"Charlotte's Web" -styl LED -gloeidraadklok: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Sedert ek die LED-gloeilampe vir die eerste keer gesien het, het ek gedink dat die filamente goed moet wees vir iets, maar dit het tot die sluiting van 'n plaaslike elektroniese onderdele-winkel geduur voordat ek 'n paar gloeilampe kon koop om die stukkie te breek. en kyk wat ek met die filamente kan doen.

Dit het nie lank geneem om te besluit dat hulle 'n interessante horlosie sou maak nie, en dat dit baie lekker sou wees om die segmente in die lug te laat sweef wat slegs deur hul kragdrade hang.

Deur die bou daarvan het ek besef dat dit vreemd herinner aan die spinnerakke met die inskrywing uit die boek "Charlotte's Web"

Hou in gedagte dat hierdie toestel 80V op die kaal metaalraam het. Maar die gebruik van 'n isolerende DC-to-DC-omskakelaar en kragtoevoer beteken dat dit moontlik is om aan die raam te raak en geen skok te kry nie. Of ek het darem nie.

Stap 1: Vereiste onderdele

My eksperimente het getoon dat die LED's ongeveer 55 volt nodig het om te brand, en gloei met volle krag rondom 100V. In gebruik word dit in serie-pare gerangskik vir 230V / 240V markte en suiwer parallel vir 110V markte. Daar is 'n soort kontroleerder in die lampdop, maar ek het besluit om dit nie weer te gebruik nie, aangesien ek wou hê dat die filamente baie minder helder sou wees. 'N Helder LED-horlosie sal pynlik wees om te lees. 'N 7-segment-klok het 27 kontrolelyne nodig, en aanvanklik was ek van plan om 'n Arduino Mega te gebruik. By die bespreking van die beheer van 100V (of so) stroom deur die LED's met 'n mikrobeheerder op 'n onverwante IRC -kanaal, is ek egter vertel van die bestaan van die DS8880 -dryfskyfies vir vakuum -fluoresserende skerms. Dit is perfek vir die taak, aangesien dit 4 bisse BCD-invoerdata per syfer neem en omskakel in sewe segment-aandrywingseine met ingeboude en veranderlike stroombeheer tot 1,5mA. Toetse het getoon dat 1.5mA ideaal was vir hierdie toepassing. Die daling van 7 bisse tot 4 bits per syfer het ook beteken dat ek 'n Arduino Nano of Uno vir die beheer kon gebruik, aangesien slegs 13 kontrolelyne nodig is. (2 x 4 bis 0-9 kanale, 1 x 3-bis 0-7 kanaal en 1 x 2-bis 0-3 kanaal)

Ek het besluit om die MSF 60kHz radiosein te gebruik om die Arduino die tyd van die dag te laat weet. Ek het dit al voorheen met 'n mate van sukses gebruik met behulp van ontvanger-modules van die rak af, waarvan ek een moes aflewer. Dit lyk egter moeiliker om dit tans te vind, dus dit kan makliker wees om 'n WiFi -module te gebruik as iemand 'n eie weergawe van hierdie klok wil maak.

Tydens die toets het ek agtergekom dat die Arduino Nanos wat ek gehad het, blykbaar 'n swak klokbasis het; ek het ure gewag totdat hulle sinchroniseer, en daarna probeer ek in wanhoop 'n ou Duemilanove aansluit, en dit het in die eerste minuut gesink, en ek het gewoond geraak.

Om die 80V te skep wat nodig is om die filamente aan te dryf, het ek 'n DC na DC converter gebruik. Daar is baie beskikbaar wat werk vanaf 12V. Die Arduino kan aangedryf word deur 12V en skep daaruit 'n handige 5V -toevoer uit die logika. Maar ek het hierdie feit vergeet en 'n duur 5V ingang een gekoop. Dit kan nog steeds 'n goeie keuse wees, dit beteken dat die klok ook tydens die programmering vanaf USB sal loop, en die duur omskakelaar met 5kV geïsoleerde uitsette. (wat beteken dat die 80V -raam dryf, wat die skokrisiko baie verminder)

Die LED's is beskikbaar op eBay, dit is nie nodig om bolle te breek om dit te oes nie.

Inkopielys:

Selfvloeiende koperdraad. 34 SWG (31 AWG / 0,22 mm) werk.

