083-Светильник-трансформер «Flexilight» на Эффекторе.

Сегодняшнее устройство довольно неоднозначно. С одной стороны, оно выпадает из концепции блога, так как не является устройством которое Вы можете применить в своем проекте (и, по сути, статья вообще не об электронном устройстве, а о сборке некой конструкции из трубочек и коробочек). С другой стороны, устройство является неплохой демонстрацией того, что можно сделать с платой эффектора. В любом случае светильник получился интересный и я не могу о нем не рассказать.

Устройство (скорее гаджет) я назвал «Flexilight» — «гибкий свет». Звучит странно, но зато хорошо передает суть конструкции. «Flexilight» задумывался и реализовывался как трансформер и поэтому собран из гибких силиконовых трубок. Путем несложных манипуляций «Flexilight» может стать светильником на стене, красивой композицией возле монитора, стильной подставкой для брошюр, элементом интерьера и т.д. «Flexilight» собран на базе Эффектора – платы (скорее прошивки для микроконтроллера) для создания несложных визуальных эффектов. Эффектор может работать автономно, но максимально раскрывается его потенциал, если подключить его к компьютеру и управлять им при помощи специальной программы.

Начнем ознакомление с конструкцией с самого конца – посмотрим, что должно получиться после сборки устройства:

Появилось желание повторить конструкцию? Если да, тогда спешу Вас порадовать – конструкцию собрать будет очень просто! Начнем!

При изготовлении гаджета я уделил много внимания самой конструкции, ее деталям и внешнему виду. Соответственно, будет очень подробное описание с множеством фотографий и пояснений – собрать не составит труда. Специально для более комфортного просмотра большого количества фото даже поставил плагин «лайтбокс», хотя раньше был противником таких надстроек.

Конструкция «Flexilight».

Главным элементом конструкции «Flexilight» являются силиконовые трубки, с обеих сторон в которые вставлены светодиоды разного цвета. Для более эффектного свечения трубок они заполнены гелем. Изменение яркости светодиодов по концам трубки создают красивые перетекания одного цвета в другой. В конструкции установлено 12 трубок, по количеству каналов Эффектора. Светодиоды с обеих сторон трубки запитаны перекрестно, т.е. если с одной стороны красный светодиод подключен к первому каналу, то с другой стороны синий к 12-му. Соответственно, 2-11, 3-10, 4-9 и т.д. Концы трубок «спрятаны» в два небольших короба, один из которых имеет элементы управления и шнур подключения к USB. Светильник подключается к USB порту, с него же и запитывается. В обычном режиме ток потребления не превышает 100 мА, что не создает особых нагрузок на порт и может сколько угодно долго от него работать. Переходим к описанию сборки.

1 Плата Эффектора.

Так как светильник управляется при помощи платы Эффектора, прежде чем начать сборку самой конструкции, нам нужно собрать Эффектор. Здесь я не буду описывать сборку, так как уже это делал в статье по Эффектору. Там же можно найти и прошивку для микроконтроллера.

083-effector-SMD.zip (2292 Загрузки)

Для «Flexilight» я собрал немного измененную плату. Во-первых, она немного меньшего размера, так как собрана с применением SMD компонентов, во-вторых, в плату добавлен TSOP для возможности управления эффектором при помощи пульта дистанционного управления (в текущей прошивке поддержки IR-пульта нет, но в будущем я ее добавлю). Устройство будет работать как на старой плате, так и на новой – разницы нет.

2 Корпус устройства.

К корпусу устройства мною предъявлялось несколько требований: во-первых, доступность; во-вторых, адекватная стоимость; ну и эстетика, конечно.
Так как я уже не раз использовал пластиковый кабельный канал в качестве корпусов для своих устройств, то, естественно, выбор пал именно на него. Кабельный канал легко купить в любом магазине стройматериалов (отдел электрики), у кабельных каналов имеется большой выбор размеров (подбирается под плату устройства), у него невелика стоимость, безпроблемная обработка и покраска. В общем, замечательный во всех отношениях материал для корпуса :). Я использовал кабельный канал размером 16х25 мм, Вы подбирайте размер по своим платам – что бы влезли.

