Luzes de velas artificiais controladas pelo Arduino
Componentes e suprimentos
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Ferramentas e máquinas necessárias
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Sobre este projeto
Há algum tempo, comecei a trabalhar em um projeto para iluminar sutilmente nossa sala do átrio, que fica um pouco sombria durante o outono e inverno. Eu queria algo com aparência mais natural do que luzes de LED fortes, de preferência a aparência viva de velas tremeluzentes.
Para as pessoas impacientes (que não querem rolar até o fundo para encontrar um vídeo), este é o resultado:
... e uma versão de Natal:
Agora, de volta à história:
Mas criar uma chama artificial realista não é uma tarefa fácil, então minha ideia era colocar as luzes de uma forma que você não pudesse ver a "chama" diretamente, mas apenas a luz que ela produz dançando na parede.
Como a sala é quase toda feita de paredes de vidro, a escolha óbvia era deixar a luz ser projetada nas vigas brancas que sustentavam as janelas. Decidi colocar as luzes na parte inferior do feixe horizontal, projetando a luz para baixo nos feixes verticais.
Preparação e planejamento
Como eu queria ser capaz de controlar cada "vela" individualmente, a escolha da luz LED foi fácil; obviamente, deve ser um conjunto de módulos de LED baseados em WS2812, então encomendei 100 LEDs individuais.
Como você pode ver na imagem acima, cada LED tem seis conexões - e uma direção marcado com uma seta na parte traseira.
Duas das conexões são marcadas com 5V , dois são GND e há o Din (Data In) e o Dout (Dados fora). Os dois 5V estão conectados, assim como os dois GND s. Portanto, na prática, existem quatro conexões; 5V , GND , Din e Dout .
Depois de algumas experiências com um número diferente de LEDs por "vela", descobri um número de quatro . Esse número me permitiu fazer manipulações de luz interessantes o suficiente em cada feixe para fazer uma vela parecer realista sem exigir muitos LEDs.
No entanto, se eu tivesse que fazer isso de novo, eu teria pedido um conjunto de módulos 2 por 2 LED, para simplificar a montagem.
O controlador não precisava ser muito avançado, e presumi que um Arduino Nano seria o suficiente.
A localização do Arduino não era óbvia. No final optei por colocá-lo na própria viga horizontal, atrás do grosso pilar que é visível na primeira foto acima (bem à esquerda). O pilar é colocado no canto da sala onde as duas paredes de vidro se encontram (das quais a parede "direita" é mostrada na foto). Dessa forma, eu poderia ter os LEDs em duas cordas paralelas - uma para cada parede - para minimizar o comprimento físico de cada corda. Agora, o comprimento total de cada corda seria de cerca de 4 metros (13 pés), em vez de ter um o dobro disso.
O Überguide Adafruit NeoPixel foi realmente uma boa leitura aqui; se você planeja jogar com módulos de LED WS2812, definitivamente deveria ler! Por exemplo, ele me disse por que é bom limitar o comprimento físico dos fios.
Escondendo cabos ...
... não foi tão difícil no meu caso, já que os LEDs deveriam ser colocados na parte inferior do feixe horizontal. Procurei um canal a cabo barato e encontrei um na IKEA (não consigo dizer se é irônico ou óbvio, sendo da Suécia).
Os próprios módulos de LED foram simplesmente colocados com uma forte fita adesiva dupla-face.
Criação dos módulos de LED
Como eu não queria soldar tudo junto em uma única corda de comprimento total (imaginei o cabo preso que encontraria ao tentar instalar a coisa na parte inferior da viga), decidi construir os módulos de LED com
Os módulos de LED deveriam ser colocados próximos aos feixes verticais para que o máximo possível de luz fosse refletida sobre eles. Eu também queria que o cabo chegasse perto do feixe - e precisava respeitar a direção dos LEDs. Isso me levou (sem trocadilhos) a ter duas versões do módulo; uma configuração colocada na string indo para a direita do Arduino e outro para a esquerda .
As duas versões do módulo exigiam dois layouts de soldagem exclusivos, onde a principal diferença era manter o fluxo de dados do LED correto para o próximo.
Como os LEDs são bem pequenos, com cerca de 9 milímetros de diâmetro (3/8 "), não foi fácil soldá-los e, devido à minha falta de experiência em soldagem, o resultado não foi tão bom e bonito. Mas funcionou.
A soldagem
Antes de soldar, cortei um módulo de LED 2 por 2 das seções originais de 2 por 5. Depois pintei uma ponta de vermelho e a outra de preto para marcar as laterais perto do 5V e do GND (para evitar erros estúpidos).
Etapa 1 O primeiro exercício de soldagem foi colocar uma 'gota' de solda na minúscula ilha de metal de cada LED.
A próxima etapa foi conectar as conexões simples diretas e próximas.
Em seguida, os cabos de seguimento precisavam manter seu isolamento, uma vez que estavam passando uns sobre os outros.
Ao todo, havia cinco vigas em cada direção - mais a viga de canto - dando um total geral de onze vigas. Como cada módulo de LED tinha quatro LEDs, o número de LEDs individuais é 44.
Depois de alguns módulos, peguei o jeito e, no final, consegui soldar um módulo completo em cerca de 30 minutos.
O "truque do cabo curto"
Muitos dos minúsculos cabos precisavam de seu isolamento, mas era difícil cortar apenas o isolamento suficiente em cada extremidade para expor o núcleo interno quando o comprimento total do cabo era inferior a um centímetro.
