخراج أي أو كل القنوات في وقت واحد لمخرجات الألياف الفردية 3 مم.

تشمل التطبيقات الفحص المجهري والطب الشرعي وقياس الألوان ومسح المستندات وما إلى ذلك. يمكنك بسهولة محاكاة طيف من مصادر الضوء المختلفة مثل مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFL).

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام مصادر الضوء لتأثيرات الإضاءة المسرحية الشيقة. تعد قنوات الطاقة أكثر من قادرة على التعامل مع مصابيح LED إضافية مع مصدر طاقة عالي التصنيف ، كما أن الأطوال الموجية المتعددة تخلق تأثير ظل متعدد الألوان جميل وفريد من نوعه لا يمكن لمصادر LED البيضاء أو RGB LED تكراره. إنه قوس قزح كامل في صندوق !.

الخطوة 1: الأجزاء المطلوبة - اللوح الأساسي والطاقة ووحدة التحكم ومجموعة LED

اللوح الأساسي: يتم تجميع الوحدة على قاعدة خشبية ، حوالي 600 مم × 200 مم × 20 مم. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام كتلة خشبية لتخفيف الضغط 180 مم × 60 مم × 20 مم لمحاذاة الألياف الضوئية.

يتم توصيل مصدر طاقة 5V 60W بالطاقة الرئيسية عبر قابس IEC مدمج ، مزود بفتيل 700mA ، ويتم استخدام مفتاح تبديل صغير مصنّف على الأقل 1A 240V كمفتاح طاقة رئيسي.

صُنعت لوحة الدائرة الرئيسية من اللوح القياسي المكسو بالنحاس الفينولي ، بخطوة 0.1 بوصة. في النموذج الأولي ، تبلغ أبعاد هذه اللوحة حوالي 130 مم × 100 مم. تم تركيب لوحة ثانية اختيارية ، بحجم 100 مم × 100 مم على النموذج الأولي ولكن هذا فقط لتناسب دوائر إضافية ، مثل منطق معالجة الإشارات للتحليل الطيفي وما إلى ذلك ، وهو غير مطلوب للوحدة الأساسية.

تتكون مجموعة LED الرئيسية من 12 مصباحًا نجميًا 3 وات ، ولكل منها طول موجي مختلف. تتم مناقشة هذه بمزيد من التفصيل في القسم الخاص بمجموعة LED أدناه.

يتم تثبيت مصابيح LED على مبددات حرارة من الألومنيوم يبلغ عمقها في النموذج الأولي 85 مم × 50 مم × 35 مم.

يستخدم Raspberry Pi Zero W للتحكم في الوحدة. إنه مزود برأس وقابس في مقبس مطابق 40 دبوس على لوحة الدائرة الرئيسية.

الخطوة 2: الأجزاء المطلوبة: المصابيح

تحتوي مصابيح LED الـ 12 على الأطوال الموجية المركزية التالية. هم 3W نجمة LEDS مع قاعدة خافض حرارة 20 مم.

390nm410nm 440nm460nm500nm520nm560nm580nm590nm630nm660nm780nm

تم الحصول على جميع الوحدات التي يبلغ حجمها 560 نانومتر من FutureEden. تم الحصول على وحدة 560nm من eBay لأن FutureEden ليس لديها جهاز يغطي هذا الطول الموجي. لاحظ أن هذه الوحدة ستشحن من الصين ، لذا اترك وقت التسليم.

يتم توصيل مصابيح LED بالمبدد الحراري باستخدام شريط Akasa الحراري. قم بقص مربعات 20 مم ثم قم ببساطة بإلصاق جانب واحد بمصباح LED والآخر بمبدد الحرارة ، مما يضمن اتباع تعليمات الشركة المصنعة فيما يتعلق بأي جانب من الشريط يذهب إلى غرفة التبريد LED.

الخطوة 3: الأجزاء المطلوبة: دائرة التحكم LED

يتم التحكم في كل قناة LED من دبوس GPIO على Raspberry Pi. يستخدم PWM للتحكم في شدة LED. تعمل وحدة MOSFET (Infineon IPD060N03LG) على تشغيل كل مصباح LED عبر مقاوم طاقة 2 وات للحد من تيار LED.

