Metsatulekahju: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See projekt oli inspireeritud Troonide mängu müstilisest kulutulest, rohekas vedelik, mis süttides plahvatas rohelises leegis. Projekt keskendub RGB SMD5050 LED -ribade kasutamisele kohandatud värviefektide jaoks. Kolm klaasist objekti on varustatud kuue RGB LED -iga. Arduino Uno tekitab tuledele tulekahju nagu virvendav muster. RGB valgusdioodid on vajalikud gradiendi värvimustri loomiseks alates tumerohelisest kuni erkrohelise kuni heledama valgeni. Lihtsast rohelisest valgusdioodist ei piisa, see vajab punast ja sinist komponenti, et luua ere valge. Boonusena võib see riistvara toota mis tahes muid värve. Klaasist esemeid on vaja valguse murdmiseks ja tegeliku valgusallika varjamiseks, st väikesed, väga tehnilise välimusega RGB SMD5050 LED -ribad.

Ideed saab laiendada nii paljude objektide kui soovite ja mis tahes dünaamiliste värviskeemide jaoks. Selles juhendis kirjeldatakse, kuidas rakendasin seadistust kolme klaasist objektiga järgmiste värviskeemidega. Metsatulekahju skeemi näeb sissejuhatavas videos. Ülejäänud skeeme on näha selle juhendi 6. sammu lehe videos.

• Kulutuli. Troonide mäng inspireeris tuld nagu vaatemäng.
• Ükssarviku meelitaja. Vaatepilt, mis tuhmub läbi vikerkaarevärvide.
• Pilguta. Juhuslik värvimuutus kahel erineval kiirusel.
• Tuhmuma. Sujuv juhuslike värvide muutmine kahel erineval kiirusel.
• Elavad värvid. Värvige oma esemeid kergelt võnguva ühe konkreetse värvi ümber.
• Küünlad. Laske oma valgusdioodidel jäljendada looduslikku küünlaleeki.

Seadistus

Põhiseadistuses liigute ühe nupuvajutusega läbi kuue värviskeemi. Topeltklõps liigub ühe värviskeemi piires ühelt seadelt teisele, kui see on asjakohane. Värviseadeid saab lisada Arduino programmi muutes.

Tulevases laiendatud versioonis asendatakse nupp ESP8266 plaadiga, mis liidetakse veebilehega, mis juhib värviskeeme. Veebilehte saab omakorda juhtida mobiilseadme brauseriga. See annab asjade kohandamisel palju rohkem erinevaid võimalusi:

• määrake muutuste kiirus ja suund
• määrake virvendavate küünalde värv
• määrake värvide heledus ja küllastus

Selles juhendis keskendutakse põhiseadistusele, mis sisaldab kasutajaliidesena ainult nuppu.

Samm: mida vajate

• Odav RGB LED -riba, mille saate lõigata lühemateks ribadeks
• Toiteplokk, eelistatavalt 12 V 1,5 A asi, mis oli kaasas RGB LED -ribaga
• Arduino UNO või sarnane
• Kaks ULN2803AP IC -d
• Lihtne nupu vajutamine
• Perma-Proto leivalaud
• Traat
• Karp elektroonika jaoks
• Mõned klaasist esemed tuleb valgustada RGB LED -ribadega
• Tööriistad (traadist eemaldaja, jootekolb, jootekolb …)

LED -riba

Ostsin odava LED -riba, mis koosneb umbes 90 RGB SMD LED -ist. Väike seade juhib LED -e, muutes nende värvi. Seadet juhitakse kaugjuhtimisega ja riba võib värvi muuta mitmel viisil. Kuid kogu riba on sama värvi. Lõbus on see, et saate riba lõigata väikesteks ribadeks, mis sisaldavad ainult kolme rgb -d. Iga riba, olenemata sellest, kui pikk see on, tuleb toita 12 V -ga. Igal kolmel rgb -LED -l on oma takisti, mis hoolitseb LED -ide pingelanguse eest. Peate andma ainult 12 V ja piisavalt amprit, noh, milliamperit. Selle projekti jaoks kasutan LED -riba kolme riba, kummaski 6 ühikut, ja 12 V 1,0 A toiteplokki. Juhtseadet ja kaugjuhtimispulti pole vaja.

