RGB电路雕塑灯

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简介:RGB电路雕塑灯

简介:诺丁汉大学电子工程专业学生

这个可指导的项目将艺术、雕塑和电子结合在一起。这座蒸汽朋克风格的赛道雕塑无论开或关都给人留下深刻印象,并在周围环境中投射出柔和的光芒。

我喜欢制造电子项目,并始终渴望尽可能整洁。要进一步迈出这一步,我想制作一个项目,其中电路是主要特征。电路中的黄铜电线提供所有电源和信号来控制LED以及构成结构。

该电路由USB-C供电,使用4个WS2812B led。电路中还集成了一个按钮,以循环通过不同的效果,并打开和关闭它。

这个项目需要自信的焊接技能以及足够的时间和耐心!

补给

工具:

  • 钢丝切割机
  • 烙铁
  • 焊料
  • 帮助双手(非常有用)
  • 虎钳(可选)
  • 万用表
  • 小锉刀或砂纸(~240粒度)


组件:

  • 黄铜或铜线(直径1.5mm)
  • 4个WS2812B PCD安装led
  • Seeduino Xiao.微控制器
  • 470UF电容器
  • 2N7000晶体管(或类似N通道MOSFET)
  • 2 * 10K欧姆电阻器
  • 270欧姆电阻
  • USB-C电源线
  • 面包板和跳线电线进行测试


重要提示!

您需要大约3米的电线来解释错误和剪切。

你可以在黄铜和铜之间选择。黄铜的颜色更金黄,而铜的颜色更浅,略带粉红色。铜线也更具延展性,使其更易于使用和弯曲。这样做的缺点是,完成的雕塑将更加精致。

如果你有任何备用的市电电线,用来为墙壁插座提供电力,绝缘可以剥离出来,取出里面的铜线,这可以使用。

电容器不是严格必需的,但它有助于平滑电流和填补缺口!

第1步:设计和测试电路

首先,需要对电路进行设计和测试。Seeduino Xiao在其数字引脚上输出最大3.3V,然而led需要5V信号来工作。因此,需要一个升压电路。原理图中所示的电路构造在一个面包板上,并与微控制器连接,以确保一切工作正常。

Xiao pinout可以用来确定需要连接的地方。我的小板已经焊接了男性安装销,这样它就可以安装到面包板上。我建议你不要焊接挡板,只是把板放在上面,因为他们将需要稍后分离。连接应该足够好,可以进行测试。

通过USB-C电缆将你的电路板连接到电脑上。您需要安装Arduino兼容的IDE安装程序,如Arduino IDE或Visual Studio Code和平台IO。这个Sedeuino wiki上的页面提供了有关设置的有用指南以及一些用于测试的基本程序。

下面提供的LED_Pin_Test程序可以闪烁到板上,当运行时,应该在引脚0上输出一个信号,该引脚将用于控制灯。这个信号应该通过晶体管电路从3.3V提高到5V。

将万用表连接到LED信号线上,另一端接地。当运行代码时,万用表应该显示一个每秒钟开关的5V信号。

步骤2:矫直导线

铜/黄铜线将捆绑在一个环路,这是没有用的这个项目。可以用钻头和一些钳子或老虎钳把铁丝弄直。

首先切割一段大约半米长的电线。取导线一端的尖端并将其弯曲以增加导线的尺寸。将钢丝的这一端放入钻头中,并拧紧卡盘,直至其固定。取另一端,将其卡入虎钳或用钳子夹住。

握住电线教导并缓慢地打开钻头。电线应开始扭转并矫直。继续旋转钻头,直到电线完全直。

当释放电线时,注意电线中的任何张力,如释放,它可以弹出几个旋转。如果末端捕捉到皮肤,这可能会受到伤害。戴手套或确保电线在没有张力并在释放电线时支架。

这个视频提供了一个很好的演示如何做到这一点。

步骤3:构建外层立方体

下一步是构造外部立方体。确保立方体笔直且所有边平行的一个好方法是在一张纸上画一个正方形,并在立方体周围建立导线模型。画一个边长为55毫米的正方形。这将为内部的所有组件提供足够的空间,而不会太大。取一根拉直的长铁丝,将其一端与立方体的一侧对齐。用钳子将拐角处的电线弯成90度的锐角。对其他3个面重复此过程,最终应得到一个正方形,其中一侧导线重叠。