قيم R4 لكل جهاز والتيار المقاس موضحة أدناه. تتغير قيمة المقاوم لأن انخفاض الجهد عبر مصابيح LED ذات الطول الموجي الأقصر أعلى من مصابيح LED ذات الطول الموجي الأطول. R4 هو المقاوم 2W. سيصبح دافئًا جدًا أثناء التشغيل ، لذا تأكد من تركيب المقاومات بعيدًا عن لوحة التحكم ، مع إبقاء الأسلاك طويلة بما يكفي بحيث يكون جسم المقاوم 5 مم على الأقل خالية من اللوحة.

تتوفر أجهزة Infineon بسعر رخيص على موقع eBay ويتم تخزينها أيضًا بواسطة موردين مثل Mouser. تم تصنيفها على 30V 50A وهو هامش ضخم ولكنها رخيصة وسهلة العمل معها ، كونها أجهزة DPAK وبالتالي يمكن لحامها يدويًا بسهولة. إذا كنت ترغب في استبدال الأجهزة ، فتأكد من اختيار جهاز به هوامش حالية مناسبة ومع عتبة بوابة بحيث يتم تشغيل الجهاز بالكامل عند 2-2.5 فولت ، نظرًا لأن هذا يتطابق مع المستويات المنطقية (3.3 فولت كحد أقصى) المتوفرة من Pi GPIO دبابيس. تبلغ سعة البوابة / المصدر 1700pf لهذه الأجهزة وأي بديل يجب أن يكون له سعة مماثلة تقريبًا.

شبكة snubber عبر MOSFET (مكثف 10nF و 10 ohm 1/4W المقاوم) للتحكم في أوقات الصعود والهبوط. بدون هذه المكونات ومقاوم البوابة 330 أوم ، كان هناك دليل على الرنين والتجاوز على الخرج مما قد يؤدي إلى تداخل كهرومغناطيسي غير مرغوب فيه (EMI).

جدول قيم المقاوم لـ R4 ، مقاوم القدرة 2W

385nm 2.2 أوم 560mA415nm 2.7 أوم 520mA440nm 2.7 أوم 550mA 460nm 2.7 أوم 540mA 500nm 2.7 أوم 590mA 525nm 3.3 أوم 545mA 560nm 3.3 أوم 550mA 590nm 3.9 أوم 570mA 610nm 3.3 أوم

الخطوة 4: الأجزاء المطلوبة: الألياف البصرية والمجمع

تقترن مصابيح LED بجهاز دمج ضوئي عبر ألياف بلاستيكية 3 مم. يتوفر هذا من عدد من الموردين ولكن المنتجات الأرخص قد يكون لها توهين مفرط بأطوال موجية قصيرة. لقد اشتريت بعض الألياف على موقع eBay والتي كانت ممتازة ولكن بعض الألياف أرخص على أمازون والتي كان لها توهين كبير عند حوالي 420 نانومتر وأقل. الألياف التي اشتريتها من eBay كانت من هذا المصدر. يجب أن تكون 10 أمتار وافرة. أنت بحاجة إلى 4 أمتار فقط لربط مصابيح LED بافتراض أطوال 12 × 300 مم ، ولكن أحد الخيارات عند إنشاء هذه الوحدة هو أيضًا ربط الأطوال الموجية الفردية بألياف الإخراج 3 مم ، لذا من السهل الحصول على المزيد من هذا الخيار.

www.ebay.co.uk/itm/Fibre-Optic-Cable-0-25-…

الألياف الناتجة عبارة عن ألياف مرنة مقاس 6 مم مغلفة بغلاف خارجي من البلاستيك الصلب. إنه متاح من هنا. من المحتمل أن يكون طول متر واحد كافياً في معظم الحالات.

www.starscape.co.uk/optical-fibre.php

إن أداة التجميع الضوئية عبارة عن دليل ضوئي بلاستيكي مدبب مصنوع من قطعة من قضيب مربع مقاس 15 × 15 مم ، مقطوعة إلى حوالي 73 مم ومغطاة بالرمل لأسفل بحيث تكون نهاية إخراج الدليل 6 مم × 6 مم.

