LED deštník s Arduino: 14 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

LED deštník s Arduinem kombinuje deštník, matici LED 8x10 a mikrokontrolér Arduino a vytváří ovladatelný, programovatelný zážitek z LED v soukromí vašeho vlastního deštníku. Tento projekt byl inspirován elektrickým deštníkem od sockmaster a řadou instrukcí LED matrix na tomto webu, zejména tento velmi kompletní od barney_1.

Připravte se na Pimp My Umbrella! Každý, kdo provádí tento projekt, by měl mít přístup ke standardním pájecím nástrojům - kleště, diagonální řezačky, řezačky drátu a odizolovače, páječku a pájku, multimetr - a mít zkušenosti s prací s Arduinem. Nastavení Arduina není obtížné a program obsahující několik různých animací LED je součástí tohoto návodu. Video je na cestě! Ukázkový kód (viz poslední krok) je také na cestě. Kód, který mám, nevyužívá výhody tlačítkového spínače a nyní na tom pracuji.

Krok 1: Díly

Pro tento projekt existuje jen velmi málo dílů a většinou jsou obecné. Lze je snadno získat od libovolného počtu online prodejců - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco a All Electronics, mezi mnoha dalšími. Nahradit, jak se zdá rozumné. Elektronika 1 x Mikrokontrolér-Arduino Diecimilia 1 x Deštník 1 x MIC2981-8kanálové, vysokonapěťové, vysoce proudové pole ovladačů zdroje-576-1158-ND1 x Protoshield pro Arduino s drobným prkénkem-Adafruit Industries 80 x LED - je možné mnoho možností 8 x odpory - závisí na volbě LED a napětí zdroje Pro tento projekt je zapotřebí spousta vodičů. Každé žebro deštníku má černý vodič (pro katody LED) a každý kruh LED kolem deštníku vyžaduje celou délku červeného drátu (pro anody LED). Některé je také nutné vrátit konce řetězů zpět do Arduina. 24 stop černý drát pro katodové řetězy (sledujte žebra zpět do středu) 70 stop červený drát pro anodové prsteny (prsteny kolem deštníku) Různé Standardní mužské hlavičky - smršťovací bužírky 1/16 - je potřeba asi sedm stop hadičky Hmatový spínač -Off-MomPatience… a schopnosti pájení. Matice LED musí být pečlivě konstruována a anody a katody od sebe navzájem izolovány teplem smrštitelnými bužírkami. To může chvíli trvat.

Krok 2: Myšlenky - Forwarmed Forearmed

Deštník Nepoužívejte svůj nejlepší deštník! Nebo dokonce nejlepší deštník někoho jiného. Deštník je oddaný projektu, a přestože byste mohli vyjmout matici LED, nebudete chtít, dokud nebudete hotovi. Umístění Přestože LED diody poskytují pod deštníkem přizpůsobitelný zážitek, nejsou zvenčí nijak zvlášť viditelné /nad deštníkem. Zvažte, zda chcete LED diody na vnější straně deštníku. Byly by mnohem viditelnější a instalace by byla mnohem jednodušší. Abyste mohli dráty přivádět dolů do Arduina, museli byste do látky propíchnout otvory. Styl v tomto případě zvítězí nad hydroizolací. LED diody Vyberte si pěknou barvu, než věnujete spoustu času výrobě této věci. LED diody jsou na eBay zjevně levnější než prostřednictvím katalogů, takže prozkoumejte své možnosti. Drát Menší rozchod nebo vícežilový vodič je pravděpodobně lepší než plný drát AWG xxx. Použil jsem pevný drát a díky tomu je skládání deštníku téměř nemožné. Také bych nepoužil červený drát pro anodové prstence. Vybral bych tmavší barvu, která je méně viditelná.

