Payung LED Dengan Arduino: 14 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:14

Payung LED dengan Arduino menggabungkan payung, matriks LED 8x10 dan mikrokontroler Arduino untuk mewujudkan pengalaman LED yang dapat dikawal dan diprogramkan dalam privasi payung anda sendiri. Projek ini diilhamkan oleh Payung Elektrik oleh sockmaster dan sejumlah instruksi matriks LED di laman web ini, terutamanya yang sangat lengkap oleh barney_1.

Bersedia untuk Pimp Payung Saya! Sesiapa yang menjalankan projek ini harus mempunyai akses kepada alat pematerian standard - tang, pemotong pepenjuru, pemotong wayar dan penari telanjang, besi pematerian dan pateri, multimeter - dan telah mengalami pengalaman bekerja dengan Arduino. Penyediaan Arduino tidak sukar dan program termasuk beberapa animasi LED yang berbeza disertakan dalam arahan ini. Video sedang dalam perjalanan! Contoh kod (lihat langkah terakhir) juga dalam perjalanan. Kod yang saya ada tidak memanfaatkan suis tekan butang dan saya sedang mengusahakannya sekarang.

Langkah 1: Bahagian

Terdapat sedikit bahagian untuk projek ini dan kebanyakannya bersifat generik. Mereka dapat diperoleh dengan mudah dari sebilangan besar peruncit dalam talian - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco, dan All Electronics, antara lain. Pengganti sepertinya wajar. Elektronik 1 x Mikrokontroler - Arduino Diecimilia 1 x Payung 1 x MIC2981 - Arrayino sumber 8-saluran, voltan tinggi, arus tinggi - 576-1158-ND1 x Protoshield untuk Arduino dengan papan roti kecil - Adafruit Industries 80 x LED - banyak pilihan mungkin 8 x perintang - bergantung pada pilihan LED dan voltan sumber Kawat Banyak wayar diperlukan untuk projek ini. Setiap tulang rusuk mempunyai wayar hitam (untuk katod LED) dan setiap bulatan LED di sekitar payung memerlukan panjang wayar merah (untuk anoda LED). Sebilangannya juga diperlukan untuk mengembalikan hujung rantai ke Arduino. Kawat hitam 24 kaki untuk rantai katod (ikuti tulang rusuk kembali ke tengah) Kawat merah 70 kaki untuk gelang anoda (cincin di sekitar payung) Pelbagai tajuk utama lelaki - Tiub penyusutan haba 1/16 - kira-kira tujuh kaki tiub diperlukan Taktil suis - Kemahiran Off-MomPatience… dan pematerian. Matriks LED mesti dibina dengan teliti dan anod dan katod saling bertebat antara satu sama lain dengan tiub penyusutan haba. Ini boleh memakan masa sedikit.

Langkah 2: Fikiran Selepas - Peringatan Terlebih Dahulu

Payung Jangan gunakan payung terbaik anda! Atau juga payung terbaik orang lain. Payung komited untuk projek ini dan, walaupun anda boleh mengeluarkan matriks LED, anda tidak akan mahu pada saat anda selesai. Penempatan Walaupun LED memberikan pengalaman yang boleh disesuaikan di bawah payung, mereka tidak dapat dilihat dari luar / di atas payung. Pertimbangkan sama ada anda mahukan LED di bahagian luar payung. Mereka akan lebih kelihatan dan pemasangannya lebih mudah. Anda harus mencucuk lubang di kain untuk memasukkan kabel ke Arduino. Gaya dalam kes ini menjadikan kalis air. LED Pilih warna yang bagus sebelum anda meluangkan banyak masa untuk membuat perkara ini. LED nampaknya lebih murah di eBay daripada melalui katalog, jadi terokai pilihan anda. Wayar Lebih kecil atau wayar pelbagai helai mungkin lebih baik daripada wayar pepejal AWG xxx. Saya menggunakan wayar padat dan menjadikan payung melipat hampir mustahil. Juga, saya tidak akan menggunakan wayar merah untuk cincin anod. Saya akan memilih warna yang lebih gelap yang kurang kelihatan.

