Snadné zrcadlo Infinity s Arduino Gemma a NeoPixels: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Spatřit! Podívejte se hluboko do okouzlujícího a klamně jednoduchého zrcadla nekonečna! Jediný pruh LED svítí dovnitř na zrcadlový sendvič, aby vytvořil efekt nekonečného odrazu. Tento projekt uplatní dovednosti a techniky z mého úvodního kurzu Arduino a dá to dohromady do konečné podoby pomocí menší desky Arduino Gemma.

Podívejte se na webinář o tomto projektu! Podívejte se na tento webinář, který jsem vedl 28. června 2017, abyste mě viděli dokončit tuto stavbu!

Chcete -li držet krok s tím, na čem pracuji, sledujte mě na YouTube, Instagramu, Twitteru, Pinterestu a přihlaste se k odběru mého zpravodaje.

Krok 1: Spotřební materiál

K pokračování v této lekci budete potřebovat:

• Ostrý užitkový nůž
• Kovové pravítko nebo T-čtverec
• Řezná podložka nebo šrot z lepenky
• Tiskárna pro kompas pro kreslení šablon nebo kruhů
• Plastový nůž na bodování (volitelný, ale pěkný)
• Tavná lepicí pistole nebo řemeslné lepidlo E6000/Quick Hold
• Kolíček na prádlo (volitelně, k použití jako svorka na lepidlo)
• 4 "kulaté zrcátko
• Průhledný plast v zrcadle
• Deska z černé pěny, tloušťka 3/16"
• Arduino Uno a nepájivá deska na montážní desku
• USB A-B kabel
• Malé tlačítko (které jste dříve pájili)
• Dráty na prkénko
• RGBW NeoPixel proužek (nebo jiný WS2812b RGBW LED pásek) (19 pixelů, používá stejný pásek, který jste dříve pájili)
• Páječka a pájka
• Odstraňovače drátů
• Splachovací diagonální frézy
• Nástroj z třetí ruky
• Multimetr (volitelný)
• Malé jehlové kleště
• Pinzeta
• Deska Arduino Gemma
• Micro USB kabel
• Rozbočovač USB, pokud má váš počítač pouze porty USB 3 (například novější počítače Mac)
• USB prodlužovací kabel (volitelný)
• USB napájecí adaptér
• Lipoly baterie a nabíječka (volitelně)

Tento projekt vás provede stavbou skříně elektroniky z desky foamcore, která vyžaduje chráněnou pracovní plochu (řezací podložka nebo několik vrstev šrotu), kovové pravítko a ostrý nůž. K sestavení dílků můžete použít buď horkou lepicí pistoli, nebo se rozhodnout pro řemeslné lepidlo jako E6000. Ve středu nekonečného zrcadla je kulaté skleněné zrcadlo a kus průhledného zrcadlového plastu je tajnou přísadou efektu nekonečného tunelu. Pokud nemáte plastový odřezávací nůž, můžete použít robustní nůžky ke stříhání plastového zrcátka, ale ponechat širší okraj, než si myslíte, že budete potřebovat, protože zrcadlový film má tendenci se kolem nůžek trochu odlupovat- řezané hrany. Při používání ostrých nástrojů buďte opatrní, mějte ledovou vodu poblíž jakéhokoli horkého lepidla, abyste mohli rychle ohořet, a u všech lepidel použijte správnou ventilaci.

Arduino Gemma - projekt zrcadla nekonečna miniaturizuje obvod Arduino nahrazením Arduino Uno Arduino Gemma. Gemma je malá deska postavená na mikrokontroléru ATTiny85, která má méně paměti a méně funkcí než Atmega328 od Uno, ale je také menší a má nižší náklady. Velké polštářky se velmi snadno pájí (a šijí vodivým vláknem, ale to je téma pro jinou třídu). Gemma používá k připojení k počítači kabel micro USB a má port JST pro připojení baterie. Naučíte se programovat Gemmu ze softwaru Arduino a integrovat ji do finálního projektu. Místo toho můžete také použít Adafruit Gemma, ale ke konfiguraci softwaru Arduino budete muset provést další krok.

