LED -vihmavari Arduinoga: 14 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:51

Arduinoga LED -vihmavari ühendab vihmavarju, 8x10 LED -maatriksi ja Arduino mikrokontrolleri, et luua juhitav, programmeeritav LED -kogemus teie vihmavarju privaatsuses. See projekt on inspireeritud sokkimestri elektrilisest vihmavarjust ja mitmetest sellel saidil olevatest LED -maatriksi juhistest, eriti selle väga täieliku autorilt barney_1.

Ole valmis vihmavarju pimpima! Kõigil selle projektiga tegelejatel peaks olema juurdepääs standardsetele jootetööriistadele - tangidele, diagonaallõikuritele, traatlõikuritele ja -puhastusvahenditele, jootekolbile ja jootetile, multimeetrile - ning neil peaks olema Arduinoga töötamise kogemus. Arduino seadistamine pole keeruline ja selles juhendis on programm, mis sisaldab mitut erinevat LED -ide animatsiooni. Video on teel! Näidiskood (vt viimast sammu) on samuti teel. Minu kood ei kasuta nuppude lülitit ja ma töötan selle kallal.

Samm: osad

Selle projekti jaoks on väga vähe osi ja need on enamasti üldised. Neid saab hõlpsasti hankida paljudelt veebimüüjatelt - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco ja All Electronics. Asendaja tundub mõistlik. Elektroonika 1 x mikrokontroller-Arduino Diecimilia 1 x vihmavari 1 x MIC2981-8-kanaliline kõrgepinge ja suure voolu allika draiverite massiiv-576-1158-ND1 x Protoshield Arduino jaoks koos väikese leivaplaadiga-Adafruit Industries 80 x LED - võimalikud mitmed valikud 8 x takistid - sõltub LED -i valikust ja allikapingest Igal vihmavarju ribil on must traat (valgusdioodide katoodide jaoks) ja iga vihmavarju ümbritsev valgusdioodide ring nõuab täispikkuses punast traati (valgusdioodide anoodide jaoks). Mõned on vajalikud ka kettide otste tagastamiseks Arduinole. 24 jalga must traat katoodikettide jaoks (järgige ribisid tagasi keskele) 70 jalga punane traat anoodrõngaste jaoks (rõngad ümber vihmavarju) Mitmesugused standardsed isased päised - termokahanevad torud 1/16 - vaja on umbes seitse jalga torusid -Off-MomPatience… ja jootmisoskus. LED-de maatriks tuleb hoolikalt ehitada ning anoodid ja katoodid üksteisest isoleerida termokahanevate torudega. See võib aega võtta.

2. samm: järelmõtted - ette hoiatatud on eelvarustatud

Vihmavari Ärge kasutage oma parimat vihmavarju! Või isegi kellegi teise parim vihmavari. Vihmavari on projektile pühendunud ja kuigi te võiksite LED -maatriksi välja võtta, ei soovi te seda selleks ajaks, kui olete lõpetanud. Paigutus Kuigi valgusdioodid pakuvad vihmavarju all isikupärastatavat kogemust, pole need väljast eriti nähtavad. /vihmavarju kohal. Mõelge, kas soovite, et LED -id oleksid vihmavarju välisküljel. Need oleksid palju nähtavamad ja paigaldamine palju lihtsam. Juhtmete Arduinosse toomiseks peaksite kangasse auke tegema. Sel juhul võidab stiil hüdroisolatsiooni. LEDid Valige kena värv, enne kui selle asja tegemiseks palju aega kulutate. LED-id on eBays ilmselt odavamad kui kataloogide kaudu, seega uurige oma võimalusi. Juhe Väiksema läbimõõduga või mitmeahelaline traat on tõenäoliselt parem kui AWG xxx täisjuhe. Kasutasin täisjuhet ja see muudab vihmavarju kokku voltimise peaaegu võimatuks. Samuti ei kasutaks ma anoodirõngaste jaoks punast traati. Oleksin valinud tumedama värvi, mis on vähem nähtav.