Então descobri este truque (óbvio):
1 Solde uma extremidade do cabo, depois dobre e corte no comprimento desejado. (Neste exemplo, a extremidade não soldada deve ser conectada ao Dout do LED inferior direito na imagem abaixo.)
2. Deslize um pouco para baixo o isolamento.
3. Corte o comprimento desejado do isolamento liberado.
4. Deslize o isolamento para trás, expondo o núcleo na extremidade livre. Tadaa!
Desta forma, o comprimento exato do núcleo do cabo exposto pode ser criado, e o resultado foi muito bom:
Finalizando os módulos de LED
No final, os módulos de LED devem ser colocados de cabeça para baixo na viga, de modo que a parte traseira soldada e cheia de cabos deve estar preparada para segurar a fita adesiva.
Passei a usar um plástico plano aleatório que simplesmente cortei em quadrados. Eles foram simplesmente fixados aos módulos de LED com cola quente.
Aqui estão todos os módulos completos! Viva!
(Neste ponto, era vital ter alguma marcação neles, para separar os que vão para a esquerda dos que vão para a direita!)
Os módulos completos foram facilmente presos com fita adesiva forte em suas partes traseiras, agora planas.
Fazendo os cabos
Felizmente, eu tinha um rolo de extensão de telefone velho por perto. Esse cabo tinha quatro fios separados o que era mais do que suficiente, já que precisava de três fios (5V, GND e dados).
Montar os soquetes fêmeas sem a ferramenta de crimpagem especial não foi tão fácil, mas totalmente factível.
O canal a cabo foi facilmente montado; basta cortá-lo em comprimentos adequados e usar a fita adesiva pré-fixada para fixá-lo à viga horizontal.
Esta é a aparência de um módulo montado finalizado:
Ativação e desativação automática
Como não quero acender as luzes manualmente ao escurecer e depois desligar, coloquei um resistor de foto.
Eu não queria um simples ligar / desligar, mas uma mudança gradual na intensidade da luz durante o crepúsculo. Por essa razão, eu precisava saber o valor analógico do meu resistor de foto no ponto da noite em que decidi que "luz do dia" se transformou em "crepúsculo" e o ponto em que "crepúsculo" se transformou em "escuridão".
No gráfico abaixo, a curva vermelha representa a leitura analógica do resistor fotográfico conforme ele muda durante o dia (não uma leitura real abaixo, apenas meu desenho à mão livre). As duas linhas horizontais fracas marcam os dois níveis; o superior é o limite onde "luz do dia" se transforma em "crepúsculo" e o inferior onde "crepúsculo" se transforma em "escuridão". Então, quando a curva vermelha está acima da linha horizontal superior eu considero como DIA, e quando ela está abaixo da linha inferior é NOITE.
A linha reta verde é a medição de luz do dia "limpa", ou seja, mínimo (0,0) durante a noite e máximo (1,0) durante o dia, e uma inclinação linear durante o crepúsculo.
Para saber as leituras analógicas reais, conectei quatro resistores fotográficos a um Arduino junto com uma tela LCD para mostrar os valores de corrente, mínimo e máximo dos quatro resistores. Usei quatro porque não sabia se tinha um ruim, então se a maioria deles tivesse aproximadamente a mesma leitura, eu sabia que eles estariam funcionando. Obviamente, coloquei o dispositivo no mesmo local onde pretendia que o Arduino acionasse os LEDs no final. É assim que parecia:
Como o LCD é bastante limitado, mostrei a leitura de um resistor de foto de cada vez por cerca de cinco segundos. Então, durante o dia, eu ia de vez em quando e anotava os números em um pedaço de papel. (Obviamente eu poderia mantê-lo conectado ao meu laptop e ter os números enviados na conexão serial, mas eu precisava do meu laptop durante o dia e não queria ficar sentado no átrio o dia todo).
No final, decidi que está escuro abaixo de "630" e claro acima de "800". Mas esses números obviamente cabem no meu resistor de foto junto com o resistor de 10 kΩ que usei na série, então não é uma verdade absoluta.
O código-fonte do Arduino
Eu queria poder ter diferentes tipos de efeitos de iluminação, não apenas velas. Por esta razão eu construí o código-fonte modular, tentando isolar os diferentes mecanismos em arquivos diferentes para uma visão geral mais fácil.
O principal
.ino -file é mantido muito pequeno. Basicamente, eu apenas inicio tudo e chamo Update () em algumas classes auxiliares (que, por sua vez, resolvem). Atualmente o código-fonte tem suporte para dois efeitos diferentes; o efeito de luz de velas e um efeito de "Natal". No momento, a escolha do efeito está codificada, o que significa que preciso recompilar o código se quiser fazer uma troca. No final, isso deve ser controlado por meio de um controle remoto - ou, melhor ainda, um smartphone. Veremos.
Código
AtriumLighting
Todo o código-fonte do Arduinohttps://github.com/emmellsoft/AtriumLightingEsquemas
2drkW5vm9e7vAdGPxOsm.fzz
Processo de manufatura
- Robô Raspberry Pi controlado por Bluetooth
- Carro RC controlado por joystick
- Arduino com Bluetooth para controlar um LED!
- Braço robótico controlado por Nunchuk (com Arduino)
- Robô controlado por fala
- Arduino Quadruped
- Robô de piano controlado por Arduino:PiBot
- Arduino RGB Color Mixer
- Faça você mesmo Arduino RADIONICS Tratamento MMachine
- DMX RGB LED externo