Langkah 3: Pertimbangan Reka Bentuk

Arduino Saya memilih untuk menggunakan Arduino daripada mikrokontroler Atmel AVR yang berbeza untuk menjadikan projek ini dapat diakses. Dengan Arduino, tidak perlu merancang papan ubahsuaian dan pengaturcaraan dan penyesuaian lebih mudah dengan platform Arduino. Satu-satunya kelemahan Arduino ialah ia besar dan tidak sesuai dengan payung. Manfaatnya, bagaimanapun, melebihi kos. Projek ini berdasarkan Arduino Diecimilia tetapi (saya rasa) pinoutnya sama pada versi yang lebih baru. Bagaimanapun, jika anda menjalankan projek ini, pastikan anda mempunyai pemahaman yang jelas mengenai keadaan dan pin model Arduino yang anda gunakan. Ini akan membuat perubahan antara apa yang dijelaskan di sini dan perkara yang perlu anda lakukan dengan mudah dilaksanakan. MIC2981 Cip MIC2981 dari Micrel dapat memberi kuasa kepada 8 rantai LED. Ini bermaksud bahawa 8 baris bulat / cincin sepuluh LED yang mengelilingi payung mempunyai anodnya yang dihubungkan dengan MIC2981 (satu pin yang menghidupkan setiap baris / cincin) dan LED di rantai di sepanjang tulang rusuk (lajur) mempunyai katod mereka dihubungkan sebatang pin di Arduino. Ini memungkinkan kemungkinan 10 LED berturut-turut / cincin menyala serentak dengan arus yang cukup untuk menyalakannya secara seragam. Cip ini pada masa ini tidak digunakan dalam projek ini. Saya mempunyai rancangan untuk menggunakannya untuk menyalakan dan mencerahkan cincin LED. Proto Shield untuk Arduino dari AdaFruit Industries Saya menggunakan protoshield ini dengan papan roti kecil sehingga saya dapat melepaskan Arduino dari payung untuk projek lain. Papan roti kecil mempunyai ruang yang cukup untuk sambungan yang diperlukan untuk projek ini.

Langkah 4: MockUp

Untuk memastikan saya memahami bagaimana susunan LED harus dibuat, saya membuat susunan 3x3 untuk melihat apakah pematerian dan pengaturcaraan akan berfungsi. Mereka berjaya! Oleh itu, saya memutuskan untuk meneruskan projek ini. Sekiranya anda pasti memahami susunan LED, lewati langkah ini. Jika tidak, laburkan beberapa LED, beberapa wayar, shrink wrap, dan sejam lebih kurang untuk membuat susunan 3x3 dan mengujinya. Perincian membuat susunan adalah dalam langkah-langkah berikut tetapi berlaku untuk mockup.

Untuk membuat matriks LED 3x3, ikuti dan ubah langkah Membuat Matriks LED yang menerangkan matriks penuh. Contoh kod di bawah untuk mockup tidak memanfaatkan MIC2981 (saya menulisnya sebelum saya mempunyai satu:-). Setiap LED diterangi secara bergiliran. Ini berfungsi untuk array 3x3 tetapi tidak skala dengan baik. [Sebenarnya, skala itu cukup baik untuk matriks penuh tetapi LED agak redup.]