3. samm: disaini kaalutlused

Arduino Selle projekti juurdepääsetavaks muutmiseks otsustasin kasutada Arduinot, mitte teist Atmel AVR mikrokontrollerit. Arduinoga pole vaja kohandatud tahvlit kujundada ning programmeerimine ja kohandamine on Arduino platvormiga palju lihtsam. Arduino ainus negatiivne külg on see, et see on suur ja ei sobi hästi vihmavarju. Kasu kaalub aga üles kulud. See projekt põhineb Arduino Diecimilia'l, kuid (ma arvan) on pistikud uuematel versioonidel samad. Igal juhul, kui te selle projekti ette võtate, veenduge, et teil oleks selge arusaam kasutatava Arduino mudeli olekutest ja tihvtidest. See muudab kõik siin kirjeldatu ja selle vahel, mida on vaja teha, hõlpsasti rakendatav. MIC2981 Micreli MIC2981 kiip võib toita 8 LED -ahelat. See tähendab, et kümne vihmavarju ümbritseva valgusdioodi kaheksa ümmarguse rea/rõnga anoodid on ühendatud MIC2981 -ga (üks nööpnõel toidab iga rida/rõngast) ja ribide (veergude) ahelate valgusdioodide katoodid on seotud nööpnõel Arduino peal. See võimaldab võimalust, et reas/rõngas olevad 10 valgusdioodi põlevad samaaegselt piisava vooluga, et neid ühtlaselt valgustada. Seda kiipi selles projektis praegu ei kasutata. Mul on plaan seda kasutada LED -rõngaste toiteks ja heledamaks muutmiseks. AdaFruit Industries'i Arduino protokilp Ma kasutasin seda protoshieldi väikese leivaplaadiga, et saaksin Arduino teiste projektide vihmavarjust lahti ühendada. Pisikesel leivaplaadil on piisavalt ruumi selle projekti jaoks vajalike ühenduste jaoks.

Samm 4: MockUp

Veendumaks, et ma saan aru, kuidas LED -massiivi tuleks valmistada, tegin 3x3 massiivi, et näha, kas jootmine ja programmeerimine toimivad. Nad tegid! Seega otsustasin projektiga edasi minna. Kui olete kindel, et mõistate LED -massiivi, jätke see samm vahele. Vastasel juhul investeerige 3x3 massiivi tegemisse ja selle testimisse paar LED -i, mõni traat, kokkutõmbumispakend ja umbes tund. Massiivi tegemise üksikasjad on järgmistes etappides, kuid on rakendatavad makettide puhul.

3x3 LED -maatriksi loomiseks järgige ja muutke LED -maatriksi tegemise samme, mis kirjeldavad täielikku maatriksit. Allpool näidiskood makett ei kasuta MIC2981 (kirjutasin selle enne, kui mul oli:-). Iga LED süttib kordamööda. See töötab 3x3 massiivi puhul, kuid ei skaleeru hästi. [Tegelikult skaleerub see suhteliselt hästi kogu maatriksiga, kuid valgusdioodid on natuke hämarad.]