مرة أخرى ، لاحظ أن بعض درجات الأكريليك يمكن أن يكون لها توهين مفرط عند أطوال موجية قصيرة. لسوء الحظ ، من الصعب تحديد ما ستحصل عليه ، لكن قضيبًا من هذا المصدر يعمل جيدًا

www.ebay.co.uk/itm/SQUARE-CLEAR-ACRYLIC-RO…

ومع ذلك ، كان للقضيب من هذا المصدر توهين مفرط وكان معتمًا تمامًا تقريبًا لضوء الأشعة فوق البنفسجية 390 نانومتر.

www.ebay.co.uk/itm/Acrylic-Clear-Solid-Squ…

الخطوة 5: الأجزاء المطلوبة: أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد

بعض الأجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد. هم انهم

محولات الألياف LED

لوحة تركيب الألياف

محول خرج الألياف (اختياري) (للمآخذ الفردية). هذه مجرد إعادة طباعة لوحة تركيب الألياف.

لوحة تركيب المقرنة البصرية

تتم طباعة جميع الأجزاء في PLA القياسي باستثناء محولات الألياف. أوصي بـ PETG لهذه المواد لأن PLA يخفف كثيرًا ؛ تصبح المصابيح دافئة جدًا.

يتم تضمين جميع STLs لهذه الأجزاء في الملفات المرفقة للمشروع. انظر خطوة تكوين Raspberry Pi للملف المضغوط الذي يحتوي على جميع أصول المشروع.

اطبع محولات الألياف لمصابيح LED بحشو 100٪. يمكن طباعة الآخرين بنسبة 20٪.

تمت طباعة جميع الأجزاء على ارتفاع طبقة يبلغ 0.15 مم باستخدام فوهة قياسية 0.4 مم بسرعة 60 مم / ثانية على Creality Ender 3 وأيضًا Biqu Magician. يجب أن تقوم أي طابعة ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة بهذه المهمة.

يجب طباعة جميع الأجزاء رأسيًا مع توجيه الثقوب لأعلى - وهذا يعطي أفضل دقة. يمكنك تخطي الدعم لهم ؛ ستجعل لوحة تثبيت المقرنة الرئيسية تبدو خشنة قليلاً على الحافة الخلفية ولكن هذا مجرد تجميل ؛ لمسة من ورق الصنفرة سوف ترتبها.

هام: قم بطباعة لوحة تركيب الألياف (والنسخة الثانية الاختيارية منها لمحول خرج الألياف الفردي) بمقياس 1.05 أي بنسبة 5٪ مكبرة. هذا يضمن أن ثقوب الألياف لديها خلوص كافٍ.

الخطوة 6: تجميع لوحة التحكم الرئيسية

لوحة التحكم مصنوعة من لوح نحاسي قياسي (يُعرف أحيانًا باسم فيروبورد). لا أقوم بتضمين تخطيط مفصل لأن تصميم اللوحة الذي انتهيت منه أصبح غير مرتب بعض الشيء بسبب الاضطرار إلى إضافة مكونات مثل شبكة snubber التي لم أخطط لها في الأصل. يحتوي الجزء العلوي من اللوحة ، الموضح أعلاه ، الذي تم بناؤه جزئيًا ، على مقاومات الطاقة ومقبس Raspberry Pi. لقد استخدمت رأس الزاوية اليمنى لـ Pi ، لذا فهي تقع في زوايا قائمة على اللوحة الرئيسية ولكن إذا كنت تستخدم رأسًا مستقيمًا عاديًا ، فسيكون ببساطة موازيًا للوحة بدلاً من ذلك. سوف تشغل مساحة أكبر قليلاً بهذه الطريقة لذا خطط وفقًا لذلك.

تم استخدام Veropins لتوصيل الأسلاك باللوحة. لقص المسارات ، يكون مثقاب صغير ملتوي مفيدًا. بالنسبة لمقبس Pi ، استخدم سكينًا حادًا لقطع المسارات نظرًا لعدم وجود فتحة احتياطية بين مجموعتي دبابيس المقبس.

