Светильник из оптоволокна своими руками
Обновлено: 19.04.2024
Светодиодные светильники своими руками. Выпуск 3
В этой статье мы рассмотрим примеры изготовления самодельных светодиодных светильников для различных нужд.
1. Простейший светильник для бытовых нужд.
Для начала стоит определиться с тем, какие светодиоды лучше использовать. Если выбирать между мощными и маломощными - первые лучше с точки зрения трудоемкости. Чтобы заменить один мощный 1 Вт светодиод, понадобится 15-20 маломощных 5 мм или smd светодиодов. Соответственно, пайки с маломощными гораздо больше. Остановимся на мощных. Обычно они делятся на два вида - выводные и поверхностного монтажа. Для облегчения жизни лучше использовать выводные . Мощность светодиода лучше выбирать не более 1 Вт.
Также нам понадобится драйвер тока, чтобы светодиоды получали необходимое напряжение и долго служили.
Кроме того, для продолжительной работы светодиода (особенно для мощного)необходимрадиатор. Для его изготовления лучше всего подходит алюминий. На каждый одноваттный светодиод нужен кусок алюминия 50х50 мм, толщиной около 1 мм. Кусок может быть меньше, если его изогнуть. Если Вы возьмете кусок 25х25 мм и толщиной 5 мм - нужного эффекта не получите. Чтобы рассеивать тепло, нужна площадь, а не толщина.
Рассмотрим модель простейшего светильника. Нам понадобятся : три светодиода 1 Вт , драйвер 3х1 Вт , двухсторонний теплопроводящий скотч , радиатор (например, кусок П-образного профиля толщиной 1 мм и длиной 6-8 см).
Теплопроводящий скотч может проводить тепло. Поэтому обычный двусторонний скотч из не подойдет. Отрезаем полоску скотча шириной 6-7 мм.
Обезжириваем радиатор и донышки светодиодов. Ацетон для этого использовать нежелательно - пластиковая линза светодиода может помутнеть.
Наклеиваем скотч на радиатор. Затем размечаем радиатор, чтобы установить светодиоды ровно.
Устанавливаем светодиоды на скотч. При этом соблюдаем полярность - все светодиоды должны быть развернуты одинаково так, чтобы "плюс" одного светодиода смотрел на "минус" соседнего. Слегка прижимаем их для лучшего контакта. После этого наносим олово на выводы светодиодов для облегчения дальнейшей пайки. Если у вас есть опасение, что скотч при этом может прогореть - просто приподнимите выводы светодиодов так, чтобы они не касались скотча. Корпус светодиода при этом нужно придерживать пальцем, чтобы от скотча не оторвался. Впрочем, можно отогнуть выводы заранее.
Соединяем светодиоды между собой. Для этого вполне достаточно жилки от любого многожильного провода.
Рекомендуется оставить включенным светильник на 2-3 часа, после чего приложить палец к задней стенке радиатора. Если он нагрелся не чрезмерно, все в порядке.
Простейшая модель светильника готова. Теперь Вы можете вставить его в любой подходящий корпус. Разумеется, можно сделать и более мощный светильник, только диодов нужно по больше и драйвер помощнее, а принцип останется тем же. Подобная методика подойдет как для изготовления одиночного светильника, так и для мелкосерийного производства.
2. Люстра на основе светодиодов.
Нам понадобятся:
1. Цоколь от сгоревшей энергосберегающей лампы.
2. Два захвата (чтобы подключиться к светодиоду);
3. Мощный десятиваттный светодиод, цвет по вашему выбору;
4. Два маленьких винта;
5. Один десяти ваттный светодиодный драйвер;
6. Термопаста;
7. Радиатор;
8. Термоусадочная трубка (или изолирующая лента);
9. провода сечением 2 мм.
Для начала необходимо разобрать старую или сгоревшую энергосберегающую лампу. Важно проявлять осторожность и не повредить стеклянную колбу. Иначе из нее выйдет очень вредный для здоровья ртутный газ.
Нам нужна только часть корпуса с цоколем. Обрежем повода от платы идущие к цоколю и припаяем свои, идущие от драйвера светодиода, изолируем термоусадочными трубками.
Паяльником проделаем пару отверстий для проволоки, которая будет удерживать всю конструкцию.
Далее в центре радиатора сверлим два отверстия для крепления светодиода и нарезаем резьбу. Сажаем светодиод. Для этого смазываем обе поверхности термопастой и плотно прикручиваем светодиод к радиатору.
Далее,используем клеммы, обжимаем, подключаем к светодиоду соблюдая полярность. Проверяем. Не рекомендуется смотреть на включенный светодиод. Сила света очень велика и может нанести вред Вашим глазам. Если все работает - собираем светильник в единое целое.
Светодиод очень яркий и бросает резкие тени. Вы можете сделать свет более гладким и мягким, используя самодельный рассеиватель. В качестве рассеивателя можно использовать множество различных материалов. Самый простой - вырежем из двухлитровой пластиковой бутылки дно, обработаем наждачной бумагой со всех сторон, что бы придать полную непрозрачность прямому свету. Делаем четыре отверстия и проволокой крепим ее к радиатору.
3. Домашняя светодиодная лампа.