Samm: LED -maatriksi valmistamine - osade ettevalmistamine

Valgusdioodid Valmistage valgusdioodid ette, painutades nende juhtmeid. Järgnevalt suunatakse valgusdioodid lameda servaga samas suunas. Valik on meelevaldne, kuid orientatsiooni standardiseerimine vähendab eksimisohtu. Hoidke valgusdioodi lameda küljega (katoodipool) paremale pööratud. Keerake katood enda poole. See osutab katoodid maapinnale, suund, kuhu elekter tahab voolata:-). Looge painutus LED-i põhjast umbes 1-2 mm allapoole. See võimaldab LED -il juhtme üle uhke olla. Pärast katoodide jootmist painutatakse anood vasakule. See hoiab ära segaduse jootmisel. Mõlemad juhtmed peaksid moodustama täisnurga, nii et katood oleks suunatud teie poole ja anood vasakule. See on sada kuuskümmend tükki ja nõuab nende jaoks umbes seitset jalga. Lõika päiste jaoks veel kaheksateist (18) tükki. Juhe Lõika mustad juhtmed, mis on võrdsed vihmavarju ribidega. Tehke need ribidest piisavalt pikemaks, nii et Arduinoga ühendatavate päiste loomiseks oleks piisavalt traati. Vihmavarju ümber on 8 LED -rõngast (see on MIC2981 väljundtihvtide arv), nii et iga katoodiahel või veerg koosneb 8 LED -ist. Asetage juhtmed välja ja märkige valgusdioodide asukohad mööda ribisid. Selle punkti vahekaugus määrab kauguse kontsentriliste rõngaste vahel. Eemaldage igas kohas väike isolatsioonitükk (umbes 3 mm). Lõigake isolatsioon läbi traadieemaldajatega kahes kohas umbes veerand tolli kaugusel. Seejärel purustage isolatsioon tangidega ja lõigake isolatsioon kasuliku noaga välja või tõmmake see sõrmedega välja. Igasse avatud ruumi pange väike kogus jootet. See on ettevalmistus LED -katoodide jootmiseks nendele kohtadele.

6. samm: LED -maatriksi tegemine - katoodiahelad

LED -maatriksi tegemise esimene samm on LED -katoodide ahelate konstrueerimine. Eelmises etapis lõikasite kümme (või mitu ribi vihmavarjul) musta juhet ja eemaldasite isolatsiooni kohtades, kus LED -id on joodetud. Selles etapis joote valgusdioodide katoodid.

Võtke triikraua otsa väike jootetükk. Asetage valgusdiood nii, et traat läbiks LED -i kahe juhtme vahel, ja asetage kuum triikraud katoodi jootmiseks. Raua ja traadi joodis peaks ühenduse loomiseks voolama. Sa põletad oma sõrme ja nad ahvatlevad sind. Pärast jootmist lõigake anood nii lühikeseks kui võimalik. Lühise vältimiseks on iga jootekoht kaetud termokahaneva toruga. Torud tuleb paigaldada pärast ühenduse loomist ja enne järgmise LED-i kinnitamist (on segadust? Saate varsti aru:-), nii et libistage tükk kohe sisse. Kuumutage oma kohale kokkutõmbumiseks. Korda seda ahela ülejäänud LED -ide ja ülejäänud kettide puhul. Märkus. Selles juhendis nimetatakse vihmavarju ribidele järgnevaid LED -ahelaid veergudeks ja kõik lõpevad Arduino tihvtiga. LED -katoodid on nende (mustade) juhtmete külge joodetud. Vihmavarju ümber tiirlevate valgusdioodide rõngaid nimetatakse ridadeks ja igaüks neist algab ühest MIC2981 väljundpoldist. LED -anoodid on nende (punaste) juhtmete külge joodetud.

Samm: LED -maatriksi valmistamine - anoodrõngad

See samm on kõige pikem ja masendavam. Võtke ruumi, kui töötate mitu päeva või nii kaua, kui saate söögilaua üle võtta.

