LED dežnik z Arduinom: 14 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

LED dežnik z Arduinom združuje dežnik, LED matriko 8x10 in mikrokrmilnik Arduino, da ustvari nadzorovano, programabilno LED izkušnjo v zasebnosti vašega dežnika. Ta projekt je navdihnil Electric Umbrella by sockmaster in številna navodila za LED matriko na tem spletnem mestu, zlasti ta zelo popoln, ki ga je napisal barney_1.

Pripravite se na Pimp My Dežnik! Vsak, ki se loteva tega projekta, bi moral imeti dostop do standardnih spajkalnih orodij - klešč, diagonalnih rezalnikov, rezalnikov in odstranjevalcev žice, spajkalnika in spajkalnika, multimetra - in imeti izkušnje z delom z Arduinom. Nastavitev Arduina ni težavna in v to navodilo je vključen program, ki vključuje več različnih animacij LED. Video je na poti! Vzorec kode (glej zadnji korak) je prav tako na poti. Koda, ki jo imam, ne izkorišča stikalne tipke in zdaj delam na tem.

1. korak: Deli

Za ta projekt je zelo malo delov in so večinoma generični. Z lahkoto jih lahko kupite pri številnih spletnih prodajalcih na drobno - med drugimi Adafruit Industries, DigiKey, Jameco in All Electronics. Nadomesti, kot se zdi smiselno. Elektronika 1 x Mikrokontroler-Arduino Diecimilia 1 x Dežnik 1 x MIC2981-8-kanalni, visokonapetostni, visokotokovni niz gonilnikov-576-1158-ND1 x Protoshield za Arduino z majhno ploščo-Adafruit Industries 80 x LED - možne so številne možnosti 8 x uporov - odvisno od izbire LED in napetosti vira Žica Za ta projekt je potrebno veliko žice. Vsako rebro dežnika ima črno žico (za katode LED) in vsak krog LED okoli dežnika zahteva polno dolžino rdeče žice (za anode LED). Nekaj jih je potrebno tudi za vrnitev koncev verig nazaj v Arduino. 24 čevljev črna žica za katodne verige (sledite rebrom nazaj na sredino) 70 čevljev rdeča žica za anodne obroče (obroči okoli dežnika) Razno Standardne moške glave - Termoskrčljive cevi 1/16 - potrebno je približno sedem metrov cevi Taktilno stikalo -Off-MomPatience… in spajkanje. Matriko LED je treba skrbno sestaviti, anode in katode pa med seboj izolirati s toplotno skrčljivo cevjo. To lahko traja nekaj časa.

2. korak: Premisleki - Opozorilo je oboroženo

Dežnik Ne uporabljajte svojega najboljšega dežnika! Ali celo najboljši dežnik nekoga drugega. Dežnik je predan projektu in čeprav lahko LED matrico vzamete ven, do konca ne boste želeli. Postavitev Čeprav LED diode zagotavljajo osebno izkušnjo pod dežnikom, od zunaj niso posebej vidne. /nad dežnikom. Razmislite, ali želite LED diode na zunanji strani dežnika. Bili bi veliko bolj vidni in namestitev bi bila veliko lažja. V tkanino bi morali narediti luknje, da bi žice napajali v Arduino. Slog v tem primeru prevlada nad hidroizolacijo. LED -ji Izberite lepo barvo, preden vzamete veliko časa za izdelavo te stvari. LED diode so na eBayu očitno cenejše kot v katalogih, zato raziščite svoje možnosti. Žica Manjša ali večžilna žica je verjetno boljša od polne žice AWG xxx. Uporabil sem trdno žico in zlaganje dežnika je skoraj nemogoče. Prav tako ne bi uporabljal rdeče žice za anodne obroče. Izbral bi temnejšo barvo, ki je manj vidna.