Pás RGBW NeoPixel - tento digitálně adresovatelný proužek obsahuje čipy WS2812b ovládající složené LED diody v červené, zelené, modré a bílé barvě. NeoPixel je značka Adafruit, ale tento proužek můžete také najít hledáním „WS2812b RGBW proužek“na webu vašeho oblíbeného dodavatele. Ukázkový kód poskytovaný v této třídě nebude fungovat s RGB (bez bílého) pásku, analogovým LED páskem nebo s jakýmkoli jiným druhem digitálního řídicího čipu (jako APA104 aka DotStar)

Krok 2: Vyřízněte kusy rámu

Připravte se na papírování! Tento krok zahrnuje ostré nástroje a vyžaduje pozornost k detailům, takže se ujistěte, že jste dobře odpočatí, ale ne příliš kofeinovaní. Používejte jasné osvětlení a velkou, čistou pracovní plochu chráněnou řezací podložkou nebo šrotem.

Pokud jste v řezání a lepení desky foamcore nováčci, získejte navíc za procvičování a chyby- mělo by stačit tři balení desek 16x20in (a můžete s nimi dělat další projekty, pokud vám zbyde navíc). Abyste předešli zranění, používejte ostrou čepel, kovové pravítko, pomalé tempo a velkou opatrnost. Je normální předělat pár kousků kvůli chybnému uklouznutí nebo zaseknutí čepele.

Tvary, které budete řezat, můžete vytvořit dvěma způsoby: vytiskněte si šablonu nebo nakreslete tvary pomocí kružítka kreslícího kruh. Ani v jednom není žádná výrazná výhoda, ale vaše dovednosti a nástroje vás mohou ovlivnit tak či onak. Šablona je k dispozici jako dlaždice PDF pro papír velikosti Letter, kterou spojíte páskou a pomocí lepicí tyčinky ji přilepíte na pěnové jádro. K dispozici je také verze souboru šablony pro případ, že jej chcete vytisknout na velkoformátové tiskárně nebo provést změny.

Je to opravdu jednoduché kreslit tvary ručně, ale slibuji! Nejprve nakreslete kruh, aby odpovídal velikosti vašeho zrcadla, nastavením kompasu na jeho poloměr (4 "zrcadlo = 2" poloměr) a nakreslením kruhu na pěnové jádro alespoň 5 palců od každého okraje. Jistě, můžete jen sledovat obvod zrcadla, ale pak budete muset najít a označit střed! Kompas vytvoří ve středovém bodě zářez, který je užitečný pro vytvoření druhé soustředné kružnice.

Nyní rozšiřte svůj kompas na 4 a nakreslete větší kruh kolem prvního. Toto je úplné dno/zadní část zrcadla a takto jej označte.

Horní/přední díl musí být o něco větší, takže rozšiřte kompas na 4 3/16 a vytáhněte jej v bezpečné vzdálenosti od spodního dílu.

Zobrazovací okno by mělo být jen o něco menší než zrcadlo, i když není důležité, jak moc. Nastavte kompas přibližně o 1/8 palce menší než poloměr zrcadla a poté nakreslete kruh pomocí stejného středového bodu jako větší přední/horní obvod.

Označte tento kus menším kruhem, který bude za několik okamžiků odříznut.

Podél jedné dlouhé strany vašeho pěnového jádra označte a odstřihněte jeden pás o šířce 1/2 palce a druhý o šířce 1 palce.

Úzký proužek obepne zrcadlo a podepře váš proužek NeoPixel, zatímco širší vytvoří vnější stěnu kruhového rámu.

Na řezání kruhů! Zde jsou nápomocny určité jemnosti a trpělivost. Rád používám na řezání kruhů menší řemeslný nůž, protože mám pocit, že mám větší kontrolu. Konkrétní nůž, který zde používám, vyžaduje běžné čepele X-acto a našel jsem ho ve scrapbookingové uličce.

Nejprve nůž lehce přetáhněte po celém obvodu spodního dílu, propíchněte pouze horní vrstvu papíru. Během tohoto průchodu můžete čepel naklonit, je však nejpohodlnější a vytváří nejpřesnější tvar.

