Enostavno ogledalo z neskončnostjo z Arduino Gemma & NeoPixels: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Glej! Poglejte globoko v očarljivo in varljivo preprosto ogledalo neskončnosti! En sam trak LED sveti navznoter na zrcalnem sendviču in ustvari učinek neskončnega odseva. Ta projekt bo uporabil veščine in tehnike iz mojega uvodnega razreda Arduino in vse skupaj postavil v končno obliko z uporabo manjše plošče Arduino Gemma.

Oglejte si spletni seminar tega projekta! Oglejte si ta spletni seminar, ki sem ga vodil 28. junija 2017, da vidim, kako dokončam to gradnjo!

Če želite spremljati, na čem delam, me spremljajte na YouTubu, Instagramu, Twitterju, Pinterestu in se naročite na moje novice.

1. korak: Zaloge

Za nadaljevanje te lekcije boste potrebovali:

• Ostri gospodarski nož
• Kovinsko ravnilo ali T-kvadrat
• Rezalna preproga ali ostanki kartona
• Tiskalnik za predlogo ali kompas za risanje krogov
• Plastični točkovalni nož (neobvezno, a lepo)
• Pištola za vroče taljenje ali lepilo E6000/Quick Hold
• Vponka (neobvezno, za uporabo kot lepilna spona)
• 4 "okroglo ogledalo
• Prozorna plastična ogledala
• Črna penasta plošča, debeline 3/16"
• Arduino Uno in lemljena plošča na montažni plošči
• USB A-B kabel
• Majhen gumb (ki ste ga prej spajkali)
• Žice za ploščice
• RGBW NeoPixel trak (ali drug LED trak WS2812b RGBW) (19 slikovnih pik, uporablja isti trak, ki ste ga spajkali prej)
• Spajkalnik in spajkanje
• Odstranjevalci žice
• Poravnajte diagonalne rezalnike
• Orodje iz tretje roke
• Multimeter (neobvezno)
• Majhne klešče za iglo
• Pinceta
• Plošča Arduino Gemma
• Kabel mikro USB
• Zvezdišče USB, če ima vaš računalnik samo vrata USB 3 (na primer novejši računalniki Mac)
• USB podaljšek (neobvezno)
• USB napajalnik
• Lipoly baterija in polnilec (neobvezno)

Ta projekt vas vodi skozi izdelavo ohišja za elektroniko iz penecore plošče, ki zahteva zaščiteno delovno površino (rezalno preprogo ali več plasti odpadnega kartona), kovinsko ravnilo in oster nož. Za sestavljanje kosov lahko uporabite pištolo za vroče lepilo ali pa se odločite za obrtno lepilo, kot je E6000. Okroglo stekleno ogledalo je v središču neskončnega ogledala, kos prosojne zrcalne plastike pa je skrivna sestavina za učinek neskončnega tunela. Če nimate plastičnega noža za rezanje, lahko z zrcalnimi škarjami razrežete zrcalno plastiko, vendar pustite širši rob, kot mislite, da ga boste potrebovali, saj se zrcalni film ponavadi nekoliko razleže okoli škarje. odrezani robovi. Bodite previdni pri uporabi ostrih orodij, posodo z ledeno vodo imejte v bližini katerega koli projekta vročega lepila za hitro obdelavo opeklin in uporabite ustrezno prezračevanje za vsa lepila.

Arduino Gemma - Projekt Neskončno ogledalo miniaturizira vezje Arduino tako, da Arduino Uno nadomesti z Arduino Gemmo. Gemma je majhna plošča, zgrajena okoli mikrokrmilnika ATTiny85, ki ima manj pomnilnika in manj funkcij kot Uno -jeva Atmega328, vendar je tudi manjša in nižja. Velike blazinice je zelo enostavno spajkati (in šivati s prevodno nitjo, vendar je to tema za drug razred). Gemma uporablja kabel mikro USB za povezavo z računalnikom in ima vrata JST za priključitev baterije. Naučili se boste programirati Gemma iz programske opreme Arduino in jo vgraditi v končni projekt. Namesto tega lahko uporabite tudi Adafruit Gemma, vendar boste morali konfigurirati programsko opremo Arduino.