3. korak: Oblikovanja

Arduino sem se odločil za uporabo Arduina in ne za drug mikrokontroler Atmel AVR, da bi bil ta projekt dostopen. Z Arduinom ni potrebe po oblikovanju plošče po meri, programiranje in prilagajanje pa je s platformo Arduino veliko lažje. Edina slaba stran Arduina je, da je velik in se ne prilega dobro v dežnik. Koristi pa odtehtajo stroške. Ta projekt temelji na Arduino Diecimilia, vendar (mislim, da so izhodišča enaka v novejših različicah. V vsakem primeru, če se lotite tega projekta, se prepričajte, da jasno razumete stanja in zatiče modela Arduino, ki jih uporabljate. To bo olajšalo izvajanje tega, kar je opisano tukaj, in tega, kar morate narediti. MIC2981 Čip MIC2981 podjetja Micrel lahko napaja 8 verig LED. To pomeni, da imajo 8 krožnih vrstic/obročev desetih LED, ki obkrožajo dežnik, svoje anode povezane z MIC2981 (en zatič napaja vsako vrsto/obroč), LED v verigah vzdolž reber (stebri) pa imajo katode povezane z pin na Arduino. To dopušča možnost, da 10 LED v vrsti/obroču hkrati vžge dovolj toka, da jih enakomerno prižge. Ta čip se trenutno ne uporablja v tem projektu. Načrtujem, da ga uporabim za napajanje in osvetlitev LED obročev. Proto Shield za Arduino iz AdaFruit Industries Sem uporabil ta proto ščit z majhno ploščico, da sem lahko Arduino ločil od dežnika za druge projekte. Majhna plošča ima ravno dovolj prostora za povezave, potrebne za ta projekt.

4. korak: MockUp

Da bi se prepričal, kako razumem, kako je treba izdelati LED matriko, sem naredil matriko 3x3, da vidim, če bi spajkanje in programiranje delovalo. So naredili! Zato sem se odločil, da nadaljujem s projektom. Če ste prepričani, da razumete matriko LED, preskočite ta korak. V nasprotnem primeru vložite nekaj LED, nekaj žice, skrčljivo folijo in kakšno uro v izdelavo matrike 3x3 in njeno testiranje. Podrobnosti o izdelavi matrike so v naslednjih korakih, vendar veljajo za maketo.

Če želite ustvariti matriko LED 3x3, sledite in spremenite korake Izdelava matrike LED, ki opisujejo celotno matriko. Spodnja vzorčna koda za maketo ne izkorišča prednosti MIC2981 (napisal sem jo, preden sem jo imel:-). Vsaka LED sveti po vrsti. To deluje za matriko 3x3, vendar se ne meri dobro. [Pravzaprav se precej dobro prilagaja celotni matrici, vendar so LED diode nekoliko zatemnjene.]

5. korak: Izdelava LED matrike - Priprava delov

LED diode Pripravite LED diode tako, da upognete njihove kable. Naslednje usmerja LED z ravnimi robovi v isto smer. Izbira je poljubna, vendar standardiziranje usmeritve zmanjšuje tveganje napake. LED držite tako, da bo ravna stran (katodna stran) obrnjena na desno. Upognite katodo proti sebi. S tem katode usmerimo na ozemljitev, smer, v katero želi teči elektrika:-). Ustvarite ovinek približno 1-2 mm pod dnom LED. Tako bo LED dioda ponosna na žico. Anoda bo upognjena v levo, potem ko bodo katode spajkane. To bo preprečilo zmedo pri spajkanju. Oba kabla morata tvoriti pravi kot s katodo, obrnjeno proti vam, anoda pa proti levi. Cev za toplotno stiskanje Izrežite dva 1/2 "dolga kosa 1/16" toplotno skrčljive cevi za vsako LED. To je sto šestdeset kosov in potrebuje približno sedem čevljev samo za te. Odrežite dodatnih osemnajst (18) kosov za glave. Žica Odrežite črne žice, ki so enake številu reber na dežniku. Naredite jih dovolj dolge od reber, da bo dovolj žice, da ustvarite glave, ki se povezujejo z Arduinom. Okrog dežnika je 8 obročev LED (to je število izhodnih zatičev na MIC2981), zato bo vsaka katodna veriga ali stolpec sestavljena iz 8 LED. Položite žice in označite mesta za LED diode vzdolž reber. Razmik na tej točki določa razdaljo med koncentričnimi obroči. Na vsaki točki odstranite majhen košček izolacije (približno 3 mm). Izolacijo prerežite z odstranjevalci žic na dveh mestih, približno četrt palca narazen. Nato izolacijo zdrobite s kleščami, izolacijo pa izrežite s pomožnim nožem ali jo izvlecite s prsti. V vsak odprt prostor vstavite majhno količino spajkanja. To je priprava za spajkanje LED katod na te točke.

6. korak: Izdelava LED matrike - katodne verige

Prvi korak pri izdelavi LED matrike je izdelava verig za LED katode. V prejšnjem koraku ste prerezali deset (ali število reber na dežniku) črnih žic in odstranili izolacijo na mestih, kjer so LED spajkane. V tem koraku boste spajkali katode LED.