Что мы делаем с каналом (смотрим рисунки):

— отрезаем два куска длиной по 200мм (с запасом);
— размечаем по чертежу и вырезаем «хвостики»-бочины;
— загибаем их и прихватываем «горячим» клеем, обрезаем лишнее;
— подгоняем верхнюю крышку под получившеюся коробочку;
— делаем разметку под отверстия, сверлим их;
— обрабатываем кромки, убираем заусеницы, обезжириваем, красим.
Красить рекомендую в более темные тона, так как корпус не является элементом устройства, на который мы будем делать акцент и для того, чтобы скрыть возможные внутренние засветки от светодиодов.

3 Установка органов управления.

Управлять светильником можно двумя способами, с самого устройства, посредством кнопки и IR-пульта, и при помощи специальной программы на компьютере. Органы управления и индикации расположены на боковой грани корпуса. TSOP, светодиод и кнопку крепим, просто залив их «горячим» клеем. Много клея заливать не нужно, так как еще нужно оставить место для USB шнура и крепления светодиодов.

4 Крепление груза и магнитов.

Важными элементами конструкции являются утяжеляющие металлические пластины (нужны для придания устойчивости конструкции) и неодимовые магниты (нужны для крепления светильника к металлическим конструкциям и создания различных композиций). Металлические пластинки я купил в строительном магазине, неодимовые магниты заказывал в интернет магазине. Размеры пластины и магнитов подбирайте в зависимости от размеров Вашего корпуса.

Установка пластины и магнитов:
— делаем разметку внутри корпусов для того, чтобы расположить симметрично пластину с магнитами;
— определяем полярность магнитов (в обеих коробочках магниты должны быть установлены в противоположных полярностях);
— на двусторонний скотч крепим по разметке ко дну пластину и магниты по бокам (не забываем про полярность);
— сверху, для защиты платы от коротких замыканий и повреждений, опять-таки, на двусторонний скотч клеим кусочек пластика (можно просто заклеить обычным скотчем в несколько слоев).
Если нет возможности достать неодимовые магниты попробуйте установить обычные, но сила «прилипания» конструкции, конечно, значительно ухудшится.

5 Подготовка соединительного кабеля.

Для электрической связи между светодиодами в обеих частях (корпусах) нужен многожильный кабель, который будет установлен с обеих сторон от силиконовых трубок. Кроме электрической связи эти кабели будут «воспринимать» на себя механическую нагрузку, препятствуя выскакиванию светодиодов из силиконовых трубок. Если у Вас уже есть готовый кабелек (с не менее чем 7 гибкими жилами) – возьмите его. Так как у меня такого не оказалось, я изготовил его сам. Для этого понадобиться моток гибкого провода небольшого сечения (я советую МГТФ в несгораемой изоляции) и термоусадочная трубка подходящего диаметра.

Последовательность изготовления:

— нарезаем 14 отрезков провода длиной по 600мм;
— отрезаем две трубки «термоусадки» по 320мм;
— запускаем в каждую трубку по 7 проводов, нагреваем и «усаживаем» на провода трубку:
— с обоих концов получившегося шнура «усаживаем» еще по небольшой трубочке (эти трубки будут выполнять роль упоров предотвращающих свободное движение шнура).

6 Светодиоды.

Перед тем как начать устанавливать светодиоды необходимо сделать несколько ремарок. Во-первых, так как мы используем трубки как световоды, чтобы добиться наилучшего эффекта, необходимо использовать прозрачные суперяркие 5мм светодиоды. Крайне важно чтобы угол рассеивания был как можно меньше. В идеале 5 градусов, но можно ставить и до 15 градусов (если поставить светодиоды с углом большим 15 градусов – это скажется на качестве освещения трубок). Во-вторых, так как наша конструкция светильника подразумевает ее трансформацию и вращение светодиодов в корпусе вокруг своей оси, то припаивать светодиоды необходимо особым способом:

Сначала отрезаем ножки, оставляя кончики длинной 1-2мм. К ним припаиваем гибкие провода (с соединительного кабеля) и в конце, места майки заливаем черным «горячим» клеем, для уменьшения засветок внутри корпуса и изоляции проводов один от другого. Такой способ позволит светодиодам свободно вращается и при этом, не создавая коротких замыканий и перегибов проводов.

