Interaktiivne LED -perioodiline tabel: 12 sammu (piltidega)

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

Jälgige rohkem autorit:

Mul ja mu sõbrannal on elementide kogu - ainulaadsete ainekillude näidised, mis moodustavad kõik universumis! Sellise huvitava kollektsiooni jaoks otsustasin ehitada vitriini, mis näitab näidiseid kogu nende maailma loovas hiilguses.

Ma tean, et paljudel inimestel pole elementide kogu, kuid kõigil on midagi näidata! Selle juhendi eesmärk on anda teile piisavalt arusaamist ehitusprotsessist, elektroonikast ja koodist, et luua oma kohandatud kuvar, mida soovite.

Ekraani interaktiivsus muudab õpetajatele suurepäraseks õppevahendiks perioodilisustabeli omaduste ja erinevate elementide omavahelise seotuse demonstreerimise. Üldiselt on seda ka lihtsalt väga lõbus vaadata!

Samm: mida vajate

Kõik ostetud kohalikust ehituspoest, kui pole teisiti öeldud.

Kogu elektroonika ostetud Ali Expressist (lingid antud). Ali Express on koht, kust saab odavat elektroonikat, mis on tavaliselt üllatavalt kvaliteetne.

Materjalid

Raam - võti: (pikkus x laius x kõrgus) x kogus

• Männiplaadid (2400x60x10mm) x7
• MDF -leht (1200x600x4,5mm) x2
• Liivapaber (120 grit)
• Puiduliim
• Puidust täiteaine
• Valge akrüülvärv --- Kunstipood
• Pliiats
• Dekoratiivvorm (2400 mm) x2
• Balsa puit (1000x10x2mm) x6 --- Kunstipood

Elektroonika

• LED-id (neopikslid/ws2812b) x90 --- Ali Express Link "1m 100 IP30" annab teile 100 mitteveekindlat LED-i
• Traat (5 m rullid 22 gab. Või sarnased. Eelistatud erinevad värvid) x3 --- Ali Express Link
• Arduino Nano --- Ali Express Link
• Bluetooth-moodul (HC05) --- Ali Express Link
• Toide (5V 4A) --- Ali Express Link
• Toitejuhe --- Kasutatud kauplus
• Jootma --- Ali Express Link
• Prototüüp täpilaud --- Ali Express Link
• Naiste tihvtide päised --- Ali Express Link
• Kruviklemmid --- Ali Express Link

Tööriistad

• Jootekolb
• Multimeeter --- Ali Express Link
• Käsisaag (või lauasaag)
• Kuum liimipüstol (liimipulkadega)
• Puurida
• Puur (3-8 mm)
• Klambrid
• Mõõdulint
• Traadi eemaldaja --- Ali Express Link

2. etapp: planeerimine

Funktsioonid

• Ekraan on perioodilise tabeli kujul. Nii saavad LED -id näidata perioodilisustabeli funktsioone ja suundumusi.
• Iga positsioon perioodilisustabelis on suletud riiul, millele elemendinäidis saab toetuda.
• Kasutasin WS2812B LED -e, mida saan iga värvi eraldi valgustada.
• Ekraanil on Bluetooth -funktsioon ja selle juhtimiseks telefonirakendus. Peamine asi, mida ma selle kuvariga tahtsin, oli see, et see oleks interaktiivne. Telefonirakendus muudab mängimise nii lõbusaks!

Ehitus

Ekraan on valmistatud 60x10 mm männiplaatidest. Sain oma 2,4 m pikkused, kuid saadaval oli palju pikkusi. Kõik lõikamiseks vajalikud tükid sobivad hõlpsalt 7 pikkusega 2,4 m. Jäänud oli peaaegu üks täispikkus - juhuks, kui ma mõne vea teeksin!

Olen joonistanud teile "raamimisplaani", mida järgida. Kasutage seda koos raamimispikkuste ja -kogustega, mis näitab, kui palju igast pikkusest tuleb lõigata. Mõlemad skeemid on värvikoodiga ja märgistatud tähtedega, nii et teate, milline tükk kuhu läheb. Kõik tükid lõigatakse välja ja liimitakse puiduliimiga.

Viimane skeem kujutab esipaneeli ja tagapaneeli kujundeid, mis lõigatakse MDF -ist välja ja liimitakse kohale. Soovitan lihtsalt raami MDF -i peale asetada ja kujundeid pliiatsiga jälgida. Paneelide kuju on lihtsalt selleks, et anda teile ettekujutus nende väljanägemisest.