لاحظ الصف المزدوج من الأسلاك النحاسية 1 مم. هذا لتوفير مسار مقاومة منخفض لما يقرب من 7 أمبير للتيار الذي تستهلكه مصابيح LED بكامل طاقتها. تذهب هذه الأسلاك إلى محطات مصدر الطاقة MOSFETs ومن ثم إلى الأرض.

لا يوجد سوى سلك 5 فولت صغير على هذه اللوحة يوفر الطاقة لـ Pi. وذلك لأن تغذية الطاقة الرئيسية 5 فولت تذهب إلى أنودات مصابيح LED ، والتي يتم توصيلها عبر كبل قرص PC IDE قياسي على لوحة ثانية في النموذج الأولي الخاص بي. ومع ذلك ، لا تحتاج إلى القيام بذلك ويمكنك فقط توصيلهم مباشرة بمقبس على اللوحة الأولى. في هذه الحالة ، ستقوم بتشغيل مجموعة مكررة من الأسلاك النحاسية على طول جانب الأنود للتعامل مع التيار على الجانب + 5 فولت. في النموذج الأولي ، كانت هذه الأسلاك على اللوحة الثانية.

الخطوة 7: وحدات ترشيد الطاقة (MOSFETs)

تم تركيب الدوائر MOSFET على الجانب النحاسي من اللوحة. إنها أجهزة DPAK ولذلك يجب أن تكون علامة التبويب ملحومة مباشرة باللوحة. للقيام بذلك ، استخدم طرفًا كبيرًا بشكل مناسب على مكواة اللحام وصفيح علامة التبويب برفق بسرعة. قم بقص المسارات النحاسية حيث ستقوم بتوصيل الجهاز. ضعه على السبورة وقم بتسخين اللسان مرة أخرى. سوف يذوب اللحام وسيتم توصيل الجهاز. حاول القيام بذلك بسرعة معقولة حتى لا يسخن الجهاز ؛ سيتحمل الحرارة لعدة ثوان ، لذا لا داعي للذعر. بمجرد أن يتم لحام علامة التبويب (الصرف) ، يمكنك بعد ذلك لحام البوابة والمصدر المؤدي إلى اللوحة. لا تنس قطع المسارات أولاً للبوابة والخيوط المصدر حتى لا تقصر إلى علامة تبويب التصريف!. لا يمكنك أن ترى من الصورة ولكن التخفيضات تحت الخيوط نحو جسم الجهاز.

سوف يلاحظ القراء المتحمسون 11 دائرة موسفيت فقط. هذا لأنه تمت إضافة 12th لاحقًا عندما حصلت على 560nm LEDs. لا يصلح على السبورة بسبب العرض ، لذلك تم وضعه في مكان آخر.

الخطوة 8: المصابيح ومبددات الحرارة

هذه صورة مقربة لمصابيح LED وخافضات الحرارة. كانت أسلاك لوحة التحكم من إصدار سابق من النموذج الأولي قبل أن أتحول إلى استخدام كبل IDE لتوصيل مصابيح LED بوحدة التحكم.

كما ذكرنا سابقًا ، يتم توصيل مصابيح LED باستخدام مربعات من شريط Akasa الحراري. هذا له ميزة أنه في حالة فشل LED ، فمن السهل إزالته باستخدام سكين حاد لقطع الشريط.

طالما أن المبدد الحراري كبير بما فيه الكفاية ، فلا يوجد ما يمنعك من تركيب جميع مصابيح LED على مبدد حراري واحد. على خافضات الحرارة الموضحة ، عند الطاقة الكاملة ، تصل درجة حرارة المبدد الحراري إلى 50 درجة مئوية ، وبالتالي من المحتمل أن تكون خافضات الحرارة هذه أصغر قليلاً من المستوى الأمثل. بعد فوات الأوان ، ربما كان من الجيد أيضًا وضع ثلاثة من مصابيح LED ذات الطول الموجي الأطول على كل غرفة تبريد بدلاً من وضع جميع بواعث الأطوال الموجية الستة على أحد بواعث الطول الموجي الأطول على الأخرى. هذا لأنه ، بالنسبة لتيار أمامي معين ، تبدد بواعث الطول الموجي القصير المزيد من الطاقة بسبب انخفاض الجهد الأمامي العالي ، وبالتالي تصبح أكثر دفئًا.

