ساعة خيوط LED ذات نمط "ويب شارلوت": 10 خطوات (بالصور)

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-23 12:54

|

منذ أن رأيت مصابيح LED الخيطية لأول مرة ، كنت أفكر في أن الخيوط يجب أن تكون جيدة لشيء ما ، لكن الأمر استغرق حتى إغلاق بيع متجر محلي لقطع الإلكترونيات لشراء بعض المصابيح بقصد تحطيمها لهم وانظر ماذا يمكنني أن أفعل بالخيوط.

لم يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى تقرر أنهم سوف يصنعون ساعة ممتعة ، وأنه سيكون من الممتع جدًا أن تطفو الأجزاء في الهواء المعلقة فقط بواسطة أسلاك الطاقة الخاصة بهم.

أدركت من خلال بنائها أنها تذكرنا بشكل غريب بأنسجة العنكبوت من خلال كتابتها من كتاب "شبكة شارلوت"

ضع في اعتبارك أن هذا الجهاز به 80 فولت على الإطار المعدني العاري. لكن استخدام محول DC-to-DC عازل ومصدر طاقة يعني أنه من الممكن لمس الإطار وعدم التعرض لصدمة. أو على الأقل لم أفعل.

الخطوة 1: الأجزاء المطلوبة

أظهرت تجاربي أن مصابيح LED تحتاج إلى حوالي 55 فولت لتضيء وتتوهج بكامل طاقتها حوالي 100 فولت. قيد الاستخدام ، يتم ترتيبها في أزواج متسلسلة لأسواق 230 فولت / 240 فولت وموازية خالصة لأسواق 110 فولت. هناك نوع من وحدة التحكم في غطاء المصباح لكنني قررت عدم محاولة إعادة استخدام ذلك لأنني أردت أن تتوهج الخيوط بدرجة أقل سطوعًا. قد تكون قراءة ساعة LED كاملة السطوع مؤلمة. تحتاج ساعة العرض المكونة من 7 أجزاء إلى 27 خط تحكم وكنت أنوي في البداية استخدام Arduino Mega. ومع ذلك ، عند مناقشة التحكم في تيار 100 فولت (أو نحو ذلك) من خلال مصابيح LED باستخدام متحكم دقيق على قناة IRC غير ذات صلة ، تم إخباري بوجود رقائق محرك DS8880 لشاشات الفلورسنت الفراغية. هذه هي مثالية للمهمة في متناول اليد لأنها تأخذ 4 بتات من بيانات إدخال BCD لكل رقم وتحويلها إلى إشارات محرك ذات 7 مقاطع مع تحكم تيار داخلي ومتغير يصل إلى 1.5 مللي أمبير. أظهر الاختبار أن 1.5mA كانت مثالية لهذا التطبيق. كان الانخفاض من 7 بتات إلى 4 بتات لكل رقم يعني أيضًا أنه يمكنني استخدام Arduino Nano أو Uno للتحكم حيث لا يلزم سوى 13 خط تحكم. (2 × 4 بت 0-9 قنوات ، 1 × 3 بت 0-7 قناة وقناة 1 × 2 بت 0-3)

قررت استخدام إشارة الراديو MSF 60 كيلو هرتز لجعل Arduino يعرف الوقت من اليوم. لقد استخدمت هذا من قبل مع بعض النجاح باستخدام وحدات الاستقبال الجاهزة ، والتي كان علي أن أستخدمها. ومع ذلك ، يبدو من الصعب العثور عليها حاليًا ، لذلك قد يكون من الأسهل استخدام وحدة WiFi إذا شعر أي شخص برغبة في صنع نسخته الخاصة من هذه الساعة.

أثناء الاختبار ، وجدت أن Arduino Nanos بدا لي أنه يحتوي على قاعدة ساعة سيئة ، وقضيت ساعات في انتظارهم للمزامنة ، ثم في اليأس حاولت توصيل Duemilanove قديم ، وتم مزامنتها في الدقيقة الأولى ، وتم استخدامها.

