Лампа на светодиодной ленте WS2812B по мотивам проекта Алекса Гайвера [Ремейк]
Не так давно на канале Алекса Гайвера выходил ролик о том как на базе управляемой светодиодной ленте WS2812B сделать классный светильник. Посмотрев его я подумал, а почему бы и нет! Ничего, казалось бы сложного в светильнике нет. Да и почти все есть. Можно сделать себе такой, тем более, в комнату требовался красивый декоративный источник света, который бы создавал небольшое фоновое освещение, когда смотришь телевизор. И не отвлекал. А то смотреть телевизор с включенной люстрой то еще удовольствие. Достают блики. А в полной темноте смотреть телек вредно для зрения. А глаза у меня одни. Так что проект пришелся кстати. Да и для его реализации у меня было почти все. Но на практике оказалось не все так просто.
И так, начнем по порядку. Схема, которую предложил Алекс выглядит следующим образом:
Однако, она имеет ряд существенных недостатков, а именно:
- Согласно рекомендациям по подключению внешних устройств к ардуино, между подключаемым устройством и ардуино рекомендуется устанавливать токоограничивающий резистор на 100 Ом, таким образом, в данную схему необходимо добавить соответствующий резистор на выходе D2 к которому подключена кнопка.
- Схема питания ардуино в данном случае очень опасна и обладает двумя недостатками: 1) Если при отключенном блоке питания подключить ардуину к компу, придет писец, спалит цепи питания на ардуине и за одно может и USB порт компа захватить. 2) В виду того, что лента кушает нагрузку динамически, то в цепи питания ардуины возникают помехи, что может негативно сказаться на ее работе. Светильник может работать нестабильно.
Да, схема проста до безобразия, но бороться с такими проблемами элементарно просто и даже начинающий ардуинщик с ними справится. Посему схему перерабатываем с учетом избавления от указанных недостатков:
Схема питания взята из статьи “Схема параллельного питания Arduino и сервомотора” Тут у нас конечно не серво-мотор, но суть и принцип тот же и так. Что дает нам эта доработка
- Наличие связки конденсатора (С1) и дросселя (L1) (простите, на схеме пришлось наририсовать катушку, ибо пиктограммы дросселя не нашел) позволяет избавиться от помех по линии питания
- Наличие диода Шоттки на входе питания ардуино позволяет защитить цепи питания микроконтроллера при подключении всей схемы для программирования на ПК. Проще говоря, питание не пойдет на ленту если вы подключите ардуино к компу.
- Для обеспечения стабильной работы, питать сикроконтролле мы будем не через пин VCC, а через пин RAW. Да! Как бы мы имеем дело с нормальными 5 Вольт и логично их подавать на VCC, а не на RAW. Но в таком случае, если наш китайскай блок питания будет сбоить, мы будем иметь стабильное напряжение и нормальную работу, а при подаче питания на вход VCC мы этого лишаемся.
Все. Со схемой мы определились. Теперь определимся с тем что нам понадобится для реализации электрической части
Блок питания на 5 вольт. Рекомендую как минимум на 3 Ампера, вот такой: http://ali.pub/341cod
Если будете делать светильник такой же большой как у меня, то рекомендую взять блок питания на 5 вольт и 6-10 амер
Управляемая светодиодная лента WS2812B покупалась тут: http://ali.pub/341d10 Если хотите красивые эффекты, то берите ленту с плотностью минимум 60 диодов на метр. Цвет подложки, и длину куска выбирайте по потребности. В моем случае понадобился отрезок около двух метров.
Конденсаторы необходимого номинала можно приобрести вот тут: http://ali.pub/341drn
Резисторы на 100 и 220 Ом для реализации схемы вы можете купить по ссылке: http://ali.pub/341dx3
Дроссели на 27 микро Генри можно приобрести по ссылке: http://ali.pub/341e1k
Диоды 1N5819 вы можете приобрести вот тут: http://ali.pub/341e7z
Дешевую сенсорную кнопку TTP223 вы можете приобрести вот тут: http://ali.pub/341ed1 Однако, эта кнопка оказалась гиперчувствительна. У меня была проблема, что при контакте с корпусом она самопроизвольно срабатывала. Так что, нормально схема заработала у меня с чуть более дорогой кнопкой от производителя RobotDyn, которую можно купить по ссылке вот тут: http://ali.pub/341erm Так что, в данном случае рекомендую переплатить пару центов за качество.
Теперь о главном, о мозгах нашего светильника. В оригинальном проекте Алекс рекомендовал использовать Arduino nano, но давайте посмотрим правде в глаза, такая ардуинка нам не нужна. Она слишком большая, а нам столько выводов не надо. Для наших целей подойдет Arduino Pro mini. Она имеет точно такой же чип, как и Arduino Nano, но сама платка проще и гораздо меньше, так что в данном случае, такой выбор оправдан. В Китае много разных производителей ардуинок. Проведя анализ рынка, который я в скором времени опубликую, приобретать хорошие годные arduino pro mini можно тут: http://ali.pub/341fsd однако стоит отметить, что это китайский нонейм, хороший, годный но все таки имеющий в своей конструкции некоторые недостатки. Если вы хотите чтобы светильник радовал вас долго, рекомендую как и в случае с кнопкой, приобрести Arduino Pro mini от производителя RobotDyn: http://ali.pub/341g6d в данном случае покупка оказывается оправданной.
Фухх. Вроде как с электронной частью разобрались. Перейдем к самому интересному, это к корпусу и плафону самого свтильника.
Для начала скажу, что в качестве основы для закрепления светодиодной ленты я точно так же буду использовать алюминиевый профиль квадратного сечения 15х15 мм. Его можно найти в любом нормальном строительном магазине.
