LED -sateenvarjo Arduinolla: 14 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:05

Arduino -LED -sateenvarjo yhdistää sateenvarjon, 8x10 LED -matriisin ja Arduino -mikrokontrollerin, mikä luo hallittavan, ohjelmoitavan LED -kokemuksen oman sateenvarjon yksityisyydessä. Tämä projekti sai inspiraationsa sockmasterin sähköisestä sateenvarjosta ja useista LED -matriisin ohjeista tällä sivustolla, erityisesti tämän erittäin täydellisen barney_1: n.

Valmistaudu Pimp My Sateenvarjo! Jokaisella, joka osallistuu tähän hankkeeseen, on oltava pääsy tavanomaisiin juotosvälineisiin - pihdit, lävistäjäleikkurit, langanleikkurit ja -kuorijat, juotin ja juote, yleismittari - ja heillä on oltava kokemusta työskentelystä Arduinon kanssa. Arduinon asennus ei ole vaikeaa, ja tämä opas sisältää ohjelman, joka sisältää useita erilaisia LED -animaatioita. Video on matkalla! Myös näytekoodi (katso viimeinen vaihe) on tulossa. Minulla oleva koodi ei hyödynnä painikekytkintä, ja työskentelen sen parissa nyt.

Vaihe 1: Osat

Tässä projektissa on hyvin vähän osia ja ne ovat enimmäkseen yleisiä. Niitä voi helposti hankkia monelta verkkokauppiaalta - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco ja All Electronics. Korvaa, kun se tuntuu järkevältä. Elektroniikka 1 x mikrokontrolleri-Arduino Diecimilia 1 x sateenvarjo 1 x MIC2981-8-kanavainen, korkeajännitteinen, suurvirtainen lähdeohjain-576-1158-ND1 x Protoshield Arduinolle pienellä leipälevyllä-Adafruit Industries 80 x LED - monia vaihtoehtoja on mahdollista 8 x vastukset - riippuu LED -valinnasta ja lähdejännitteestä Johto Tähän projektiin tarvitaan paljon johtoa. Jokaisessa sateenvarjon kyljessä on musta lanka (LED -valojen katodeille) ja jokainen sateenvarjoa ympäröivä LED -ympyrä vaatii täyden pituuden punaista lankaa (LEDien anodeille). Jotkut ovat myös tarpeen palauttaa ketjujen päät takaisin Arduinolle. 24 jalkaa musta lanka katodiketjuille (seuraa kylkiluita takaisin keskelle) 70 jalkaa punainen lanka anodirenkaille (renkaat sateenvarjon ympärillä) Muut standardit urospäät - Lämpökutistuvat letkut 1/16 - tarvitaan noin seitsemän jalkaa letkua -Off-MomPatience… ja juotostaidot. LEDien matriisi on rakennettava huolellisesti ja anodit ja katodit on eristettävä toisistaan lämpökutistuvilla letkuilla. Tämä voi viedä hetken.

Vaihe 2: Jälkivaikutelmat - ennakkovaroitettu on esivarmissa

Sateenvarjo Älä käytä parasta sateenvarjoa! Tai jopa jonkun toisen paras sateenvarjo. Sateenvarjo on sitoutunut projektiin, ja vaikka voisit ottaa LED -matriisin pois, et halua siihen mennessä, kun olet valmis. /sateenvarjon yläpuolella. Mieti, haluatko LED -valojen olevan sateenvarjon ulkopuolella. Ne näkyvät paljon paremmin ja asennus on paljon helpompaa. Sinun pitäisi tehdä reikiä kankaaseen syöttääksesi johdot Arduinoon. Tässä tapauksessa tyyli voittaa vedeneristyksen. LEDit Valitse mukava väri ennen kuin käytät paljon aikaa tämän asian tekemiseen. LEDit ovat ilmeisesti halvempia eBayssa kuin luetteloiden kautta, joten tutustu vaihtoehtoihisi. Käytin kiinteää lankaa ja se tekee sateenvarjon taittamisen lähes mahdottomaksi. Lisäksi en käyttäisi punaista lankaa anodirenkaissa. Olisin valinnut tummemman värin, joka on vähemmän näkyvissä.

