LED skėtis su „Arduino“: 14 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:51

LED skėtis su „Arduino“sujungia skėtį, 8x10 LED matricą ir „Arduino“mikrovaldiklį, kad sukurtų valdomą, programuojamą LED patirtį jūsų skėčio privatumu. Šį projektą įkvėpė „Sockmaster“elektrinis skėtis ir daugybė LED matricos instrukcijų šioje svetainėje, ypač šis labai išsamus barney_1.

Pasiruoškite „Pimp My Umbrella“! Kiekvienas, vykdantis šį projektą, turėtų turėti prieigą prie standartinių litavimo įrankių - replių, įstrižų pjaustytuvų, vielos pjaustytuvų ir nuėmiklių, lituoklio ir lituoklio, multimetro - ir turėti darbo su „Arduino“patirties. „Arduino“sąranka nėra sudėtinga, o į šią instrukciją įtraukta programa, apimanti keletą skirtingų šviesos diodų animacijų. Vaizdo įrašas jau pakeliui! Kodo pavyzdys (žr. Paskutinį žingsnį) taip pat yra pakeliui. Mano turimas kodas nepasinaudoja mygtuko jungikliu ir dabar dirbu.

1 žingsnis: dalys

Šio projekto dalių yra labai mažai ir jos dažniausiai yra bendrosios. Juos galima lengvai įsigyti iš bet kurio internetinių mažmenininkų skaičiaus - „Adafruit Industries“, „DigiKey“, „Jameco“ir „All Electronics“. Pakeisti, kaip atrodo protinga. Elektronika 1 x mikrovaldiklis-„Arduino Diecimilia“1 x skėtis 1 x MIC2981-8 kanalų, aukštos įtampos, didelės srovės šaltinio tvarkyklių blokas-576-1158-ND1 x „Protoshield“, skirtas „Arduino“su maža duonos lenta-„Adafruit Industries 80 x“Šviesos diodas - galima daug variantų 8 x rezistoriai - priklauso nuo šviesos diodo pasirinkimo ir šaltinio įtampos Laidas Šiam projektui reikia daug laidų. Kiekvienas skėčio šonkaulis turi juodą vielą (šviesos diodų katodams), o kiekvienam šviesos diodų apskritimui aplink skėtį reikia viso ilgio raudonos vielos (šviesos diodų anodams). Kai kuriuos taip pat reikia grąžinti grandinių galus atgal į „Arduino“. 24 pėdų juoda viela katodo grandinėms (sekite šonkaulius atgal į centrą) -„Off-MomPatience…“ir litavimo įgūdžiai. Šviesos diodų matrica turi būti kruopščiai sukonstruota, o anodai ir katodai izoliuoti vienas nuo kito termiškai susitraukiančiais vamzdeliais. Tai gali užtrukti.

2 veiksmas: paskesnės mintys - įspėtas iš anksto

Skėtis Nenaudokite geriausio skėčio! Arba net geriausias kažkieno skėtis. Skėtis yra įsipareigojęs projektui ir, nors galėtumėte išimti LED matricą, jūs to nenorėsite, kol baigsite. Vieta Nors šviesos diodai suteikia asmeninę patirtį po skėčiu, jie nėra ypač matomi iš išorės /virš skėčio. Apsvarstykite, ar norite, kad šviesos diodai būtų skėčio išorėje. Jie būtų daug labiau matomi, o montavimas būtų daug lengvesnis. Norėdami įkišti laidus į „Arduino“, turėsite iškirpti skylutes audinyje. Šiuo atveju stilius viršija hidroizoliaciją. Šviesos diodai Pasirinkite gražią spalvą prieš skirdami daug laiko šio dalyko kūrimui. Šviesos diodai yra akivaizdžiai pigesni „eBay“nei per katalogus, todėl ištirkite savo galimybes. Laidai Mažesnio skersmens arba daugiasluoksnė viela tikriausiai yra geresnė nei AWG xxx kietoji viela. Aš naudojau kietą vielą, todėl skėčio sulankstymas beveik neįmanomas. Be to, nenaudosiu raudonos vielos anodo žiedams. Būčiau pasirinkusi tamsesnę spalvą, kuri yra mažiau matoma.