А вот с плафоном случилась оказия. Мы с женой облазили кучу хозяйственных магазинов, гипермаркетов, магазинов декора, интернет-магазинов, но так и не нашли подходящей матовой вазы или плафона. В итоге я решил распечатать все что мне нужно на своем 3Д принтере.
В качестве плафона была использована модель низкополигональной вазы (Twisted 6-sided Vase Basic) от автора Maak Mijn Idee . Для печати использовался белый SBS пластик от компании ФД пласт. Модель печаталась слоем 0,3 мм и соплом 1,0 мм. Дааа! Модель печаталась толстым соплом в режиме вазы. И вот что получилось:
Ваза печаталась на скорости 20 мм/сек около двух часов. Высота составила 20 см. В принципе прилично. И очень красиво. Но я поторопился отлепить ее от стола, в итоге ваза осталась без дна. Обидно… Пришлось перепечатывать…
Ну на этот раз дно осталось цело. Отлично! Цель достигнута. Двигаемся дальше. теперь нам нужно закрепить этот плафон. Для этого была спроектирована подставка:
Она состоит из двух деталей. Цилиндра и нижней части.
Нижняя часть, она же основа представляет собой усиленную платформу с местом для установки алюминиевого профиля 15х15 мм. К этой детали предъявляются повышенные требования к прочности, поэтому ее я печатал черным пластиком PETG от компании Bestfilament. Увы, процесс печати и готовую модель не заснял. Этот и последующие элементы печатались соплом 0,4.
Следующая деталь основания это так называемый 6-ти гранный цилиндр:
Этот элемент печатался черным SBS пластиком от FDпласт.
И так, все детали в наличии. Для начала я все сложил и прикинул как это будет выглядеть:
Чет какой-то он маленький, подумал я. Кошка по кличке Кнопка тоже не впечатлилась. Тут я решил, что нужно что-то менять. Взгляд упал на вазу без дна… А почему бы и нет?! В итоге решил увеличить светильник в два раза. Для этого мне понадобилось еще пара деталей.
Переходное кольцо:
Оно же проставка. Быстренько спроектировал его в солиде, снабдив канавками для стыкования ваз. А для завершенности всей композиции оторвал у удачной вазы дно и спроектировал на его место вот такую вот крышку:
После распечатки и предварительной сборки всего этого хозяйства получилось вот так:
А ничего так получилось. Корпус готов, пора приступать к сборке.
Отмеряем и режем профиль, сверлим необходимые отверстия и крепим его к подставке. Профиля понадобилось около 45 сантиметров. Для его крепления использовались болты М5 длиной 25 мм и гайка-барашек.
Теперь пора клеить ленту. Для обеспечения изоляции, перед наклейкой светодиодной ленты рекомендую обернуть профиль изолентой или натянуть термоусадку на те части где будет клеиться лента. это нужно чтобы исключить КЗ через профиль.
Дальше паяем электронику, все соединяем и подключаем. Проверяем мультиметром, чтобы небыло КЗ.
Процесс сборки аналогичен полностью аналогичен тому, как это показывал Алекс Гайвер.
Ну и собственно говоря почти все. Хотя нет. Совсем забыл. Основа и цилиндр соединятся между собой с помошью саморезов 3х20. Не забудьте про это!
Теперь немного клея! Суперклея! Приклеиваем одну из ваз одной стороной к крышке, другой к проставке. теперь к проставке приклеиваем вторую вазу. По желанию, получившуюся конструкцию можно приклеить к цилиндру. В моем случае, плафон очень плотно сел на цилиндр и клеить не было нужды.
Что касается пайки, сборки схем, прошивке, все это есть на станице проекта у Алекса Гайвера Так что если у вас возникнут вопросы по прошивке и ее функционалу, обращайтесь к нему.
Для тех кто не знает чем прошить Arduino ProMini есть статья про программаторы “Программаторы для Arduino, 3Д принтеров и не только”
В своей статье я лишь указал на недочеты электрической схемы и предложил конструкцию корпуса светильника. Да, реализовать ее смогут не все. Но на мой взгляд это проще, чем найти долбанный матовый плафон :)
А вот несколько фотографий результатов моей работы:
Ну а теперь о самом важном. Файлы проекта расположены на моем репозитории на гитхабе и доступны по ссылке: https://github.com/Dark-Sarmat/WS2812B_LED_LAMP_V1
В репозитории содержатся файлы 3Д моделей для печати корпуса светильника.
Я ни коим образом не оспариваю авторство Алекса Гайвера на идею светильника и его прошивку. В своем проекте я показываю свой вариант реализации корпуса светильника на 3д принтере. По сути мой проект является дополнением проекта Алекса, а так же исправляет некоторые недочеты в электрической схеме. Ссылки на исходный проект и автора размещены в тексте статьи.
Ну и на последок.
Все детали для данного проекта печатались на 3Д принтере Anycubic i3 Mega
Сопла для этого принтера с диаметром выходного отверстия 0,4 мм можно купить тут: http://ali.pub/32s6zi
Сопла для этого принтера с диаметром выходного отверстия 1,0 мм можно купить тут: http://ali.pub/341wlh
Если вы из Беларуси и не знаете где взять пластики для 3Д печати, то вам помогут в минском магазине Printers3d.
Если вам понравилась эта статья и вам хочется поддержать мои начинания, сделайте репост в социальных сетях или поделитесь ей с друзьями.
Если вы еще не обзавелись 3Д принтером и думаете какую модель выбрать, могу порекомендовать следующие модели:
3д принтер Anycubic Mega-S (Anycubic S)
Данные ссылки на проверенных продавцов, которые продают оригинальные принтеры. Оказывают техническую поддержку и дают годовую гарантию.