RGBW NeoPixel trak - Ta digitalno naslovljiv trak vsebuje čipe WS2812b, ki nadzorujejo sestavljene LED v rdeči, zeleni, modri in beli barvi. NeoPixel je blagovna znamka Adafruit, vendar lahko ta trak najdete tudi tako, da na spletnem mestu priljubljenega dobavitelja poiščete "WS2812b RGBW trak". Vzorčna koda v tem razredu ne bo delovala z RGB (brez belega) trakom, analognim LED trakom ali s katero koli drugo vrsto digitalnega krmilnega čipa (na primer APA104 ali DotStar)

2. korak: Izrežite kose okvirja

Pripravite se na nekaj papirja! Ta korak vključuje ostra orodja in zahteva pozornost do podrobnosti, zato se prepričajte, da ste dobro spočiti, vendar tudi ne preveč kofeinski. Uporabite močno razsvetljavo in veliko, čisto delovno površino, zaščiteno z rezalno preprogo ali odpadnim kartonom.

Če ste novi pri rezanju in lepljenju penecore plošče, si privoščite dodatno vajo in napake- zadostoval bo tri paket plošč 16x20in (z njim pa lahko naredite tudi druge projekte, če vam ostane kaj več). Da preprečite poškodbe, uporabite ostro rezilo, kovinsko ravnilo, počasen korak in veliko previdnosti. Normalno je, da nekaj kosov preuredite zaradi napačnega zdrsa ali zatiča rezila.

Obstajata dva načina za ustvarjanje oblik, ki jih boste izrezali: natisnite predlogo ali narišite oblike s kompasom za risanje krogov. V obeh ni nobene izrazite prednosti, vendar vas lahko vaše znanje in orodje tako ali drugače prizadenejo. Predloga je na voljo kot PDF s ploščicami za papir velikosti Letter, ki ga zlepite skupaj in z lepilno palico pritrdite na peno. Obstaja tudi neoznačena različica datoteke predloge, če jo želite natisniti na tiskalniku velikega formata ali spremeniti.

Obljubim, da je oblike zelo preprosto ročno narisati! Najprej narišite krog, ki ustreza velikosti vašega ogledala, tako da kompas nastavite na njegov polmer (4 "ogledalo = 2" polmer) in na peno narišete krog najmanj 5 cm od vsakega roba. Seveda bi lahko samo sledili obodu ogledala, potem pa bi morali poiskati in označiti sredino! Kompas naredi vdolbino na sredini, kar je priročno za izdelavo drugega koncentričnega kroga.

Zdaj razširite svoj kompas na 4 in potegnite večji krog okoli prvega. To je celoten spodnji/zadnji del vašega ogledala- označite ga kot takega.

Zgornji/sprednji del mora biti le nekoliko večji, zato razširite kompas na 4 3/16 in ga izvlecite na varni razdalji od spodnjega dela.

Ogledno okno bi moralo biti nekoliko manjše od ogledala, čeprav ni pomembno, koliko. Kompas nastavite na približno 1/8 palca manjši od polmera ogledala in nato z isto osrednjo točko narišite kot večji sprednji/zgornji obod.

Označite ta del v manjšem krogu, ki bo v nekaj trenutkih odrezan.

Ob eni dolgi strani penaste plošče označite in razrežite en trak v širini 1/2 ", drugega pa v širino 1".

Ozek trak bo objel ogledalo in podprl vaš trak NeoPixel, širši pa bo tvoril zunanjo steno krožnega okvirja.

Na rezanje krogov! Nekaj finese in potrpljenja sta tu v pomoč. Za rezanje krogov rad uporabljam manjši obrtni nož, ker se mi zdi, da imam več nadzora. Poseben nož, ki ga uporabljam tukaj, ima običajna rezila X-acto, ki sem ga našel na hodniku za beležke.

Najprej rahlo povlecite nož po celotnem obodu spodnjega dela in prebodite le zgornjo plast papirja. Med tem prehodom lahko rezilo nagnete, vendar je najbolj udobno in daje najbolj natančno obliko.