3 žingsnis: projektavimo aspektai

„Arduino“, kad šis projektas būtų prieinamas, aš nusprendžiau naudoti „Arduino“, o ne kitą „Atmel AVR“mikrovaldiklį. Naudojant „Arduino“nereikia kurti pasirinktinės plokštės, o programavimas ir pritaikymas yra daug lengvesni naudojant „Arduino“platformą. Vienintelis „Arduino“trūkumas yra tas, kad jis yra didelis ir netelpa į skėtį. Tačiau nauda yra didesnė už išlaidas. Šis projektas pagrįstas „Arduino Diecimilia“, tačiau (manau) naujesnių versijų pinoutai yra vienodi. Bet kokiu atveju, jei imatės šio projekto, įsitikinkite, kad aiškiai suprantate naudojamo „Arduino“modelio būsenas ir kaiščius. Tai padarys bet kokius pakeitimus tarp to, kas čia aprašyta, ir to, ką reikia padaryti, kad būtų lengva įdiegti. MIC2981 „Micrel“mikroschema MIC2981 gali maitinti 8 grandines šviesos diodų. Tai reiškia, kad aštuonios apskritos eilutės/žiedai iš dešimties šviesos diodų, einančių aplink skėtį, turi anodus, susietus su MIC2981 (vienas kaištis maitina kiekvieną eilutę/žiedą), o šviesos diodai grandinėse išilgai šonkaulių (stulpelių) turi savo katodus smeigtukas ant „Arduino“. Tai leidžia turėti galimybę, kad 10 šviesos diodų iš eilės/žiedo vienu metu dega esant pakankamai srovės, kad jie būtų vienodai apšviesti. Šis lustas šiuo metu nenaudojamas šiame projekte. Aš planuoju jį naudoti, kad įjungtumėte ir paryškintumėte LED žiedus. „AdaFruit Industries“„Arduino“„Proto Shield“Aš naudoju šį protoshield su maža duonos lenta, kad galėčiau atskirti „Arduino“nuo skėčio kitiems projektams. Mažoje duonos lentelėje yra pakankamai vietos jungtims, reikalingoms šiam projektui.

4 žingsnis: maketas

Norėdami įsitikinti, kad supratau, kaip turėtų būti pagamintas LED matrica, aš padariau 3x3 matricą, norėdamas pamatyti, ar lituoti ir programuoti veiks. Jie padarė! Taigi nusprendžiau tęsti projektą. Jei esate tikri, kad suprantate LED masyvą, praleiskite šį veiksmą. Priešingu atveju investuokite porą šviesos diodų, šiek tiek vielos, susitraukiančią plėvelę ir maždaug valandą, kad sukurtumėte 3x3 masyvą ir jį išbandytumėte. Išsami informacija apie masyvo kūrimą yra tolesni veiksmai, tačiau jie taikomi maketui.

Norėdami sukurti 3x3 LED matricą, atlikite ir pakeiskite LED matricos sukūrimo veiksmus, apibūdinančius visą matricą. Žemiau pateiktas maketo pavyzdinis kodas nesinaudoja MIC2981 (aš jį parašiau anksčiau, nei turėjau:-)). Kiekvienas šviesos diodas apšviečiamas paeiliui. Tai tinka 3x3 masyvui, tačiau nėra tinkamo mastelio. [Tiesą sakant, jis pakankamai gerai keičiasi iki visos matricos, tačiau šviesos diodai yra šiek tiek silpni.]