В качестве источника света используем светодиоды Cree MX6 Q5 мощностью 3 Вт и светоотдачей 278 лм. Светодиод будет размещен на радиаторе размером 5х5 см, снятом с процессора старой материнской платы.
Для простоты будем использовать импульсный источник вместе с электронным адаптером, который даст необходимое напряжение и ток для питания светодиодов. Для этой цели в нашем случае было выбрано зарядное устройства нерабочего мобильного телефона имеющее, по заявлению производителя, выходное напряжение 5 В и ток 420 мА.
Для предохранения от внешних воздействий вся электронная часть будет помещена в патрон от старой лампы.
В соответствии с указаниями производителя, светодиоды Cree MX6 Q5 могут работать на максимальном токе 1 А при напряжении 4,1 В. По логике, для нормальной работы нам понадобится резистор 1 Ом, чтобы понизить напряжение примерно на один вольт тех пяти, которые дает зарядное устройство, чтобы получить искомые 4,1 В и это только при том, если зарядка выдает ток максимальной силы в 1 А.Однако, как позже выяснилось, зарядное устройство с конструктивным ограничением по силе тока в 0,6 А без проблем работает. Тестируя таким же образом зарядки для других мобильных телефонов, было обнаружено, что все они имеют ограничение на питание током, сила которого на 20-50% выше той, что указана производителем.Смысл этого заключается в том, что любой производитель будет стремиться разработать блок питания так, чтобы он не перегревался, даже если питаемое устройство будет повреждено или произойдет короткое замыкание, и самый простой способ в этом случае — ограничение тока.
Таким образом, мы имеем источник постоянного тока ограниченный 0,6 А, питаемый от переменного тока 230 В, сделанный фабричным методом и имеющий небольшие размеры. При этом во время работы он лишь незначительно нагревается.
Переходим к сборке. Для начала необходимо вскрыть блок питания для того, чтобы извлечь детали, которые будут вставлены в корпус новой лампы. Так как большинство блоков питания соединено пайкой, вскрываем блок ножовкой.
Для того, чтобы закрепить плату в корпусе лампы, в нашем случае использовался санитарный силикон. Силикон был выбран за его сопротивляемостью высоким температурам.
Перед тем, как закрыть лампу, крепим к крышке (используя болты) радиатор, к которому и был прикреплен светодиод.
Лампа готова. Потребляемая мощность составляет чуть менее 2,5 Вт, световой поток – 190 лм, что идеально подходит для экономичной, долговечной и прочной настольной лампы.
4. Светильник в коридоре.
Для освещения светодиодными светильниками прихожей мы использовал два светодиода Cree MX6 Q5, каждый из которых обладает мощностью 3 Вт и светоотдачей 278 лм и питается от старого блока питания от мобильного телефона Samsung. И хотя производителем в спецификации указана сила тока в 0,7 А, после замеров былоустановлена, что она ограничена 0,75 А.
Схема изготовления основы светильника аналогична предыдущему варианту. Вся внешняя конструкция собрана при помощи текстильной липучки, клея и пластиковых шайб от материнских плат.
Общее потребление этой конструкции составляет около 6 Вт при световом потоке 460 лм.
5. Светильник в ванной комнате.
Для ванной комнаты использовался светодиод Cree XM-L T6 с питанием от двух зарядок для телефонов LG.
Каждое из зарядных устройств может выдавать по заявлению производителя ток силой 0,9 А, но я обнаружил, что фактически сила тока равна 1 А. Оба источника питания соединены параллельно для получения тока силой 2 А.
При таких показателях светодиодный светильник будет вырабатывать световой поток в 700 лм при потребляемой мощности 6 Вт.
6. Светильник для кухни.
Если для прихожей и ванной комнаты не было необходимости для обеспечения определенного минимума освещенности, то на кухне это не так. Поэтому было решено использовать для кухни не один, а два последовательно соединенных светодиода Cree XM-L T6, каждый из которых имеет максимальную потребляемую мощность 9 Вт и максимальной световой поток 910 люменов.
Для эффективного охлаждения в нашем случае использовался радиатор, снятый со Slot 1 процессора Pentium 3, к которому были прикреплены оба светодиода при помощи термоклеяArcticAlumina. Хотя светодиоды Cree XM-L T6 могут потреблять ток силой 3 А, производитель для надежности работы рекомендует использовать ток силой 2 А, при котором они создают световой поток около 700 лм. В качестве источника питания использовался генерирующий 12В при токе 1.5A. После тестирования его при помощи резисторов, было обнаружено, что ток ограничен до значения в 1,8 А, что очень близко к искомому значению в 2 А.
Для предохранения радиатора и двух светодиодов использовались две пластиковых шайбы от материнской платы и два неодимовых магнита, снятых с поврежденного DVD-привода, закрепив их суперклеем и текстильной липучкой.
Ожидал, что такой светодиодный светильник будет выдавать 1200 лм, что сравнимо со световым потоком заменяемой люминесцентной лампой 23 Вт, однако было обнаружено, что на самом деле излучаемый свет даже более интенсивный, при потребляемой мощности около 12 Вт — почти половиной по сравнению со старой лампочкой.
7. Офисный светильник
Нам понадобится:
1. Светодиодные линейки 4 шт (на мощных Американских диодах CREE)
2. Подходящий драйвер (блок питания) 1 шт.