LED -maatriks lõpetatakse katoodiahelatel olevate valgusdioodide anoodide jootmisega punaste juhtmete ümmarguste ridade/rõngaste külge. Mõõtmine on selles etapis mõnevõrra keerulisem kui katoodiahelate puhul, kuna iga rõngas on erineva raadiusega ja LED -ide vahekaugus on iga rõnga puhul erinev. Õige pikkuse arvutamiseks leidke koht, kuhu iga rõngas langeb, ja mõõtke vihmavarju ribide vaheline kaugus. Seda mõõtmist kasutate ka rõnga vahekauguse määramiseks. Korrutage see vahemaa ribide arvuga ja arvutage seejärel tagasituleku pikkus. Iga rõngas peab Arduino juurde tagasi pöörduma. Välimine rõngas on pikima tagasitulekuga ja tagasitulek lüheneb järk -järgult, kui rõngad muutuvad väiksemaks. Lõika kaheksa (8) sobiva pikkusega punast traati. Nagu eelmises etapis, märkige juhtmed õigetele vahekaugustele, purustage ja eemaldage isolatsioon ning pange igasse ava veidi jootet. Katoodiketid asuvad punaste juhtmete peal (seetõttu on LED -juhtme painutus veidi madalam). Jootke nagu enne ja pange enne järgmise ahelaga liikumist iga liigendi kohale termokahanevad torud. Kuum liimige juhtmed nendel ristmikel, et kaitsta LED -juhtmeid stressi ja purunemise eest. See on äärmiselt oluline, kuna maatriksi vihmavarju sisse töötamine tekitab liigestele märkimisväärset pinget. Selle sammu lõpus peaks teil olema ringikujuline valgusdioodide komplekt, mille kaks juhtmete komplekti (üks must, teine punane) tulevad ringi keskele tagasi. Järgmisel etapil teete tihvtide päised, et need juhtmed Arduino ja draiveri külge kinnitada.

8. samm: LED -maatriksi tegemine - valmis maatriks

Sel hetkel peaks teil olema valmis LED -maatriks. Katoodid joodeti mustade juhtmete külge, anoodid punaseks. Sellel peaks olema vihmavarju kuju. Tõenäoliselt on teie sõrmed põletatud. Teie pere arvab, et olete hull.

Maketi versioon on näidatud allpool. Täisversioon on parimal juhul kohmakas ja ma ei peatunud pildistamisel. Valmis LED -maatriksi nägemiseks vaadake vihmavarju pilte koos maatriksiga.

9. samm: LED -maatriksi valmistamine - tihvtide päised ja takistid

Enne punase ja musta juhtme pikkust kärpimist määrake, kuhu ja kuidas kavatsete Arduino vihmavarju külge kinnitada. See peaks sobima ülaosas asuvasse avatud ruumi. Kui see on kindlaks tehtud, lõigake juhtmed pikkuseks ja jootke need päiste külge.

Lükake termokahanevate torude tükid kaheksa punase juhtme peale, jootke need 8-kontaktiliseks päiseks ja kahandage torusid. Tehke ühendused kindlasti loogilisel viisil. Ma arvan, et väikseim sisemine rõngas on rida 1, nii et see kinnitatakse päise tihvti 1 külge ja MIC2981 sobiva tihvti külge. Kui teete vea, saate juhtmed uuesti lahendada või koodi parandada. Ärge tehke viga. [Panin anoodijuhtmed kokku ja olin loid loogilise järjekorra klaarimiseks. Selgub, et koodi abil on sama lihtne juhtida. Vt märkusi programmeerimisjaotises.] Sarnaselt tehke katoodiahelate päised. Seekord aga määravad Arduino tihvtide asukohad, et teete kaks päist. Samuti peate jootma ühe takisti reas. Takisti sõltub valgusdioodist ja pingest-õige väärtuse saamiseks pöörduge veebipõhise LED-takisti kalkulaatori poole. Igal päisel peaks olema viis (5) tihvti. Tehke ühendused kindlasti loogilisel viisil. Kuum liimige ühendused, kuna need hakkavad painutama ja pingestuma. Alloleval pildil on makett.

Samm 10: nuppude lüliti programmide muutmiseks

Nuppude lülitit kasutatakse programmide vahel vahetamiseks. See käivitab Arduino katkestuse, mis edendab programmi numbrit. Arduino Diecimilial (ja teistel; kontrollige oma versiooni) on kaks välist katkestust, mida saab lubada digitaalsetel tihvtidel 2 ja 3, kasutades funktsiooni attachInterrupt (katkestus, funktsioon, režiim). Jätke digitaalne tihvt 3 klahvilüliti jaoks. See jätab digitaalsed tihvtid 0, 1 ja 2 ja 4, 5, 6, 7, 8 anoodtihvtide plokkideks.

