Λυχνία LED Levitating: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Έχετε παίξει ποτέ με μαγνήτες και προσπαθήσατε να τους κάνετε να κινούνται; Είμαι σίγουρος ότι πολλοί από εμάς το έχουμε, και παρόλο που μπορεί να φαίνεται πιθανό, αν τοποθετηθεί πολύ προσεκτικά, μετά από λίγο θα συνειδητοποιήσετε ότι είναι πραγματικά αδύνατο να το κάνετε. Αυτό οφείλεται στο θεώρημα του Earnshaw, το οποίο αποδεικνύει ότι είναι αδύνατο να πεταχτεί ένα αντικείμενο μόνο με σιδηρομαγνητικά υλικά. Ωστόσο, έχουμε μια λύση. Αντί να χρησιμοποιούμε μαγνήτες, θα μετακινήσουμε τη λάμπα χρησιμοποιώντας μια ψευδαίσθηση που ονομάζεται tensegrity, φτιάχνοντας μια λάμπα που μοιάζει να επιπλέει!

Βήμα 1: Προμήθειες

Για να φτιάξετε αυτόν τον λαμπτήρα, χρειάζεστε μια ποικιλία προμηθειών:

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ:

• Arduino Nano Board
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• Δαχτυλίδι 24 LED
• Μπαταρία 9V
• Υποδοχή μπαταρίας 9V

Διακοσμητικά είδη:

• Χαρτόνι (ή ξύλο, εάν χρησιμοποιείτε κοπή λέιζερ)
• Γραμμή αλιείας (οποιαδήποτε πρέπει να λειτουργεί και προσπαθήστε να επιλέξετε μία όσο το δυνατόν πιο διαφανή)

Οι υπολοιποι:

• Λαστιχάκι
• Πυροβόλο θερμής κόλλας
• Ξυλάκια ζεστής κόλλας
• Εξοπλισμός συγκόλλησης
• Velcro

Βήμα 2: Συναρμολογήστε τα Ηλεκτρονικά

Πρώτα πρέπει να συναρμολογήσουμε τα ηλεκτρονικά μέρη. Αυτό είναι απλό και μπορεί να γίνει με μερικά βήματα:

1. Συγκολλήστε το βύσμα μπαταρίας 9V στην πλακέτα Arduino Nano. Αυτό μπορεί να είναι λίγο δύσκολο, αλλά είναι ένα ουσιαστικό μέρος για την επιτυχία του έργου, επειδή η μη επαρκής παροχή ισχύος στον πίνακα θα τον κάνει να μην λειτουργεί σωστά. Συνδέστε το κόκκινο καλώδιο στον πείρο VIN και συνδέστε το μαύρο σύρμα σε μία από τις ακίδες GND της πλακέτας.
2. Συγκολλήστε τις ακίδες στο πίσω μέρος του δακτυλίου LED. Σε αυτούς τους 24 δακτυλίους LED, υπάρχουν συνήθως 4 θέσεις για συγκόλληση, αλλά σε αυτό το έργο, θα χρησιμοποιήσουμε μόνο 3: DI, VCC και GND. Το μέρος DO δεν θα χρησιμοποιηθεί σε αυτό το έργο. Συγκολλήστε το με το σύρμα στραμμένο προς τον δακτύλιο, καθώς το εξωτερικό του δακτυλίου θα είναι κρυμμένο πίσω από ένα κομμάτι χαρτί, αλλά εάν τα καλώδια του βραχυκυκλωτήρα συγκολληθούν σε λάθος κατεύθυνση, θα προεξέχει από τη λάμπα.
3. Συνδέστε τα καλώδια στο Nano. Το DI πρέπει να είναι συνδεδεμένο με τον πείρο D5, το VCC συνδεδεμένο με 5V και το GND με το GND, στο δακτύλιο LED και το Arduino Nano, αντίστοιχα.

Και τελειώσατε με τα ηλεκτρονικά!

Βήμα 3: Η γλυπτική Tensegrity

Για αυτό το έργο, χρησιμοποιούμε tensegrity, ο οποίος είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει την πράξη της χρήσης της έντασης για να κρατήσει κάτι στη θέση του. Εάν θέλετε απλώς να δημιουργήσετε το γλυπτό, τότε μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο Adobe Illustrator, κατασκευασμένο για κοπή με λέιζερ, ή να δείτε τη φωτογραφία και να την κόψετε σε χαρτόνι μόνοι σας.

Αν θέλετε να καταλάβετε πώς λειτουργεί αυτό, συνεχίστε να διαβάζετε παρακάτω!