3. Металлический корпус будущего светильника.
4. Проводки, паяльник, ручной инструмент и крепеж.й светильник.
Можно использовать для изготовления корпус старого светильника
Либо использовать специальный алюминиевый профиль со стеклом. В этом случае драйвер устанавливается внутри профиля.
Устанавливаем диодные линейки 4 шт.
Делаем крепление к потолку (на тросиках) + ставим матовое стекло.
Вариант LED светильника в корпусе (от люминесцентного 2х36Вт)
Или можно все поставить в офисный светильник 600х600 мм.
Ну и в качестве бонуса рассмотрим несколько примеров декоративных светильников на основе светодиодов.
8. Декоративный настольный ночник.
Для декоративного светильника нам потребуются:
- 4 деревянных дощечки одинакового размера;
- дрель со сверлом 15 мм.;
- клей для дерева;
- морилка для дерева;
- кисть с карандашом;
- наждачная бумага;
- светодиодные свечи.
Прежде всего, необходимо дрелью проделать несколько отверстий в каждой дощечке, предварительно сделав разметку карандашом, – так мы получим своеобразный рисунок из кругов.
Наносим морилку на дерево.
С помощью клея соединяем 4 дощечки в светильник.
Проходимся наждачной бумагой по светильнику, чтобы придать ему винтажности.
Ставим внутрь светильника светодиодные свечи.
9. Светильник в восточном стиле.
В качестве плафонов для светильников, используем банки от клея пва.
Нам понадобятся:
- 2-3 банки из-под клея ПВА
- патроны, провод
- ножницы, острый нож
- горячий клеевой пистолет
- бамбуковые салфетки или соломенные потолочные плитки
Для начала надо разрезать салфетки на куски нужных размеров.
Далее острым ножом отрезать верхнюю часть банки с крышкой.
На основании банки маркером обвести патрон со светодиодом в 1 Ватт и вырезать круг ножом.
Затем при помощи горячего клеевого пистолета приклеиваем салфетки к банкам.
К пустым местам приклеиваем тесьму.
На этом этапе уже можно посмотреть, как будет светиться.
Осталось задекорировать на стыках тесьму деревянными бусинами.
В целях безопасности нужно насверлить отверстий для вентиляции. Можно побольше, их все равно не будет видно.
Вот и все, светильник готов.
10. Необычный декоративный светильник.
Изготовление светильника своими руками, было начато с нанесения предварительных эскизов на бумагу. Было желание, чтобы светильник не только был изогнут в плоскости, но и в пространстве, и имел причудливую форму 3d волны.
После того как эскиз на бумаге готов, приступаем к изготовлению светильника. Была измерена каждая труба на рисунке, и по этим размерам производилась резка труб. Чтобы получить необходимые углы, из бумаги вырезались шаблоны и крепились скотчем на трубе.
Все трубы были выложены на столе, и сделана подгонка относительно формы волны
Пропилы делались на стационарной циркулярной пиле. Таким образом получается ровные пропилы без задиров шириной 2 мм.
Теперь нужно соединить все трубы в одно целое. Главная задача сделать плавные изгибы, для этого не помешает применить шаблон (лист ДВП) на столе.
Поскольку трубы картонные, то соответственно соединять их можно при помощи клея ПВА, но я бы рекомендовал использовать клеи которые по крепче и быстрее застывают (момент, суперклей).
С обратной стороны на саморезы были привинчены деревянные планки, чтобы самодельный светильник можно было повесить на стену. И в каждой трубе были просверлены отверстия для вывода проводов от светодиодных лент.
Окраска труб производилась обычной краской в баллончике. Использовался красный цвет, поскольку стена, на которой должен быть расположен светильник, была белой, то хотелось получить некий контраст.
Краска высыхает очень быстро, по этому можно приступать к монтажу светодиодов. Главное запомните, что разрезать светодиодную ленту можно только в специально отмеченных местах. Ленту заранее необходимо разметить, чтобы ее хватило на все 12 труб.
Припаиваем к “+” контакту красные провода, а к “-” черные, чтобы в последствии не перепутать полярность.
Светодиодные полоски размещаем внутри труб и фиксируем клейкой стороной к стенке трубы, а провода выводим через заранее проделанные отверстия. Остается только параллельно соединить все провода (красные соединить с красными, а черные с черными) и подключить к блоку питания.
Теперь пришло время, чтобы повесить самодельный светильник на стенку.
Светильник готов.
Доброго времени суток, мозгодрузья! Прогресс не стоит на месте и сейчас уже никого не удивишь такой вещью как оптоволокно, которое ввиду своих характеристик отлично подходит для создания оригинальных поделок. Например как стилизованный светильник из этого руководства.
Я решил сделать именно дерево, потому что у меня есть гамак и я подумал, что к нему не плохо было бы иметь и дерево.
Повторюсь, что это моя первая работа с оптоволокном, и чтобы полностью сосредоточиться на дизайне самоделки, а не «связываться» с базовыми техниками работы с оптоволокном, я был вынужден использовать готовый продукт, уже включающий в себя светодиодный источник света, управляющие компоненты и само оптоволокно. Но в будущем планирую создать люстру с использованием оптоволокна уже полностью с нуля.