Prořízněte znovu kruh a sledujte čáru, kterou jste udělali v předchozím průchodu. Tentokrát dávejte pozor na úhel čepele, který by měl být 90 stupňů (rovně nahoru a dolů). Při tomto řezání pevně stiskněte a držte prsty mimo dráhu čepele. Vezměte si desku a zkontrolujte, zda jste prořízli celou cestu. Proveďte ještě jeden průchod čepelí, abyste prořízli všechna zbývající místa po obvodu.

Další, vystřihněte horní část a poté vystřihněte její vnitřní kruh. Tento kus je vidět více než kterýkoli jiný, proto mu věnujte trochu dalšího vyčištění, aby se narovnaly všechny hrany, které jsou nerovnoměrné.

U zakřiveného vnitřního kroužku proveďte příčné řezy přibližně po 1/4 podél tenčího páskového páskového proužku, ale neprořízněte celou cestu! Je to jednodušší, než to zní- stačí udělat dva průchody světla a získáte rychle to zavěsit. Tyto řezy umožňují, aby se kus zakřivil a zároveň poskytl hladký vnitřní povrch.

Vnější rámeček musí směřovat směrem ven, takže provedeme příčné řezy v mírně odlišném vzoru. Nejprve se připravte na klínový kloub tak, že odříznete čáru 3/16 "od okraje. Proveďte jemné příčné řezy podél pásu, střídavě silné a tenké části o 3/8" a 1/8 ".

Chcete -li odstranit materiál v místě, kde hrana přesahuje, položte proužek podél okraje řezací plochy a posuňte nůž vodorovně, aby se zbavil přebytečné pěny, přičemž spodní vrstvu papíru ponechte nedotčenou.

Nyní odstraňte tenké části jejich vytržením pomocí pinzety nebo kleští. Vydávají uspokojivý praskavý zvuk. Díky tomuto extra prostoru se pás může nyní zakřivit a vytvořit čistý vnější plášť projektu!

Odřízněte kus plastu průhledného zrcadla, aby byl větší než vaše zrcadlo, ale menší než vnější rám. Neobtěžujte se to pokoušet rozřezat na kruh. Pokud máte plastový nůž, je to nejlepší. Několikrát přetáhněte drážku podél pravítka a poté zacvakněte plast podél partitury. Nástrojový nůž však snadno řezá i tento tenký materiál, i když s určitým odlupováním zrcadlového materiálu podél řezné hrany, která bude stejně skryta uvnitř rámu.

Krok 3: Sestavte rám

Chraňte svou pracovní plochu nějakým šrotem. Zahřejte lepicí pistoli a připravte si misku ledové vody, abyste ji měli poblíž, kdybyste se popálili. Pokud chcete, můžete pro tento projekt použít různá lepidla.

Na střed spodního kruhu naneste kousek lepidla a přilepte k němu zrcadlo. Jemně otočte a zmáčkněte zrcátko o pěnové jádro a zarovnejte jej s označeným kruhem. Poté přilepte tenký proužek k obvodu zrcadla a odtrhněte přebytečný materiál a ponechte malou mezeru pro průchod drátů.

Přední kus „koblihy“položte lícem dolů na pracovní plochu a lepte na překrytý okraj. Při lepení na cestách tyto kousky opakovaně přitlačujte k sobě a dolů na pracovní plochu, aby přední okraj vypadal pěkně a čistě. Vnější okraj nepůjde úplně dokola a to je v pořádku- pokud chcete, můžete se rozhodnout tuto mezeru později uzavřít.

Veďte dráty pásu NeoPixel malou mezerou na okraji zrcátka a přilepte jej do interiéru. Volitelně použijte kolíček na prádlo k upnutí pásu, zatímco lepidlo chladne. Pokuste se vyhnout se horkému lepidlu na zrcadle, ale pokud to uděláte, je to v pořádku! Trocha třecího alkoholu uvolní své držení na neporézních površích, jako je sklo.

Vyčistěte pracovní prostor, abyste odstranili prach a zbytky pěnové hmoty. Zrcadlo zcela očistěte hadříkem nepouštějícím vlákna, poté uchopte průhledné zrcadlo a z jedné strany odlepte ochranný kryt. Naneste malé množství lepidla na čtyři body kolem vnitřní stěny (zabraňte tomu, aby se pohyby lepicí pistole táhly přes zrcadlo, abyste se vyhnuli zbloudilým pramenům) a nalepte průhledné zrcadlo na místo. Nyní jsou vaše reflexní povrchy utěsněny a chráněny před prachem.

