114-Cветильник из Arduino — CD Light Ladder

Автор: | 24.02.2015

После портирования Эффектора на Ардуину и обновления программы управления Эффектором захотелось это все где то применить практически. Давно я планировал сделать новый светодиодный светильник в поддержку темы светильников, которую я, надеюсь, буду продолжать. Еще я хотел соорудить что-то из старых CD-дисков (кто не делал светильников из CD-дисков!? – это как «Hello world» для программистов 🙂 ), но как-то раньше не складывалось. В общем, сошлось все в одном месте и светильнику суждено было появится!

Итак, представляю Вашему вниманию светильник CD_Light_Ladder сделанный из старых CD-дисков и Arduino Nano. Смотрим видео процесса сборки и работы светильника (кстати, на видео показан процесс построения виртуального светильника в программе Эффектор-12)

Конструкция светильника. Подробности.

Для начала, плюсы светильника:
— очень простая схема светильника – все что нужно — это Ардуина и светодиоды
— Вам не понадобится программатор – Ардуина программируется по USB-шнуру
— как Вы уже поняли из видео, для светильника не нужно источника питания, он работает от USB
— светильник управляется любым ИК-пультом
— для работы светильника желательно (будет больше возможностей), но не обязательно наличие компьютера и управляющей программы. Можно взять зарядное устройство с USB-разъемом и подключить светильник к нему (управлять можно ИК-пультом)

Теперь минусы:
— нужно иметь Ардуину Нано (или Уно, или Про Мини … что-то ATmega328)
— питание от USB не дает светодиодам работать на полную яркость (это можно решить при помощи внешнего источника питания – читайте в конце статьи)
— светильник хоть и работает без компьютера но набор эффектов будет ограничен.

 

Сборка светильника.

Электрическая схема светильника очень простая:

Если Вы не планируете использовать ИК-пульт, то кроме Ардуины Вам понадобятся только светодиоды. Балластные резисторы не нужны, так как при включении последовательно синего и красного светодиодов ток через них гораздо ниже допустимого тока выхода Ардуины.

 

В видео все довольно подробно показано, но для полного понимания процесса сборки тезисно опишу, что и как делалось.

1 Для сборки светильника нам понадобятся следующие детали и материалы:

— CD-диски – 1+12шт
— Arduino Nano – 1шт
— панелька широкая на 32 ножки – 1шт
— светодиоды – 12 шт красных широкоугольных и 12 шт синих с малым углом
— провод – метров 10, наверное
— кусок ПВХ трубки диаметром 16мм
— клей «Момент кристалл»

 

 

2 Панелька нужна под Ардуину. В широкую панельку на 32 ножки Ардуина отлично встает. Это удобно! Можно, в случае чего, забрать Ардуину в другой проект и вернуть ее назад, если понадобится (прошивка Ардуины занимает пару минут).

 

 

3 Пищевая ПХВ трубка. Как видно на фото 16х2мм. 2мм – это толщина стенки.

 

 

4 Переходим к главному – CD-дискам. Их понадобится 12+1 штуки. После определенных экспериментов я определил, что наилучшим вариантом поверхности диска является либо белая поверхность, либо матовая, как на фото ниже. От белой поверхности хорошо отражается свет светодиодов, а матовая дает очень красивые переливы цветов, если рассматривать светильник с разных сторон. При правильном подборе светодиодов (читай ниже) создается иллюзия огня.

 

 

5 Один диск в конструкции будет лицевым. Он не должен быть прозрачным, чтобы скрыть свет от первой пары светодиодов. Кроме того, диск должен быть презентабельным, так как он будет весь на виду. Я выбрал вот такой черный диск от Есперанзы (и у Самсунга я такие видел) как раз под цвет моей черной Ардуины.

 

 

6 Следующее, что необходимо сделать – это нанести разметку на диски. Для этого нужно распечатать бумажные шаблоны и вырезать их. Разметка по шаблону нужна для того, чтобы вся конструкция светильника не имела геометрических огрехов (потом друзья не скажут, что у Вас кривые руки 😉 ).
114-CD_pattern.pdf - Шаблон для разметки

 

 

7 Для разметки нужно взять пластиковый бокс от дисков, положить в него диск, сверху положить шаблон и шилом наколоть контрольные точки (на шаблоне все обозначено). Сильно давить шилом не нужно – диски легко трескаются.