После того, как все необходимые материалы найдены, сама сборка оптоволоконного дерева-светильника займет около одного-двух дней, в зависимости от сложности мозгоподелки. При этом необходимы лишь базовые навыки работы с инструментами и электрокомпонентами, кроме того, я все еще считаю, что это простой проект, и полагаю он будет интересен для подростков.
Дизайн самоделки вариативен, и скорее всего потребуется какое-то время, чтобы придумать как будет выглядеть ваше «светящееся» дерево.
Шаг 1: Материалы
- оптоволоконная заготовка «starry sky», я выбрал вот эту (светодиод мощностью 1В дает не так много света, это скорее подсветка, чем светильник, но я не смог найти оптоволоконную заготовку теплого белого света),
- корпус под электрокомпонеты (я воспользовался коробочкой из-под пралине) и способ сделать отверстия в нем (он зависит от материала корпуса), будет отлично, если корпус имеет крышку, это облегчит сборку и возможно даст место для хранения пульта, и еще желательно, чтобы корпус был несгораемым,
- горячий клей (мне потребовались три стержня)
- подходящая рейка, чтобы удерживать ствол в вертикальном положении и было возможно прикрепить его на стену,
- металлическая проволока для создания ствола (я выбрал ржавую проволоку, чтобы ствол был коричневым), диаметр проволоки примерно 1мм, чтобы она могла держать форму под оптоволокном,
- некоторые электрокомпоненты, такие как розетка, кабель, и по желанию, выключатель,
- небольшой кусочек наждачной бумаги для зачистки оптоволокна в некоторых местах, чтобы придать поделке большей органичности,
- подручные инструменты, такие как отвертка, нож, плоскогубцы и бельевые прищепки,
- инструменты и материалы для крепления поделки на стену, такие как дрель, винты и дюбеля
- и опционально, для создания места хранения пульта — продуктовая сетка, 20см-в веревки, люверс, дырокол и клепочник.
Шаг 2: Корпус для электрокомпонетов
По желанию можно покрасить мозгокорпус, так я окрасил его в тот же цвет, что и моя стена.
Шаг 3: Мешочек для пульта (по желанию)
Сложив этикетку сеточки для лука, я дыроколом сделал в этой этикетке отверстие, и с помощью клепочника установил в нее люверс.
После этого засунул в сеточку пульт мозгоподелки и завязал ее веревкой.
Шаг 4: Подключение электрокомпонентов
По желанию можно на корпус самоделки или на питающий кабель, подходящий к ней, установить выключатель. Я этого не сделал, потому что у меня на самой стене был выключатель.
Мой питающий провод, идущий от выключателя, был без розетки, поэтому мне пришлось ее купить и разместить в корпусе поделки. ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ: если корпус вашего светильника-дерева металлический, то обязательно убедитесь, что все электрокомпоненты хорошо заизолированы! И во время всего мозгопроекта НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не вставляйте в розетку оголенные провода, как это сделал я!
Шаг 5: Крепление рейки к корпусу
Чтобы не поломать мозгосветильник, если вы решите переместить его, да и для того, чтобы упростить создание ствола, я решил к корпусу прикрепить рейку на горячий клей.
Шаг 6: Размещение оптоволоконной заготовки в корпусе
На данном этапе необходимо определить, как оптоволоконная заготовка будет размещаться в корпусе. Затем через высверленные ранее отверстия пропустить пучки оптоволокна, если отверстия вышли небольшого диаметра, то в этом может помочь, как и мне, импровизированная воронка из бумаги.
После этого нужно тем же горячим клеем зафиксировать оптоволоконную заготовку в корпусе, а затем разместить, подключить и закрепить все остальные электрокомпоненты.
Шаг 7: Минутка ботаники
Для того, чтобы ваше дерево получилось гораздо лучше моего, то желательно прогуляться и посмотреть на строение реальных деревьев.
Шаг 8: Подготовка проволоки
Теперь необходимо определиться с количеством кусков проволоки, которые послужат стволом и ветвями, я использовал десять кусков. Просто решите какой длины будет ваше дерево от самых коней до вершины, прибавьте еще 20% и нарежьте необходимое количество кусков этой длины, у меня они составили около 1 метра.
Примечание: тонкие ветви без должной поддержки будут провисать, поэтому если вы решили делать не плакучую иву, а какое-то другое дерево, то убедитесь, что ваша конструкция будет достаточно прочна, и даже самые маленькие ветви состоят из нескольких кусков мозгопроволоки.
С проволокой работать не так-то просто, но сделать это все же придется. Необходимо взять все куски проволоки и скрутить их вместе с одного конца, который будет «корнями». Один кусок нужно пропустить сквозь/вокруг рейки, чтобы прикрепить ствол.
Далее нужно сформировать сами корни, на данный момент только номинально, просто скрутить куски друг с другом, чтобы было возможно формировать ствол и ветви.
Шаг 9: Плетение ствола и ветвей
Ствол формируется скручиванием оптоволокна и оборачиванием вокруг него кусочков проволоки, периодически в некоторых местах оборачивая еще и рейку, чтобы ствол мог выдержать нагрузку, а для того, чтобы он выглядел более естественно, ствол следует сделать слегка изогнутым.