Vychutnejte si dvojitou odrazivost zapojením pásku NeoPixel do desky Arduino spuštěním ukázkového kódu NeoPixel popsaného v mé lekci Arduino Class na toto téma.

Krok 4: Schéma zapojení a pseudokód

Ačkoli můžete v této sestavě odkazovat na zde uvedený diagram, velmi vám doporučuji nakreslit si vlastní. Při stavbě prkénka a finálních prototypů budete mít přehled na první pohled a diagramy vašich obvodů usnadní v budoucnu navrhování vlastních projektů. Účelem schématu zapojení je ukázat všechna elektrická připojení v obvodu, nikoli jejich fyzické polohy nebo orientace.

Připojení jsou následující:

NeoPixel 5V -> Arduino 5V

NeoPixel GND -> Arduino GND

NeoPixel Din (data in) -> digitální vstupně -výstupní pin Arduino (konfigurovatelný)

jedna strana momentálního tlačítka -> digitální vstupně -výstupní pin Arduino (konfigurovatelný)

druhá strana momentálního tlačítka -> Arduino GND

Tento obvod kombinuje pásek NeoPixel s tlačítkem pro spouštění různých LED animací a bude používat interní výsuvný odpor, jaký jste viděli v lekci vstup/výstup. Pomocí všech těchto informací můžeme napsat maketu našeho programu Arduino čitelnou člověkem, nazvanou „pseudokód:“

Proměnné: počet pinů NeoPixel, počet pinů tlačítek, počet LED diod, jas LED diod

Jednorázové úkoly: inicializace kolíku tlačítka jako vstupu s vnitřním výsuvným odporem, inicializace pásu NeoPixel, popis LED animací

Opakování úkolů: zkontrolujte, zda bylo stisknuto tlačítko, a pokud ano, přepněte na jinou LED animaci

Může se to zdát jednoduché, ale čas na napsání pseudokódu pro váš projekt vám pomůže napsat konečnou skicu Arduina rychleji as menším zmatkem. Funguje to trochu jako seznam úkolů a také jako referenční příručka, když plavete v kódu a nemůžete si vzpomenout, co se snažíte dosáhnout!

Krok 5: Prototyp Breadboardu

Popadněte Arduino a prkénko a ujistěte se, že je odpojen kabel USB. Jsou vaše NeoPixely stále zapojeny dříve? Skvělý! Pokud ne, připojte je: 5V k napájecí liště, Din k Arduino pin 6, GND k zemnící liště.

Poté přidejte na prkénko na okamžik tlačítko, které se rozkládá na středové dělící čáře. Připojte jednu nohu k zemnící liště a sousední nohu ke kolíku Arduino 2. Stáhněte si kód pro tento projekt přímo nebo v modulu Autodesk Circuits výše, klikněte na tlačítko „Editor kódu“, poté na „Stáhnout kód“a otevřete soubor v Arduino, nebo zkopírujte a vložte kód do nové prázdné skici Arduino.

Připojte kabel USB a nahrajte kód na desku Arduino. Zmáčknout tlačítko; měl by spustit novou animaci, která se bude hrát napříč NeoPixels. 5V kolejnice je dostatečná pro těchto několik pixelů při omezeném jasu, ale pro budoucí projekty s více LED diodami budete potřebovat samostatný napájecí zdroj, jak je popsáno v lekci dovedností mé úvodní třídy Arduino.