Αυτό το γλυπτό έντασης χρησιμοποιεί γραμμή αλιείας για να μοιάζει περισσότερο με αντικείμενο που κινείται. Στη σχολιασμένη φωτογραφία, επισημαίνεται η θέση κάθε μιας από τις 6 γραμμές, σε ξεχωριστά χρώματα. Τα μακρύτερα κόκκινα είναι αυτά που εμποδίζουν την κορυφή να πέσει. Ας τα ονομάσουμε "δομικές γραμμές". Στη συνέχεια, έχουμε τις μπλε γραμμές, οι οποίες είναι πολύ πιο κοντές από τις κόκκινες, κρατώντας το πάνω μέρος προς τα πάνω. Ας ονομάσουμε αυτές τις «γραμμές μετεωρισμού».

Στο γλυπτό έντασής μας, οι γραμμές μετεωρισμού είναι αυτές που κρατούν τη δομή ψηλά. Επειδή το πάνω μέρος θέλει να μετακινηθεί προς τα κάτω λόγω της βαρύτητας, οι γραμμές μετεωρισμού πρέπει να κρατήσουν τη δομή προς τα πάνω. Όταν είναι προσαρτημένα, είναι πολύ τεταμένα, κρατώντας το πάνω μέρος της δομής προς τα πάνω. Υπάρχει ένα από αυτά στις δύο από τις τέσσερις πλευρές του γλυπτού, αν και θεωρητικά, ένα είναι αρκετό για να κρατήσει ψηλά τη δομή.

Ωστόσο, αν προσπαθήσατε να συνδέσετε μόνο τις γραμμές μετεωρισμού, θα παρατηρήσετε ότι πέφτει εύκολα. Αυτό συμβαίνει επειδή η κορυφή συνδέεται μόνο με δύο σημεία, κάτι που δεν είναι αρκετό για να παρέχει μια σταθερή δομή. Φανταστείτε μια τραμπάλα. Συνδέεται με μία γραμμή, επιτρέποντάς του να κινείται ελεύθερα. Στην περίπτωσή μας, έχουμε το επάνω τμήμα προσαρτημένο κατά δύο σημεία και δύο σημεία σχηματίζουν μια γραμμή, οπότε η κορυφή του γλυπτού της έντασής μας, με μόνο τις γραμμές αιώρησης, είναι απλά μια τραμπάλα.

Εδώ μπαίνουν να παίξουν οι δομικές γραμμές. Αυτές οι γραμμές είναι επίσης τεταμένες και κρατούν τη δομή στη θέση τους. Εάν η κορυφή της δομής κλίνει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, οι δομικές γραμμές προς την άλλη κατεύθυνση θα συγκρατήσουν τη δομή στη θέση της, προκαλώντας τη σταθερότητα της δομής.

Παρόλο που μοιάζει με μαγεία, υπάρχει πραγματικά πολύς λόγος πίσω από ολόκληρο το γλυπτό!

Βήμα 4: Συναρμολόγηση της δομής

Τώρα ήρθε η ώρα να συναρμολογήσετε τη δομή για να συνδέσετε τη λάμπα σε αυτήν. Αυτό το μέρος είναι σχετικά εύκολο:

1. Βρείτε τα βασικά κομμάτια. Είναι πάντα τα μεγαλύτερα τετράγωνα.
2. Βάλτε τα κομμάτια "βραχίονα". Βεβαιωθείτε ότι όλα έχουν την ίδια κατεύθυνση όταν τα κοιτάξετε από την πλευρά τους. Αυτό διασφαλίζει ότι η δομή έντασης θα μπορεί να συναρμολογηθεί όπως προβλέπεται.
3. Βάλτε ένα από τα πλαϊνά κομμάτια. Αυτό μας επιτρέπει να είμαστε σίγουροι ότι το κομμάτι του βραχίονα δεν πιέζεται πολύ, ενώ το κολλάμε και βεβαιώνεται ότι ολόκληρη η βάση της δομής μπορεί να ευθυγραμμιστεί.
4. Συγκεντρώστε την υπόλοιπη δομή. Τα κομμάτια πρέπει να μπουν στη θέση τους ακριβώς, και με κάποια κόλληση, θα καταλήξετε σε αυτό που φαίνεται παραπάνω.

Αφού το κάνετε αυτό, είναι καιρός να συνδέσετε τις αλιευτικές γραμμές με τις δομές.