Vaihe 3: Suunnittelunäkökohdat

Arduino Päätin käyttää Arduinoa eri Atmel AVR -mikro -ohjaimen sijaan, jotta tämä projekti olisi saavutettavissa. Arduinon kanssa sinun ei tarvitse suunnitella mukautettua levyä, ja ohjelmointi ja mukauttaminen on paljon helpompaa Arduino -alustan avulla. Arduinon ainoa haittapuoli on, että se on iso eikä sovi hyvin sateenvarjoon. Hyödyt ovat kuitenkin kustannuksia suuremmat. Tämä projekti perustuu Arduino Diecimiliaan, mutta (mielestäni) pinoutit ovat samat uudemmissa versioissa. Joka tapauksessa, jos ryhdyt tähän projektiin, varmista, että ymmärrät selkeästi käyttämäsi Arduino -mallin tilat ja nastat. MIC2981 Micrelin MIC2981 -siru voi käyttää kahdeksaa LED -ketjua. Tämä tarkoittaa, että sateenvarjon ympärillä olevien kymmenen LEDin kahdeksan pyöreän rivin/renkaan anodit on liitetty MIC2981: een (yksi nasta kullakin rivillä/renkaalla) ja kylkiluiden (sarakkeiden) ketjujen LED -valojen katodit on yhdistetty nasta Arduinossa. Tämä mahdollistaa sen, että peräkkäin/renkaassa olevat 10 LEDiä palavat samanaikaisesti riittävän virran kanssa, jotta ne syttyvät tasaisesti. Tätä sirua ei tällä hetkellä käytetä tässä projektissa. Minulla on suunnitelmia käyttää sitä LED -renkaiden tehostamiseen ja kirkastamiseen. AdaFruit Industriesin Arduinon prototurvasuojus Käytin tätä protoshieldiä pienen leipälevyn kanssa, jotta voisin irrottaa Arduinon sateenvarjosta muihin projekteihin. Pienellä leipälaudalla on juuri tarpeeksi tilaa projektin tarvitsemille yhteyksille.

Vaihe 4: MockUp

Varmistaakseni, että ymmärsin, miten LED -ryhmä tulisi valmistaa, tein 3x3 -ryhmän nähdäkseni, toimivatko juottaminen ja ohjelmointi. He tekivät! Joten päätin jatkaa projektia. Jos olet varma, että ymmärrät LED -ryhmän, ohita tämä vaihe. Muussa tapauksessa investoi pari LEDiä, johtoa, kutistekääre ja noin tunti 3x3 -sarjan tekemiseen ja sen testaamiseen. Taulukon tekemisen yksityiskohdat ovat seuraavissa vaiheissa, mutta ne soveltuvat mallipohjaan.

Luo 3x3 LED -matriisi noudattamalla ja muokkaamalla vaiheita LED -matriisin tekeminen, jotka kuvaavat koko matriisia. Alla oleva mallikoodikokoelma ei hyödynnä MIC2981: tä (kirjoitin sen ennen kuin minulla oli sellainen:-). Jokainen LED palaa vuorotellen. Tämä toimii 3x3 -matriisissa, mutta ei skaalaudu hyvin. [Itse asiassa se skaalautuu kohtuullisen hyvin koko matriisiin, mutta LEDit ovat hieman himmeitä.]