Še enkrat izrežite krog in prečrtajte črto, ki ste jo naredili v prejšnjem prehodu. Tokrat bodite pozorni na kot rezila, ki naj bo 90 stopinj (naravnost navzgor in navzdol). Med rezanjem močno pritisnite in ne držite prstov na poti rezila. Vzemite desko in preverite, ali ste prerezali do konca. Z rezilom naredite še en prehod, da prerežete preostale pike po obodu.

Nato izrežite zgornji del in nato izrežite njegov notranji krog. Ta kos je viden bolj kot kateri koli drug, zato ga dodatno očistite, da poravnate neravne robove.

Za ukrivljen notranji obroč naredite navzkrižne reze vsakih 1/4 palca vzdolž tanjšega penastega traku, vendar ne prerežite do konca! To je lažje, kot se sliši- samo naredite dva svetlobna prehoda in dobili boste hitro ga obesite. Ti rezi omogočajo, da se kos ukrivi, hkrati pa zagotavlja gladko notranjo površino.

Zunanji del okvirja mora biti obrnjen navzven, zato bomo križne reze naredili v nekoliko drugačnem vzorcu. Najprej se pripravite na sklepni krog tako, da zarežete črto 3/16 "od roba. Naredite nežne križne reze vzdolž traku, izmenično debele in tanke odseke približno 3/8" oziroma 1/8 ".

Če želite odstraniti material, kjer bo rob prekrižal, trak položite vzdolž roba rezalne površine in nož potisnite vodoravno, da odstranite presežek pene, pri čemer spodnji sloj papirja ostane nedotaknjen.

Zdaj odstranite tanke dele tako, da jih izvlečete s pinceto ali kleščami. Sproščajo z zadovoljivim popovskim zvokom. S tem dodatnim prostorom se lahko trak zdaj ukrivi nase in tvori čisto zunanjo lupino projekta!

Odrežite kos plastike zrcalnega ogledala, da bo večji od ogledala, vendar manjši od zunanjega okvirja. Ne poskušajte ga razrezati v krog. Če imate plastični nož, je to najbolje. Nekajkrat povlecite žleb vzdolž ravnila, nato pa plastiko zaskočite vzdolž zareze. Vendar pa nož z lahkoto razreže tudi ta tanek material, čeprav z nekaj luščenja zrcalnega materiala vzdolž rezanega roba, ki bo tako ali tako skrit v okvirju.

3. korak: Sestavite okvir

Zaščitite svojo delovno površino z nekaj odpadnega materiala. Segrejte pištolo za lepilo in pripravite skledo ledene vode, da ostane v bližini, če se opečete. Če želite, lahko za ta projekt uporabite različna lepila.

Na sredino spodnjega kroga nanesite kapljico lepila in nanj prilepite ogledalo. Nežno zavrtite ogledalo in ga stisnite ob peno, tako da ga poravnate z označenim krogom. Nato svoj tanki trak prilepite na obod ogledala in odtrgajte vse presežke, pri čemer pustite majhno vrzel, skozi katero lahko preidejo žice.

Sprednji "krofni" kos položite na delovno površino z licem navzdol in lepite na obrobljen rob. Te dele med lepljenjem na poti večkrat pritisnite skupaj in navzdol na delovno površino, tako da bo sprednji rob lep in čist. Zunanji rob ne bo šel vse do konca in to je v redu- če želite, se lahko pozneje zapolnite to vrzel.

Žice traku NeoPixel napeljite skozi majhno režo na robu ogledala in ga prilepite v notranjost. Po želji uporabite stiskalnico za vpenjanje traku, medtem ko se lepilo ohladi. Poskusite se izogniti vročemu lepilu na ogledalu, če pa to storite, je v redu! Malo alkohola za drgnjenje sprosti neporozne površine, kot je steklo.

Očistite svoje delovno območje, da odstranite prah in koščke penecore. Z brisačo, ki ne pušča vlaken, popolnoma obrišite ogledalo, nato primite prosojno ogledalo in odlepite zaščitni pokrov z ene strani. Nanesite majhno količino lepila na štiri točke okoli notranje stene (preprečite, da bi vaši gibi pištole za lepilo potegnili čez ogledalo, da se izognete potepuščenim pramenom), in lepilno ogledalo prilepite na mesto. Odsevne površine so zdaj zaprte in zaščitene pred prahom.