ULN2803AP

Üks LED vajab vaid vähe voolu. Tavaliselt saate LED -i süüdata otse Arduino andmeklemmilt, kui teil on takisti, mis langetab anduri 5 V kuni 3 V LED -i jaoks. Kuid üks RGB SMD5050 LED koosneb kolmest LED -ist, punasest, grenist ja sinisest. Ja selle projekti jaoks kasutan 6 RGB SMD5050 LED -riba. Arduino Uno üks andmestik juhib 6 LED -i. Ainult see röstsaks andmestikku, kui LED -ide süütamise jõud tuleks andmestikust. Kuid selliseid andmekandjaid on alles üheksa ja see on Arduino jaoks kindlasti liiga palju voolu. Seetõttu käivitub ULN2803AP. ULN2803AP on integreeritud kiip, millel on 8 darlingtoni transistorit. Mul on vaja 9, seega kasutan lihtsalt kahte ULN2803AP kiipi. See jätab mulle 7 varutransistorit, kui tahan projekti laiendada viiele objektile.

Üks LED -valgusdiood RGB SMD5050 sees võtab 20 mA. Kuus neist tähendaks 120 mA. Üks tihvt (üks darlingtoni transistor) ULN2803 -s võib valada 500 mA. Kuid kogu kiip saab hakkama maksimaalselt 1,44 W vooluga toodetud soojusega. 120 mA toodab 0,144 W. Panen ühele ULN2803 kiibile viis rida ja teisele neli rida. See on ühel kiibil 0,72 W ja teisel kiibil 0,58 W. Nii et mul peaks kõik korras olema. Kui kasutate ULN2803 kõiki 8 rida, mille mõlemal on 120 mA, soojendaks kiip 1,2 W. See läheks kuumaks, kuid taluks seda siiski.

Lihtsalt seletatuna saab RGB SMD LED -riba toiteallikast 12 V pinget. LED -ribalt läheb iga kolme värvi LED -i vool ULN2803AP -s oma tihvti ja edasi GND -sse. Ahel on suletud ja LED süttib. Kuid ULN2803AP lülitatakse sisse/välja Arduino 5 V andmesignaalide abil. Need signaalid tõmbavad Arduinost vaid mõne milliamperi.

Klaasist esemed ja LED -ribad

Mul olid need kummalised klaasist esemed, mis on mõeldud teelampide jaoks. Lõikasin kasepalgist taldrikud, et need saaksid seista ja oleks, millega LED -ribasid kleepida. Tegin ribadesse mõned voldid, et need rõngasteks muuta, kus üksikud LED -üksused olid ülespoole suunatud. Olge voltidega ettevaatlik, nii et te ei lõigata jooni.

2. samm: kasutusjuhendid

Seadmel on lihtne kasutajaliides. See lülitub sisse, ühendades toiteallika seinakontakti ja algab esimese värviskeemiga, milleks on Wildfire. See lülitub vooluvõrgust välja. Nupule klõpsates liigutakse järgmise värviskeemi juurde. Topeltklõps liigub läbi iga värviskeemi alamkava. Ma rakendan järgmisi värviskeeme:

1. Kulutuli. Troonide mäng inspireeris tuld nagu vaatemäng, kus rohelised leegid rändavad ühelt klaasist objektilt teisele. See efekt näeb välja kõige suurejoonelisem, kui klaasist esemed asetsevad üksteise suhtes vertikaalselt. Leekide erineva tempoga on rakendatud kolm erinevat alamprogrammi.
2. Ükssarviku meelitaja. Vaatepilt, mis tuhmub läbi vikerkaarevärvide. Tuhmumine toimub pöörleval viisil, nagu iga värv liiguks ühelt klaasobjektilt järgmisele. Alamkavadel on erinevad tuhmumiskiirused.
3. Pilguta. Juhuslik värvimuutus kahel erineval kiirusel. Alamkavadel on erinevad paletid (ainult täielikult küllastunud värvid, pooleldi küllastunud värvid, värvid ainult poolest värviringist)
4. Tuhmuma. Sujuv juhuslike värvide muutmine kahel erineval kiirusel. Sarnased alateemad nagu #3.
5. Elavad värvid. Värvige esemeid kergelt võnkuva ühe konkreetse värvi ümber. Alamkavad määravad värvid punaseks, oranžiks, kollaseks, roheliseks, siniseks, indigo või lillaks. Võnkumine toimub valitud värvi ümber 10 -kraadises sektoris. Kolmel klaasist objektil on sama valitud värv, kuid igal objektil on oma juhuslikult muutuv võnkumissagedus, et anda kogu komplektile elav värv.