Vaihe 5: LED -matriisin tekeminen - osien valmistelu

LEDit Valmista LEDit taivuttamalla niiden johdot. Seuraavassa suunnataan LEDit tasaiset reunat samaan suuntaan. Valinta on mielivaltainen, mutta suuntauksen standardointi vähentää virheriskiä. Pidä LEDiä litteä puoli (katodipuoleinen) oikealle käännettynä. Taivuta katodi itseäsi kohti. Tämä osoittaa katodit maahan, mihin suuntaan sähkö haluaa virrata:-). Luo taivutus noin 1-2 mm LED-valon pohjan alapuolelle. Näin LED voi olla ylpeä johdosta. Anodi taivutetaan vasemmalle sen jälkeen, kun katodit on juotettu paikoilleen. Tämä estää sekaannukset juotettaessa. Kaksi johtoa muodostavat suoran kulman, jolloin katodi osoittaa sinua kohti ja anodi osoittaa vasemmalle. Se on sata kuusikymmentä kappaletta ja vaatii vain noin seitsemän jalkaa. Leikkaa ylimääräiset kahdeksantoista (18) kappaletta otsikoihin. Tee niistä tarpeeksi pitkiä kuin kylkiluut, jotta lankaa riittää Arduinoon yhdistävien otsikoiden luomiseen. Sateenvarjon ympärillä on 8 LED -rengasta (tämä on MIC2981: n ulostulojen määrä), joten jokainen katodiketju tai -sarake koostuu 8 LEDistä. Aseta johdot ulos ja merkitse LEDien sijainnit kylkiluita pitkin. Väli tässä vaiheessa määrittää samankeskisten renkaiden välisen etäisyyden. Irrota pieni eriste (noin 3 mm) kustakin kohdasta. Leikkaa eristys langanpoistajilla kahdesta paikasta noin neljännes tuuman välein. Murskaa eristys pihdeillä ja leikkaa eristys pois veitsellä tai vedä se ulos sormillasi. Laita jokaiseen avoimeen tilaan pieni määrä juotetta. Tämä valmistelee LED -katodien juottamista näihin kohtiin.

Vaihe 6: LED -matriisin tekeminen - katodiketjut

Ensimmäinen askel LED -matriisin valmistuksessa on rakentaa ketjut LED -katodeille. Edellisessä vaiheessa katkaisit kymmenen (tai sateenvarjon kylkiluiden määrän) mustaa johtoa ja riisut eristyksen kohdista, joissa LEDit on juotettu. Tässä vaiheessa juotat LEDien katodit.

Hanki pieni juotospallo raudan kärkeen. Sijoita LED -valo niin, että johto kulkee LED -valon kahden johtimen väliin, ja käytä kuumaa rautaa katodin juottamiseen. Silitysraudan ja langan juotteen pitäisi virrata yhteyden muodostamiseksi. Poltat sormesi ja he pilkkaavat sinua. Juoton jälkeen leikkaa anodi niin lyhyeksi kuin mahdollista. Oikosulkujen estämiseksi jokainen juotosliitos on peitetty lämpökutisteputkella. Letku on asennettava liitännän jälkeen ja ennen seuraavan LED-valon kiinnittämistä (hämmennystä? Ymmärrät pian:-), joten liu'uta pala nyt. Kuumenna kutistuakseen paikalleen. Toista sama ketjun jäljellä oleville LEDeille ja jäljelle jääville ketjuille. LED -katodit on juotettu näihin (mustiin) johtoihin. Sateenvarjon ympärillä kiertävien LED -valojen renkaita kutsutaan riveiksi ja jokainen alkaa yhdestä MIC2981 -ulostulonastasta. LED -anodit on juotettu näihin (punaisiin) johtoihin.

Vaihe 7: LED -matriisin tekeminen - anodirenkaat

Tämä vaihe on pisin ja turhauttavin. Varaa tilaa työskentelemään useita päiviä tai niin kauan kuin voit ottaa ruokapöydän haltuusi.

LED -matriisi on täydennetty juottamalla katodiketjujen LED -valojen anodit punaisten lankojen pyöreisiin riveihin/renkaisiin. Mittaus on tässä vaiheessa hieman monimutkaisempaa kuin katodiketjuille, koska jokainen rengas on eri säde ja LED -etäisyys on erilainen jokaiselle renkaalle. Laske oikea pituus paikantamalla, missä kukin rengas putoaa sateenvarjoon, ja mittaa sateenvarjon kylkien välinen etäisyys. Käytät tätä mittausta myös renkaan etäisyyden määrittämiseen. Kerro tämä etäisyys kylkiluiden lukumäärällä ja laske sitten paluupituus. Jokaisen renkaan on palattava Arduinolle. Ulompi rengas on pisin paluu, ja tuotot lyhenevät asteittain, kun renkaat pienenevät. Leikkaa kahdeksan (8) sopivan pituista punaista lankaa. Kuten edellisessä vaiheessa, merkitse johdot oikeisiin väleihin, murskaa ja poista eristys ja laita hiukan juotosta jokaiseen aukkoon. Katodiketjut istuvat punaisten johtojen päällä (minkä vuoksi LED -johdon taivutus on hieman alempi). Juotos kuten ennenkin ja aseta kutisteletku jokaisen liitoksen päälle ennen kuin siirryt seuraavaan ketjuun. Kuumaliimaa johdot näissä risteyksissä varmistaaksesi LED -johdot jännityksiltä ja rikkoutumiselta. Tämä on erittäin tärkeää, koska matriisin työstäminen sateenvarjoon rasittaa huomattavasti niveliä. Tämän vaiheen lopussa sinulla pitäisi olla pyöreä LED -sarja, jossa on kaksi johdinsarjaa (yksi musta, toinen punainen), jotka tulevat takaisin ympyrän keskelle. Seuraavassa vaiheessa teet nastojen otsikot näiden johtojen kiinnittämiseksi Arduinoon ja ohjaimeen.