Na konico likalnika vzemite majhen kos spajkanja. Postavite LED tako, da žica prehaja med obema vodiloma LED in z vročim likalnikom spajkajte katodo. Spajka na likalniku in žici mora teči, da vzpostavi povezavo. Zažgal si boš prst in oni te bodo ožigali. Po spajkanju obrežite anodo, da bo čim krajša. Za preprečitev kratkega stika je vsak spajkalni spoj prekrit s kosom toplotno skrčljive cevi. Cev je treba namestiti po vzpostavitvi povezave in preden je priklopljena naslednja LED (kakšna zmeda? Boste kmalu razumeli:-) zato zdaj prilepite kos. Segrejte, da se skrči na svoje mesto. Ponovite za preostale LED v verigi in preostale verige. Opomba V tem navodilu se verige LED, ki sledijo rebrom dežnika, imenujejo stolpci in se vsaka konča na zatiču Arduina. LED katode so spajkane na te (črne) žice. Obroči LED, ki krožijo okoli dežnika, se imenujejo vrstice in vsaka se začne pri enem od izhodnih zatičev MIC2981. LED anode so spajkane na te (rdeče) žice.

7. korak: Izdelava LED matrice - anodni obroči

Ta korak je najdaljši in najbolj frustrirajoč. Prosto delajte več dni ali dokler lahko prevzamete jedilno mizo.

LED matrika se zaključi s spajkanjem anod LED na katodnih verigah v krožne vrste/obroče rdečih žic. Merjenje na tej stopnji je nekoliko bolj zapleteno kot pri katodnih verigah, ker je vsak obroč drugačen polmer in razmik LED za vsak obroč drugačen. Izračunajte pravilno dolžino tako, da poiščete, kjer vsak obroč pade na dežnik, in izmerite razdaljo med rebri dežnika. To meritev boste uporabili tudi za določitev razmika na obroču. To razdaljo pomnožite s številom reber in nato izračunajte dolžino vračila. Vsak obroč se mora vrniti v Arduino. Najdaljši obroč ima najdaljši donos, z manjšanjem obročev pa se postopno skrajšuje. Odrežite osem (8) kosov rdeče žice ustrezne dolžine. Kot v prejšnjem koraku označite žice na ustreznih razmikih, zdrobite in odstranite izolacijo ter v vsako odprtino vstavite malo spajkanja. Katodne verige sedijo na vrhu rdečih žic (zato je upogib LED vodila nekoliko nižji). Spajkajte kot prej in položite toplotno skrčljive cevi na vsak spoj, preden nadaljujete na naslednjo verigo. Vroče lepite žice na teh stičiščih, da zaščitite LED vodnike pred napetostjo in lomom. To je izredno pomembno, saj delo z matriko v dežniku močno obremenjuje sklepe. Na koncu tega koraka bi morali imeti krožni niz LED z dvema nizoma žic (ena črna, ena rdeča), ki se vračata na sredino kroga. V naslednjem koraku boste naredili zatiče za pritrditev teh žic na Arduino in gonilnik.

8. korak: Izdelava matrice LED - popolna matrika

Na tej točki bi morali imeti izpolnjeno LED matriko. Katode spajkane na črne žice, anode na rdeče. Imeti mora obliko dežnika. Prsti so vam verjetno opečeni. Vaša družina misli, da ste nori.

Spodaj je prikazana modelna različica. Celotna različica je v najboljšem primeru nerodna in nisem nehal fotografirati. Oglejte si slike dežnika z nameščeno matrico, da vidite končno LED matrico.

9. korak: Izdelava LED matrike - pin glave in upori

Preden obrežete rdeče in črne žice po dolžini, določite, kje in kako boste Arduino pritrdili na dežnik. Moral bi stati na odprtem prostoru na vrhu. Ko so žice določene, jih odrežite po dolžini in jih spajkajte na glave.

Kose toplotno skrčljive cevi potisnite na osem rdečih žic, jih spajkajte na 8-polno glavo in toplotno skrčite cev. Povezave vzpostavite logično. Menim, da je najmanjši notranji obroč vrstice 1, zato se pritrdi na zatič 1 na glavi in ustrezen zatič na MIC2981. Če naredite napako, lahko žice ponovno spajkate ali popravite kodo. Ne naredite napake. [Zložil sem anodne žice in bil preveč len, da bi rešil logični vrstni red. Izkazalo se je, da je prav tako enostavno upravljati v kodi. Glej opombe v poglavju o programiranju.] Podobno naredite glave za katodne verige. Tokrat pa lokacije pin na Arduinu narekujejo, da naredite dve glavi. Prav tako morate spajati en sam upor v vrsti. Upor je odvisen od LED in napetosti-za ustrezno vrednost se obrnite na spletni kalkulator LED uporov. Vsaka glava mora imeti pet (5) zatičev. Povezave vzpostavite logično. Vroče lepite povezave, saj bodo te podvržene upogibanju in obremenitvi. Spodnja slika je model.