Krok 6: Kód

Podívejme se na kód podrobněji:

#define BUTTON_PIN 2 // Digitální IO pin připojený k tlačítku. Tohle bude

// poháněno vytahovacím odporem, takže přepínač by měl // na okamžik přitáhnout kolík k zemi. Při vysokém -> nízkém // přechodu se provede logika stisknutí tlačítka. #define PIXEL_PIN 6 // Digitální IO pin připojený k NeoPixels. #define PIXEL_COUNT 19 #define BRIGHTNESS 100 // 0-255 // Parametr 1 = počet pixelů v pásu // Parametr 2 = počet pinů (většina je platných) // Parametr 3 = příznaky typu pixelů, sčítejte podle potřeby: / / NEO_RGB Pixely jsou zapojeny pro bitový tok RGB // NEO_GRB Pixely jsou zapojeny pro bitový tok GRB, správné, pokud jsou barvy při testování vyměněny // NEO_RGBW Pixely jsou zapojeny pro bitový tok RGBW // NEO_KHZ400 400 KHz bitový tok (např. Pixely FLORA) // NEO_KHZ800 800 KHz bitstream (např. LED pás s vysokou hustotou), správný pro neopixel stick Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel (PIXEL_COUNT, PIXEL_PIN, NEO_GRBW + NEO_KHZ800); bool oldState = VYSOKÝ; int showType = 0;

Podobně jako ukázkový kód NeoPixel, tato první část nastavuje pruh NeoPixel a proměnné pro kolík tlačítka, pin pro ovládání pixelu atd.

neplatné nastavení () {

pinMode (BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); strip.setBrightness (BRIGHTNESS); strip.begin (); strip.show (); // Inicializujte všechny pixely na 'vypnuto'} Funkce nastavení nastaví pin 2 na vstup s aktivovaným interním pull-up rezistorem, nastaví globální jas pixelů a spustí datové připojení pixelu.

prázdná smyčka () {

// Získat aktuální stav tlačítka. bool newState = digitalRead (BUTTON_PIN); // Zkontrolujte, zda se stav změnil z vysokého na nízký (stisknutí tlačítka). if (newState == LOW && oldState == HIGH) {// Krátké zpoždění při odskoku. zpoždění (20); // Zkontrolujte, zda je tlačítko po odskoku stále nízké. newState = digitalRead (BUTTON_PIN); if (newState == LOW) {showType ++; if (showType> 6) showType = 0; startShow (showType); }} // Nastaví poslední stav tlačítka na starý stav. oldState = newState; }

Funkce smyčky nejprve zkontroluje aktuální stav tlačítka a uloží jej do logické proměnné (může to být jeden ze dvou stavů: VYSOKÝ nebo NÍZKÝ). Poté zkontroluje a dvakrát zkontroluje, zda tento stav přechází z VYSOKÉ do NÍZKÉ. Pokud ano, showType se zvýší o jednu a zavolá se funkce startShow, přičemž aktuální showType jí bude předáno jako argument (showType je omezena na 0-6). Proměnná oldState se aktualizuje, aby odrážela stav posledního tlačítka.

void startShow (int i) {

switch (i) {case 0: colorWipe (strip. Color (0, 0, 0), 50); // Black/off break; případ 1: colorWipe (strip. Color (255, 0, 0), 50); // Red break; případ 2: colorWipe (strip. Color (0, 255, 0), 50); // Zelená přestávka; případ 3: colorWipe (strip. Color (0, 0, 255), 50); // Modrá přestávka; případ 4: pulseWhite (5); přestávka; případ 5: rainbowFade2White (3, 3, 1); přestávka; případ 6: fullWhite (); přestávka; }}

Funkce startShow obsahuje příkaz switch/case, což je jen efektní rychlý způsob, jak naskládat spoustu příkazů if/else. Přepínač case porovnává proměnnou i s hodnotami každého případu, poté spustí kód v tomto příkazu. Klíčové slovo

přestávka;

ukončí příkaz switch/case. Tento přepínač/pouzdro slouží k vyvolání různých animačních funkcí při každém stisknutí tlačítka.

Nyní, když máte funkční prototyp prkénka, je čas z něj udělat hotový projekt pomocí Arduino Gemma, které je menší, méně plně vybavené a má nižší náklady než Arduino Uno. Místo toho můžete také použít Adafruit Gemma, ale ke konfiguraci softwaru Arduino budete muset provést další krok.

Nejprve v kódu změňte proměnnou pin NeoPixel z 6 na 1:

#define PIXEL_PIN 1 // Digitální IO pin připojený k NeoPixels.