1. Χρησιμοποιώντας ζεστή κόλλα, κολλήστε τέσσερα κομμάτια πετονιάς σε κάθε γωνία ενός από τα τμήματα της δομής. Βεβαιωθείτε ότι έχουν όλα το ίδιο μήκος.
2. Κολλήστε την πετονιά στις αντίστοιχες γωνίες στην άλλη δομή. Μου φάνηκε πιο εύκολο να κολλήσω αν ολόκληρη η δομή ήταν ξαπλωμένη, οπότε δεν θα χρειαστεί να την κρατήσω ψηλά με τα χέρια μου.
3. Κολλήστε τις "γραμμές μετεωρισμού" στη θέση τους. Πιέστε το πάνω και το κάτω μέρος όσο πιο μακριά μπορείτε, αφού κρυώσει η κόλλα και κολλήστε τις δύο τελευταίες γραμμές ψαρέματος ενδιάμεσα, συνδέοντας τους βραχίονες της δομής.

Αν τα έχετε καταφέρει μέχρι τώρα, καλή δουλειά! Έχετε κάνει ήδη το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς:)

Τώρα πρέπει να συναρμολογήσουμε τη λάμπα. Αυτό το μέρος είναι πραγματικά εύκολο:

1. Κολλήστε το δακτύλιο LED στο κυκλικό κομμάτι "τροχού" με τις δύο οπές στη μέση. Βεβαιωθείτε ότι το πλαστικό στήριγμα για τα καλώδια του βραχυκυκλωτήρα είναι εντελώς εντός του εξωτερικού κύκλου.
2. Κολλήστε τα δύο κυκλικά κομμάτια μεταξύ τους. Κολλήστε το πρώτο κομμάτι "τροχού" με πλήρη κύκλο με δύο τρύπες στη μέση. Αυτά κάνουν την κορυφή του βολβού μας.
3. Δέστε τη μπαταρία στο τελευταίο ορθογώνιο κομμάτι. Αυτό το κομμάτι έχει μια τρύπα για την μπαταρία 9V και δέστε το, μαζί με την πλακέτα Arduino Nano, με λαστιχάκια. Θυμηθείτε να μην χρησιμοποιήσετε κόλλα εδώ: η μπαταρία θα πεθάνει τελικά και δεν θα έχετε τίποτα να χρησιμοποιήσετε!
4. Πάρτε ένα κομμάτι χαρτί Β5 και κολλήστε το γύρω από το χείλος της λάμπας. Αυτό λειτουργεί σαν μια απόχρωση λαμπτήρα και θα εμποδίσει επίσης τους θεατές να δουν την πλακέτα και την μπαταρία στη λάμπα.
5. Μπορείτε να έχετε κάτι να κρέμεται από το κάτω μέρος της λάμπας. Σε μερικές από τις φωτογραφίες μου, προσπάθησα να χρησιμοποιήσω κοντά, κομμένα κομμάτια άχυρου για να δημιουργήσω ένα εφέ πολυέλαιου, αλλά αργότερα το έβγαλα επειδή ήταν με τον τρόπο των φωτογραφιών μου. Μπορείτε να είστε δημιουργικοί με αυτό που βάζετε εδώ!
6. Κολλήστε το πάνω μέρος της λάμπας στο τελευταίο κομμάτι του τροχού. Βεβαιωθείτε, πάλι, ότι όλα τα κομμάτια της πετονιάς έχουν το ίδιο μήκος.
7. Κολλήστε velcro στην κορυφή του δεύτερου τροχού και στο κάτω μέρος του επάνω τμήματος της δομής. Αυτό θα συγκρατήσει τη λάμπα στη θέση της ενώ κινείται. Η χρήση του velcro σας επιτρέπει να το κατεβάσετε και να του δώσετε μια νέα μπαταρία όταν το χρειάζεστε.

Βήμα 5: Κωδικοποίηση

Τώρα εδώ είναι το διασκεδαστικό μέρος: κωδικοποίηση πώς θέλετε να μοιάζει η λάμπα! Έχω χρησιμοποιήσει ένα περιστρεφόμενο φως RGB εδώ, αλλά μη διστάσετε να δημιουργήσετε ό, τι θέλετε και να είστε δημιουργικοί με αυτό!

Ξέρω ότι εξήγησα κάθε μέρος του κώδικα ανεξάρτητα στην τελευταία μου οδηγία, αλλά αυτή τη φορά, συμπεριέλαβα όλες τις εξηγήσεις στα σχόλια του κώδικα. Ενώ εξερευνάτε τον κώδικα, λάβετε υπόψη τι έχω δημιουργήσει: μια περιστρεφόμενη λάμπα ουράνιου τόξου. Εάν αυτή η εξήγηση δεν ήταν αρκετά καλή (δεν ξέρω πώς αλλιώς να την εξηγήσω), μπορείτε πάντα να ανατρέξετε στο βίντεο που περιλαμβάνεται στην αρχή. Μπορείτε να δείτε τον παρακάτω κώδικα ή να τον κατεβάσετε από τον παρακάτω σύνδεσμο Arduino Create website!