Vaihe 8: LED -matriisin tekeminen - valmis matriisi

Tässä vaiheessa sinulla pitäisi olla valmis LED -matriisi. Katodit juotettiin mustiin johtoihin, anodit punaisiin. Sen pitäisi olla sateenvarjon muotoinen. Sormesi ovat todennäköisesti palovammoja. Perheesi pitää sinua hulluna.

Malliversio on esitetty alla. Täysi versio on parhaimmillaan hankala, enkä pysähtynyt ottamaan kuvia. Katso kuvia sateenvarjosta, jossa matriisi on asennettu, nähdäksesi valmiin LED -matriisin.

Vaihe 9: LED -matriisin tekeminen - nastaiset otsikot ja vastukset

Ennen kuin leikkaat punaisen ja mustan langan pituuteen, määritä mihin ja miten aiot kiinnittää Arduinon sateenvarjoon. Sen pitäisi sopia ylhäällä olevaan avoimeen tilaan. Kun olet määrittänyt, leikkaa johdot pituudeksi ja juota ne otsikoihin.

Liu'uta kutisteputken palaset kahdeksan punaisen johdon päälle, juota ne 8-napaiseen otsakkeeseen ja kutista letkua. Muista tehdä liitännät loogisella tavalla. Mielestäni pienin sisärengas on rivi 1, joten se kiinnittyy otsikon nastaan 1 ja asianmukaiseen tappiin MIC2981: ssä. Jos teet virheen, voit joko liittää johdot uudelleen tai korjata koodin. Älä tee virhettä. [Niputin anodijohdot yhteen ja olin liian laiska selvittämään loogista järjestystä. Osoittautuu olevan yhtä helppo hallita koodissa. Katso huomautuksia ohjelmointiosassa.] Tee samoin otsikot katodiketjuille. Tällä kertaa Arduinon pin -sijainnit sanovat kuitenkin, että teet kaksi otsikkoa. Sinun on myös juotettava yksi vastus riviin. Vastus riippuu LEDistä ja jännitteestä-tarkista oikea arvo online-LED-vastuslaskimesta. Jokaisessa otsikossa tulee olla viisi (5) nastaa. Muista tehdä liitännät loogisella tavalla. Kuumaa liimaa liitokset, koska ne joutuvat taivutukseen ja jännitykseen. Alla oleva kuva on mallista.

Vaihe 10: Painikkeiden vaihto ohjelmia varten

Painikekytkintä käytetään ohjelmien välillä vaihtamiseen. Se laukaisee keskeytyksen Arduinossa, joka siirtää ohjelmanumeroa eteenpäin. Arduino Diecimiliassa (ja muissa; tarkista versiosi) on kaksi ulkoista keskeytystä, jotka voidaan ottaa käyttöön digitaalisissa nastoissa 2 ja 3 käyttämällä liitteenä olevan keskeytyksen (keskeytys, toiminto, tila) -toimintoa. Varaa digitaalinen tappi 3 painikekytkimelle. Tämä jättää digitaaliset nastat 0, 1 ja 2 ja 4, 5, 6, 7, 8 lohkoiksi anodin nastoille.

Keskeytys on asetettu laukaisemaan, kun nasta 3 laskee. Siksi sitä on pidettävä korkealla, kunnes painiketta painetaan, jolloin tappi menee alas. Tämä vaatii 10K vetovastus, joka pitää tapin korkealla. Katso leipälevyn kuva ja lue ylös- ja alasvetovastauksista.