Когда оптоволокно изогнуто или прижато к чему-либо, то эти места излучают свет, поэтому при формировании ствола и ветвей необходимо скручивать и прижимать оптические волокна так, чтобы ствол и ветви светились, но сами волокна не повреждались. Если вы не совсем уверены в себе, то включите будущее дерево, чтобы таким образом получить представление о том, что вы делаете.
Металлические кончики ветвей необходимо сформировать в колечки, чтобы предотвратить раскручивание оптоволокна, и чтобы избежать травм, если кто-нибудь заденет дерево-самоделку.
Как дерево должно выглядеть зависит от вида «дерева», см Шаг: Минутка ботаники. Для моей «плакучей ивы» я свесил с ветвей по три-четыре волокна.
Шаг 10: Плакучие ветви
Настало время включить почти готовую мозгоподелку. Если вам все в ней нравится, то можно подрезать волокна и перейти к шагу «Крепление поделки на стену».
Вещи с оптоволокном мне всегда «болезненно» напоминают декорации 80-х годов, и я хочу, чтобы мое светящееся дерево выглядело более органично. Для этого следует сделать следующее:
- наждачной бумагой зачистить в некоторых местах оптоволокно, чтобы в них оно светилось и больше напоминало кору дерева,
- на кончики оптоволокна тонких ветвей нанести капельки горячего клея, это утяжелит их и еще они начнут больше рассеивать свет. При этом нужно быть осторожным и сначала следует потренироваться наносить клей на кончиках подлежащих обрезанию, чтобы понять сколько следует нанести этого клея прежде чем он начнет плавить оптоволокно. Я в свою очередь нашел, что стоит склеить вместе такими капельками клея сразу три-четыре волокна, чтобы с моего дерева начали свисать светящиеся «дреды».
Излишки оптоволокна нужно обрезать по своему вкусу, то есть сделать мозгоподелке «стрижку».
Шаг 11: Крепление поделки на стену
Для крепления поделки на стену следует приложить светящееся дерево к нужному участку стены и отметить места под отверстия крепления, соответствующими сверлами высверлить их, и с помощью дюбелей и винтов прикрепить самоделку.
По своему усмотрению можно при вкручивании винтов, одним из них прикрепить сеточку через люверс этикетки.
Остается придать дереву окончательный вид, согнув ветви и корни таким образом, чтобы все выглядело красиво, и при этом не было травмоопасно.
Как сделать волоконно-оптическую светодиодную лампу
Ранее я уже делал подобные проекты, но в этот раз я хотел сделать что-то попроще, то, что будет легким в изготовлении, и то, что смогли бы сделать многие из вас. "Механические" части лампы печатаются на 3D-принтере, электронная часть довольно проста, а пластиковое оптическое волокно притягивает взгляд. Сейчас я расскажу, как легко и просто изготовить такую светодиодную лампу.
Шаг 1. Детали, необходимые материалы
Много картинок компонентов
Детали, распечатанные на 3D-принтере, файлы tinkercad;
Адресные светодиоды WS2812 (изготавливаются из ленты, 60 светодиодов на 1 м) – 32 шт.;
Кабель питания 5 В с вилкой постоянного тока 5,5x2,5 мм – 1 шт.;
Кабель питания 5 В/1 А со штепсельной вилкой 5,5x2,5 мм – 1 шт.;
3D design Fiber Optic LED Lamp | TinkercadИ ещё немного по мелочи: провода, термоусаживаемые муфты для соединений и клей для горячего склеивания.
Если у вас нет опыта работы в tinkercad, прилагаю файлы stl:
Шаг 2. Электрическая схема
Как видно из рисунка, cхема устройства чрезвычайно проста.
Шаг 3. Сборка
Много картинок сборки
Я начал с 3D-печати компонентов. Сам процесс занимает довольно много времени, поэтому во время печати компонентов я занимался тем, что соединял друг с другом части светодиодной ленты. Перед установкой паяных деталей желательно проверить правильность работы светодиодов в соответствии с инструкциями, приведёнными на шаге 3 проекта "Волоконная оптика и светодиодные лампы – Украшение стен" (единственное, что я изменил, – это значение DATA PIN на 5 и NUM_LEDS на 32).
После завершения печати рамы последовала самая сложная часть – установка и крепление в каналах рамы лампы четырёх полосок светодиодной ленты по 8 светодиодов в каждой. Я чуть-чуть приподнял защитный пластик самоклеющегося слоя светодиодной ленты и для более точной фиксации использовал несколько волоконно-оптических концов, вставленных через боковые отверстия. Затем я аккуратно снял защитный слой и, прижав ленту к раме, закрепил её. На фотографиях выше эти операции показаны в деталях.
После этой процедуры я вставил в боковые отверстия несколько кусков пластикового оптоволокна. Я вырезал куски как можно более перпендикулярно, используя тот же шаблон, что и в проекте "Волоконная оптика и светодиодные лампы - Украшение стен". Получилось 8 отрезков волокна, всего 16 отрезков разной длины соединяют пары отверстий, находящихся на одинаковом расстоянии от боковых сторон рамы лампы (см. фотографии выше).