يمكنك بالطبع إضافة مروحة تبريد. إذا كنت تخطط لإحاطة مجموعة LED بالكامل ، فسيكون هذا من الحكمة.

الخطوة 9: LED الأسلاك

يتم توصيل مصابيح LED بلوحة التحكم عبر كبل IDE 40 دبوس قياسي. لا يتم استخدام جميع أزواج الكابلات ، مما يتيح مساحة للتوسع.

تُظهر مخططات الأسلاك أعلاه أسلاك موصل IDE وأيضًا الأسلاك إلى Raspberry Pi نفسه.

يُشار إلى مصابيح LED بألوانها (الأشعة فوق البنفسجية = الأشعة فوق البنفسجية ، V = البنفسجي ، RB = الأزرق الملكي ، B = الأزرق ، C = السماوي ، G = الأخضر ، YG = الأصفر والأخضر ، Y = الأصفر ، A = العنبر ، R = مشرق أحمر ، DR = أحمر عميق ، IR = الأشعة تحت الحمراء) ، أي بطول الموجة الصاعد.

ملاحظة: لا تنس التأكد من أن جانب التوصيل + 5 فولت لمقبس الكبل به أسلاك بسمك 2 × 1 مم تعمل بالتوازي أسفل اللوح الشريطي لتوفير مسار تيار عالي. وبالمثل ، يجب أن تحتوي وصلات المصدر إلى MOSFETs ، المؤرضة ، على أسلاك متشابهة لتوفير مسار التيار العالي إلى الأرض.

الخطوة 10: اختبار لوحة التحكم

بدون توصيل Raspberry Pi باللوحة ، يمكنك اختبار أن برامج تشغيل LED تعمل بشكل صحيح عن طريق توصيل دبابيس GPIO عبر مشبك ، بقضيب + 5 فولت. يجب أن يضيء مصباح LED المناسب.

لا تقم أبدًا بتوصيل دبابيس GPIO بـ + 5 فولت عند توصيل Pi. سوف تتلف الجهاز ، ويعمل داخليًا على 3.3 فولت.

بمجرد أن تتأكد من أن محركات الطاقة ومصابيح LED تعمل بشكل صحيح ، يمكنك المتابعة مع الخطوة التالية ، وهي تكوين Raspberry Pi.

لا تنظر مباشرة إلى نهاية الألياف الضوئية مع تشغيل مصابيح LED بكامل طاقتها. إنها مشرقة للغاية.

الخطوة 11: اقتران الألياف البصرية المصابيح

يقترن كل LED من خلال ألياف بصرية 3 مم. يتلاءم محول الألياف المطبوعة ثلاثي الأبعاد بشكل مريح مع مجموعة LED ويوجه الألياف. تم تركيب كتلة تخفيف الضغط بحوالي 65 مم أمام المبددات الحرارية LED.

يوفر هذا مساحة كافية لإدخال أصابعك ودفع محولات الألياف إلى مصابيح LED ثم تركيب الألياف.

حفر ثقوب 4 مم من خلال كتلة تخفيف الضغط بما يتماشى مع المصابيح.

يبلغ طول كل طول من الألياف حوالي 250 مم ، ولكن نظرًا لأن كل ألياف تأخذ مسارًا مختلفًا ، سيختلف الطول المناسب الفعلي. أسهل طريقة للحصول على هذا الحق هي قطع ألياف بطول 300 مم. يجب عليك بعد ذلك تقويم الألياف وإلا سيكون من المستحيل إدارتها. إنه يشبه قضيب البرسبيكس بسمك 3 مم ، وهو أكثر صلابة مما تتخيل.

لتصويب الألياف ، استخدمت قضيبًا نحاسيًا بطول 300 مم (تقريبًا) 4 مم. القطر الداخلي للقضيب كافٍ لكي تنزلق الألياف بسلاسة في القضيب. تأكد من أن كلا طرفي القضيب أملس ، حتى لا تخدش الألياف أثناء تحريكها داخل وخارج القضيب.