5 žingsnis: LED matricos kūrimas - dalių paruošimas

Šviesos diodai Paruoškite šviesos diodus sulenkdami jų laidus. Toliau pateikiami šviesos diodų kryptys, kurių plokšti kraštai nukreipti ta pačia kryptimi. Pasirinkimas yra savavališkas, tačiau orientacijos standartizavimas sumažina klaidų riziką. Laikykite šviesos diodą plokščia puse (katodo puse) pasukę į dešinę. Sulenkite katodą į save. Tai nurodo katodus į žemę, kryptį, kuria nori tekėti elektra:-). Sukurkite lenkimą maždaug 1-2 mm žemiau šviesos diodo apačios. Tai leis šviesos diodui didžiuotis viela. Po to, kai katodai bus prilituoti, anodas bus sulenktas į kairę. Tai padės išvengti painiavos lituojant. Du laidai turi sudaryti stačią kampą, kad katodas būtų nukreiptas į jus, o anodas - į kairę. Šilumos pjovimo vamzdelis Kiekvienam šviesos diodui iškirpkite du 1/2 colio ilgio 1/16 colio termiškai susitraukiančius vamzdelius. Tai yra šimtas šešiasdešimt vienetų ir jiems reikia maždaug septynių pėdų. Iškirpkite papildomus aštuoniolika (18) vienetų antraštėms. Laidas Iškirpkite juodus laidus, kurių skaičius lygus skėčio šonkauliams. Padarykite juos pakankamai ilgesnius nei šonkauliai, kad būtų pakankamai vielos, kad būtų sukurtos antraštės, jungiančios prie „Arduino“. Aplink skėtį yra 8 šviesos diodų žiedai (tai yra MIC2981 išvesties kaiščių skaičius), todėl kiekvieną katodo grandinę ar stulpelį sudarys 8 šviesos diodai. Išdėstykite laidus ir pažymėkite šviesos diodų vietas išilgai šonkaulių. Tarpai šiame taške nustato atstumą tarp koncentrinių žiedų. Kiekviename taške nuimkite mažą izoliacijos gabalėlį (apie 3 mm). Perpjaukite izoliaciją vielos nuėmikliais dviejose vietose maždaug ketvirtadalio colio atstumu. Tada sutrinkite izoliaciją replėmis ir išpjaukite izoliaciją naudingu peiliu arba ištraukite pirštais. Į kiekvieną atvirą erdvę įdėkite nedidelį litavimo kiekį. Tai ruošiama lituoti LED katodus į šias vietas.

6 žingsnis: LED matricos sukūrimas - katodo grandinės

Pirmasis žingsnis kuriant LED matricą yra sukurti LED katodų grandines. Ankstesniame žingsnyje jūs nukirpėte dešimt (arba šonkaulių skaičių ant jūsų skėčio) juodų laidų ir pašalinote izoliaciją tose vietose, kur šviesos diodai yra lituojami. Šiame etape lituosite šviesos diodų katodus.

Ant lygintuvo galiuko uždėkite nedidelį lituoklio gabalėlį. Padėkite šviesos diodą taip, kad viela eitų tarp dviejų šviesos diodo laidų, ir uždėkite karštą lygintuvą katodui lituoti. Lydmetalis ant lygintuvo ir vielos turi tekėti, kad būtų sukurtas ryšys. Jūs sudeginsite pirštą ir jie jus apgaudinės. Po litavimo nukirpkite anodą taip, kad jis būtų kuo trumpesnis. Siekiant išvengti trumpojo jungimo, kiekviena litavimo jungtis yra padengta termiškai susitraukiančio vamzdžio gabalėliu. Vamzdžiai turi būti uždėti prijungus ir prieš prijungiant kitą šviesos diodą (kyla painiavos? Greitai suprasite:-), todėl dabar stumkite gabalėlį. Šildykite, kad susitrauktų į vietą. Pakartokite su likusiais grandinės šviesos diodais ir likusiomis grandinėmis. Pastaba Šioje instrukcijoje šviesos diodų grandinės, einančios po skėčio briaunomis, vadinamos stulpeliais ir kiekviena baigiasi „Arduino“kaiščiu. Šiems (juodiems) laidams lituojami šviesos diodų katodai. Aplink skėtį besisukantys šviesos diodų žiedai vadinami eilėmis ir kiekvienas prasideda nuo vieno iš MIC2981 išvesties kaiščių. Šiems (raudoniems) laidams lituojami šviesos diodų anodai.

7 žingsnis: LED matricos sukūrimas - anodo žiedai

Šis žingsnis yra ilgiausias ir labiausiai varginantis. Dirbkite kelias dienas arba tol, kol galėsite perimti valgomojo stalą.