Privoščite si dvojno odbojnost tako, da svoj trak NeoPixel priključite na ploščo Arduino z vzorčno kodo NeoPixel, opisano v moji lekciji razreda Arduino na to temo.

4. korak: Shema vezja in psevdokoda

Čeprav se lahko v celotni zgradbi sklicujete na diagram, prikazan tukaj, vas zelo priporočam, da narišete svojega. Ko boste sestavljali svojo osnovno ploščo in končne prototipe, boste imeli na kratko referenco, načrtovanje vaših vezij pa bo olajšalo načrtovanje lastnih projektov v prihodnosti. Namen sheme vezja je prikazati vse električne povezave v vezju, ne pa tudi njihove fizične lege ali usmeritve.

Povezave so naslednje:

NeoPixel 5V -> Arduino 5V

NeoPixel GND -> Arduino GND

NeoPixel Din (podatki v) -> Arduino digitalni V/I pin (nastavljiv)

ena stran trenutnega stikalnega stikala -> Arduino digitalni V/I pin (nastavljivo)

druga stran trenutnega stikalnega stikala -> Arduino GND

To vezje združuje trak NeoPixel s tipko za sprožitev različnih LED animacij in bo uporabil notranji vlečni upor, kot ste videli v lekciji o vhodu/izhodu. Z vsemi temi informacijami lahko napišemo človeško berljiv model našega programa Arduino, imenovan "psevdokoda:"

Spremenljivke: številka zatiča NeoPixel, številka zatiča gumba, koliko LED je, kako svetle naj bodo LED diode

Enkratne naloge: inicializirajte zatič gumba kot vhod z notranjim izvlečnim uporom, inicializirajte trak NeoPixel, opišite LED animacije

Ponavljajoče se naloge: preverite, ali je bil gumb pritisnjen, in če je, preklopite na drugo animacijo LED

Morda se zdi preprosto, toda če si vzamete čas za pisanje psevdokode za svoj projekt, boste lažje in hitreje napisali končno skico Arduino. Deluje nekoliko kot seznam opravil in referenčni vodnik, ko plavate v kodi in se ne spomnite, kaj poskušate doseči!

5. korak: Prototip plošče

Vzemite Arduino in ploščo in se prepričajte, da je kabel USB odklopljen. Ali so vaši NeoPixels še priključeni od prej? Super! Če ne, jih priključite: 5V na napajalno tirnico, Din na Arduino pin 6, GND na ozemljitveno tirnico.

Nato na mizo dodajte trenuten gumb, ki se razteza čez osrednjo ločnico. Priključite eno nogo na ozemljitveno tirnico, sosednjo pa na Arduino pin 2. Prenesite kodo za ta projekt neposredno ali v zgornjem modulu Autodesk Circuits, kliknite gumb "Urejevalnik kode", nato "Naloži kodo" in odprite datoteko v Arduino ali kopirajte in prilepite kodo v novo prazno skico Arduino.

Priključite kabel USB in kodo naložite na ploščo Arduino. Pritisni gumb; sprožiti bi morala novo animacijo za predvajanje v NeoPixels. 5 -voltna tirnica zadostuje za teh nekaj slikovnih pik pri omejeni svetlosti, vendar za prihodnje projekte z več LED diodami potrebujete ločeno napajanje, kot je razloženo v lekciji spretnosti v mojem uvodnem razredu Arduino.