ادفع الألياف في القضيب بحيث تكون متدفقة من أحد طرفيها وبطول قليل يخرج من الطرف الآخر ، أو على طول الطريق إذا كان القضيب أطول من الألياف. ثم اغمس القضيب في قدر عميق مملوء بالماء المغلي لمدة 15 ثانية. قم بإزالة القضيب وإعادة وضع الألياف إذا لزم الأمر بحيث يكون الطرف الآخر متدفقًا مع طرف القضيب ، ثم قم بتسخين هذه النهاية بنفس الطريقة.

يجب أن يكون لديك الآن قطعة مستقيمة تمامًا من الألياف. قم بإزالته عن طريق دفع قطعة أخرى من الألياف من خلالها حتى تتمكن من الإمساك بالألياف المستقيمة وإزالتها.

عندما تنتهي من فرد جميع القطع الاثنتي عشرة من الألياف ، اقطع اثنتي عشرة قطعة أخرى بطول 70 مم تقريبًا. سيتم استخدام هذه لتوجيه الألياف من خلال لوحة الاقتران. ثم عند اكتمال البناء ، سيتم استخدامها لملء قارنات الألياف الخارجية الفردية ، بحيث لا يتم إهدارها.

قم بتصويب هذه القطع المقطوعة بنفس الطريقة. ثم ضعهم في لوحة المقرنة. يمكنك أن ترى كيف ينبغي أن ينظروا في الصورة أعلاه. يتمثل التصميم المتدرج في تقليل المساحة التي تشغلها الألياف (الحد الأدنى من كثافة التعبئة الكروية). هذا يضمن أن مجمع الألياف يمكن أن يعمل بكفاءة قدر الإمكان.

خذ كل قطعة كاملة الطول من الألياف المقطوعة وصنفرة طرف واحد مسطحًا ، واعمل حتى 800 ثم 1500 حبيبة صنفرة. ثم قم بالتلميع باستخدام طلاء معدني أو بلاستيكي - أداة دوارة صغيرة مع وسادة تلميع سهلة هنا.

الآن قم بإزالة الألياف المقطوعة وحرك الألياف كاملة الطول في لوحة المقرنة. ثم أعد تركيبها من خلال تخفيف الضغط بحيث تلامس النهاية المصقولة مقدمة عدسة LED عبر مقرنة الألياف LED. كرر لكل ألياف. يضمن الاحتفاظ بقطع الألياف القصيرة في الثقوب سهولة وصول الألياف الطويلة إلى المكان الصحيح تمامًا.

ملاحظة: لا تضغط بشدة على مصابيح LED البنفسجية والأشعة فوق البنفسجية فهي مغلفة بمادة بوليمر ناعمة على عكس مصابيح LED الأخرى ، وهي مغلفة بالإيبوكسي. من السهل تشويه العدسة والتسبب في كسر أسلاك الترابط. صدقني ، لقد تعلمت هذا بالطريقة الصعبة. لذا كن لطيفًا عند تركيب الألياف في هذين المصباحين.

لا يهم كثيرًا الترتيب الذي توجهه للألياف عبر قارنة التوصيل ولكن حاول وضع طبقة من الألياف بحيث لا تتقاطع مع بعضها البعض. في تصميمي ، تم توجيه ستة مصابيح LED السفلية إلى أدنى ثلاثة ثقوب لمصابيح LED الثلاثة اليسرى ثم الثقوب الثلاثة التالية لمصابيح LED الثلاثة اليمنى وما إلى ذلك.

عندما يكون لديك كل الألياف التي يتم توجيهها من خلال قارنة التوصيل ، ضعها على لوحة القاعدة وقم بحفر فتحتين للتثبيت ، ثم قم بلفها لأسفل.

بعد ذلك ، باستخدام زوج حاد جدًا من أدوات القطع القطرية ، قم بقص كل قطعة من الألياف في أقرب مكان ممكن من وجه المثبت. ثم اسحب كل قطعة للخارج ورمل وصقل الطرف المقطوع واستبدله قبل الانتقال إلى الألياف التالية.