Krok 3: Aspekty návrhu

Arduino Pro zpřístupnění tohoto projektu jsem se rozhodl použít spíše Arduino než jiný mikrokontrolér Atmel AVR. U Arduina není potřeba navrhovat vlastní desku a programování a přizpůsobení je s platformou Arduino mnohem snazší. Jedinou nevýhodou Arduina je, že je velký a špatně se hodí do deštníku. Přínosy však převažují nad náklady. Tento projekt je založen na Arduino Diecimilia, ale (myslím), že vývody jsou v novějších verzích stejné. V každém případě, pokud se pustíte do tohoto projektu, ujistěte se, že dobře rozumíte stavům a pinům modelu Arduino, který používáte. Díky tomu dojde ke změnám mezi tím, co je zde popsáno, a tím, co je třeba snadno implementovat. MIC2981 Čip MIC2981 od společnosti Micrel může napájet 8 řetězců LED. To znamená, že 8 kruhových řad/prstenců deseti LED procházejících kolem deštníku má své anody spojené s MIC2981 (jeden kolík napájející každou řadu/prsten) a LED diody v řetězcích podél žeber (sloupců) mají své katody spojené špendlík na Arduinu. To umožňuje možnost, že 10 LED diod v řadě/kruhu svítí současně s dostatečným proudem, který je rovnoměrně rozsvítí. Tento čip se v tomto projektu aktuálně nepoužívá. Mám v plánu jej použít k napájení a zesvětlení prstenců LED. Prototo štít pro Arduino od AdaFruit Industries Použil jsem tento protoshield s malým prkénkem, abych mohl Arduino odpojit od deštníku pro jiné projekty. Malé prkénko má dostatek místa pro připojení potřebná pro tento projekt.

Krok 4: MockUp

Abych se ujistil, že rozumím tomu, jak by mělo být pole LED vyrobeno, vytvořil jsem pole 3x3, abych zjistil, zda pájení a programování bude fungovat. Oni dělali! Rozhodl jsem se tedy pokračovat v projektu. Pokud jste si jisti, že rozumíte poli LED, tento krok přeskočte. V opačném případě investujte pár LED diod, nějaký drát, smršťovací fólii a zhruba hodinu do vytvoření pole 3x3 a jeho testování. Podrobnosti o vytváření pole jsou v následujících krocích, ale jsou použitelné pro maketu.

Chcete -li vytvořit matici LED 3x3, postupujte a upravte kroky Vytvoření matice LED, které popisují úplnou matici. Níže uvedený ukázkový kód pro maketu nevyužívá výhody MIC2981 (napsal jsem ji, než jsem ji měl:-). Každá LED dioda se postupně rozsvítí. To funguje pro pole 3x3, ale není dobře škálovatelné. [Ve skutečnosti se poměrně dobře přizpůsobuje plné matici, ale diody LED jsou trochu slabé.]

Krok 5: Vytvoření matice LED - příprava dílů

LED diody Připravte LED diody ohnutím jejich vodičů. Následující text orientuje LED diody plochými hranami směřujícími stejným směrem. Volba je libovolná, ale standardizace orientace snižuje riziko chyby. Držte LED plochou stranou (katodovou stranou) otočenou doprava. Ohněte katodu směrem k sobě. To ukazuje katody na zem, směr, kterým chce proudit elektřina:-). Vytvořte ohyb asi 1-2 mm pod spodní částí LED. Díky tomu bude LED dioda hrdá. Poté, co jsou katody připájeny na místo, bude anoda ohnuta doleva. Předejdete tak záměně při pájení. Dva přívody by měly svírat pravý úhel s katodou směřující k vám a anodou směřující k vaší levici. Hadice pro tepelné šňůry Odřízněte dva 1/2 "dlouhé kusy 1/16" smršťovací trubičky pro každou LED. To je sto šedesát kusů a k tomu je potřeba asi sedm stop. Uřízněte dalších osmnáct (18) kusů pro záhlaví. Drát Odřízněte černé dráty stejné jako počet žeber na deštníku. Udělejte je dostatečně dlouhé než žebra, aby bylo k dispozici dostatek drátu pro vytvoření hlaviček, které se připojují k Arduinu. Kolem deštníku prochází 8 prstenců LED (to je počet výstupních pinů na MIC2981), takže každý katodový řetězec nebo sloupec bude sestávat z 8 LED. Rozložte vodiče a označte umístění LED diod podél žeber. Rozteč v tomto bodě určuje vzdálenost mezi soustřednými prstenci. V každém místě odizolujte malý kousek izolace (asi 3 mm). Izolaci prořízněte odizolovacím zařízením na dvou místech vzdálených přibližně jednu čtvrtinu palce. Poté izolaci rozdrťte kleštěmi a izolaci vystřihněte nástrojovým nožem nebo vytáhněte prsty. Do každého otevřeného prostoru vložte malé množství pájky. Toto je příprava na pájení LED katod na tato místa.

Krok 6: Vytvoření matice LED - katodové řetězy

Prvním krokem při výrobě LED matice je konstrukce řetězů pro LED katody. V předchozím kroku jste odstřihli deset (nebo počet žeber na deštníku) černých vodičů a odizolovali izolaci v místech, kde jsou LED pájeny. V tomto kroku budete pájet katody LED diod.