6. Küünlad. Laske oma valgusdioodidel jäljendada looduslikku küünlaleeki. Kolm alamkava:

   1. "nii rahulik kui võimalik"
   2. "kuskil avatud aken"
   3. "see oli pime ja tormine öö"

Samm: paar sõna RGB värvide kohta

Selles osas käsitlen oma vaadet RGB värviruumi kohta. Selle jaotise saate üsna hästi vahele jätta. Toon lihtsalt tausta, miks ma kohtlen RGB LED -ide värve nagu mina.

Seega on RGB LED -il ainult punane, roheline ja sinine tuli. Nende segamine loob kõik värvid, mida inimsilm suudab ära tunda (peaaegu). Iga osa - punase, rohelise või sinise - kogus on digitaalmaailmas tavaliselt määratletud numbriga 0 kuni 255. Täielikult küllastunud värvi puhul peab üks värvikomponent olema null ja üks värvikomponent 255. See tunneme, et meie digitaalses maailmas on ainult 1530 erinevat täielikult küllastunud värvi.

Üks võimalus RGB ruumi modelleerimiseks on kuup. Kuubi üks tipp on must. Sellest tipust saame liikuda mööda punast, sinist või rohelist äärt. Kuubi mis tahes punkt on värv, mis on määratletud selle punase, rohelise ja sinise koordinaadiga. Reisides mustast tipust kõige kaugemasse tippu, jõuame valge tipuni. Keskendudes kuuele tipule, välja arvatud must ja valge, saame moodustada tee, mis läbib servi järgides kõik kuus tippu. Igal serval on 256 punkti või värvi. Iga tipp on jagatud kahe servaga, seega on punktide koguarv 6 * 255 = 1530. Seda teed järgides läbitakse kõik 1530 värvispektri täielikult küllastunud värvi. Või vikerkaar. Tipud tähistavad punast, kollast, rohelist, tsüaani, sinist ja magenta värvi.

Kuubi mis tahes muu punkt tähistab värvi, mis pole täielikult küllastunud.

• Kas punkt asub kuubi sees, see tähendab, et punased, rohelised ja sinised koordinaadid erinevad nullist. Mõelge diagonaalile mustast tipust valge tipuni kõigi hallide varjundite joonena. Ja kõik kuubis olevad "mitte täielikult küllastunud värvid" tuhmuvad täisküllastusest servas selle "nullküllastuse" diagonaali suunas.
• Või asub punkt ühel kuubi kolmest tasapinnast, mis puudutavad musta tippu. Sellist värvi võib pidada täielikult küllastunud, kuid tumedamaks. Mida rohkem seda tumedamaks muuta, seda rohkem kaotab ta tajutud värviküllastuse.

Selle asemel, et kuue ümber oleks kõik servad, mis kirjeldaksid kõiki täielikult küllastunud värve, võime need 1530 värvi paigutada ringi, kus meil on 255 erinevat värvi 60 -kraadises sektoris - nagu siis, kui tuhmub punasest kollaseks, lisades sellele rohelise. Värviringi kõikide värvide läbimine on nagu kolme värvikontrolleri libistamine, üks kord, samal ajal kui ülejäänud kaks asuvad enamiku positsioonide vastas. Kuna ma kasutan mõnes värviskeemis värviringi või vikerkaare spektrit, määratlen värvi (tooni) ringi punktina, kasutades oma 1530 skaalat:

1530 skaala standardne 360 skaala

========== ================== punane 0 0 oranž 128 30 kollane 256 60 roheline 512 120 türkiissinine 768 180 sinine 1024 240 indigo 1152 270 lilla 1280 300 roosa 1408 330

See skaala 1530 lihtsustab vikerkaarevärvide muutmist RGB LED -ide väärtusteks.