لإنشاء 80V اللازمة لدفع الخيوط ، استخدمت محول DC إلى DC. هناك العديد من الأعمال المتاحة من 12V. يمكن تشغيل Arduino بجهد 12 فولت ويخلق مصدرًا مفيدًا بجهد 5 فولت من المنطق من ذلك. لكنني نسيت هذه الحقيقة واشتريت مدخلات 5V باهظة الثمن. قد يكون هذا خيارًا جيدًا ، فهذا يعني أن الساعة ستعمل أيضًا من USB أثناء البرمجة ، والمحول باهظ الثمن يحتوي على مخرجات معزولة 5 كيلو فولت. (مما يعني أن إطار 80 فولت يطفو ، مما يقلل كثيرًا من مخاطر الصدمات)

تتوفر مصابيح LED على موقع eBay ، وليس من الضروري تحطيم المصابيح لحصادها.

قائمة التسوق:

سلك نحاسي ذاتي التدفق. يعمل 34 SWG (31 AWG / 0.22mm).

اردوينو

4 برامج تشغيل DS8880 VFD

ما لا يقل عن 28 من خيوط LED (لكنها تنكسر بسهولة ، لذا احصل على 25٪ قطع غيار على الأقل)

محول DC إلى DC

مكثف 47 درجة فهرنهايت 5 فولت

مكثف 4.7nF 100V

مادة الإطار (لقد استخدمت 3 مم × 3 مم × 0.5 قسم U من النحاس)

قاعدة من نوع ما

لاصق Cyanoacrylate

مقبس إدخال تيار مستمر (أو USB مُثبَّت على اللوحة)

وحدة استقبال وهوائي 60 كيلو هرتز (أو ما شابه).

أغطية رأس ذكر ذات 7 سنون (ومحطات تجعيد مطابقة)

الخطوة 2: حفر مادة الإطار

يتكون الإطار من مقطع U نحاسي بطول 1 متر بطول 3 مم (سمك الجدار 0.5 مم) ولن يوحي بأي شيء أخف من ذلك.

يتم التحكم في المصابيح بواسطة مفاتيح منخفضة الجانب. هذا يعني أن كل LED متصل بإطار موصل عند 80 فولت على الأنود ، ثم يمر سلك معزول عبر الإطار إلى دوائر التحكم.

يجب حفر الإطار للأسلاك. قررت أن أحفر ثقوبًا عند درجة منتظمة تبلغ 10 مم وقمت بعمل توجيه صغير لضبط التباعد. يوجد أخدود في الأسفل يحمل قناة الإطار وفهارس دبوس (مفتاح ألين في الصورة) على ثقب موجود ويسمح بحفر اثنين آخرين في التباعد المختار.

تتضاعف أداة الحفر أيضًا كرقصة ثني. يحتوي على أخدود لمنع قناة U من الانتشار أثناء الانحناء.

لقد استخدمت ثقوبًا بحجم 1 مم ، ولكن من المحتمل أن يكون أصغر حجمًا أفضل ، مما يجعل اللصق أسهل.

الخطوة 3: ثني الإطار

لقد قمت بطباعة قالب للإطار الخارجي وتحديد موضع LED. تم تسجيل هذا على طاولة العمل ، ثم ثنيت بعناية الإطار النحاسي ليلائم.

كانت الانحناءات مع الجانب المفتوح من U إلى الخارج سهلة ، لكن كان من المستحيل عمل الانحناءات الداخلية دون كسر القناة حتى قمت بتلوين المادة باستخدام موقد اللحام. لقد احتاج إلى القليل من الاستقامة بعد التلدين ، لذلك من الأفضل فقط فصل الأجزاء التي تحتاجها بالفعل. ما عليك سوى تسخينها باستخدام شعلة النفخ حتى تضيء بشكل خفيف ولا تسخن. الذهاب بعيدًا والذوبان لن يكون مفيدًا.

بمجرد تشكيل الإطار تم تسجيله على القالب.