Získejte malou špičku pájky na špičku žehličky. Umístěte LED tak, aby vodič procházel mezi dvěma vývody LED a naneste horkou žehličku na pájení katody. Pájka na žehličce a drát by měla proudit, aby se vytvořilo spojení. Popálíte si prst a oni vás budou tazat. Po pájení ořízněte anodu tak, aby byla co nejkratší. Aby se zabránilo zkratům, je každý pájecí spoj pokryt kusem smršťovací bužírky. Hadičku je třeba aplikovat po připojení a před připojením další LED diody (jakýkoli zmatek? Brzy pochopíte:-), takže nasuňte kousek hned. Zahřejte, aby se zmenšilo na místo. Opakujte pro zbývající LED diody v řetězci a zbývající řetězce. Poznámka V tomto pokynu jsou řetězce LED, které sledují žebra deštníku, označovány jako sloupce a každá končí na kolíku Arduina. K těmto (černým) vodičům jsou připájeny LED katody. Kroužky LED, které krouží kolem deštníku, se označují jako řádky a každý začíná na jednom z výstupních kolíků MIC2981. K těmto (červeným) vodičům jsou připájeny LED anody.

Krok 7: Výroba LED matice - anodové prsteny

Tento krok je nejdelší a nejvíce frustrující. Prostor ven pracujete několik dní, nebo tak dlouho, jak můžete převzít jídelní stůl.

LED matice je dokončena pájením anod LED na katodových řetězcích na kruhové řady/prstence červených vodičů. Měření v této fázi je poněkud komplikovanější než u katodových řetězců, protože každý prstenec má jiný poloměr a rozteč LED je pro každý prsten odlišná. Vypočítejte správnou délku tak, že určíte, kde každý prsten padá na deštník, a změřte vzdálenost mezi žebry deštníku. Toto měření také použijete k určení rozteče na prstenci. Vynásobte tuto vzdálenost počtem žeber a poté vypočítejte délku návratu. Každý prsten musí mít návrat do Arduina. Nejvzdálenější prsten má nejdelší návratnost a návratnost se postupně zmenšuje, jak se prsteny zmenšují. Odřízněte osm (8) kusů červeného drátu příslušné délky. Stejně jako v předchozím kroku označte vodiče ve správných vzdálenostech, rozdrťte a odstraňte izolaci a do každého otvoru vložte trochu pájky. Katodové řetězy sedí na červených vodičích (proto je ohyb v LED diodě o něco nižší). Před přechodem na další řetězec pájejte jako dříve a na každý spoj naneste smršťovací hadičku. Žíly na těchto spojích zalepte za tepla, abyste zajistili přívody LED před napětím a zlomením. To je nesmírně důležité, protože zapracování matrice do deštníku klade na klouby značné napětí. Na konci tohoto kroku byste měli mít kruhové pole LED se dvěma sadami vodičů (jeden černý, jeden červený) vracející se doprostřed kruhu. V dalším kroku vytvoříte záhlaví pinů pro připojení těchto vodičů k Arduinu a ovladači.

Krok 8: Vytvoření matice LED - dokončená matice

V tomto okamžiku byste měli mít hotovou matici LED. Katody připájené k černým drátům, anody k červeným. Měla by mít tvar deštníku. Prsty máte pravděpodobně spálené. Vaše rodina si myslí, že jste blázen.

Maketa verze je uvedena níže. Plná verze je přinejlepším nepraktická a nepřestal jsem fotit. Podívejte se na obrázky deštníku s nainstalovanou matricí, abyste viděli hotovou matici LED.

Krok 9: Vytvoření matice LED - záhlaví pinů a odpory

Než odstřihnete červené a černé vodiče na délku, určete, kde a jak budete připevňovat Arduino k deštníku. Mělo by se hodit do otevřeného prostoru nahoře. Jakmile je určeno, ustřihněte dráty na délku a připájejte je k hlavičkám.

Nasuňte kousky smršťovací bužírky na osm červených vodičů, připájejte je k 8kolíkové hlavičce a teplem smrštitelné bužírky. Nezapomeňte provést propojení logickým způsobem. Za nejmenší vnitřní kroužek považuji řadu 1, takže se přichytí ke kolíku 1 na záhlaví a příslušnému kolíku na MIC2981. Pokud uděláte chybu, můžete kabely přeložit nebo opravit v kódu. Nedělejte chybu. [Shromáždil jsem anodové dráty k sobě a byl příliš líný na to, abych vyřešil logické pořadí. Ukázalo se, že je stejně snadné ovládání v kódu. Viz poznámky v části programování.] Podobně vytvořte záhlaví pro katodové řetězce. Tentokrát však umístění pinů na Arduinu diktuje, že vytvoříte dvě záhlaví. Musíte také pájet jeden odpor v řadě. Rezistor závisí na LED a napětí-správnou hodnotu najdete v online kalkulačce odporu LED. Každá hlavička by měla mít pět (5) pinů. Ujistěte se, že spojujete logickým způsobem. Spoje lepte za tepla, protože se budou ohýbat a namáhat. Níže uvedený obrázek je maketa.