Šviesos diodų matrica užbaigiama lituojant šviesos diodų anodus ant katodo grandinių prie apskritų raudonų laidų eilučių/žiedų. Šiame etape matavimas yra šiek tiek sudėtingesnis nei katodinių grandinių, nes kiekvienas žiedas yra skirtingo spindulio, o šviesos diodų atstumas yra skirtingas. Apskaičiuokite teisingą ilgį, nustatydami, kur kiekvienas žiedas nukrenta ant skėčio, ir išmatuokite atstumą tarp skėčio šonkaulių. Jūs taip pat naudosite šį matavimą, kad nustatytumėte atstumą ant žiedo. Padauginkite šį atstumą iš šonkaulių skaičiaus ir tada apskaičiuokite grąžos ilgį. Kiekvienas žiedas turi grįžti į „Arduino“. Išorinis žiedas turi ilgiausią grąžą, o grįžimas palaipsniui trumpėja, kai žiedai mažėja. Iškirpkite aštuonias (8) atitinkamo ilgio raudonos vielos dalis. Kaip ir ankstesniame žingsnyje, pažymėkite laidus teisingais atstumais, sutrinkite ir nuimkite izoliaciją ir į kiekvieną angą įdėkite šiek tiek litavimo. Katodo grandinės yra ant raudonų laidų (todėl šviesos diodų laido lenkimas yra šiek tiek mažesnis). Lituokite kaip anksčiau ir prieš pereidami prie kitos grandinės uždėkite termiškai susitraukiančius vamzdelius ant kiekvienos jungties. Šiuose sujungimuose karštai klijuokite laidus, kad apsaugotumėte LED laidus nuo įtempių ir lūžių. Tai labai svarbu, nes įterpiant matricą į skėtį, sąnariai patiria daug streso. Šio žingsnio pabaigoje turėtumėte turėti apskritą šviesos diodų masyvą su dviem laidų rinkiniais (vienas juodas, kitas raudonas), grįžtantys į apskritimo vidurį. Kitame žingsnyje padarysite kaiščių antraštes, kad pritvirtintumėte šiuos laidus prie „Arduino“ir tvarkyklės.

8 žingsnis: LED matricos sukūrimas - užpildyta matrica

Šiuo metu turėtumėte turėti užpildytą LED matricą. Katodai lituoti prie juodų laidų, anodai - prie raudonų. Jis turėtų būti skėčio formos. Jūsų pirštai tikriausiai sudeginti. Jūsų šeima mano, kad esate beprotis.

Maketavimo versija parodyta žemiau. Pilna versija geriausiu atveju yra sunki ir aš nenustojau fotografuoti. Pažvelkite į skėčio su įdiegta matrica nuotraukas, kad pamatytumėte gatavą LED matricą.

9 žingsnis: padarykite LED matricą - kaiščių antraštes ir rezistorius

Prieš kirpdami raudonus ir juodus laidus, nustatykite, kur ir kaip ketinate pritvirtinti „Arduino“prie skėčio. Jis turėtų tilpti į atvirą erdvę viršuje. Nustačius, nukirpkite laidus iki ilgio ir prilituokite prie antgalių.

Slinkite termiškai susitraukiančio vamzdelio gabalus ant aštuonių raudonų laidų, prilituokite juos prie 8 kontaktų antgalio ir termiškai susitraukite vamzdžius. Būtinai užmegzkite ryšius logiškai. Manau, kad mažiausias vidinis žiedas yra 1 eilutė, todėl jis pritvirtinamas prie 1 kaiščio antraštėje ir atitinkamo kaiščio MIC2981. Jei padarysite klaidą, galite arba pertvarkyti laidus, arba ištaisyti kodą. Nesuklyskite. [Sujungiau anodo laidus ir buvau tingus išsiaiškinti loginę tvarką. Pasirodo, taip pat lengva valdyti kodą. Žr. Pastabas programavimo skyriuje.] Panašiai sukurkite katodinių grandinių antraštes. Tačiau šį kartą „Arduino“kaiščių vietos nurodo, kad padarysite dvi antraštes. Jūs taip pat turite lituoti vieną rezistorių linijoje. Rezistorius priklauso nuo šviesos diodo ir įtampos-dėl tinkamos vertės kreipkitės į internetinį LED rezistorių skaičiuotuvą. Kiekvienoje antraštėje turi būti penki (5) kaiščiai. Būtinai užmegzkite ryšius logiškai. Karštai klijuokite jungtis, nes jos bus sulenktos ir įtemptos. Žemiau esančiame paveikslėlyje yra maketas.

10 veiksmas: klavišų jungiklis, skirtas programoms keisti

Mygtukinis jungiklis naudojamas programoms perjungti. Tai sukelia „Arduino“pertrauką, kuri padidina programos numerį. „Arduino Diecimilia“(ir kiti; patikrinkite, ar nėra jūsų versijos) turi du išorinius pertraukimus, kuriuos galima įjungti naudojant 2 ir 3 skaitmeninius kaiščius, naudojant funkciją „attachInterrupt“(pertraukimas, funkcija, režimas). Spauskite mygtuko jungikliui 3 skaitmeninį kaištį. Skaitmeniniai kaiščiai 0, 1 ir 2 ir 4, 5, 6, 7, 8 lieka kaip anodo kaiščių blokai.