Langkah 5: Membuat Matriks LED - Menyiapkan Bahagian

LED Sediakan LED dengan membengkokkan petunjuknya. Berikut ini mengarahkan LED dengan tepi rata menghadap ke arah yang sama. Pilihannya sewenang-wenangnya, tetapi menyeragamkan orientasi mengurangkan risiko kesalahan. Pegang LED dengan sisi rata (sisi katod) berpusing ke kanan anda. Bengkokkan katod ke arah anda. Ini menunjukkan katod ke tanah, arah elektrik mahu mengalir:-). Buat selekoh kira-kira 1-2 mm di bawah bahagian bawah LED. Ini akan membolehkan LED berdiri dengan bangga dengan wayar. Anod akan dibengkokkan ke kiri setelah katod disolder ke tempatnya. Ini akan mengelakkan kekeliruan semasa pematerian. Kedua-dua plumbum harus membentuk sudut yang betul dengan katod menunjuk ke arah anda dan anod menunjuk ke arah kiri anda. Tabung pemalu panas Potong dua 1/2 keping panjang tiub pengecutan panas 1/16 untuk setiap LED. Itu seratus enam puluh keping dan memerlukan kira-kira tujuh kaki hanya untuk ini. Potong lapan belas (18) keping tambahan untuk tandukan. Kawat Potong wayar hitam sama bilangannya dengan tulang rusuk di payung. Jadikannya cukup panjang daripada tulang rusuk sehingga ada wayar yang cukup untuk membuat header yang menyambung ke Arduino. Terdapat 8 gelang LED yang mengelilingi payung (ini adalah jumlah pin output pada MIC2981) sehingga setiap rantai katod atau tiang terdiri daripada 8 LED. Letakkan wayar keluar dan tandakan lokasi untuk LED di sepanjang tulang rusuk. Jarak pada titik ini menentukan jarak antara cincin sepusat. Tanggalkan sekeping penebat kecil (kira-kira 3mm) pada setiap titik. Potong penebat dengan pelucut wayar di dua tempat yang berjarak satu perempat inci. Kemudian hancurkan penebat dengan tang dan potong penebat dengan pisau utiliti atau tarik dengan jari anda. Di setiap tempat terbuka, masukkan sedikit pateri. Ini sebagai persediaan untuk menyisipkan katod LED ke tempat ini.

Langkah 6: Membuat Matriks LED - Rantai Katod

Langkah pertama dalam membuat matriks LED adalah membina rantai untuk katod LED. Pada langkah sebelumnya anda memotong sepuluh (atau bilangan tulang rusuk pada payung anda) wayar hitam dan menanggalkan penebat pada titik di mana LED disolder. Dalam langkah ini, anda akan menyisipkan katod LED.

Dapatkan gumpalan pateri kecil di hujung seterika anda. Posisikan LED sehingga wayar melintas di antara dua plumbum LED dan sapukan seterika panas untuk memateri katod. Pateri pada besi dan wayar harus mengalir untuk membuat sambungan. Anda akan membakar jari anda dan mereka akan mengejek anda. Selepas pematerian, potong anod sehingga sesingkat mungkin. Untuk mengelakkan litar pintas, setiap sendi pateri ditutup dengan sekeping tiub penyusutan panas. Tiub mesti digunakan setelah sambungan dibuat dan sebelum LED seterusnya dipasang (ada kekeliruan? Anda akan segera memahami:-) jadi geserkan sekeping sekarang. Panaskan untuk mengecil ke tempatnya. Ulangi untuk LED yang tersisa di rantai dan rantai yang tinggal. Catatan Dalam arahan ini, rantai LED yang mengikuti tulang rusuk payung disebut sebagai tiang dan masing-masing berakhir pada pin Arduino. Katod LED disolder ke wayar (hitam) ini. Cincin LED yang mengelilingi payung disebut sebagai baris dan masing-masing bermula pada salah satu pin output MIC2981. Anod LED disolder ke wayar (merah) ini.

Langkah 7: Membuat Matrik LED - Cincin Anod

Langkah ini adalah yang paling lama dan paling mengecewakan. Luangkan masa anda bekerja selama beberapa hari, atau selagi anda boleh mengambil alih meja ruang makan.