 

 

8 На фото видны точки разметки (в данном случае – это разметка под трубку)

 

 

9 Сверлим в указанных местах отверстия. Они нужны чтобы при резке дисков ножницами (я резал ножницами по металлу, но можно и обычными) диск не лопнул в месте надрезов.

 

 

10 Нарезаем сразу все диски. Вдоль кромки надреза образуются мелкие трещины и расслоения – это не страшно, все это в готовой конструкции видно не будет.

 

 

11 На лицевом диске сверлим отверстия под панельку.

 

 

12 Переходим к нарезанию трубки. Трубка выполняет сразу несколько функций: является соединительным элементом конструкции и рассеивает свет от светодиодов по поверхности диска. Высота отрезанного цилиндра должна быть в пределах 12-15мм. Высота трубки выбиралась из расчета того, чтобы свет светодиодов отражался от верхнего диска создавая блики на лицевой поверхности нижнего диска.

 

 

13 Теперь приклеиваем цилиндры к блестящей поверхности каждого диска (по разметке что мы делали раньше). Для этого лучше всего использовать клей «Момент кристалл». Он прозрачный и быстро схватывается. Не стоит волноваться, что конструкция будет не надежной. Адгезия этого клея к материалу диска и ПХВ-трубки бешенная! При попытке оторвать трубку от диска быстрее ломается сам диск, чем отрывается трубка.

 

 

14 Сразу клеем все цилиндры. Пару часов даем клею хорошо засохнуть.

 

 

16 После того как клей засох, начинаем склеивать диски между собой. Отверстие диска должно совпасть с трубкой. Следим за разметкой на дисках при склеивании.

 

 

17 После того как все диски склеены и клей высох, мы получим прочную, но гибкую конструкцию из «лесенки» дисков.

 

 

18 Лицевой диск.

 

 

19 Пришло время заняться светодиодами. Для своего светильника я выбрал пару из красного широкоугольного суперяркого светодиода (120 градусов) и синего узкоугольного суперяркого (15-20 градусов). Такая комбинация создает на диске рисунок напоминающий огонь. Перед установкой светодиоды нужно спаять парами, как показано на фото. Красный сверху, синий внизу по одной линии.

 

 

20 Горячим клеем закрепляем пары светодиодов в трубках светильника. Перед тем как крепить пары, обязательно проверьте как они светят.

 

 

21 Закрепляя светодиоды в трубке, нужно стараться их устанавливать максимально однообразно. При этом, синий светодиод должен быть расположен чуть выше кромки диска, он будет, во-первых, освещать торцы диска, во-вторых, создавать на поверхности диска узкую полоску синего цвета «высокотемературной» области пламени. Красный светодиод будет равномерно освещать всю поверхность диска, рассеиваясь трубкой и отражаясь от блестящей поверхности верхнего диска.

 

 

22 Устанавливаем панельку, подгибаем ножки с обратной стороны диска.

 

 

23 Припаиваем пары светодиодов к выводам панельки. Проверяем монтаж на предмет ошибок. Укладываем провода.

 

 

24 Устанавливаем в панельку Arduino Nano. Записываем в нее прошивку Эффектора. Прошивка и описание процесса записи есть в статье по Ардуфектору. При помощи программы Эффектрор-12 зажигаем все каналы и, аккуратно двигая пары светодиодов пинцетом в трубках, добиваемся одинаковой равномерной картинки от светодиодов на всех дисках. После этого можно закрепить провода.

 

25 Светильник готов!
Его можно повесить на стену, как у меня на видео, или закрепить на подставке (например, на то-же бокс от CD-дисков) и установить на стол.

 

После сборки светильника стал очевиден один недостаток конструкции. Оказалось USB порт ограничивает потребляемый ток. Хотя в спецификации и заявлены довольно значительные токи 200-500мА, но по факту, чтобы порт их разрешил, нужно чтобы устройство «потребовало» от порта такого режима работы (что Ардуине не нужно). В результате яркость свечения светодиодов низкая. Вечером светильник смотрится неплохо, а вот днем очень блекнет.

Решить эту проблему можно двумя способами:

1 Взять внешний блок питания на 5 вольт и подключить его напрямую к Ардуине. Минус к GND, плюс к Vin.

2 Более кардинальный, но действенный способ – подключать светодиоды к Ардуине через буферные элементы со своим блоком питания (любым из способов, описанных в статье). В этом варианте можно использовать светодиоды помощней или даже светодиодные ленты.

(Visited 1 901 times, 5 visits today)

There are 8 comments

Комментарии подгрузятся после небольшой паузы.