Vaihe 11: Breadboarding

Tämä projekti käyttää Adafruit Industriesin Protoshieldiä pienellä leipälevyllä (vaikka minkä tahansa sateenvarjoon sopivan asennuksen pitäisi toimia). Pienessä leipälaudassa on seitsemäntoista (17) riviä ja tämä projekti käyttää niitä kaikkia! Huomaa, että esitetty leipälauta ei sisällä MIC2981: tä. Minulla ei ole sellaista. Vielä. Sateenvarjo toimii riittävän hyvin ilman sitä, joten päätin kirjoittaa tämän ohjeen ennen sen hankkimista.

Monia eri kokoonpanoja on mahdollista, joten käytä tätä oppaana. Huomaa kuitenkin painikekytkimen sijainti. Kaksi Arduinon nastaa voidaan (helposti) konfiguroida keskeytyksiksi, ja painikekytkimen on muodostettava yhteys yhteen niistä. Alla oleva kuva on ILMAN MIC2981 -sirua. Lähetän kuvan, kun saan osan, ja muokkaan leipätaulua vastaavasti.

Vaihe 12: LED -matriisin testaus

Tämä on todennäköisesti pelin myöhäistä aikaa harkita testaamista, mutta parempi myöhään kuin liian myöhään. Ennen kuin asennat LED -matriisin sateenvarjoon (seuraava vaihe), kytke matriisi Arduinoon ja suorita alla oleva testikoodi. Koodi vain kulkee jokaisen LEDin läpi ja testaa sen. Jos liitännät ovat huonoja tai LED -valot rikki, korjaa ne nyt, kun kaikki on käytettävissä.

Tämä on myös aika määrittää, mikä tappi vastaa mitä riviä tai saraketta. Jos olit varovainen, kun teet nastojen otsikoita, tiedät jo. Muussa tapauksessa sinun on selvitettävä se hidastamalla animaatiota ja määrittämällä, mikä nasta ohjaa mitä riviä tai saraketta. Määrität taulukkoon koodin, joka sisältää pin -numerot oikeassa järjestyksessä.

Vaihe 13: LEDien kokoaminen sateenvarjoon

Kun LED -matriisi on valmis ja tapit ja vastukset paikallaan, on aika lopettaa kokoonpano. LED -matriisi on sijoitettava sateenvarjon kankaan ja kylkiluiden väliin. Sateenvarjon kangas venytetään kylkiluiden päälle ja ommellaan tyypillisesti yhteen paikkaan jokaiseen kylkeen. Tämä on leikattava, ennen kuin koko LED -matriisi voidaan liu'uttaa kylkiluiden ja kankaan väliin. Kun olet asettanut LED-matriisin paikalleen, ompele leikkaamasi kohdat uudelleen. Tämä kiinnittää matriisin sateenvarjoon. Älä ompele uudelleen, jos luulet, että haluat poistaa LEDit. Ei voi kuvitella miksi.

Tämä on hyvin aikaa vievä prosessi. Jos et ole jo liimautunut LED -johtimiin, tee se nyt. Jos et tee niin, rikkot varmasti muutaman LEDin asennuksen aikana. Työskentelin sateenvarjon kanssa, joka roikkui luudatangosta kahden tuolin väliin (ei kuvaa:-). Painovoima piti avonaisena sateenvarjoa eikä kangasta venytetty tiukasti. Voisin liikkua. Aloita liu'uttamalla koko sarake yhden kylkiluun alle. Siirry eteenpäin ja seuraavaan sarakkeeseen. Toistaa. Se on työläs prosessi. Kun asetat LEDit lopullisesti paikalleen, varmista, että kylkiluut ovat lämpökutistusletkun päällä. Tämä minimoi hankautumisen mahdollisuuden. Sateenvarjo ei sulkeudu kauniisti. Minun olisi pitänyt mainita tämä aiemmin. Vaikka en ole vielä tehnyt tätä, ompelen muutaman silmukan LEDien ympärille ja kankaan saumaan pitämään ne paikallaan. Katso huolellisesti paneelien saumoja ja näet vähän materiaalia, johon voit ommella.