Matriks LED dilengkapkan dengan menyolder anod LED pada rantai katod ke baris bulatan / cincin wayar merah. Pengukuran pada tahap ini agak lebih rumit daripada rantai katod kerana setiap cincin adalah radius yang berbeza dan jarak LED berbeza untuk setiap cincin. Hitung panjang yang betul dengan mencari di mana setiap cincin jatuh pada payung dan ukur jarak antara tulang rusuk payung. Anda juga akan menggunakan ukuran ini untuk menentukan jarak pada gelang. Gandakan jarak ini dengan bilangan tulang rusuk dan kemudian hitung panjang pulangan. Setiap cincin perlu kembali ke Arduino. Cincin terluar mempunyai pulangan terpanjang, dan pulangan semakin pendek semakin pendek apabila cincin semakin kecil. Potong lapan (8) keping wayar merah dengan panjang yang sesuai. Seperti pada langkah sebelumnya, tandai wayar pada jarak yang betul, hancurkan dan lepaskan penebat, dan masukkan sedikit pateri di setiap bukaan. Rantai katod duduk di atas wayar merah (sebab itulah selekoh di plumbum LED sedikit lebih rendah). Pateri seperti sebelumnya dan letakkan tiub pengecutan haba pada setiap sendi sebelum beralih ke rantai seterusnya. Panaskan wayar di persimpangan ini untuk menahan plumbum LED daripada tekanan dan kerosakan. Ini sangat penting kerana memasukkan matriks ke dalam payung memberikan banyak tekanan pada sendi. Pada akhir langkah ini, anda seharusnya mempunyai rangkaian LED bulat dengan dua set wayar (satu hitam, satu merah) kembali ke tengah bulatan. Pada langkah seterusnya, anda akan membuat pin header untuk memasang wayar ini ke Arduino dan pemacu.

Langkah 8: Membuat Matriks LED - Matrik Selesai

Pada ketika ini anda mesti mempunyai matriks LED yang lengkap. Katod dipateri ke wayar hitam, anoda menjadi merah. Ia harus mempunyai bentuk payung. Jari anda mungkin terbakar. Keluarga anda menganggap anda gila.

Versi mockup ditunjukkan di bawah. Versi penuh tidak berat sebelah dan saya tidak berhenti untuk mengambil gambar. Lihat gambar payung dengan matriks dipasang untuk melihat matriks LED yang sudah siap.

Langkah 9: Membuat Matriks LED - Header Pin dan Resistor

Sebelum memotong wayar merah dan hitam panjang, tentukan di mana dan bagaimana anda akan memasang Arduino ke payung. Ia harus berada di ruang terbuka di bahagian atas. Setelah ditentukan, potong wayar menjadi panjang dan pateri ke kepala.

Luncurkan kepingan penyusutan haba ke lapan wayar merah, pasangkannya ke tajuk 8-pin, dan haba mengecilkan tiub. Pastikan anda membuat sambungan secara logik. Saya menganggap cincin dalaman terkecil adalah baris 1 sehingga terpasang pada pin 1 pada header dan pin yang sesuai pada MIC2981. Sekiranya anda membuat kesilapan, anda boleh memperbaiki wayar atau membetulkan kodnya. Jangan membuat kesilapan. [Saya menggabungkan wayar anod bersama-sama dan terlalu malas untuk menyusun urutan logik. Ternyata begitu mudah dikawal dalam kod. Lihat nota di bahagian pengaturcaraan.] Begitu juga membuat tajuk untuk rantai katod. Namun, kali ini, lokasi pin di Arduino menentukan bahawa anda membuat dua tandukan. Anda juga harus menyolder satu perintang sejajar. Perintang bergantung pada LED dan voltan - rujuk kalkulator perintang LED dalam talian untuk nilai yang tepat. Setiap tajuk harus mempunyai lima (5) pin. Pastikan anda membuat sambungan secara logik. Panaskan sambungan kerana ini akan mengalami lenturan dan tekanan. Gambar di bawah adalah mockup.

Langkah 10: Tombol Tombol Tekan untuk Mengubah Program

Suis tekan butang digunakan untuk beralih antara program. Ini mencetuskan gangguan pada Arduino yang memajukan nombor program. Arduino Diecimilia (dan yang lain; periksa versi anda) mempunyai dua gangguan luaran yang boleh diaktifkan pada pin digital 2 dan 3 menggunakan fungsi attachInterrupt (interrupt, function, mode). Simpan pin digital 3 untuk suis butang tekan. Ini menjadikan pin digital 0, 1, dan 2 dan 4, 5, 6, 7, 8 sebagai blok untuk pin anod.

Selang diatur untuk dicetuskan apabila pin 3 jatuh. Oleh itu, ia mesti dipegang tinggi sehingga butang ditekan, di mana pinnya rendah. Ini memerlukan resistor penarik 10K untuk menahan pin tinggi. Lihat gambar papan roti dan baca mengenai perintang tarik dan tarik ke bawah.