Připojte Arduino Gemma k počítači pomocí kabelu USB a v nabídce Nástroje Arduino vyberte jako typ desky „Arduino Gemma“.

Omezené funkce integrovaného mikrokontroléru ATTiny85 nepodporují sériový port stejně jako Uno, takže z nabídky Port nemusíte nic vybírat. V položce nabídky Programátor však nezapomeňte vybrat „Arduino Gemma“.

Deska potřebuje malou pomoc, aby věděla, kdy se ji pokoušíte naprogramovat, takže stiskněte tlačítko reset na desce a zatímco červená LED dioda bliká, stisknutím tlačítka Nahrát načtěte skicu na Gemma. Pokud vaše červená LED dioda nebliká, když stisknete resetovací tlačítko, váš USB kabel může být pouze na napájení a měl by být vyměněn za USB kabel, který má napájecí a datové připojení. Dalším důvodem, proč nemusí vaše LED dioda blikat, je použití portu USB 3 (všechny novější počítače Mac), který má potíže s rozpoznáním zavaděče Gemma. Použijte port USB 2 na počítači nebo rozbočovač USB mezi počítačem a Gemma.

Krok 7: Pájecí obvod

Chcete -li spustit obvod s vaší Gemmou, připájíme vodiče přímo k podložkám na desce. Ustřihněte konektor na desce a odizolujte, stočte a pocínujte vývody vodičů pásku NeoPixel. Stejným způsobem připájejte vodiče na diagonální vývody tlačítka (můžete použít tlačítko z lekce pájení). Otočte a pájejte dohromady dva zemnící vodiče.

Velké otvory Gemmy usnadňují montáž tohoto obvodu bez dalších částí- prostrčte pocínované dráty skrz otvory a přebytečný obal obalte kolem pájecí podložky. Připojení jsou následující:

• NeoPixel 5V -> Gemma Vout
• NeoPixel Din -> Gemma 1 ~ (digitální pin 1)
• NeoPixel GND -> jedna strana tlačítka -> Gemma GND
• druhá strana tlačítka -> Gemma 2 (digitální pin 2)

Nastavte desku s obvody v nástroji z třetí ruky a zahřejte spoje pomocí páječky, než nanesete další pájku, která pohltí podložku a drát. Poté, co všechna připojení vychladnou, odstřihněte přebytečný drát splachovacími nůžkami.

Horké lepidlo Gemma přilepte na místo tak, aby port USB směřoval k okraji kruhu.

Nasaďte přední/horní kryt a manipulujte s okrajem tak, aby byly díly dohromady. Možná budete muset svůj spodní kruh trochu oříznout, aby se vešel, a také zatáhnout za otevřený okraj, aby se přizpůsobil druhovi. Přilepte tlačítko na místo, kde chcete.

Krok 8: Použijte to

Připojte kabel USB, stiskněte tlačítko a užívejte si! Barvy a animace můžete přepnout změnou kódu. Chcete -li jej připevnit na zeď, použijte napájecí adaptér USB. V tomto okamžiku můžete vytvořit další malý okrajový pěnový kus, který zbývající mezeru vyplní, pokud si přejete. Některá doporučená použití: zavěste si ji na zeď, nechte ji u stolu, dejte ji příteli!

Tento projekt můžete snadno spustit s interní baterií místo připojení kabelu USB. Orientace, ve které lepíte Gemmu, bude určovat přístup k portu pro baterii, takže ji možná budete chtít znovu přilepit pod jiným úhlem. 19 RGBW pixelů krát 80mA maximální odběr proudu (plus ~ 10ma pro Gemma) se rovná 1530ma, což znamená, že technicky potřebujeme baterii s alespoň tolik mAh. Kód pro zrcadlo se však nepřibližuje používání LED všech čtyř pixelů při plném jasu společně, takže ve skutečnosti je maximální odběr proudu mnohem menší. Zdravým kompromisem baterie je 1200mAh dobíjecí lipoly baterie.

Děkujeme, že sledujete tento projekt Arduino! Chcete -li se dozvědět více základů, podívejte se na moji úvodní třídu Arduino. Nemůžu se dočkat, až uvidím vaše verze v komentářích a uvítám vaše myšlenky a zpětnou vazbu.