Lantaniidid ja aktiniidid

Mul ei ole praegu lantaniidide ja aktiniidide proove, nii et ma ei teinud seda perioodilisustabeli osa, mis neid sisaldab. Teen seda siiski tulevikus!

Elektroonika

Elektroonika planeerimine on dokumenteeritud hiljem juhendis.

Samm: puidu lõikamine

Plaani järgides oli vaja mõõta 60x10 mm männi tükid ja lõigata need konkreetse pikkusega. Kasutasin mõõdulindi ja pliiatsiga märgistust, kui kaua oli vaja iga puutükki kasutada, seejärel kasutasin ruudu, et tõmmata joon üle puidu. Pärast iga märgitud joont lõikasin saega otse joone taha. Ärge lõigake otse joonele, vastasel juhul saate puidutüki, mis on saeketta paksuse tõttu pisut liiga väike. Silusin iga tüki karedad servad liivapaberiga siledaks. Pärast iga tüki lõikamist on kasulik märgistada see vastavalt plaanile pliiatsiga, et kokkupanek oleks palju lihtsam.

Märkus: täpsus on väga oluline. Minu lõiked ei olnud kõik täiuslikud, nii et mul oli üsna palju lünki, mida hiljem puidutäidisega täita. Laua- või mitmiksaag koos aia või stopperiga muudaks lõiked palju täpsemaks.

Samm: raami kokkupanek

Tahtsin, et kõik 60 mm vertikaalsed lõigud oleksid joondatud nii mõõdetud, märgistatud ja ruudukujulised, kus igaüks neist tuleks horisontaalsete plaatide külge liimida. Näiteks on alumine plaat "J" märgitud 10 mm (et võimaldada ruumi vertikaalsele külgplaadile), siis loen 60 ja märgin 70, siis loen vertikaalse lõigu jaoks 10, siis veel 60 ja märgin 140 ja nii edasi.

Tükkide kokku panemiseks kandsin ühendatavatele pindadele puiduliimi, paigutasin need ettevaatlikult õigesse asendisse ja kinnitasin klambritega. Liimisin korraga ainult paar tükki ja lasin neil kuivada oma piiratud arvu klambrite tõttu ja kuna muidu oli raske kõike otse hoida. Ma leidsin, et see aitas kõik tasasele pinnale asetada ja pingutada klambreid täpselt nii palju, et saaksin siiski positsioneerimisega vaeva näha, ilma et kõik tükid ümber kukuksid. Kui tükid olid paigas, pingutasin klambrid täielikult. Kui raam oli täielikult kokku pandud, oli see palju tugevam kui ma eeldasin, kuna seal oli palju erinevaid liimühendusi. Kui soovite tugevamat ekraani, võite tükkide kokku sobitamiseks kasutada väikesi kruvisid või lõigatud pilusid.

Märkus: Sellise struktuuri kokku liimimisel aitab võimalikult palju klambreid. Võimalik, et saate sõpradelt laenata või odavalt kasutatud asju leida.

Samm: piirid

Et kuvar näeks seinale riputamiseks natuke kenam välja, otsustasin selle raamida. Tõin dekoratiivse liistu (kontuurpuidu tüüp, mis teeb pildiraame) ja puit liimisin selle ekraani külgedele, kinnitades selle kindlasti liimi kuivamise ajal oma kohale. Keeruline osa sellest oli liistude 45 -kraadiste nurkade lõikamine, nii et nurgad sobiksid kenasti kokku. Minu meetod oli voltida A4-formaadis paberitükk lühikesest servast pikaks servaks, et teha 45-kraadine nurk, ja kasutada seda joonte alumisel küljel (tasasel küljel) oleva joone jälgimiseks. Liistude joondamiseks mõõtke kuvari külje pikkus, millele liist asetate, ja märkige selle pikkusega liistu siseserv. Alustage kindlasti umbes 30 mm ja märkige ka alguspunkt. Seejärel lähevad 45 kraadised jooned kahest märgitud punktist väljapoole.

6. samm: tagakülg ja esipaneel

Toetamine

Ekraan vajab tuge, et anda LED -idele midagi peegeldust, muuta ekraan turvalisemaks ja peita kõik juhtmed, mis sinna tagasi tulevad. Tausta valmistamiseks kasutasin kahte lehte 1200x600x4.5mm MDF. Asetasin MDF -lehed horisontaalsele tasasele pinnale otse üksteise kõrvale ja asetasin kuvariraami nende peale. Liigutasin raami, kuni õmbluse peitis raami üks vertikaalne laud. Seejärel jälgisin pliiatsiga ekraani väliskülge MDF -ile ja lõikasin selle saega välja. Keerasin ekraani tagurpidi ja liimisin puidust liimiga ekraani tagaküljele tagakülje. Katsin aluse raskete esemetega, et see ei tõuseks ega liiguks kuivatamise ajal.