Arduino

4 x DS8880 VFD -bestuurders

Minstens 28 LED -filamente (maar dit breek maklik, kry dus ten minste 25% onderdele)

DC-na-DC-omskakelaar

47µF 5V kapasitor

4.7nF 100V kapasitor

Raamwerk (ek het 3 mm x 3 mm x 0,5 U-koper gebruik)

'N Soortgelyke basis

Cyanoakrylaat gom

DC-ingang (of paneelgemonteerde USB)

60kHz (of soortgelyke) ontvanger module en antenna.

7-pen manlike kopbehuise (en bypassende krimp terminale)

Stap 2: Boor die raammateriaal

Die raam is gemaak van 'n lengte van 1 meter lank van 3 mm koper U-gedeelte (wanddikte 0,5 mm) en sou niks ligter as dit voorstel nie.

Die LED's word beheer deur lae-kant skakelaars. Dit beteken dat elke LED gekoppel is aan 'n geleidende raam by 80V op die anode en dan lei 'n geïsoleerde draad deur die raam na die beheer IC's.

Die raam moet vir die drade geboor word. Ek het besluit om gate op 'n gewone helling van 10 mm te boor en 'n klein geleierok gemaak om die afstand te bepaal. 'N Groef aan die onderkant hou die raamkanaal en 'n pen (inbussleutel op die foto) op 'n bestaande gat vas en laat nog twee by die gekose spasie geboor word.

Die boormal dien ook as 'n buig -mal. Dit het 'n groef om te voorkom dat die U-kanaal versprei tydens buiging.

Ek het 1 mm gate gebruik, maar kleiner sou waarskynlik beter gewees het, sodat dit makliker was om dit vas te plak.

Stap 3: Buig die raam

Ek het 'n sjabloon vir die buitenste raam en LED -posisionering gedruk. Dit is op die werkbank vasgeplak en toe het ek die koperraam versigtig met die hand gebuig.

Buigings met die oop kant van die U na buite was maklik, maar dit was onmoontlik om die binnekant te buig sonder om die kanaal te breek totdat ek die materiaal met 'n blaasvlam uitgegloei het. Dit het 'n bietjie reggemaak nodig nadat dit uitgloei is, dus is dit die beste om slegs die stukkies wat dit werklik nodig het, te gloei. Maak eenvoudig warm met die blaasfakkel totdat dit dof gloei en nie warmer is nie. Dit gaan nutteloos wees om te ver te gaan en dit te smelt.

Die raam is een keer op die sjabloon vasgemaak.

Die sjabloon kan hier as PDF gevind word. As dit op 1: 1 -skaal gedruk word (pas op A3 -papier), is die perimiter presies 1m om by die lengte van die materiaal te pas.

Stap 4: Draai die LED's in

Bepaal eers watter einde van die LED die anode is (verbind met positiewe spanning). Op my LED's is dit gemerk deur 'n klein gaatjie naby die einde van die plastieklaag.

Hierdie ente moet almal soldeer aan drade wat aan die raam gesoldeer is. Ek is nie heeltemal tevrede met my bedradingpatroon nie, so ek sal geen voorstelle doen nie. Steek die drade deur u gekose gat, trek effens styf en soldeer vas. Sny dan die oortollige af. Ek gebruik my Veropen as 'n dispenser en houer vir die draad, deels omdat dit die korrekte soort isolasie was (die tipe wat kan word soldeer sonder om te stroop, bekend as "self-fluxing")

U kan dan begin om die syfers op te bou en die skakelaardrade (katode) met cyanoakrylaatgom vas te maak op die punt dat dit deur die gate in die raam gaan. Maak seker dat u genoeg lengte oorlaat om die raam en in die basis / kontrolekas te loop.

U kan die drade van mekaar ondersteun om ronde hoeke te kry en te voorkom dat drade voor syfers loop. Soldeer hulle as dit kragdrade is, plak dit as die skakelaardrade vasgemaak word. Die hoeke van die syfers lyk asof die drade aan mekaar moet raak, maar as dit nodig is, is dit maklik om hulle van mekaar afgesonder te hou.

Stap 5: Maak die basis en raamvoete

Ek het 'n eikebasis gemaak en kopervoete vir die raamwerk op my CNC -draaibank bewerk. Maar elke tipe boks sou doen, en 3D-gedrukte voete vir die raamwerk sou goed werk, ek is seker.

Die voete word vasgehou met M5 -skroewe in gatpunte wat teen die middelste raamgat is. Die skroewe pas in die gleuwe wat in die basis gemasjineer is. Die drade gaan deur dieselfde gleuwe. Deur die gleuwe kan die afstand tussen die voete aangepas word om die spanning in die drade (tot 'n mate) in te stel.