7 Установка светодиодов.

В каждую из двух крышек коробов, в просверленные отверстия вставляем, предварительно обкусанные, светодиоды. В 5мм отверстиях светодиоды будут плотно держаться. При установке светодиодов ориентируем их в одну сторону, дабы потом не запутаться.

8 Крепление шнуров.

После того как вставлены светодиоды, в одну из крышек вставляем ранее заготовленные шнуры. Вставленный шнур должен упираться в отверстие дополнительным кусочком термоусадки, не позволяя шнуру «проваливаться» внутрь корпуса. Так как шнуры, кроме электрической связи пар светодиодов, еще выполняют и силовую функцию, являясь несущими элементами, не позволяющими силиконовым трубкам соскочить со светодиодов при растяжении светильника или подвески на него тяжелых предметов, то необходимо надежно закрепить шнуры с внутренней стороны крышки. Для этой цели лучше всего подходят гибкие хомутики. Если таких нет возможности достать – сделайте крепление, плотно обмотав шнуры с внутренней стороны гибкой «вязальной» проволочкой. Следует позаботиться о том, чтобы после крепления шнуры могли свободно вращаться вокруг своей оси.

Такую же процедуру проделываем и со второй крышкой. В итоге, мы должны получить надежное соединение двух крышек (не будет лишним проверить прочность соединения, подергав крышки с небольшим усилием в разных направлениях).

9 Пайка шнура.

После того как шнуры надежно закреплены, можно приступить к пайке светодиодов. Сначала паяем светодиоды в крышке «пустого» корпуса.

Делаем пайку следующим образом:
— спаиваем все катоды светодиодов вместе, последовательно соединяя их кусочками провода, оставляя «петельки» достаточные для свободно вращения светодиодов;
— крайние катоды с обеих сторон припаиваем к проводам из шнуров (в каждом шнуре будет проходить по одной «земле»);
— после того как катоды «посажены» на «землю», к анодам припаиваем провода из шнуров, отрезая лишне, но оставляя небольшую петлю для вращения (к одному шнуру припаиваем с 1 по 6 светодиоды к другому — с 7 по 12);
— после того как все светодиоды пропаяны проверьте их работоспособность, «зажигая» их через шнуры;
— если все нормально — «заливаем» пайку каждого светодиода «горячим» клеем, следя за тем, чтобы клей не попадал на саму крышку (контрольно «заливаем» клеем и хомутики шнуров).

10 Установка платы эффектора.

Крышка «пустого» корпуса уже пропаяна, переходим к пайке светодиодов в крышке корпуса управления. На этот момент у Вас уже должна быть собрана и ПРОВЕРЕНА плата Эффектора.

Последовательность пайки со стороны корпуса управления немного другая:
— первым делом находим провода «земли» в каждом из шнуров, метим их (например, завязав узелки);
— теперь нужно быть внимательным и не запутаться. «Прозвонив» проводок с анода светодиода «пустого» корпуса припаиваем его к катоду светодиода корпуса управления, соблюдая принцип перекрестности – светодиоды должны соединяться 1 с 12, 2 с 11, 3 с 10 и т.д.;
— после того как все проводки припаяны к катодам (не забыли оставить небольшие «петельки»?), проверяем правильность пайки зажигая уже пару светодиодов и если все нормально – припаиваем проводками аноды светодиодов корпуса управления к выходам каналов платы Эффектора;
— припаиваем к плате Эффектора оба, помеченные, проводка «земли».