Tagumised augud

Taust vajab LED -juhtmete läbimiseks igas lahtris auke. Kasutasin akutrelli ja 6 mm otsikut, et puurida igasse lahtrisse kaks auku. Üks auk igas ülanurgas. Ülemistes nurkades olevate aukude ja juhtmetega on neid kuvarit vaadates raskem näha.

Esipaneel

Tahtsin, et ekraan oleks ristkülikukujulisem, nii et panin raami alla tüki 4,5 mm MDF -i ja jälgisin MDF -ile ebakorrapärase 16x3 lahtri kuju. Seejärel lõikasin kuju välja saega ja liimisin selle puiduliimiga raami külge.

Vahekaardid

Lõikasin väikesed MDF -ruudud, mille 1 nurk oli lõigatud, et liimida, et hoida esipaneeli ja raami veidi kindlamini koos. (Nende vahekaartide fotosid saab näha elektroonika jaotises).

Samm 7: Viimistlus

Maalimine

See oli raske otsus, kas puit värvida või värvida. Lõpuks värvisin kogu ekraani mõne odava akrüülvärviga valgeks. Otsustasin, et valge peegeldab kenasti LED -valgustust ja süttib tõeliselt rakke. See töötas kindlasti minu kasuks!

Laserlõigatud tähed

Mul oli hiljuti õnne, et mul oli juurdepääs laserlõikurile, et lõigata ekraanile mõned kohandatud mustad akrüültähed. Ma arvan, et see täiendab ekraani esteetikat. Enne kui sain juurdepääsu laserlõikurile, mõtlesin mõne odava puidust kirja ostmise ja selle värvimise. (Leidke lisatud fail, mida kasutasin).

8. samm: elektroonika - planeerimine

LEDid

Kasutasin juhtmete ja kodeerimise lihtsuse tõttu WS2812B LED -e. Algselt plaanisin multipleksitud LED -ide ja vahetusregistrite seadistamist. WS2812B muudavad elu palju lihtsamaks! Isegi kui te ekraani ei ehita, soovitan nende LED -idega mängida, sest need on uskumatud (ja Ali Expressilt odavad)!

Võimsus

Ekraani jaoks kasutasin 90 WS2812B LED -i. Igal valgusdioodil on 3 värvi (punane roheline ja sinine), millest igaüks tõmbab kuni 20 mA täisheledusega. Kui kõik kolm värvi on maksimaalse heledusega, tõmbab LED kuni 60 mA.

60mA x 90 LED = 5400mA (5.4A)

Leidsin Ali Expressilt odava 5 -voldise toiteallika, mis toidaks 4A, nii et tõin selle. Sellest toiteallikast piisab seni, kuni mul pole korraga liiga palju täisheledusega LED -e. Mul oli probleem vilkuvate LED -idega, kuid see oli peamiselt tingitud pingelangusest (mida ma hiljem selgitan). Soovitan arvutada maksimaalne voolutugevus nagu mina ja osta vähemalt selle väärtusega toiteplokk.

WS2812B LED -id töötavad 5 V toitel, seega veenduge, et saate 5 V toiteallika.

Bluetooth

Tahtsin, et ekraan oleks interaktiivne. Bluetooth -ühendus telefonirakendusega oli selleks lihtsaim viis. HC05 Bluetooth -moodulit on lihtne kasutada. Te käsitlete seda lihtsalt jadaühendusena.

9. samm: elektroonika

Ühenduse kaart

Lugege ühendusi ühendusskeemi pildilt või kirjutage allpool:

(Arduino) D9 - DIN (LED -ahela algus)

(Arduino) GND - GND (toide)

(Arduino) +5V - +5V (toide)

(Arduino) TX - 1K takisti - 2K takisti - GND (toide)

Kahe takisti keskpunkt - RX (Bluetooth -moodul)

(Arduino) RX - TX (Bluetooth -moodul)

(Toide) +5V - +5V (LED -ahela algus)

(Toide) GND - GND (LED -ahela algus)

(Toide) +5V - +5V (Bluetooth -moodul)

(Toide) GND - GND (Bluetooth -moodul)

LED -ide juhtmestik

WS2812B LED -ide juhtmestik on üsna lihtne, kuid seda on PALJU! Seal on 90 LED -i, igaüks 6 jooteühendusega. See on 540 jootekohta! Tõin WS2812B -d väikestele ringikujulistele trükkplaatidele, mis oli mõnevõrra tüütu, kuna pidin need iga riiuli ülaossa kuumliimima. Soovitan hankida jaotises "Mida vajate" lingitud WS2812B LED -ribad, kuna neil on juba kleepuv aluspind ja suurem pind, nii et nendega on lihtsam töötada. Kui valite ribad, tuleb iga LED välja lõigata, lõigates kontaktplaatide vahel olevatele joontele.