Katkestus käivitatakse, kui tihvt 3 läheb madalaks. Seetõttu tuleb seda hoida kõrgel, kuni vajutatakse nuppu, mille juures tihvt läheb madalale. Selleks on vaja tihvti kõrgel hoidmiseks 10K tõmbetakistit. Vaadake leivaplaadi pilti ja lugege üles- ja allatõmbetakistuste kohta.

11. samm: leivalaud

Selles projektis kasutatakse Adafruit Industries'i Protoshieldi koos väikese leivalauaga (kuigi kõik seadmed, mis vihmavarju mahuvad, peaksid töötama). Pisikesel leivaplaadil on seitseteist (17) rida ja see projekt kasutab neid kõiki! Pange tähele, et näidatud leivalaud ei sisalda seadet MIC2981. Mul pole ühtegi. Ometi. Vihmavari töötab ilma selleta piisavalt hästi, et otsustasin selle juhendi enne selle saamist kirja panna.

Võimalik on palju erinevaid konfiguratsioone, seega kasutage seda juhendina. Pöörake siiski tähelepanu nuppude lüliti asukohale. Arduino kahte tihvti saab (hõlpsalt) konfigureerida katkestustena ja ühe nupuga peab ühendusnupp olema ühendatud. Allolev pilt on ilma MIC2981 kiibita. Laadin pildi üles, kui osa saan, ja muudan vastavalt leivalauda.

12. samm: LED -maatriksi testimine

See on ilmselt mängu hiljaks jäämine, et kaaluda testimist, kuid parem hilja kui liiga hilja. Enne LED -maatriksi vihmavarju paigaldamist (järgmine samm) ühendage maatriks Arduino külge ja käivitage allpool toodud testkood. Kood jookseb lihtsalt läbi iga LED -i ja katsetab seda. Kui mõni ühendus on halb või valgusdioodid katki, parandage need kohe, kui kõik on kättesaadav.

See on ka aeg määrata, milline tihvt vastab mõnele reale või veerule. Kui olite tihvtide päiste tegemisel ettevaatlik, teate seda juba. Vastasel juhul peate selle välja mõtlema, aeglustades animatsiooni ja määrates, milline tihvt millist rida või veergu juhib. Määrate koodis massiivi, mis sisaldab pin -numbreid õiges järjekorras.

13. samm: vihmavarju valgusdioodide kokkupanek

Kui LED -maatriks on valmis ja tihvtide päised ja takistid on paigas, on aeg kokkupanek lõpetada. LED -maatriks tuleb paigutada vihmavarju kanga ja ribide vahele. Vihmavarju kangas venitatakse üle ribide ja õmmeldakse tavaliselt ühest kohast iga ribi külge. Seda tuleb lõigata, enne kui kogu LED -maatriksi ribide ja kanga vahele saab libistada. Pärast LED-maatriksi positsioneerimist õmble lõigud uuesti. See kindlustab maatriksi vihmavarju. Ärge õmblege uuesti, kui arvate, et soovite LED-id eemaldada. Ei kujuta ette miks.

See on väga aeganõudev protsess. Kui te pole LED -juhtmeid kuumalt liiminud, tehke seda kohe. Kui te seda ei tee, katkestate installimise ajal kindlasti mõned LED -id. Töötasin vihmavarjuga, mis rippus kahe tooli vahele riputatud luudapulga küljes (pilti pole:-). Vihmavari hoiti raskusjõu tõttu lahti ja kangas ei olnud pingul. Sain ringi liikuda. Alustuseks libistage terve veerg ühe ribi alla. Edastage see ja järgmine veerg. Korda. See on tüütu protsess. Kui LED -id lõpuks asetate, veenduge, et ribid toetuksid termokahanevale torule. See minimeerib hõõrdumise tõenäosust. Vihmavari ei sulgu ilusti. Ma arvan, et oleksin pidanud seda varem mainima. Kuigi ma pole seda veel teinud, õmblen paar silmust ümber valgusdioodide ja kanga õmbluse, et need paigal hoida. Vaadake hoolikalt paneelide õmblusi ja näete natuke materjali, millesse saate õmmelda.