6. korak: Koda

Podrobneje preučimo kodo:

#define BUTTON_PIN 2 // Digitalni IO pin priključen na gumb. To bo

// poganjamo z vlečnim uporom, zato mora stikalo // za trenutek potegniti zatič do mase. Na visokem -> nizkem // prehodu se izvede logika pritiska na gumb. #define PIXEL_PIN 6 // Digitalni IO pin, povezan z NeoPixels. #define PIXEL_COUNT 19 #define BRIGHTNESS 100 // 0-255 // Parameter 1 = število slikovnih pik v traku // Parameter 2 = številka zatiča (večina je veljavnih) // Parameter 3 = zastavice tipa slikovnih pik, po potrebi seštejte: / / NEO_RGB Piksli so ožičeni za bitni tok RGB // NEO_GRB Piksli so ožičeni za bitni tok GRB, pravilno, če se barve med preskušanjem zamenjajo // NEO_RGBW Piksli so ožičeni za bitni tok RGBW // NEO_KHZ400 400 KHz bitni tok (npr. Slikovne pike FLORA) // NEO_KHZ800 800 KHz bitni tok (npr. LED trak z visoko gostoto), pravilno za neopixel palico Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel (PIXEL_COUNT, PIXEL_PIN, NEO_GRBW + NEO_KHZ800); bool oldState = VISOKO; int showType = 0;

Podobno kot pri vzorčni kodi NeoPixel tudi v tem prvem razdelku nastavijo trak NeoPixel in spremenljivke za zatič tipke, kontrolni zatič pikslov itd.

void setup () {

pinMode (BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); strip.setBrightness (BRIGHTNESS); strip.begin (); strip.show (); // Inicializirajte vse slikovne pike na 'off'} Funkcija nastavitve nastavi pin 2 na vhod z aktiviranim notranjim uporovnim uporom, nastavi globalno svetlost slikovnih pik in zažene podatkovno povezavo pikslov.

void loop () {

// Pridobite trenutno stanje gumba. bool newState = digitalRead (BUTTON_PIN); // Preverite, ali se je stanje spremenilo iz visokega v nizko (pritisk gumba). if (newState == LOW && oldState == HIGH) {// Gumb za kratek zamik do odpovedi. zamuda (20); // Preverite, ali je gumb po debounce še vedno nizek. newState = digitalno branje (BUTTON_PIN); if (newState == LOW) {showType ++; if (showType> 6) showType = 0; startShow (showType); }} // Nastavi zadnje stanje gumba na staro stanje. oldState = newState; }

Funkcija zanke najprej preveri trenutno stanje gumba in ga shrani v logično spremenljivko (lahko je eno od dveh stanj: VISOKO ali NIZKO). Nato preveri in dvakrat preveri, ali gre za stanje od VISE do NIZKE. Če se to zgodi, se showType poveča za eno in pokliče se funkcija startShow, pri čemer se mu kot argument posreduje trenutni showType (showType je omejen na 0-6). Spremenljivka oldState je posodobljena tako, da odraža stanje zadnjega gumba.

void startShow (int i) {

stikalo (i) {primer 0: colorWipe (strip. Color (0, 0, 0), 50); // Črna/off odmor; primer 1: colorWipe (strip. Color (255, 0, 0), 50); // Rdeči prelom; primer 2: colorWipe (strip. Color (0, 255, 0), 50); // Zeleni prelom; primer 3: colorWipe (strip. Color (0, 0, 255), 50); // Modri prelom; primer 4: pulseWhite (5); zlom; primer 5: rainbowFade2White (3, 3, 1); zlom; primer 6: fullWhite (); zlom; }}

Funkcija startShow vsebuje stavek switch/case, ki je le domišljijski hiter način za zlaganje kopice stavkov if/else. Stikalni primer primerja spremenljivko i z vrednostmi vsakega primera in nato zažene kodo v tem stavku. Ključna beseda

zlom;

zapusti stavek switch/case. To stikalo/etui se uporablja za klic različnih animacijskih funkcij vsakič, ko pritisnete gumb.

Zdaj, ko imate funkcionalen prototip plošče, je čas, da to naredite z dokončanim projektom z uporabo Arduino Gemma, ki je manjši, manj opremljen in nižji od Arduino Uno. Namesto tega lahko uporabite tudi Adafruit Gemma, vendar boste morali konfigurirati programsko opremo Arduino.

Najprej spremenite spremenljivko PIN NeoPixel s 6 na 1 v svoji kodi:

#define PIXEL_PIN 1 // Digitalni IO pin priključen na NeoPixels.

Priključite Arduino Gemma v računalnik s kablom USB in izberite "Arduino Gemma" kot vrsto plošče v meniju Arduino Tools.