Igal WS2812B -l on 6 ühendust. 2 +5V, 2 GND, DIN ja DOUT. DIN ja DOUT tähistavad andmeid sisse ja välja. Andmetraat peab liikuma eelmistelt valgusdioodidelt DOUT järgmistele valgusdioodidele DIN. Toite- ja maandusjuhtmed järgivad eeskuju, kuni kõik LED -id on ahelana ühendatud. Elektriskeemil on kujutatud, kuidas LED -id on ühendatud, kui minu selgitusel poleks mõtet!

Märkus: LED -idel on nool, mis annab teile teada, millises suunas nad ahelas peavad olema. See on pigem hea näitaja kui lihtsalt DIN ja DOUT vaatamine.

Kuumalt liimisin valgusdioodid iga riiuli ülaossa, mis on suunatud skeemil "LED -paigutus" näidatud suunas.

Jällegi, järgides "LED -paigutuse" skeemi, lõikasin traadid, mis jõudsid ahela iga LED -i vahele MDF -aluspinnale puuritud aukude kaudu. Kasutasin +5V, GND ja Data liinide jaoks erinevat värvi juhtmeid, et veenduda, et poleks segadust, milline juhe millise LED -i külge joodetakse. Pidin iga juhtme traadist eemaldajaga eemaldama, enne kui need kokku jootma hakkasin, nagu eespool 3 lõigus kirjeldatud.

Toiteallika juhtmestik

HOIATUS: VÕRGU VÕIMSUS VÕIB TAPPIDA. KASUTA ETTEVAATUST TOITVEERME TÜHJENDAMISEL VÕI OSTA VARUVÕRGU JUBA KINNITATUD KAABLIGA.

Kaasa võetud toiteplokil ei olnud toitekaablit küljes. Leidsin oma riigi kohalikult kasutatud kaupluselt toitekaabli. Toiteallikas, mille linkisin jaotises "Mida vajate", on 110/240V sisendiga, nii et see peaks enamikus riikides töötama.

MÄRKUS. VÄRVIKODEERITUD PÕHITRITSID ALLA VÕIVAD OLLA ERINEVAD erinevates riikides.

Ma eemaldasin toitekaabli, et paljastada 3 värvilist juhtmest. Roheline maa jaoks, sinine neutraalseks ja pruun faasiks. Ühendasin need juhtmed toite kruviklemmidega.

(Traat) Roheline -> GND (toide)

(Traat) Sinine -> N (toide)

(Traat) Pruun -> L (toide)

MÄRKUS. KUI PÜSITATE KAABLI VÕRGUVÕRGU - OTSIGE OMA KOHALIKU VÄRVIKOODI.

Arduino ja Bluetooth -moodul

Komponentide jootmiseks kasutasin prototüüpplaati. Lõikasin Arduino Nano kaheks ribaks naissoost tihvtide päised, mis olid lõigatud suuruseks, seejärel lõikasin päised koos Arduinoga prototüüpplaadile. Seejärel jootsin päised altpoolt prototüüpplaadile. See võimaldab meil programmeerimiseks kasutada eemaldatavat Arduino. Ma kasutasin oma ekraani jaoks tegelikult Arduino nano -terminali, kuid kui ma seda uuesti teeksin, kasutaksin päiseid.

Ma tegin sama Bluetooth -mooduliga, kuid ilma päisteta (see ei pea olema eemaldatav).

Kruviklemmid joodeti sisse, et lihtsustada ühendamist LED -ahela ja toiteallikaga (juhtmestik on ikka sama, mis skeemil, kuid toitejuhtmed ja LED -keti juhtmed on kruviklemmiga katkestatud.

Seejärel joodeti Bluetooth-moodul, Arduino, toiteallikas ja LED-ahela algusots kokku vastavalt lõigatud ja eemaldatud juhtmetega vastavalt ühendusskeemile.