Krok 10: Přepínač pro změnu programů

Tlačítkový spínač slouží k přepínání mezi programy. Na Arduinu vyvolá přerušení, které zvyšuje číslo programu. Arduino Diecimilia (a další; zkontrolujte svou verzi) má dvě externí přerušení, která lze povolit na digitálních pinech 2 a 3 pomocí funkce attachInterrupt (přerušení, funkce, režim). Rezervujte digitální kolík 3 pro tlačítkový spínač. To ponechává digitální piny 0, 1 a 2 a 4, 5, 6, 7, 8 jako bloky pro anodové piny.

Přerušení je nastaveno tak, aby se spustilo, když kolík 3 klesne. Proto musí být držen vysoko, dokud nestisknete tlačítko, při kterém kolík klesne. To vyžaduje 10K pull-up odpor, aby držel pin vysoko. Podívejte se na obrázek pole a přečtěte si o výsuvných a stahovacích odporech.

Krok 11: Breadboarding

Tento projekt používá Protoshield od Adafruit Industries s malým prkénkem (i když jakékoli nastavení, které se vejde do deštníku, by mělo fungovat). Malý prkénko má sedmnáct (17) řádků a tento projekt je všechny využívá! Všimněte si, že zobrazený prkénko neobsahuje MIC2981. Žádného nemám. Dosud. Deštník funguje dobře i bez něj, takže jsem se rozhodl napsat tento návod, než jej získám.

Je možné mnoho různých konfigurací, proto je použijte jako vodítko. Všimněte si však umístění tlačítka. Dva piny na Arduinu lze (snadno) nakonfigurovat jako přerušení a k jednomu z nich se musí připojit tlačítkový spínač. Níže uvedený obrázek je BEZ čipu MIC2981. Až část dostanu, nahraji obrázek a podle toho upravím prkénko.

Krok 12: Testování LED matice

Ve hře je pravděpodobně pozdě uvažovat o testování, ale lepší pozdě než příliš pozdě. Před instalací matice LED do deštníku (další krok) připojte matici k Arduinu a spusťte testovací kód uvedený níže. Kód prostě prochází každou LED a testuje ho. Pokud jsou některá připojení špatná nebo jsou přerušené diody LED, opravte je, dokud je vše přístupné.

To je také čas určit, který pin odpovídá kterému řádku nebo sloupci. Pokud jste byli opatrní při vytváření záhlaví pinů, už to víte. V opačném případě to budete muset zjistit zpomalením animace a určením, který pin ovládá který řádek nebo sloupec. V kódu nastavíte pole, které obsahuje čísla pinů ve správném pořadí.

Krok 13: Sestavení diod LED v deštníku

Když je matice LED kompletní a kolíkové hlavičky a odpory na svém místě, je čas dokončit montáž. LED matice musí být umístěna mezi tkaninou deštníku a žebry. Tkanina deštníku je natažena přes žebra a obvykle je přišita na jednom místě ke každému žebru. To bude muset řezat, než bude možné celou LED matici zasunout nahoru mezi žebra a tkaninu. Po umístění matice LED znovu ušijte, co jste vystřihli. Tím zajistíte matici v deštníku. Neušívejte znovu, pokud si myslíte, že byste chtěli odstranit LED diody. Nedokážu si představit proč.

Jedná se o časově velmi náročný proces. Pokud jste LED diody ještě nelepili, udělejte to nyní. Pokud tak neučiníte, určitě během instalace zlomíte několik LED diod. Pracoval jsem s deštníkem visícím na koštěti zavěšeném mezi dvěma židlemi (bez obrázku:-). Deštník byl držen otevřený gravitací a tkanina nebyla napnutá. Mohl jsem se pohybovat. Začněte posunutím celého sloupku pod jedno ze žeber. Posuňte se dopředu a do dalšího sloupce. Opakovat. Je to únavný proces. Když LED diody konečně umístíte, zajistěte, aby žebra spočívala na smršťovací trubičce. Tím se minimalizuje šance na odření. Deštník se nezavře pěkně. Předpokládám, že jsem to měl zmínit dříve. Ačkoli jsem to ještě neudělal, ušijem několik smyček kolem LED diod a do švu látky, aby držely na místě. Podívejte se pozorně na švy panelů a uvidíte trochu materiálu, do kterého můžete šít.