如果立方体的连接是在一个侧面的中心,而不是在一个角落,这是最好的,因为在角落会有更多的连接,焊接多个电线到同一点变得非常棘手。把电线重叠的那一边剪断。这应该只留下正方形的线轮廓。把电线的两端锉平,使它们彼此平行。以这种方式切割和锉线可能会使它对正方形来说有点短,所以最好在切割之前把线分开来增加一点长度来弥补这一点。

构造两个相同的正方形。然后切割4根电线,将两个正方形连接在一起,形成一个立方体。这4根导线的长度应为立方体(55mm)的两倍,即导线厚度的两倍。(55-1.5*2=52毫米)。这意味着它在建造时将是一个完美的立方体。

现在是棘手的部分。将电线焊接在一起构成立方体。尽管没有正确的方法可以做到这一点,但您可以采取一些步骤使其变得相当容易。

需要做的前两个连接是连接金属丝正方形的缝隙,使两个连续的正方形。我发现最好的方法是把方块放在桌子上,然后用帮助的手让电线互相接触并固定在合适的位置。确保正方形的平面上没有扭曲,因为这将导致稍后的问题。

把电线的两端焊接在一起。请注意,铜和黄铜的导热性非常好,使它们更难加热。一旦接头焊接在一起,在离开接头时沿导线拖动烙铁,以便焊料的尾部不会从导线中伸出。焊料也可以在之后仔细锉平或打磨。

一旦两个正方形焊接,采取四个预先切割的金属丝片之一,并将其垂直于一个金属丝正方形在角落。这可以通过使用帮助手或如上图所示,我构建了一个临时夹具的一块木头,以帮助我定位电线。将焊丝焊到立方体上,并重复操作其他3面。第二个金属丝方块可以放置在顶部并焊接在上面,创建一个完整的立方体。

请注意,随着电线导电加热,如果它被加热太长时间,它可以熔化附近的接头,所以尽量保持焊接铁接触到最小。

您现在应该有一个完整的立方体,如上图所示!这将作为雕塑的主要结构,也是电路中的地线。

第四步:添加小板,按钮,电路

不幸的是,我只是在完成多维数据集后才决定编写本指南,所以我对多维数据集内部的图片有限。我上面提供的图像应该提供足够详细的电路结构以及步骤1中的电路图,以完成此步骤。

首先,我拿了小板,并在末端弯曲4块线到90度以将电路板安装到。这可以在第三个图像中清楚地看出。这些电线连接GND,销1,引脚5和引脚8.这些引脚纯粹将用作地源并提供结构。然后,我将这4根电线焊接到所提到的引脚并切割它们以适应立方体的底部。然后我在立方体内焊接小板和这4根线,将其固定到位。

除此之外,我弯曲了一段电线的形状显示在第一个图像,并将其焊接到引脚10。该电线将作为一个按钮,肖将被编程连续读取电线的模拟电压值。大多数时候它会输出随机噪声,然而,当手指触摸到这个区域时,它会与周围的接地线连接到按钮线。这将把按钮拉到地面,将被小针拾起。稍后,这将用于循环光效果以及打开和关闭它们。

步骤5:创建LED线束

这是项目中最困难的部分,因为有很多电线需要精确弯曲和切割,还有很多接头需要制作。WS2812B LED背面应有6个焊盘。这些焊盘为5V、信号和接地。每个都有两个,因为它们通常放置在LED条上的导轨上。我们将只需要这些引脚中的4个。

首先,需要建造一个较小的广场。这将充当5V轨道,LED将悬挂在它。与步骤3类似,在一张纸上绘制一个正方形,这次具有43mm的一侧长度。将一些直线弯曲成正方形和焊料。接下来,需要构造4L形状,以将LED 5V焊盘连接到5V轨道。这可以在标有“L形件1”焊接的第三张图片中可以看出,右侧焊盘5V焊盘较短L侧,然后将这种组合结构焊接到线方方,使LED居中在方形的一侧。重复三个其他LED

接下来,需要进行数据轨道。该轨道可以在上面的第三个图像中看到,标记为“数据轨”,重要的是要注意箭头的方向,因为数据只能在一个方向上传输。创建一个连接两个LED的单线将包含三个单独的弯曲,这很难得到正确。相反,更多L形线弯曲,它们在正方形的角落焊接。这需要为方形的三个侧面完成,然而,在步骤4中定位在步骤4中的输出电阻位定位的侧面。这是信号将通过稍后添加的附加接头发送到电线的位置。

另外还需要制作4根l型导线。这些将连接外部接地的立方体到led上的接地垫,也支持立方体内部的结构。这是最容易做的两个L形状和焊接他们到左边的LED地垫。将整个LED线束结构放置在立方体内部,将L接地线焊接到立方体顶部。然后,其他两个L形状的电线可以切割到尺寸为其余两个led和焊接到位。

最后,在步骤4中连接输出电阻的数据信号的电线应该被创建并插入到如图5所示的位置。此外,电容器可以焊接到位之间的地和5V线。

我没有提供测量大多数这些电线,因为他们需要测试和削减的尺寸,而不是给一个确切的尺寸。


现在应该完成灯光多维数据集硬件!现在需要做的所有这些都是写入并将代码写入XIAO。请检查图像以确保所有内容到位并检查所有焊接接头以确保它们具有良好的连接并强大。

第六步:编码和测试灯光和按钮

用USB数据线将你的立方体连接到电脑上。为了控制RGB led,需要选择一个合适的库。有很多图书馆可供选择。我喜欢的两个库是NeoPixelBus和FastLED。NeoPixelBus是一个轻量级库,对于在低功耗板上运行的项目或空闲内存很少的项目非常有用。FastLED是一个非常受欢迎的库,它有很多不同的板,LED类型,和效果的支持,这是完美的这个项目。我已经提供了我的程序,我已经运行在我的光立方体下面,你可以上传到你的项目,它应该运行没有改变任何东西,只要你已经使用了所有相同的引脚,我有。

我的程序有5种不同的颜色效果以及一个“关闭”设置,将所有LED设置为黑色。通过按下前面创建的立方体上的按钮,可以循环使用不同的效果。您可以很容易地创建自己的快速彩色托盘,以制作自己的RGB效果和颜色。这个FastLED wiki页面有大量关于如何创建自己的效果的文档。上传代码后,立方体应亮起,按下按钮时应能改变颜色。


故障排除和提示。

  • 确保晶体管是正确的圆形方式,电路正确地输出5V信号。
  • 您可以使用一些蓝架覆盖电路板上的LED,然后用永久性标记将蓝粘在一起以隐藏它。
  • 检查所有led的方向,如果他们没有点亮。
  • 小心放置立方体的位置,因为即使所有带电导线都应嵌入立方体中,也有可能发生短路。
  • 确保电容器的方向正确。


你的光立方体雕塑现在应该完成了!

第7步:结论

总的来说,我认为我达到了创造蒸汽朋克风格的电路雕塑的目标。这个项目只花了几天的时间就完成了,但是在这几天里我花了很多时间在这个项目上。当他们被焊接的时候,定位和保持电线的位置是非常耗时的,然而这对于最终的项目来说是绝对值得的,我认为这看起来非常独特。

正如您所能告诉,直到项目结束后,我才初步计划将其变成指导。这意味着我有限的照片我可以使用本指南。但是,我非常喜欢写下我的建筑和思想流程,所以对于未来的项目,我将拍摄更多照片,以便我可以再做一次。

虽然实际的电路和编程相当简单,但我相信我的规划和布局技能被测试,因为难以将电路贴合到立方体中,而在没有短路的情况下,在结构上的声音,而不缩短任何电线或添加任何额外的绝缘支撑。

在这个项目中,我想要解决的一个缺陷是立方体的寿命和强度,尽管我尽了最大的努力,焊点也只能如此坚固。如果这个立方体长时间地放在我的桌子上,那么它很有可能会在某个时候被损坏。在未来,我想探索将立方体包裹在透明环氧树脂中的可能性,因为这将使一个更实用和耐用的灯,尽管不可否认的是,如果它完全封闭,将会带走一些项目的独特性。

这个项目会为一件伟大的礼物制作,或者只是作为桌子或货架的展示件。

我希望能激发一些人来做这个项目或其他类似的风格。但如果没有,我希望我提供了一个有趣的指导阅读!

非常感谢,

Ed Agombar

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    8评论

    0.
    salmasheikh27

    9天前

    这太酷了,以前从没见过这样的东西!

    0.
    Gwharton.

    13天前第7步

    电线的另一个来源。使用钎焊棒。它的硬件和焊接供应商店直接和可用。

    0.
    psargaco

    13天前

    绝对喜欢它。为了使这个教程完美,你只需要一个立方体工作的视频;-)

    0.
    Gusgonnet

    13天前

    漂亮的项目,恭喜!