Nutraukimas įjungiamas, kai 3 kaištis nusileidžia žemai. Todėl jį reikia laikyti aukštai, kol paspaudžiamas mygtukas, kurio metu kaištis nusileidžia žemyn. Tam reikia 10K traukimo rezistoriaus, kad kaištis būtų aukštai. Žiūrėkite duonos lentos vaizdą ir perskaitykite apie traukimo ir nuleidimo varžus.

11 veiksmas: „Breadboarding“

Šiame projekte naudojamas „Adafruit Industries“„Protoshield“su maža duonos lenta (nors bet kokia sąranka, kuri tinka skėčiui, turėtų veikti). Mažoje duonos lentelėje yra septyniolika (17) eilučių, ir šis projektas jas visas naudoja! Atminkite, kad pavaizduota duonos lenta neapima MIC2981. Aš neturiu. Dar. Skėtis be jo veikia pakankamai gerai, todėl nusprendžiau parašyti šią instrukciją prieš įsigydamas.

Galimos įvairios konfigūracijos, todėl naudokite tai kaip vadovą. Tačiau atkreipkite dėmesį į mygtuko jungiklio vietą. Du „Arduino“kaiščiai gali būti (lengvai) sukonfigūruoti kaip pertraukimai, o mygtuko jungiklis turi būti prijungtas prie vieno iš jų. Žemiau esantis paveikslėlis yra be MIC2981 lusto. Kai gausiu dalį, įkelsiu vaizdą ir atitinkamai pakeisiu lentą.

12 žingsnis: LED matricos testavimas

Tikriausiai tai yra vėlyvas žaidimas, kurį reikia apsvarstyti, bet geriau vėliau, nei per vėlai. Prieš montuodami šviesos diodų matricą į skėtį (kitas žingsnis), prijunkite matricą prie „Arduino“ir paleiskite toliau pateiktą bandymo kodą. Kodas tiesiog eina per kiekvieną šviesos diodą ir jį išbando. Jei bet kokios jungtys yra blogos arba šviesos diodai neveikia, pataisykite jas dabar, kol viskas yra prieinama.

Taip pat laikas nustatyti, kuris kaištis atitinka kurią eilutę ar stulpelį. Jei kurdami kaiščių antraštes buvote atsargūs, jau žinote. Priešingu atveju turėsite tai išsiaiškinti sulėtindami animaciją ir nustatydami, kuris smeigtukas valdo kurią eilutę ar stulpelį. Jūs nustatote kodo masyvą, kuriame teisinga tvarka pateikiami PIN kodai.

13 veiksmas: šviesos diodų surinkimas skėčiu

Užbaigus LED matricą, pritvirtinus kaiščių antgalius ir rezistorius, laikas baigti surinkimą. LED matrica turi būti išdėstyta tarp skėčio audinio ir šonkaulių. Skėčio audinys ištemptas virš šonkaulių ir paprastai siuvamas vienoje vietoje prie kiekvieno šonkaulio. Tai turės būti nupjauta, kol visa LED matrica bus slysta tarp šonkaulių ir audinio. Padėję šviesos diodų matricą, iš naujo siuvinėkite tai, ką supjaustėte. Tai pritvirtins matricą prie skėčio. Negalima siūti iš naujo, jei manote, kad galbūt norėsite pašalinti šviesos diodus. Neįsivaizduoju kodėl.

Tai labai daug laiko reikalaujantis procesas. Jei dar neprisiklijavote LED laidų, padarykite tai dabar. Jei to nepadarysite, diegimo metu tikrai sulaužysite kelis šviesos diodus. Dirbau su skėčiu, kabančiu tarp šluotos pagaliuko, pakabinto tarp dviejų kėdžių (nėra paveikslėlio:-). Skėtį laikė atvira gravitacija, o audinys nebuvo įtemptas. Galėčiau judėti. Pradėkite stumdami visą stulpelį po vienu iš šonkaulių. Iš anksto ir kitą stulpelį. Pakartokite. Tai varginantis procesas. Kai galiausiai pastatysite šviesos diodus, įsitikinkite, kad šonkauliai yra ant termiškai susitraukiančio vamzdelio. Tai sumažins įbrėžimų tikimybę. Skėtis gražiai neužsidarys. Manau, turėjau tai paminėti anksčiau. Nors to dar nepadariau, ketinu susiūti keletą kilpų aplink šviesos diodus ir į audinio siūlę, kad juos laikyčiau. Atidžiai peržiūrėkite plokščių siūles ir pamatysite šiek tiek medžiagos, į kurią galite siūti.