Langkah 11: Papan roti

Projek ini menggunakan Protoshield dari Adafruit Industries dengan papan roti kecil (walaupun penyediaan yang sesuai dengan payung harus berfungsi). Papan roti kecil mempunyai tujuh belas (17) baris dan projek ini menggunakan semuanya! Perhatikan bahawa papan roti yang ditunjukkan tidak termasuk MIC2981. Saya tidak mempunyai satu. Namun. Payung berfungsi dengan baik tanpa itu, sehingga saya memutuskan untuk menulis arahan ini sebelum mendapatkannya.

Terdapat banyak konfigurasi yang berbeza, jadi gunakan ini sebagai panduan. Namun, perhatikan lokasi suis tekan butang. Dua pin pada Arduino dapat (dengan mudah) dikonfigurasi sebagai gangguan, dan suis tekan butang harus menyambung ke salah satu dari mereka. Gambar di bawah adalah TANPA cip MIC2981. Saya akan memuat naik gambar apabila saya mendapat bahagian dan mengubah suai papan roti dengan sewajarnya.

Langkah 12: Menguji Matriks LED

Ini mungkin terlambat dalam permainan untuk mempertimbangkan ujian, tetapi lebih baik lewat daripada terlambat. Sebelum memasang matriks LED di payung (langkah seterusnya), sambungkan matriks ke Arduino dan jalankan kod ujian yang disertakan di bawah. Kod tersebut hanya melalui setiap LED dan mengujinya. Sekiranya ada sambungan yang teruk atau LED rosak, betulkan sekarang sementara semuanya boleh diakses.

Ini juga waktu untuk menentukan pin mana yang sesuai dengan baris atau lajur mana. Sekiranya anda berhati-hati ketika membuat header pin, anda sudah tahu. Jika tidak, anda perlu mengatasinya dengan memperlahankan animasi dan menentukan pin yang mengawal baris atau lajur mana. Anda menetapkan susunan dalam kod yang mengandungi nombor pin dalam urutan yang betul.

Langkah 13: Memasang LED di Payung

Dengan matriks LED lengkap dan header pin dan perintang di tempat, sudah tiba masanya untuk menyelesaikan pemasangan. Matriks LED mesti diletakkan di antara kain payung dan tulang rusuk. Kain payung diregangkan di atas tulang rusuk dan biasanya dijahit di satu tempat pada setiap tulang rusuk. Ini harus dipotong sebelum keseluruhan matriks LED dapat meluncur di antara tulang rusuk dan kain. Setelah meletakkan matriks LED, jahit semula apa yang anda potong. Ini akan memastikan matriks masuk ke dalam payung. Jangan menjahit semula jika anda fikir anda mungkin mahu memadamkan LED. Tidak dapat membayangkan mengapa.

Ini adalah proses yang sangat memakan masa. Sekiranya anda belum terpaku panas LED, lakukan sekarang. Sekiranya tidak, anda pasti akan mematahkan beberapa LED semasa pemasangan. Saya bekerja dengan payung yang tergantung dari tongkat sapu yang digantung di antara dua kerusi (tiada gambar:-). Payung dipegang terbuka secara graviti dan kainnya tidak diikat rapat. Saya boleh bergerak. Mulakan dengan meluncurkan lajur lengkap di bawah salah satu tulang rusuk. Maju dan lajur seterusnya. Ulangi. Ini adalah proses yang membosankan. Apabila anda akhirnya meletakkan LED, pastikan tulang rusuk berada pada tiub penyusutan panas. Ini akan mengurangkan kemungkinan lelasan. Payung tidak akan ditutup dengan baik. Saya rasa saya harus menyebut perkara ini lebih awal. Walaupun saya belum melakukan ini, saya akan menjahit beberapa gelung di sekeliling LED dan ke jahitan kain untuk menahannya di tempat. Perhatikan jahitan panel dengan teliti dan anda akan melihat sedikit bahan yang boleh anda jahit.