Miks igas jaotises 255 värvi? Miks mitte 256? Noh, ühe sektori 256. värv on järgmise sektori 1. värv. Seda värvi ei saa kaks korda lugeda.

Kuid paar sõna PWM -i kohta

Tüüpiline LED on loodud särama eredalt antud pingel. Selle pinge alandamine võib heledust vähendada, kuid valgusdiood ise ei ole hämaratav ainult pinge langetamisega. Poole pinge juures ei pruugi see üldse sisse lülituda. Hämardamine saavutatakse selle asemel täis- ja nullpinge vahel. Mida kiirem on lülitus, seda vähem vilkuv inimsilm ära tunneb. Kui valgusdiood on pooleldi sees ja pool ajast väljas, tajub inimsilm valgust nii, nagu see paistaks poole heledama LED -i efektiga. LED -i hämardamine tähendab täieliku efekti ja null -efekti aja vahelise suhte reguleerimist. See on PWM ehk impulsi laiuse modulatsioon.

Selle projekti jaoks ostetud odav RGB SMD LED -riba sisaldab seadet, mis hoolitseb PWM -i eest. Selles projektis loon PWM -i selle asemel Arduino UNO -ga. RGB värviruum, nagu tavaliselt arvutiekraanil rakendatakse, on teoreetiline struktuur, kus kujutatakse ette, et iga värvikanali väärtus on vahemikus 0 kuni 255 ja kanali heledus järgiks seda väärtust lineaarselt. Arvuti graafikakaart võib kompenseerida mis tahes lühendeid sellest lineaarsest ootusest, mis tegelikel LED -idel võib olla. See, kas selles projektis kasutatavad SMD -valgusdioodid järgivad lineaarselt kasutatud PWM -väärtusi, ei kuulu selle projekti reguleerimisalasse. PWM väärtus 255 loob kõige eredama valguse. Kuid väärtus 128 ei pruugi olla heledus, mida tajutakse poole heledusest 255. Ja 192 ei pruugi olla tajutav heledusena täpselt 255 ja 128 keskel.

Samm: skeemid

Siin esitan elektroonika skeemid. Foto näitab, kuidas mu ühendus välja näeb. Olen jootnud kiibid, juhtmed ja nupu perma proto tahvlile. Siiani on komponendid lihtsalt juhtmetega ühendatud, kuid jätan teie enda otsustada, kuidas need kenasse kasti mahutada ja kuidas juhtmed LED -ribade külge tõmmata. Kui leiate 4 -juhtmelise lameda kaabli, kasutage seda, sest üks LED -riba vajab 4 juhtmest. Mul oli ainult 3 -juhtmeline lame kaabel, seega vajasin ma lisatraati, mis muutis selle natuke koledaks.

Samm: kood

Kood on kirjutatud Arduino Uno jaoks. Unol on ainult 6 PWM -toega tihvti, kuid mul on neid vaja 9. Nii et ma kasutan spetsiaalset PWM -i raamatukogu, mille on kirjutanud Brett Hagman. See tuleb installida teie Arduino IDE -sse.

wildfire.ino on peamine projektifail, see sisaldab funktsioone setup () ja loop (), samuti mõningaid muid kõigi skeemide ühisfunktsioone.

wildfire.h on tavaline päisefail.

Erinevaid skeemifaile saab projekti eraldi vahekaartidena kleepida.

6. samm: tegevuses

7. samm: edasiarendamine

• Asendage ühe nupuga liides ESP8266 -ga, et võimaldada traadita ühendust Android -telefoniga, kus kasutajaliides on veebileht skeemide juhtimiseks.
• Kasutatavasse ribasse on jäänud veel umbes 70 RGB SMD LED -i. See on 24 riba, igas 3. Veel 24 kanalit vajab uut lähenemist. See vajaks Arduino Mega 2560 ja veel mõnda ULN2803AP kiipi, alternatiivina kahte 16 kanaliga servoplaati, mida kasutatakse sageli LED -ide jaoks.
• Kasutamata on ka algse LED -riba kaugjuhtimispult ja selle vastuvõtja. Ma pole vastuvõtjat veel avanud, kuid seda võiks ehk kuidagi uuesti kasutada. Võiks lasta Arduino kaaperdada oma loogika ja lasta tal edastada Arduinole valgusnäituse juhtimiseks arvandmeid.