10. korak: Stikalo s tipko za spreminjanje programov

Stikalo s tipko se uporablja za preklapljanje med programi. Sproži prekinitev na Arduinu, ki napreduje številko programa. Arduino Diecimilia (in drugi; preverite svojo različico) imata dve zunanji prekinitvi, ki ju lahko omogočite na digitalnih zatičih 2 in 3 s funkcijo attachInterrupt (prekinitev, funkcija, način). Za stikalno stikalo rezervirajte digitalni zatič 3. Tako ostanejo digitalni zatiči 0, 1 in 2 ter 4, 5, 6, 7, 8 kot bloki za anodne zatiče.

Prekinitev je nastavljena na sprožitev, ko se pin 3 spusti. Zato ga morate držati visoko, dokler ne pritisnete gumba, pri katerem se zatič spusti. To zahteva 10K vlečni upor, da drži zatič visoko. Oglejte si sliko ohišja in preberite o vlečnih in spustnih uporov.

11. korak: Breadboarding

Ta projekt uporablja Protoshield podjetja Adafruit Industries z majhno ploščico (čeprav bi morala delovati vsaka nastavitev, ki se prilega dežniku). Majhna plošča ima sedemnajst (17) vrstic in ta projekt jih uporablja vse! Upoštevajte, da prikazana matična plošča ne vključuje MIC2981. Nimam ga. Pa vendar. Dežnik deluje dovolj dobro brez njega, zato sem se odločil, da bom to navodilo napisal, preden ga bom dobil.

Možno je veliko različnih konfiguracij, zato to uporabite kot vodilo. Upoštevajte pa lokacijo stikalne tipke. Dva zatiča na Arduinu lahko (enostavno) konfigurirate kot prekinitve, stikalo z gumbom pa se mora povezati z enim od njih. Spodnja slika je BREZ čipa MIC2981. Ko bom prejel del, bom naložil sliko in ustrezno spremenil ploščo.

12. korak: Preizkusite LED matriko

To je verjetno že prepozno v igri za razmislek o testiranju, vendar bolje pozno kot prepozno. Preden namestite LED matrico v dežnik (naslednji korak), priključite matriko na Arduino in zaženite spodnjo preskusno kodo. Koda preprosto teče skozi vsako LED in jo preizkusi. Če so kakšne povezave slabe ali so LED diode prekinjene, jih popravite zdaj, ko je vse dostopno.

To je tudi čas za določitev, kateri pin ustreza kateri vrstici ali stolpcu. Če ste bili pri izdelavi glav zatičev previdni, že veste. V nasprotnem primeru boste morali to ugotoviti tako, da upočasnite animacijo in ugotovite, kateri zatič nadzoruje katero vrstico ali stolpec. Niz nastavite v kodi, ki vsebuje številke pin v pravilnem vrstnem redu.

Korak: Sestavljanje LED v dežniku

Ko je matrika LED popolna in so nameščeni zatiči in upori, je čas, da sestav zaključite. LED matrika mora biti nameščena med tkanino dežnika in rebri. Tkanina dežnika je raztegnjena čez rebra in običajno prišita na eno mesto na vsako rebro. To bo treba razrezati, preden lahko celotno matriko LED potisnemo navzgor med rebra in tkanino. Ko postavite matriko LED, ponovno zašite, kar ste izrezali. Tako bo matrika pritrjena v dežnik. Ne šivajte znova, če mislite, da boste morda želeli odstraniti LED. Ne predstavljam si, zakaj.

To je zelo dolgotrajen proces. Če še niste vroče prilepili LED vodnikov, to storite zdaj. Če tega ne storite, boste med namestitvijo zagotovo zlomili nekaj LED. Delal sem s senčnikom, ki visi na metlični palici, obešeni med dva stola (brez slike:-). Dežnik je bil gravitacijsko odprt in tkanina ni bila močno raztegnjena. Lahko bi se premikal. Začnite s potiskanjem celotnega stolpca pod eno od reber. Napredujte in naslednji stolpec. Ponovi. To je dolgočasen proces. Ko končno namestite LED, se prepričajte, da so rebra naslonjena na toplotno skrčljivo cev. To bo zmanjšalo možnost obrabe. Dežnik se ne bo lepo zaprl. Mislim, da bi to moral omeniti že prej. Čeprav tega še nisem storil, bom zašil nekaj zank okoli LED in v šiv tkanine, da jih bo držal na mestu. Pozorno preglejte šive plošč in videli boste malo materiala, v katerega lahko šivate.