يمكن العثور على النموذج كملف PDF هنا. إذا تم طباعته بمقياس 1: 1 (يناسب ورق A3) ، فإن المحيط يكون بالضبط 1 متر ليناسب طول المادة.

الخطوة 4: سلك في المصابيح

اعمل أولاً على تحديد أي طرف من مصابيح LED هو الأنود (يتصل بجهد موجب). على مصابيح LED الخاصة بي ، تم تمييز هذا بفتحة صغيرة بالقرب من نهاية الطلاء البلاستيكي.

كل هذه النهايات تحتاج إلى لحام بالأسلاك التي يتم لحامها بالإطار. لست سعيدًا تمامًا بنمط الأسلاك الخاص بي ، لذلك سأمتنع عن تقديم أي اقتراحات. أدخل الأسلاك من خلال الفتحة التي اخترتها ، واسحبها بإحكام إلى حد ما وثبتها في مكانها. ثم اقطع الفائض. لقد استخدمت Veropen الخاص بي كموزع وحامل للسلك ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه كان النوع الصحيح من العزل (النوع الذي يمكن لحامه دون تجريد ، والمعروف باسم "التدفق الذاتي")

يمكنك بعد ذلك البدء في تكوين الأرقام ، وتثبيت أسلاك التبديل (الكاثود) بمادة لاصقة cyanoacrylate عند النقطة التي تمر بها عبر الفتحات الموجودة في الإطار. تأكد من ترك الكثير من الطول ، للالتفاف حول الإطار بالكامل وفي القاعدة / صندوق التحكم.

يمكنك دعم الأسلاك من بعضها البعض للحصول على زوايا دائرية وتجنب مرور الأسلاك أمام الأرقام. قم بلحامها إذا كانت أسلاك طاقة ، قم بلصقها إذا كانت أسلاك التبديل. تبدو زوايا الأرقام وكأنها يجب أن تلمس الأسلاك ، ولكن عند الضرورة من السهل إبقائها معزولة عن بعضها البعض.

الخطوة 5: اصنع القاعدة وأقدام الإطار

لقد صنعت قاعدة من خشب البلوط ، وأقدامًا نحاسية مُشكلة للإطار على مخرطة CNC الخاصة بي. لكن أي نوع من الصناديق سيفي بالغرض ، وستعمل أقدام الطباعة ثلاثية الأبعاد للإطار بشكل جيد ، أنا متأكد.

يتم تثبيت القدمين لأسفل باستخدام مسامير M5 في فتحات مسننة تنفصل عن فتحة الإطار المركزي. تتناسب البراغي مع الفتحات المُشكَّلة آليًا في القاعدة. تمر الأسلاك عبر نفس الفتحات. تسمح الفتحات بتعديل المسافات بين القدمين لضبط التوتر في الأسلاك (إلى حد ما).

يحتوي أحد البراغي أيضًا على ثقب وسلك لتزويد الطاقة + 80 فولت للإطار النحاسي.

توجد ملفات STL لقوس الهوائي وحامل PCB على Github الخاص بي.

الخطوة 6: قم بعمل واختبار التحكم في ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تمت تغطية وسائل جعل التحكم في ثنائي الفينيل متعدد الكلور في تعليمات سابقة.

لم أعمل من خلال التخطيطي ، لقد اختلقته أثناء تقدمي. ومع ذلك فقد قمت بعمل تخطيطي بعد الحقيقة.

تنسيق PDF أو KiCAD

قد يفتقر هذا التخطيطي إلى بعض الأخطاء التي قام مخطط Arduino بترميزها بشكل دائري ، وقد يحتوي على أخطاء إضافية تفتقر إليها الساعة الحقيقية.

النقاط المهمة التي يجب مراعاتها هي أنه يجب توصيل محول DC-DC بطرف V-in الخاص بـ Arduino ويجب توصيل الطاقة المنطقية ومستقبل الراديو بـ 5V المنظم. هذا يعني أنه يمكن تشغيل Arduino والمحول من أي PSU حتى 12 فولت ولا يزال المنطق لا يرى سوى 5 فولت منظم.