Een van die skroewe het ook 'n oogjie en draad om die +80V -krag aan die koperraam te voorsien.

Die STL -lêers vir die antenna bracket en PCB mount is op my Github.

Stap 6: Maak en toets die Control PCB

Die middele om die beheer -PCB te maak, word gedek in 'n vorige instruksies.

Ek het nie op 'n skematiese manier gewerk nie, maar ek het dit gemaak terwyl ek aangegaan het. Ek het egter 'n skematiese uiteensetting gemaak.

PDF -formaat of KiCAD

Hierdie skema het moontlik 'n paar foute ontbreek wat die Arduino -skets omskryf het, en kan ekstra foute bevat wat die werklike horlosie nie het nie.

Die belangrikste punte wat in gedagte gehou moet word, is dat die DC-DC-omskakelaar gekoppel moet wees aan die V-in-pen van die Arduino en dat die logiese krag- en radio-ontvanger gekoppel moet wees aan die gereguleerde 5V. Dit beteken dat die Arduino en omskakelaar vanaf enige PSU tot 12V kan werk en die logika nog steeds slegs gereguleerde 5V sien.

Stap 7: Monteer die syfers op die basis en sorteer al die drade

Met die drade wat tydelik aan die kanaal vasgehou word met klein stukkies band, kan die baie drade na die basis gelei word. Ek het 'n verstelbare stap-omskakelaar gebruik om uit te vind watter draad was. Ek stel dit eers op 'n spanning wat net 'n los LED -gloeilamp sou aansteek, en dan die positiewe uitset deur 'n raamgat steek. Deur die snypunt van die geëmailleerde koperdraadkant aan die negatiewe toevoerdraad van die omskakelaar te raak, kon ek sien aan watter segment elke led ooreenstem. Daarna het ek die draad in 'n pen vasgedruk en gedeeltelik in 'n connector vasgemaak.

Die terminale lei nie na krimp nie; hulle moet ook gesoldeer word om deur die emalje -isolasie te breek. Na die soldeer is die penne tot by die huis gestoot.

Stap 8: Flits die Arduino

Die Arduino -skets kan hier gevind word.

github.com/andypugh/LEDClock

Daar is twee sketse, een om die klok te laat loop en een wat eenvoudig deur die getalle 0 tot 9 op elke kanaal loop.

Met hierdie toetsskets kan u uitvind watter opskrifte in die uitvoerpenne omgeruil moet word, en as een van die BCD -datalyne omgeruil moet word. (As u na die skets kyk, sal u sien dat ek 'n paar kanale moes ruil as gevolg van bedrading, dit was makliker om dit in sagteware op te los).

Stap 9: Wag in frustrasie vir die radio -sinchronisasie

Die radioklok moet 'n volle minuut data kry. Die Arduino-skets flits die middelste balk van die tientalle ure om die inkomende radiodata te weerspieël, en die minute toon hoeveel ongebrekkige stukkies data opgedaag het. As dit tot 60 kom, is daar goeie data en word die tyd vertoon.

In 'n gees van volledige onthulling is dit 'n simulasie. Dit lyk asof ek dit net kan laat sinkroniseer as ek van die USB van my Mac gebruik word en êrens onfotogeen is. In die geval van werklike data, is die pulse van een sekonde verskillende lengtes om die binêre te kodeer.

Daar is ook 'n lui element (dit gloei, maar dowwer as die ander) Die LED self is goed. Ek is bevrees dat daar 'n probleem met die bestuurderskyfie is, maar ek sal eers probeer om die geëmailleerde koper weer te bedraad. (eintlik sal ek waarskynlik net 'n ekstra draad loop)

Stap 10: Voltooi

Die drade kan met 'n lengte van die gestroopte isolasie van 'n draad van 1,5 mm2 aan die kanaal vasgehou word. Maar wees versigtig om nie die dun drade te beskadig nie.

Disclaimer: Ek beweer nie dat ek die eerste persoon was wat die idee gehad het om hierdie filamente vir 'n horlosie te gebruik nie, maar ek het die idee onafhanklik bedink. By die ondersoek na geskikte bestuurders het ek hierdie pos van 2015 gevind wat 'n horlosie van dieselfde filamente toon (alhoewel dit buigbaar blyk te wees, wat baie makliker sou gewees het).

Ek is miskien die eerste om hulle op hul kragdrade in die ruimte te hang, maar ek sou ook nie daarop wou wed nie.