Omejene funkcije vgrajenega mikrokrmilnika ATTiny85 ne podpirajo serijskih vrat na enak način kot Uno, zato vam ni treba izbrati ničesar v meniju Vrata. Vsekakor pa v meniju Programer izberite "Arduino Gemma".

Plošča potrebuje malo pomoči, da ve, kdaj jo poskušate programirati, zato pritisnite gumb za ponastavitev na plošči in medtem ko rdeča LED utripa, pritisnite gumb za nalaganje, da naložite svojo skico na Gemmo. Če vaša rdeča LED ne utripa, ko pritisnete gumb za ponastavitev, je morda kabel USB samo za napajanje in ga je treba zamenjati za kabel USB, ki ima napajalne in podatkovne povezave. Drugi razlog, da LED ne utripa, je, če uporabljate vrata USB 3 (vsi novejši računalniki Mac), ki imajo težave pri prepoznavanju zagonskega nalagalnika Gemma. Uporabite vrata USB 2 v računalniku ali zvezdišče USB med računalnikom in Gemmo.

Korak 7: Spajkanje vezja

Za zagon vezja z napravo Gemma bomo žice spajkali neposredno na blazinice na plošči. Odrežite konektor na plošči in odlepite, zvijte in pokosite žice trakov NeoPixel. Spajajte žice na diagonalne vodnike tipke na enak način (lahko uporabite gumb iz lekcije spajkanja). Zvijte in spajkajte dve ozemljitveni žici.

Velike luknje podjetja Gemma olajšajo sestavljanje tega vezja brez dodatnih delov- samo povojte pokositrene žice skozi luknje in presežek ovijte okoli spajkalne blazinice. Povezave so naslednje:

• NeoPixel 5V -> Gemma Vout
• NeoPixel Din -> Gemma 1 ~ (digitalni pin 1)
• NeoPixel GND -> ena stran gumba -> Gemma GND
• druga stran gumba -> Gemma 2 (digitalni pin 2)

Namestite tiskano vezje v orodje tretje roke in segrejte povezave s svojim spajkalnikom, preden nanesete še nekaj spajkanja, da zajame blazino in žico. Ko se vsi priključki ohladijo, odrežite odvečno žico s splakovalci.

Vroče prilepite vaš Gemma na mesto z vrati USB, obrnjenimi proti robu kroga.

Nanesite sprednji/zgornji pokrov in z roko manipulirajte tako, da bodo kosi čisto povezani. Morda boste morali nekoliko obrezati spodnji krog, da se prilega, in prav tako potegnite rob, da se prilega njegovemu partnerju. Gumb prilepite na mesto, kjer želite.

8. korak: Uporabite ga

Priključite kabel USB, pritisnite gumb in uživajte! Barve in animacije lahko spremenite tako, da spremenite kodo. Če ga želite namestiti na steno, uporabite napajalnik USB. Na tej točki lahko naredite še en majhen rob iz penecore, če želite zapreti preostalo vrzel. Nekaj predlaganih načinov uporabe: obesite ga na steno, imejte pri mizi, podarite prijatelju!

Ta projekt lahko preprosto zaženete z notranjo baterijo, namesto da priključite kabel USB. Usmerjenost, pri kateri lepite Gemmo, bo določila dostop do vrat za baterijo, zato jo boste morda želeli znova lepiti pod drugačnim kotom. 19 slikovnih pik RGBW krat največji tok 80 ma (plus ~ 10 ma za Gemmo) je enako 1530 ma, kar pomeni, da tehnično potrebujemo baterijo z vsaj toliko mAh. Koda za ogledalo pa se ne približuje uporabi LED vseh štirih slikovnih pik pri polni svetlosti skupaj, zato je v resnici največji trenutni izkoristek veliko manjši. Kompromis zdrave baterije je lipolna baterija za ponovno polnjenje 1200 mAh.

Hvala, ker ste spremljali ta projekt Arduino! Če želite izvedeti več osnov, si oglejte moj uvodni razred Arduino. Komaj čakam, da vidim vaše različice v komentarjih in pozdravljam vaše misli in povratne informacije.