لا تقلق إذا لم تكن الألياف كلها متدفقة تمامًا مع وجه المثبت. من الأفضل أن نخطئ في جانب جعلهم غائبين قليلاً بدلاً من بروزهم ، لكن اختلاف المليمتر أو المليمترين لن يكون مهمًا حقًا.

الخطوة 12: تكوين Raspberry Pi

تم توثيق عملية تكوين Raspberry Pi في مستند rtf المرفق والذي يعد جزءًا من مرفق ملف مضغوط. لا تحتاج إلى أي أجهزة إضافية لتكوين Pi بخلاف منفذ USB احتياطي على جهاز كمبيوتر لتوصيله ، وكابل USB مناسب وقارئ بطاقة SD لإنشاء صورة بطاقة MicroSD. تحتاج أيضًا إلى بطاقة MicroSD ؛ 8G أكبر من الحجم الكافي.

عندما تقوم بتكوين Pi ، وتوصيله بلوحة التحكم الرئيسية ، يجب أن يظهر كنقطة وصول WiFi. عند توصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك بنقطة الوصول هذه والاستعراض إلى https://raspberrypi.local أو https://172.24.1.1 ، يجب أن ترى الصفحة أعلاه. ما عليك سوى تحريك شريط التمرير لإعداد شدة الضوء وأطوال موجته التي ترغب في رؤيتها.

لاحظ أن الحد الأدنى من الشدة هو 2 ؛ هذه ميزة خاصة بمكتبة Pi PWM.

تُظهر الصورة الثانية الوحدة التي تحاكي طيف مصباح CFL ، مع انبعاثات تبلغ حوالي 420 نانومتر و 490 نانومتر و 590 نانومتر (بنفسجي وفيروزي وكهرماني) المقابلة لمصابيح طلاء الفوسفور النموذجية الثلاثة.

الخطوة 13: مجمع الألياف

مجمع شعاع الألياف مصنوع من قضيب أكريليك مربع مقاس 15 × 15 مم. لاحظ أن بعض أنواع البلاستيك الأكريليكي لها امتصاص زائد في الطيف من 420 نانومتر وما دون ؛ للتحقق من ذلك قبل البدء ، قم بتسليط ضوء الأشعة فوق البنفسجية من خلال القضيب وتأكد من أنه لا يخفف الشعاع بشكل مفرط (استخدم قطعة من الورق الأبيض حتى تتمكن من رؤية التوهج الأزرق من المبيضات الضوئية في الورقة).

يمكنك طباعة الرقصة القابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد لصنفرة القضيب لأسفل أو إنشاء لوح خاص بك من بعض الألواح البلاستيكية المناسبة.اقطع القضيب إلى حوالي 73 ملم ورمل وصقل كلا الطرفين. ثم ثبت الرقصة على وجهين متقابلين من القضيب باستخدام شريط لاصق مزدوج الجوانب. قم بالرمل باستخدام ورق ذو 40 حبيبة رملية حتى تصبح في نطاق 0.5 مم أو نحو ذلك من خطوط الرقصة ، ثم قم بالزيادة تدريجياً إلى 80 ، 160 ، 400 ، 800 ، 1500 ، 3000 ، 5000 وأخيراً 7000 ورقة حبيبية للحصول على سطح مصقول مدبب. ثم قم بإزالة الرقصة وإعادة وضعها للرمل على الجانبين الآخرين. يجب أن يكون لديك الآن هرم مدبب مناسب للتركيب في لوح تجميع الألياف. النهاية الضيقة 6 مم × 6 مم لتتناسب مع إقلاع الألياف.

ملاحظة: في حالتي ، لم أقم بالرمل تمامًا حتى 6 مم × 6 مم ، لذا فإن أداة التجميع تخرج قليلاً من لوحة التركيب. هذا لا يهم لأن الألياف مقاس 6 مم مناسبة للضغط وستتوافق مع الطرف الضيق للجمع إذا تم دفعها بعيدًا بدرجة كافية.