الخطوة 7: قم بتركيب الأرقام على القاعدة وفرز جميع الأسلاك

مع تثبيت الأسلاك مؤقتًا في القناة مع قطع صغيرة من الشريط ، يمكن تمرير العديد من الخيوط إلى القاعدة. لقد استخدمت محول تصعيد قابل للتعديل لمعرفة السلك الذي كان. قمت أولاً بضبطه على الجهد الذي من شأنه أن يضيء فقط خيوط LED فضفاضة ثم طعن الناتج الإيجابي من خلال فتحة الإطار. ثم عن طريق لمس الطرف المقطوع من نهاية السلك النحاسي المطلي بالمينا لسلك الإمداد السالب من المحول ، يمكنني رؤية الجزء الذي يتوافق مع كل طرف. ثم قمت بعد ذلك بربط السلك في دبوس وفتحه جزئيًا في الموصل.

لا تعمل المحطات بعد العقص ، بل يجب أن يتم لحامها أيضًا لاختراق عزل المينا. بعد لحام ، تم دفع المسامير طوال الطريق إلى المنزل.

الخطوة 8: قم بتفليش Arduino

يمكن العثور على مخطط Arduino هنا.

github.com/andypugh/LEDClock

يوجد رسمان ، أحدهما لتشغيل الساعة والآخر يعمل ببساطة من خلال الأرقام من 0 إلى 9 على كل قناة.

سيسمح لك رسم الاختبار هذا بتحديد الرؤوس الموجودة في دبابيس الإخراج التي يجب تبديلها ، وما إذا كان هناك حاجة إلى تبديل أي من خطوط بيانات BCD. (إذا ألقيت نظرة على الرسم التخطيطي ، فسترى أنني بحاجة إلى تبديل قناتين بسبب أخطاء الأسلاك ، فقد كان من الأسهل إصلاحها في البرنامج).

الخطوة 9: انتظر في إحباط لمزامنة الراديو

تحتاج ساعة الراديو إلى الحصول على دقيقة كاملة من البيانات. يومض مخطط Arduino الشريط المركزي لرقم عشرات الساعات لترديد بيانات الراديو الواردة ، وتوضح الدقائق عدد بتات البيانات غير المعيبة التي وصلت. إذا وصلت إلى 60 ، فهناك بيانات جيدة ويتم عرض الوقت.

بروح من الإفصاح الكامل ، هذه محاكاة. لا يمكنني مزامنته إلا عند تشغيله من USB لجهاز Mac الخاص بي وعندما أكون في مكان ما غير ضوئي. في حالة البيانات الحقيقية ، تكون نبضات الثانية الواحدة أطوال مختلفة ، لتشفير الثنائي.

هناك أيضًا عنصر كسول (يضيء ، لكنه أضعف من العناصر الأخرى) LED نفسه جيد. أخشى وجود مشكلة في شريحة السائق ، لكنني سأحاول إعادة توصيل الأسلاك النحاسية بالمينا أولاً. (في الحقيقة سأقوم على الأرجح بتشغيل سلك إضافي)

الخطوة 10: الانتهاء

يمكن تثبيت الأسلاك في القناة بطول العزل المنزوع من حوالي 1.5 مم 2 من الأسلاك. لكن احرص على عدم إتلاف الأسلاك الرقيقة.

إخلاء المسئولية: لا أدعي أنني أول من فكر في فكرة استخدام هذه الخيوط لمدة ساعة ، لكنني توصلت إلى الفكرة بشكل مستقل. عند البحث عن برامج تشغيل مناسبة ، وجدت هذا المنشور من عام 2015 والذي يوضح ساعة مصنوعة من نفس الخيوط (على الرغم من أنه يبدو مرنًا ، وهو ما كان سيكون أسهل كثيرًا).

قد أكون أول من يعلقهم في الفضاء على أسلاك الطاقة الخاصة بهم ، لكنني لا أهتم بالمراهنة على ذلك أيضًا.