Остальные соединения я сделал в соответствии с электронной схемой, затем установил опору лампы и зафиксировал её большим количеством клея для горячего склеивания, нажимную кнопку я прикрепил также с помощью клея для горячего склеивания (это надо делать после установки нажимного штифта), после чего в соответствующем месте опоры закрепил модуль Arduino Pro Mini. Вот и всё!
Шаг 4. Программное обеспечение
Последний шаг в изготовлении лампы – загрузка программы на микроконтроллер Arduino. Как видно из фотографий выше, я использовал адаптер с USB-порта на последовательный порт с подключённым чипом FT232RL. Естественно, загрузить код можно с помощью других адаптеров с USB-порта на последовательный порт. О технике программирования модуля Arduino Pro Mini есть много статей в Интернете.
Исходный код программы можно загрузить отсюда: github.
Несколько слов о программе…
Лампа работает в трёх основных режимах, которые можно выбирать двойным нажатием на кнопку: режим сплошного цвета (с эффектом "дыхания"), режим палитры и режим эффектов. Однократным нажатием на кнопку в режиме сплошного цвета выбираются различные цвета (9 цветов) также с эффектом "дыхания", в режиме палитры выбираются несколько цветовых палитр, которые можно взять здесь: PaletteKnife для FastLED, а в режиме эффектов выбираются… да, вы правы, эффекты:)
Программа представляет собой адаптированные коды из FastLED Breath для создания эффекта "дыхания", коды из palettes with button control для создания различных цветовых палитр и коды из DemoReel100 with button для создания эффектов. Для того чтобы перевести модуль Arduino Pro Mini в спящий режим двойным нажатием на кнопку, я воспользовался инструкциями из следующей статьи. При таком двойном нажатии также сохраняются текущий режим работы и настройки каждого режима работы.
Я воспользовался следующими внешними библиотеками (библиотеки sleep.h и EEPROM.h уже встроены в модуль Arduino): FastLED и ArduinoMultiButton.
Шаг 5. Пользование лампой
Как пользоваться лампой, показано на видео ниже.
Шаг 6. Некоторые выводы
Должен признаться, что я делал эту лампу для себя, так как мне хотелось получить в итоге нечто необычное.
Лампы сделанные по этому проекту
Я поставил лампу на прикроватный столик, пользовался ею несколько дней, и мне она очень понравилась. Я весьма доволен, что лампа в итоге так хорошо себя показала. Однако, возможно, в будущем я внесу в её конструкцию некоторые изменения…
Например, в режиме цветовой палитры я бы несколько понизил яркость или выбрал бы цветовые палитры с меньшей яркостью. Ещё я добавил бы ряд эффектов. Например, добавить шумовой эффект или запитать светодиодную ленту через транзистор MOSFET, снизив тем самым энергопотребление лампы в спящем режиме. Сейчас, если я выключаю лампу двойным нажатием на кнопку, она потребляет около 30 мА, в рабочем режиме она потребляет максимум 400 мА.
Спасибо что прочитали и удачного крафта!
Узнайте подробности, как получить Level Up по навыкам и зарплате или востребованную профессию с нуля, пройдя онлайн-курсы SkillFactory со скидкой 40% и промокодом HABR, который даст еще +10% скидки на обучение.
Делаем звёздное небо на потолке при помощи оптоволокна и Arduino
Хотите увидеть кусочек галактики у себя на потолке? Как это сделать – рассказано ниже.
Несколько лет я мечтал о том, чтобы выполнить этот проект, и вот он, наконец, готов. На его реализацию ушло приличное время, но итоговый результат получился настолько замечательным, что оно того стоило.
Немного о самом проекте. Я старался делать всё своими руками по-максимуму, что дало мне полную творческую свободу. В итоге у меня есть созвездия северного полушария, контроль над звёздными скоплениями при помощи пульта д/у (яркость и цвет), реакция на музыку, контроль подсветки, и, что самое важное – возможность изменить всё, что угодно.
В качестве платформы для всего этого я выбрал Arduino, поскольку знаком с его программированием. За реагирование на музыку отвечал чип MSGEQ7– в интернете полно его описаний. Для связи я использовал завалявшийся у меня NRF24L01. Для управления большим количеством светодиодов хорошо подошёл контроллер сервоприводов PCA9685. Если вам хочется сделать что-то попроще и подешевле, вы можете поискать на Amazon готовые наборы, но если вам интересно делать всё самому, как мне – тогда вам потребуются следующие навыки:
- Знакомство с программированием Arduino.
- Опыт разработки электрических схем и пайки.
- Работа с переменным током.
Шаг 1: планирование
Для начала нужно решить, покупать электронную часть или делать самому. Для изготовления схем требуется разбираться в Arduino и основах электроники, и кроме того, есть шанс где-то накосячить. На Amazon и в других магазинах можно найти множество наборов по фразе «Fiber Optic Star Ceiling Kit», так что вариантов тут масса. Но если вам нужна полная творческая свобода и контроль, тогда лучше всё делать самому.
Определившись с электроникой, стоит подумать о структуре потолка, размере звёздной карты и количестве звёзд. Я выбрал вариант с обычным потолком из гипсокартона. У меня низкий потолок, и было достаточно сложно устанавливать оптоволокно, поэтому я остановился на относительно небольшом количестве звёзд, 1200 шт, однако результат всё равно получился потрясающим.