Elektroonika turvamine

Seejärel kinnitati prototüüpplaat ja toiteplokk kuuma liimi abil perioodilise tabeli tagaküljele.

10. samm: kood

Olen püüdnud kirjeldavalt kommenteerida ja koodi hõlpsasti jälgida.

Siin on kiire ülevaade selle toimimisest:

Mõisted

Koodi ülaosa on täis massiive perioodilise tabeli kohta teabe salvestamiseks ja LED -ahela paigutuse ja elementide korraldamise vahel teisendamiseks.

Bluetooth

Ainus kood ahelas on kood jadaühendusest (millele on ühendatud Bluetooth -moodul) andmete lugemiseks ja funktsiooni kutsumiseks, mis valib vastuvõetavate käskudega toimimise.

Käsud

Enamik käske on vaid üksikud sõnad. Mõnel on näiteks ees- ja järelliide: select23 lülitab sisse elemendi 23. On olemas funktsioon, mis töötab välja, kui antud käsul on eesliide ja tagastab selle sufiksi.

Funktsioonid

Iga animatsioon või funktsioon on funktsioonis. Koodi vaadates näete, et neid on üsna vähe! Kui funktsioone kutsutakse õigete parameetritega, süttib ekraan ja teeb asju!

Ressursid

Põhinesin oma Bluetooth -ühenduse koodil sellel õpetusel: Bluetoothi ja Arduino õpetus

WS2812B -de juhtimiseks mõeldud FastLED -i kogu saab alla laadida siit: FastLED -i kogu

Teavet FastLED -teegi kasutamise kohta leiate siit: FastLED -i teave

Samm: telefonirakendus

MIT App Inventor on suurepärane veebitööriist, mis muudab Androidi rakenduste loomise suhteliselt lihtsaks. Selle loomisel saate oma rakendust vaadata mitmel viisil, et veenduda selle õigsuses. See kasutab hõlpsasti õpitavat plokipõhist programmeerimist.

Peamine põhjus, miks ma App Inventorit armastan, on see, et see saab minu telefonide Bluetoothi abil Bluetooth -mooduliga Arduinoga ühenduse luua!

Alustamiseks on palju õpetusi. Siin on suurepärane juhend App Inventorile koos Arduinoga.

Mu tüdruksõber andis oma panuse, luues ekraani juhtimiseks kasutatava rakenduse. Seal on otsitav loend üksikute elementide valimiseks, temperatuuri ja kuupäeva funktsioonide liugurid ning kõige muu jaoks nupud. Sellel on ka keritav ülemine menüü!

App Inventori fail on lisatud, kui soovite seda vaadata. Pidage meeles, et töötame endiselt välja mõned vead.

12. samm: näpunäited

Siin on mõned näpunäited iga elektroonikaprojekti jaoks

Kui teete keerulist projekti, mis koosneb paljudest omavahel suheldavatest osadest, alustage väikestest üksikutest komponentidest.

Ekraani jaoks alustasin õpetuse järgimisest, et ühendada Bluetooth-moodul Arduinoga ja saata andmed valmis Bluetoothi terminalirakendusega.

Pärast selle töö alustamist sain WS2812B LED -id iseseisvalt tööle, seejärel ühendasin ja lisasin Bluetooth -mooduli.

Pärast paari erineva funktsiooni lisamist tegi mu tüdruksõber mulle rakenduse App Inventor 2, et saata käsud nuppude vajutamisel automaatselt.

Ärge tehke kõike korraga. Alusta väikesest ja siis ehita suureks.

Vilkuvad LED -id

Mul oli suur probleem LED -ide vilkumisega, kui tegin liiga palju LED -e korraga valgeks.

Kas see oli sellepärast, et minu toiteallikas oli LED -ide arvu osas alahinnatud? Ilmselt. Kuid teine soodustav tegur on pingelangus pikamaakaablitel.

Pingelanguse fikseerimiseks ühendasin toiteallika +5V ja GND juhtmed otse LED -ahela otsa ja keskele. See lahendas mu probleemi.

Pange tähele, et ainult +5V ja GND juhtmed tuleb ühendada otsa ja keskele. Ahelat peaks ühendama ainult üks andmeside.

Lõikamine ja täitmine

Tükkide lõikamisel olge ettevaatlik, et saada täpsed lõiked. Peatamisplokiga mitrasaag aitaks tõenäoliselt väikesteks tükkideks. Minu lõiked ei olnud täiuslikud, mis viis lünkadeni, mis viisid puidu täitmise ja lihvimiseni.

Täname lugemise eest, loodan, et teile meeldis protsess