Arduino Δημιουργία συνδέσμου

(Επίσης, αν αρκετοί άνθρωποι μου ζητήσουν να εξηγήσω τον κώδικα με περισσότερες λεπτομέρειες, ίσως κάνω κάτι γι 'αυτό …)

Levitating_Lamp.ino

#περιλαμβάνω// περιλαμβάνει τη βιβλιοθήκη για χρήση του δακτυλίου LED

#definePIN5 // τον πείρο στον οποίο είναι συνδεδεμένος ο δακτύλιος LED

#defineNumPixels24 // ο αριθμός των εικονοστοιχείων στο δαχτυλίδι. υπάρχουν δακτύλιοι με 8 LED ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια λωρίδα LED με τα Neopixels. Απλώς θυμηθείτε να καθορίσετε πόσες λυχνίες LED έχετε!

Εικονοστοιχεία Adafruit_NeoPixel (NumPixels, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // δηλώστε το ελαφρύ αντικείμενο που ονομάζεται pixel. Ο κωδικός θα αναφέρεται στο δακτύλιο LED ως εξής.

#defineDELAYVAL20 // αυτό αποφασίζει πόσο καιρό θα πρέπει να περιμένει ο πίνακας πριν περιστρέψουν τα φώτα. Εάν το κάνετε μικρότερο, τότε τα χρώματα του ουράνιου τόξου θα περιστραφούν ακόμη πιο γρήγορα.

int r [NumPixels]; // αυτή είναι η κόκκινη τιμή για όλες τις λυχνίες LED

int g [NumPixels]; // αυτή είναι η πράσινη τιμή για όλες τις λυχνίες LED

int b [NumPixels]; // αυτή είναι η μπλε τιμή για όλες τις λυχνίες LED

constint diff = 31; // αυτό ορίζει την τιμή φωτεινότητας. Ο μέγιστος αριθμός είναι 31, αλλά οποιοσδήποτε αριθμός x όπου 0 <x <32 θα λειτουργήσει.

/////// Ρυθμίστε την αρχική θέση των φώτων /////////

voidsetLights () {

int R = 8*diff, G = 0, B = 0; // η αρχική θέση όλων των LED

για (int i = 0; i <8; i ++, R- = diff, G+= diff) {

r = R;

g = G;

β = 0;

}

για (int i = 0; i <8; i ++, G- = diff, B+= diff) {

g [i+8] = G;

b [i+8] = B;

r [i+8] = 0;

}

για (int i = 0; i <8; i ++, B- = diff, R+= diff) {

r [i+16] = R;

b [i+16] = B;

g [i+16] = 0;

}

}

/////// Ολοκληρώστε τη ρύθμιση της αρχικής θέσης των LEDs /////////

voidsetup () {

pixels.begin (); // ενεργοποιήστε το αντικείμενο pixels

setLights (); // ρυθμίστε την αρχική θέση των LED

}

int idx = 0; // ρυθμίστε την αρχική θέση της περιστροφής LED

voidloop () {

/////// ορίστε το χρώμα καθενός από τα LEDs /////////

για (int i = 0; i <numpixels; i ++) = "" {

pixels.setPixelColor (i, pixels. Color (r [(i+idx)%24], g [(i+idx)%24], b [(i+idx)%24]));

pixels.show ();

}

/////// ολοκληρώστε τη ρύθμιση του χρώματος των LEDs /////////

καθυστέρηση (ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ)? // περιμένετε DELAYVAL χιλιοστά του δευτερολέπτου

idx ++; // μετακινήστε την περιστροφή των LED κατά ένα

idx%= 24; // mod την τιμή κατά 24. Αυτό περιορίζει την τιμή του idx μεταξύ 0 και 23, συμπεριλαμβανομένου

}

προβολή rawLevitating_Lamp.ino που φιλοξενείται με ❤ από το GitHub

Βήμα 6: Ολοκληρώστε

Τώρα ήρθε η ώρα να ενεργοποιήσετε τη λάμπα, να κολλήσετε το velcro στη δομή και να σβήσετε τα φώτα: είναι ώρα προβολής. Νιώστε ελεύθεροι να κάνετε όποιες αλλαγές θέλετε και μοιραστείτε με τον κόσμο αυτό που έχετε δημιουργήσει με αυτό το έργο!

Καλή τύχη και συνεχίστε την εξερεύνηση!