Теперь по выбору звёздного рисунка. Я живу в северном полушарии, поэтому выбрал ту часть неба, что здесь видна. Множество приложений демонстрирует рисунки созвездий – я использовал Celestia (как в этой инструкции по изготовлению собственного звёздного неба). Естественно, никто не заставляет делать рисунок звёздного неба реалистичным и в верном масштабе – тут у вас полная творческая свобода, а в интернете можно найти кучу идей.
Шаг 2: материалы
Теперь, когда всё распланировано, можно заказывать материалы.
Материалы для самого потолка я перечислять не буду, тут всё зависит от используемой системы и других факторов. Я использовал потолок от Knauf. То же касается и инструментов – большая их часть понадобится вам только для установки потолка. Для установки самих звёзд и электроники требуется не так уж много – см. список. Много чего я купил в местных магазинах, а остальное заказал на AliExpress – так дешевле, а качество обычно приемлемое.
Для звёзд и электроники потребуются:
- Блок питания для светодиодных полос, мощность зависит от длины. В интернете можно найти ресурсы, помогающие подобрать БП для светодиодов. В моём случае у меня был импульсный БП на 12 В, 30 А, 350 Вт для ленты длиной 15 м. При этом ленты требуют по 14,4 Вт/м, поэтому у меня был хороший запас.
- БП для светодиодов на 3 Вт. Зависит от количества светодиодов, а в моём случае это был БП на 5 В, 7 А, 35 Вт для 15 светодиодов и Arduino. Если вы выберете стандартные RGB светодиоды 5 мм, тогда можно взять БП попроще, однако звёзды будут уже не такими яркими.
- RGB светодиоды на 3 В с общим анодом и радиатором (или обычные 5 мм светодиоды, если вам не нужна большая яркость). Один светодиод управляет одним скоплением звёзд, поэтому количество зависит от того, сколькими звёздами нужно управлять отдельно.
- Светодиодные ленты 12 В.
- Оптоволокно. Леска не подойдёт. Количество зависит от количества звёзд, размера потолка, местоположения управляющей схемы. Я для усиления эффекта использовал волокна разной толщины.
- Платы PCA9685. С одной платы можно управлять 5-ю RGB светодиодами.
- Arduino Uno/Mega × 2.
- NRF24L01 × 2.
- USB-кабель для питания Arduino.
- Логические транзисторы IRL540N. Количество зависит от количества полосок светодиодов. 1 шт на один цвет одной полоски. Ограничение длины полоски – 5 м. Если нужно больше, используйте дополнительные полоски. Также существуют варианты соединения полосок в одну длинную – смотрите в гугле.
- Транзисторы 2N2222 (или другие n-p-n). На каждые 3 Вт одного цвета светодиодов нужно по транзистору. В моём случае это было 15×3.
- Резисторы. 2 Вт 10 Ом / 2 Вт 6,8 Ом / 2 Вт 6,8 Ом для R, G и B на каждый светодиод 3 Вт соответственно. 5 притягивающих резисторов на 10 кОм, каждый по 0,25 Вт.
- Конденсаторы на 10 мкФ для развязки NRF24L01.
- Алюминиевая пластина для фиксации и охлаждения 3 Вт светодиодов.
- Платы для схем.
- Макетные платы для тестирования.
- Шурупчики, фанера, клейкая лента и всё такое, что есть в любой мастерской.
- Куча проводов разной толщины. Для ШИМ-сигналов можно использовать тонкие провода для прототипирования, но для светодиодных полосок и 3 Вт светодиодов толщину проводов нужно считать в зависимости от расстояния от схемы до светодиодов.
- MSGEQ7 × 1
- Резисторы — 1 × 470 Ω / 1 × 180k Ω / 1 × 33k Ω.
- Конденсаторы:1 × 33 пФ / 1 × 0.01 мкФ / 1 × 0.1 мкФ.
- Термопаста для процессоров.
- ИК пульт д/у и фотодиод для приёмника
- Куча тонких проводов.
- Небольшая макетная плата. Я использовал Proto Shield.
- Небольшой корпус для Arduino. Я сделал корпус при помощи лазерной резки.
- Другие компоненты, относящиеся к основной схеме. Их количество указано в списке компонентов основной схемы.
- Прозрачный клей, не растворяющий оптоволокно. Я использовал простой канцелярский.
- Оборудование для пайки.
- Мультиметр не будет лишним.
- Отвёртка.
- Пассатижи.
- Шило или что-то похожее для проделывания отверстий в потолке. Толщина совпадает с толщиной оптоволокна.
Шаг 3: установка потолка
Детально установку расписывать не буду – в сети есть куча материалов по установке навесного потолка, а я не эксперт в этом вопросе. Такой подход сложнее обычного решения со звёздной панелью, которое выбирает большинство людей. Но зато у меня получился качественный подвесной потолок, который днём смотрится абсолютно нормально.
Специально для обслуживания электроники я сделал лючок в самой малозаметной части потолка.
На этом шаге делается шпатлёвка и грунтовка, а покраска – уже после установки оптоволокна.