قم بخلع حوالي 1 بوصة من الغلاف الخارجي من الألياف 6 مم ، مع الحرص على عدم إتلاف الألياف نفسها. ثم ، إذا لم يكن الغلاف الخارجي للألياف مناسبًا بشكل كافٍ للوحة المقرنة ، فقم فقط بلف قطعة من الشريط حولها. يجب أن يكون بعد ذلك قادرًا على الدفع وإسناد الهرم المندمج. قم بتركيب التجميع بالكامل على اللوح الأساسي بما يتماشى مع مخرجات الألياف.

لاحظ أنك تفقد بعض الضوء عند الجمع. يمكنك أن ترى السبب من الآثار الضوئية أعلاه ، لأن تركيز الضوء لأسفل يؤدي أيضًا إلى زيادة زاوية الشعاع ونفقد بعض الضوء في هذه العملية. للحصول على أقصى شدة عند طول موجي واحد ، استخدم لوحة مقرنة الألياف الاختيارية لانتقاء مصباح LED أو LED مباشرة إلى ألياف 3 مم.

الخطوة 14: لوحة مقرنة إخراج الألياف الفردية

هذه مجرد نسخة ثانية من دليل الألياف الرئيسي. مرة أخرى ، تذكر أن تطبع بمقياس 105٪ للسماح بإزالة الألياف من خلال الثقوب. يمكنك ببساطة ربط هذه اللوحة لأسفل بما يتماشى مع دليل الألياف الرئيسي ، وفك مجموعة التجميع واستبدالها بهذه اللوحة. لا تنسى وضعها بالطريقة الصحيحة ، فالثقوب تصطف في اتجاه واحد فقط!.

الآن ضع 12 قطعة من الألياف التي قطعتها في الفتحات الموجودة في اللوحة. لانتزاع طول موجي واحد أو أكثر ، ما عليك سوى إزالة قطعة واحدة من الألياف ووضع طول أطول في الحفرة. يمكنك التقاط جميع الأطوال الموجية الـ 12 في وقت واحد إذا كنت ترغب في ذلك.

الخطوة 15: المزيد من القوة !. المزيد من الأطوال الموجية

يمكن لـ Pi قيادة المزيد من القنوات إذا كنت ترغب في ذلك. ومع ذلك ، من المحتمل أن يكون توافر مصابيح LED بأطوال موجية أخرى تحديًا. يمكنك الحصول على 365nm UV LEDs بسعر رخيص ولكن كابل الألياف المرنة 6 مم يبدأ في الامتصاص بقوة حتى عند 390 نانومتر. ومع ذلك ، فقد وجدت أن الألياف الفردية ستعمل مع هذا الطول الموجي ، لذلك إذا أردت ، يمكنك إضافة أو استبدال مصباح LED لمنحك طول موجي للأشعة فوق البنفسجية أقصر.

الاحتمال الآخر هو زيادة السطوع عن طريق مضاعفة مصابيح LED. يمكنك ، على سبيل المثال ، تصميم وطباعة مقرن ألياف بصرية 5 × 5 (أو 4 × 6) ولديك 2 LED لكل قناة. لاحظ أنك ستحتاج إلى مصدر طاقة أكبر بكثير حيث ستسحب ما يقرب من 20 أمبير. يحتاج كل LED إلى المقاوم المتساقط الخاص به ؛ لا توازي مصابيح LED مباشرة. تتمتع MOSFETs بسعة أكثر من كافية لتشغيل مصباحين أو حتى عدة مصابيح LED لكل قناة.

لا يمكنك حقًا استخدام مصابيح LED ذات طاقة أعلى لأنها لا تصدر ضوءًا من منطقة صغيرة مثل مصابيح LED 3 وات وبالتالي لا يمكنك ربطها بكفاءة. ابحث عن "الحفاظ على الحياة الأبدية" لفهم سبب ذلك.

يكون فقد الضوء من خلال أداة التجميع مرتفعًا جدًا. هذا للأسف نتيجة لقوانين الفيزياء. عند تقليل نصف قطر الشعاع ، نزيد أيضًا من زاوية تباعده وبالتالي يهرب بعض الضوء لأن دليل الضوء والألياف لهما زاوية قبول تبلغ حوالي 45 درجة فقط. لاحظ أن خرج الطاقة من مخرجات الألياف الفردية أعلى بكثير من مقرن الطول الموجي المدمج.