Светодиоды к каналам Эффектора нужно подключать через балластные (токоограничивающие) резисторы. Они предназначены для ограничения тока через светодиоды до допустимых 20мА (а лучше до 15мА). Величина этого резистора зависит от типа применяемых светодиодов и будет лежать в пределах 10-50 Ом. Более точно узнать величину этого сопротивления можно включив амперметр в разрыв канала и подобрав сопротивление по току.

— под конец, «заливаем» клеем выводы светодиодов.

11 Установка преобразователя USB-UART.

Подошло время заняться преобразователем USB-UART. Здесь я предоставляю право выбора Вам. Можете купить готовый, собрать на микроконтроллере, собрать на специализированных микросхемах (PL-2303, FT232) или еще как… Я для этого устройства использовал преобразователь от старого дата-кабеля от мобильного телефона. В пользу такого выбора могу привести следующие доводы: кабель старый, никому не нужный и поэтому достать его можно за смешные деньги (а если пойти по знакомым, то даром :)); плата преобразователя довольно портативна и качественно собрана; в комплекте с платой преобразователя прилагается USB шнур с красивым резиновым вводом. Что делать с таким шнурком, чтобы из него вышел преобразователь, я уже писал – читаем статью.
С платы преобразователя, кроме сигналов UART (TxD, RxD), берем еще и питание.Описывать процесс установки нет смысла – смотрим картинки:

12 Установка плат в корпус.

Перед тем как установить все платы в корпус, делаем окончательную прогонку устройства. На данном этапе у Вас уже есть полностью работоспособное устройство, поэтому проверяем, чтобы горели все светодиоды, преобразователь определялся в компьютере и светильник управлялся с программы управления Эффектором. Если все работает как надо, отключаем устройство от USB и «горячим» клеем проходимся там, где возможны короткие замыкания или касания соседних плат, контактов. Закрепляем любым удобным способом платы внутри корпуса и еще раз проверяем собранную конструкцию.

Крышки корпусов со светодиодами пока не закрываем, так как нам еще нужно крепить силиконовые трубки.

13 Изготовление гибких трубок световодов.

Вот мы и подошли к самой главной части устройства – трубкам-световодам. Здесь нужно сделать все правильно и аккуратно, так как эта часть будет всегда на виду.

В качестве световодов мы будем использовать силиконовую пищевую трубку. Достать ее будет не сложно, она продается в строительных магазинах, в магазинах для садоводов, на рынках, автомагазинах и т.д. Применение таких трубок широко и, я думаю, вы видели их не раз. Для нас наилучшим вариантом будет трубка с внутренним диаметром 4мм и толщиной стенки 1мм. Если Вы нашли немного другую — ничего страшного. Возьмите небольшой кусок и опробуйте предварительно, надев ее на светодиод. Главным условием является плотная посадка на 5мм светодиод, хороший внешний вид и гибкость.

С трубкой делаем следующее:
— нарезаем 12 кусков трубки по 300мм (отрезать нужно острым ножом, пытаясь делать отрезы как можно более перпендикулярней);
— далее важный момент! Нужно взять черную термоусадочную трубку с внутренним диаметром близким к внешнему силиконовой трубки. Нарезать 24 кусочка по 15мм;
— кусочки термоусадки надеваем на концы силиконовой трубки, так, чтобы кончик термоусадки выглядывал на 1мм (при усадке этот кончик скроет край трубки, что устранит подсветки снизу трубки);
— теперь очень аккуратно усаживаем термоусадку (лучше потренироваться на ненужных кусочках). При большом перегреве силиконовая трубка размягчается и термоусадка ее ужимает до диаметра который потом будет проблемно натянуть на светодиод.

Главная функция черных термоусадок на концах трубок – это скрыть источник света (светодиод). Без черной «ширмы» видно излучающий кристалл светодиода, что не очень эстетично. С термоусадками источника света не видно и создается впечатление, что светиться вся трубка! Кроме этого, у термоусадки есть еще несколько функций. Материал силиконовых рубок довольно податлив и имеет свойство растягиваться со временем, теряя прочность соединения со светодиодами. Термоусадка не дает растягиваться трубке. Еще, при создании композиций, удобно прокручивать трубки, держа их пальцами за термоусадки.

14 Подготовка геля и заполнение трубок.

Для того чтобы трубки засветились во всю красу нужно их заполнить светопроводящей средой. Перепробовав несколько жидкостей, я получил наилучший результат от геля для волос. Гель для волос – интересная жидкость, ею легко заполнять трубки, она не течет, не оставляет жирных пятен, легко вытирается, стоит не дорого и легко доставаемая. Приятным бонусом является то, что гель может длительное время содержать в себе во взвеси небольшие пузырьки воздуха, которые освещенные разными цветами очень красиво смотрятся в трубке. А еще можно перемешать с гелем различные блестки, которые будут давать эффектные блики света!

На фото, купленная мною банка геля (цена в пределах 1 бакса). На светильник уходит где-то пятая часть банки. Для добавления пузырьков, берем обычную вилку и взбиваем гель. Способ наполнения трубок гелем Вам должна подсказать Ваша фантазия. Мне моя фантазия подсказала аккуратно втягивать гель через трубку ртом. Тут главное не перестараться и не наестся геля :).

15 Присоединение трубок к светодиодам.

Подходим к завершающему этапу – присоединению трубок к светодиодам. Общая идея присоединения трубки к светодиоду показана схеме:

Важно, чтобы надетая трубка не фиксировала намертво светодиод в отверстии – светодиод должен проворачиваться, иначе конструкция светильника будет грубой и плохо поддаваться трансформациям.

При надевании трубки с гелем на светодиод, гель должен немного выступать из трубки (для этого необходимо немного сдавить трубку пальцами) для исключения воздушных прослоек между гелем и светодиодом. Трубка довольно плотно надевается на светодиод, поэтому необходимо придерживать светодиод с тыльной стороны крышки и слегка проворачивать трубку при надевании.
После того как все трубки одеты, сотрите остатки геля выдавленного из трубок при надевании и закройте крышки аккуратно уложив внутрь коробок провода. Устройство готово!

16 Включение светильника в работу.

Светильник запитывается от USB, поэтому для начала его работы достаточно его подключить к работающему компьютеру. После подключения светильник сразу начнет отрабатывать встроенную программу Эффектора.

В прошивке Эффектора, на данный момент, не реализовано управление с IR пульта или кнопки (я над этим работаю), поэтому управление эффектором возможно только со специальной программы «GCn_Effector_12» (читаем статью по программе). В программе заложено много возможностей, но самое главное, она находиться в постоянном развитии и я периодически в нее добавляю что-то новое.

Видео с возможностями программы управления Эффектором (смотрите в HD):

Работа светильника в режиме «Светомузыка»:

Программа умеет автоматически запускаться вместе с Windows и подключаться к Эффектору, поэтому Вы можете оставлять светильник постоянно подключенным к USB и при включении компьютера он начнет автоматически работать в выбранном режиме.

17 Автономная работа.

Светильник «Flexilight» сможет доставить Вам удовольствие, как от сборки, так и своей работой, но еще его можно преподнести как подарок родным, любимым, друзьям. Во-первых, такому эксклюзивному гаджету будут рады. Во-вторых, личность, самостоятельно собравшая такой гаджет, автоматически переводится у принимающего подарок в разряд умной и творческой :). Но в случае подарка могут возникнуть проблемы, например в том, что человек, которому Вы дарите гаджет, захочет его поставить где-то на видном месте, а компьютера рядом нет :(, что делать?

В этом случае все решается очень просто! Покупаем зарядное устройство для смартфонов с USB гнездом, втыкаем в него светильник и получаем полностью автономное устройство. Ток, потребляемый светильником небольшой, поэтому любое, даже самое дешевое, подзарядное устройство с ним справится.