Шаг 4: установка оптоволокна
На это у меня ушло больше времени, чем я предполагал… После множества различных импровизаций мы сошлись на том, что в нашем случае лучше всего размещать оптоволокно при помощи удочки и петли из лески – см. мои мастерски исполненные каракули с пояснениями. Сейчас эта идея кажется мне смехотворной – но кому не нравится иногда повозиться.
- Рекомендую приклеивать оптоволокно в отверстиях, чтобы оно не выпадало. Клей должен быть прозрачным и не реагировать с оптоволокном. Я использовал простой канцелярский.
- Сверлить ничего не надо, отверстия можно проделать простым шилом, совпадающим по диаметру с оптоволокном.
- Для разметки точного местоположения звёзд я использовал только рулетку. Не на 100% точно, но нормально. Для печати карты звёздного неба потолок был великоват.
Мы красили прямо по оптоволокну, поэтому когда оно не светится, его не видно. Всё выглядит как обычный потолок. После двух слоёв краски яркость оптоволокна осталась почти такой же.
Шаг 6: пробная схема
Сама схема не очень сложная, и у меня всё заработало сразу же. Однако всегда лучше сначала проверить, а потом устанавливать – тем более, что в данном случае пайки предстоит очень много. Кроме того, удобно иметь тестовую версию для обновлений в будущем – думаю, никому не захочется закоротить проект, на установку которого в потолок было потрачено несколько дней.
Моя тестовая версия – это одна-две платы PCA9685, NRF24L01 и блоки питания, соединённые с Arduino. Всё можно делать на макетных платах. То же касается и схемы пульта д/у – натыкали всё на макетку, и проверили, что всё работает. Я бы также посоветовал припаять несколько 3 Вт светодиодов для проверки.
Шаг 7: код для Arduino
Библиотеки и другие полезные ссылки я собрал в разделе «полезная информация». Объяснения по работе кода содержатся в комментариях к нему.
Я писал этот код, используя различные ресурсы, некоторые из которых я перечислил в разделе «полезная информация». Однако поскольку я закончил проект уже больше года назад, к тому времени, когда я решил написать эту статью, я уже не смог найти некоторые из них, а некоторые сохранённые ссылки уже не работали.
Человеческий глаз не воспринимает яркость света линейно, поэтому простое линейное увеличение яркости выглядит ненатурально.
Шаг 8: подключение проводов и светодиодных полосок
Время финального подключения! Если всё проверено и всё работает, подключение должно пройти без особых проблем – просто пайка кучи одинаковых комплектующих. Для удобства обслуживания всей схемы я сделал коробку из фанеры по размеру технического лючка – поэтому при необходимости я могу просто вынуть всю схему из потолка. Оптоволокно я провёл по пластиковым сантехническим трубам, размер которых примерно совпадает с 3 Вт светодиодами, а потом просверлил отверстия того же диаметра в фанере и вставил их туда. Таким образом я легко могу отсоединять оптоволокно от светодиодов по необходимости.
Светодиодные полоски предлагаю крепить на алюминиевых пластинах для охлаждения, поскольку они сильно греются.
Шаг 9: отладка и тонкая подстройка
Допустим, вы проверили схему, но после того, как установили её, она не работает… или что-то ещё не работает, как надо. Тогда проблема, скорее всего, в пайке – если в тестовой сборке всё работало, то и в финальной тоже должно. Надеюсь, что это не ваш случай, однако в качестве примера я приведу одну из проблем, с которыми столкнулся сам.
Когда я понижал яркость светодиодов до минимума, полоски могли перестать работать или начать мигать. Потратив огромное количество времени на исследования и отладку, я обнаружил, что проблема была в медленном переключении IRL540, а решение – в простом понижении частоты ШИМ до 50 Гц. Проблема почти решилась, и мигание осталось только на самых низких величинах – однако это не имеет значения, поскольку я их не использую. Проблема вернулась, когда я решил снять ролик об этом потолке, поскольку такую небольшую частоту хорошо видно на камерах – это всё равно, что снимать телевизор. Для решения этой проблемы я собрал на макетной плате небольшую схему, использовав транзисторы 2N2222 вместо IRL540, просто для съёмки видео.
Теперь, когда всё на месте и работает, можно заняться тонкой подстройкой яркости звёзд, реагированием на музыку, режимами затухания и всем остальным.
Светильник из оптоволокна своими руками
Волокно для ВОЛС тебе вряд ли подойдет. Про леску вообще какая-то фигня ИМХО. Хотя можно попробовать, но как ты будешь делать матовый торец.
Я ж тебе говорю, есть волокно СПЕЦИАЛЬНО для таких вот светильников. Его ли пользуют в светильниках - не знаю. Но когда я работал в рекламке, нам рассказывали о новых технологиях - типа волокно (диаметр до 1мм, я тогда сразу вспомнил тот светильник), оно почти не ломается (но при сильном изгибе теряет свои свойства), продается в катушках. Обрезки этого волокна протягивают через отверстия в табличке, затем они опаиваются специальной оснасткой (но говорят, что можно и просто зажигалкой), и потом с этого конца он будет светить тонким пятнышком если запустить свет с открытого конца. Пучки, которые должны светить одинаково, соединяются вместе, зажимаются в специально для того выпускаемые патроны со светодиодными лампами, и они светят. Все это (за счет гибкости волокна) прекрасно укладывается в короб таблички.
Читайте также: