Umbrelă LED cu Arduino: 14 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Umbrela LED cu Arduino combină o umbrelă, o matrice LED de 8x10 și un microcontroler Arduino pentru a crea o experiență LED controlabilă și programabilă în intimitatea propriei umbrele. Acest proiect a fost inspirat de Umbrela electrică de la sockmaster și de o serie de instrumente cu matrice LED pe acest site, în special unul foarte complet realizat de barney_1.

Pregătește-te să Pimp My Umbrella! Oricine întreprinde acest proiect ar trebui să aibă acces la unelte standard de lipit - clești, freze diagonale, freze și frișcătoare, fier de lipit și lipit, multimetru - și să lucreze cu Arduino. Configurarea Arduino nu este dificilă și un program care include mai multe animații diferite ale LED-urilor este inclus în acest instructiv. Videoclipul este pe drum! Exemplul de cod (a se vedea ultimul pas) este, de asemenea, pe drum. Codul pe care îl am nu profită de comutatorul cu buton și acum lucrez la asta.

Pasul 1: Piese

Există foarte puține părți pentru acest proiect și sunt în mare parte generice. Acestea pot fi obținute cu ușurință de la orice număr de comercianți cu amănuntul online - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco și All Electronics, printre mulți alții. Înlocuiți ceea ce pare rezonabil. Electronică 1 x microcontroler - Arduino Diecimilia 1 x umbrelă 1 x MIC2981 - matrice de drivere sursă de 8 canale, înaltă tensiune, curent mare - 576-1158-ND1 x Protoshield pentru Arduino cu placă mică - Adafruit Industries 80 x LED - sunt posibile multe opțiuni 8 x rezistențe - depinde de alegerea LED-ului și a tensiunii sursei Sârmă Este nevoie de mult sârmă pentru acest proiect. Fiecare coastă a umbrelei are un fir negru (pentru catodii LED-urilor) și fiecare cerc de LED-uri din jurul umbrelei necesită o lungime completă a firului roșu (pentru anodii LED-urilor). Unele sunt, de asemenea, necesare pentru a readuce capetele lanțurilor înapoi la Arduino. Sârmă neagră de 24 de picioare pentru lanțuri catodice (urmați coastele înapoi spre centru) Sârmă roșie de 70 de picioare pentru inele anodice (inele în jurul umbrelei) Diverse Anteturi masculine standard - Tub termocontractibil 1/16 - este nevoie de aproximativ șapte picioare de tub Comutator tactil - Off-MomPatience … și abilități de lipire. Matricea LED-urilor trebuie să fie construită cu atenție, iar anodii și catodii trebuie izolați unul de celălalt cu tuburi termocontractabile. Acest lucru poate dura ceva timp.

Pasul 2: Gânduri ulterioare - Avertismentul este înaintat

Umbrela Nu utilizați cea mai bună umbrelă! Sau chiar cea mai bună umbrelă a altcuiva. Umbrela este dedicată proiectului și, deși ați putea scoate matricea LED, nu veți dori până când ați terminat. Plasare Deși LED-urile oferă o experiență personalizabilă sub umbrelă, ele nu sunt vizibile în mod deosebit din exterior / deasupra umbrelei. Luați în considerare dacă doriți LED-urile din exteriorul umbrelei. Acestea ar fi mult mai vizibile, iar instalarea ar fi mult mai ușoară. Ar trebui să faci găuri în țesătură pentru a alimenta firele în Arduino. Stilul în acest caz depășește impermeabilizarea. LED-urile Alegeți o culoare frumoasă înainte de a pune mult timp în realizarea acestui lucru. LED-urile sunt aparent mai ieftine pe eBay decât prin cataloage, așa că explorați opțiunile dvs. Sârmă Sârmă mai mică sau multicatenară este probabil mai bună decât firul solid AWG xxx. Am folosit sârmă solidă și face ca plierea umbrelei să fie aproape imposibilă. De asemenea, nu aș folosi sârmă roșie pentru inelele anodice. Aș fi ales o culoare mai închisă, mai puțin vizibilă.

Pasul 3: Considerații de proiectare

Arduino Am ales să folosesc Arduino mai degrabă decât un alt microcontroler Atmel AVR pentru a face acest proiect accesibil. Cu Arduino, nu este nevoie să proiectați o placă personalizată, iar programarea și personalizarea sunt mult mai ușoare cu platforma Arduino. Singurul dezavantaj al Arduino este că este mare și nu se potrivește bine într-o umbrelă. Cu toate acestea, beneficiile depășesc costurile. Acest proiect se bazează pe Arduino Diecimilia, dar (cred) pinouts sunt aceleași pe versiunile mai noi. În orice caz, dacă întreprindeți acest proiect, asigurați-vă că aveți o înțelegere clară a stărilor și a pinilor modelului Arduino pe care îl utilizați. Aceasta va face orice schimbări între ceea ce este descris aici și ceea ce trebuie să faceți ușor de implementat. MIC2981 Cipul MIC2981 de la Micrel poate alimenta 8 lanțuri de LED-uri. Aceasta înseamnă că cele 8 rânduri circulare / inele de zece LED-uri care circulă în jurul umbrelei au anodii legați de MIC2981 (un pin alimentează fiecare rând / inel), iar LED-urile din lanțurile de-a lungul coastelor (coloanele) au catodurile legate de un pin pe Arduino. Acest lucru permite posibilitatea ca cele 10 LED-uri dintr-un rând / inel să fie aprinse simultan cu suficient curent pentru a le aprinde uniform. Acest cip nu este utilizat în prezent în acest proiect. Am planuri să-l folosesc pentru a alimenta și a lumina inelele cu LED-uri. Proto Shield pentru Arduino de la AdaFruit Industries Am folosit acest ecran cu o placă mică, astfel încât să pot detașa Arduino de umbrelă pentru alte proiecte. Minusculul panou are suficient spațiu pentru conexiunile necesare pentru acest proiect.

Pasul 4: MockUp

Pentru a mă asigura că am înțeles cum ar trebui să fie fabricat tabloul LED, am făcut un tablou 3x3 pentru a vedea dacă lipirea și programarea vor funcționa. Au facut! Așa că am decis să merg mai departe cu proiectul. Dacă sunteți sigur că înțelegeți matricea de LED-uri, săriți peste acest pas. În caz contrar, investește câteva LED-uri, niște fire, folie termocontractabilă și aproximativ o oră în realizarea matricei 3x3 și testarea acesteia. Detaliile despre realizarea matricei se află în pașii următori, dar sunt aplicabile machetei.

Pentru a crea matricea LED 3x3, urmați și modificați pașii Realizarea matricei LED care descriu matricea completă. Exemplul de cod de mai jos pentru machetă nu profită de MIC2981 (l-am scris înainte să am unul:-). Fiecare LED este iluminat pe rând. Acest lucru funcționează pentru o matrice 3x3, dar nu scară bine. [De fapt, se ridică destul de bine la matricea completă, dar LED-urile sunt puțin slabe.]

Pasul 5: Realizarea matricei LED - Pregătirea pieselor

LED-uri Pregătiți LED-urile îndoindu-le cablurile. Următoarele orientează LED-urile cu marginile plate orientate în aceeași direcție. Alegerea este arbitrară, dar standardizarea unei orientări reduce riscul de eroare. Țineți LED-ul cu partea sa plată (partea catodului) întoarsă spre dreapta. Îndoiți catodul spre voi. Aceasta îndreaptă catodii către sol, direcția în care electricitatea dorește să curgă:-). Creați cotul la aproximativ 1-2 mm sub partea inferioară a LED-ului. Acest lucru va permite LED-ului să stea mândru de fir. Anodul va fi îndoit spre stânga după ce catodii sunt lipiți la locul lor. Acest lucru va preveni confuzia la lipire. Cele două cabluri ar trebui să formeze un unghi drept, cu catodul îndreptat către dvs. și anodul îndreptat spre stânga dvs. Tubul învelișului de căldură Tăiați două bucăți lungi de 1/2 "de 1/16" tub termocontractibil pentru fiecare LED. Asta înseamnă o sută șaizeci de piese și necesită aproximativ șapte picioare doar pentru acestea. Tăiați încă optsprezece (18) bucăți pentru anteturi. Sârmă Tăiați firele negre egale în număr cu coastele de pe umbrelă. Faceți-le suficient de lungi decât coastele, astfel încât să existe suficient fir pentru a crea anteturile care se conectează la Arduino. Există 8 inele de LED-uri care înconjoară umbrela (acesta este numărul de pini de ieșire de pe MIC2981), astfel încât fiecare lanț sau coloană de catod va fi format din 8 LED-uri. Așezați firele și marcați locațiile LED-urilor de-a lungul coastelor. Distanța în acest punct stabilește distanța dintre inelele concentrice. Îndepărtați o bucată mică de izolație (aproximativ 3 mm) în fiecare punct. Tăiați izolația cu separatori de sârmă la două locuri la aproximativ un sfert de inch. Apoi zdrobiți izolația cu clești și tăiați izolația cu un cuțit utilitar sau scoateți-o cu degetele. În fiecare spațiu deschis, puneți o cantitate mică de lipit. Aceasta se pregătește pentru lipirea catozilor LED în aceste locuri.

Pasul 6: Realizarea matricei LED - lanțuri catodice

Primul pas în realizarea matricei LED este construirea lanțurilor pentru catodii LED. În pasul anterior ați tăiat zece (sau numărul de nervuri de pe umbrelă) fire negre și ați eliminat izolația în punctele în care LED-urile sunt lipite. În acest pas, veți lipi catodii LED-urilor.

Obțineți o mică bucată de lipit pe vârful fierului de călcat. Poziționați LED-ul astfel încât firul să treacă între cele două fire ale LED-ului și aplicați fierul fierbinte pentru a lipi catodul. Lipirea pe fier și sârmă ar trebui să curgă pentru a face o conexiune. Îți vei arde degetul și ei te vor înțepeni. După lipire, tăiați anodul astfel încât să fie cât mai scurt posibil. Pentru a preveni scurtcircuitele, fiecare îmbinare de lipit este acoperită cu o bucată de tub termocontractabil. Tubulatura trebuie aplicată după realizarea unei conexiuni și înainte ca următorul LED să fie atașat (vreo confuzie? Veți înțelege în curând:-) așa că glisați o bucată acum. Se încălzește pentru a se micșora la loc. Repetați pentru LED-urile rămase în lanț și pentru lanțurile rămase. Notă În acest instructable, lanțurile de LED-uri care urmează coastele umbrelei sunt denumite coloane și fiecare se termină pe un știft al Arduino. Catozii LED sunt lipiți pe aceste fire (negre). Inelele de LED-uri care circulă în jurul umbrelei sunt denumite rânduri și fiecare începe de la unul dintre pinii de ieșire MIC2981. Anodii LED sunt lipiți pe aceste fire (roșii).

Pasul 7: Realizarea matricei LED - inele anodice

Acest pas este cel mai lung și frustrant. Spațiu în care lucrezi pe parcursul mai multor zile sau atâta timp cât poți prelua masa din sufragerie.

Matricea LED este completată prin lipirea anodilor LED-urilor de pe lanțurile catodice pe rândurile circulare / inelele de fire roșii. Măsurarea în acest stadiu este oarecum mai complicată decât pentru lanțurile catodice, deoarece fiecare inel are o rază diferită, iar distanța dintre LED-uri este diferită pentru fiecare inel. Calculați lungimea corectă localizând unde cade fiecare inel pe umbrelă și măsurați distanța dintre coastele umbrelei. De asemenea, veți utiliza această măsurare pentru a determina distanța pe inel. Înmulțiți această distanță cu numărul de nervuri și apoi calculați lungimea returului. Fiecare inel trebuie să revină la Arduino. Inelul cel mai exterior are cea mai lungă revenire, iar randamentele devin progresiv mai scurte pe măsură ce inelele se micșorează. Tăiați opt (8) bucăți de sârmă roșie de lungime adecvată. Ca la pasul anterior, marcați firele la distanțele corecte, zdrobiți și îndepărtați izolația și puneți un pic de lipit în fiecare deschidere. Lanțurile catodice stau deasupra firelor roșii (motiv pentru care îndoirea cablului LED este puțin mai mică). Lipiți ca înainte și puneți tuburile termocontractabile peste fiecare articulație înainte de a trece la următorul lanț. Lipiți fierbinți firele de la aceste joncțiuni pentru a asigura cablurile LED de stres și rupere. Acest lucru este extrem de important, deoarece lucrul matricei în umbrelă pune o cantitate considerabilă de stres asupra articulațiilor. La sfârșitul acestui pas, ar trebui să aveți o serie circulară de LED-uri cu două seturi de fire (unul negru, unul roșu) care revin la mijlocul cercului. În pasul următor, veți crea anteturi pin pentru a atașa aceste fire la Arduino și la driver.

Pasul 8: Realizarea matricei LED - Matrice finalizată

În acest moment ar trebui să aveți o matrice LED completată. Catozii s-au lipit la firele negre, anodii la roșu. Ar trebui să aibă forma unei umbrele. Probabil că degetele îți sunt arse. Familia ta crede că ești nebun.

Versiunea machetă este prezentată mai jos. În cel mai bun caz, versiunea completă este dificilă și nu m-am oprit să fac poze. Uită-te la imaginile umbrelei cu matricea instalată pentru a vedea matricea LED finită.

Pasul 9: Realizarea matricei LED - anteturi și rezistențe cu pin

Înainte de a tăia firele roșii și negre la lungime, determinați unde și cum veți atașa Arduino la umbrelă. Ar trebui să se potrivească în spațiul deschis din partea de sus. Odată stabilit, tăiați firele la lungime și lipiți-le în anteturi.

Glisați bucăți de tuburi termocontractabile pe cele opt fire roșii, lipiți-le într-un antet cu 8 pini și termoizolați tubulatura. Asigurați-vă că faceți conexiunile într-un mod logic. Consider că cel mai mic inel interior este rândul 1, deci este atașat la pinul 1 din antet și pinul corespunzător de pe MIC2981. Dacă faceți o greșeală, puteți fie să revindeți firele sau să corectați codul. Nu face o greșeală. [Am strâns firele anodice împreună și am fost prea leneș pentru a ordona ordinea logică. Se dovedește a fi la fel de ușor de controlat în cod. A se vedea notele din secțiunea de programare.] În mod similar, faceți anteturi pentru lanțurile catodice. Totuși, de data aceasta, locațiile pinului de pe Arduino vă dictează să creați două anteturi. De asemenea, trebuie să lipiți un singur rezistor în linie. Rezistența depinde de LED și tensiune - consultați un calculator online pentru rezistența LED pentru valoarea corectă. Fiecare antet trebuie să aibă cinci (5) pini. Asigurați-vă că faceți conexiunile într-un mod logic. Adeziv la cald conexiunile, deoarece acestea vor suferi îndoire și solicitare. Imaginea de mai jos este a machetei.

Pasul 10: Comutator cu buton pentru schimbarea programelor

Comutatorul cu buton este utilizat pentru a comuta între programe. Declanșează o întrerupere pe Arduino, care avansează numărul programului. Arduino Diecimilia (și altele; verificați versiunea dvs.) au două întreruperi externe care pot fi activate pe pinii digitali 2 și 3 utilizând funcția attachInterrupt (întrerupere, funcție, mod). Rezervați pinul digital 3 pentru comutatorul cu buton. Acest lucru lasă pinii digitali 0, 1 și 2 și 4, 5, 6, 7, 8 ca blocuri pentru pinii anodici.

Întreruperea este setată să se declanșeze atunci când pinul 3 scade. Prin urmare, trebuie ținut sus până când butonul este apăsat, la care știftul scade. Acest lucru necesită un rezistor de tracțiune de 10K pentru a menține pinul sus. Vedeți imaginea plăcii și citiți despre rezistențele de tragere și de coborâre.

Pasul 11: Breadboarding

Acest proiect folosește Protoshield de la Adafruit Industries cu o placă mică (deși orice setare care se potrivește în umbrelă ar trebui să funcționeze). Micul panou are șaptesprezece (17) rânduri și acest proiect le folosește pe toate! Rețineți că panoul afișat nu include MIC2981. Nu am unul. Inca. Umbrela funcționează suficient de bine fără ea, încât am decis să scriu acest instructable înainte de a obține unul.

Sunt posibile multe configurații diferite, așa că folosiți acest lucru ca ghid. Rețineți, totuși, locația comutatorului cu buton. Doi pini de pe Arduino pot fi (ușor) configurați ca întreruperi, iar comutatorul cu buton trebuie să se conecteze la unul dintre ei. Imaginea de mai jos este FĂRĂ cipul MIC2981. Voi încărca o imagine când voi primi piesa și voi modifica panoul de calcul în consecință.

Pasul 12: Testarea matricei LED

Acest lucru este probabil târziu în joc pentru a lua în considerare testarea, dar mai bine târziu decât prea târziu. Înainte de a instala matricea LED în umbrelă (pasul următor), conectați matricea la Arduino și rulați codul de test inclus mai jos. Codul trece doar prin fiecare LED și îl testează. Dacă conexiunile sunt defecte sau LED-urile sunt rupte, remediați-le acum, în timp ce totul este accesibil.

Acesta este, de asemenea, timpul pentru a determina care pin corespunde cărui rând sau coloană. Dacă ai fost atent la realizarea anteturilor, știi deja. În caz contrar, va trebui să vă dați seama încetinind animația și determinând care pin controlează care rând sau coloană. Setați o matrice în cod care conține numerele de pin în ordinea corectă.

Pasul 13: Asamblarea LED-urilor din umbrelă

Cu matricea LED completă și anteturile și rezistențele pinului la locul lor, este timpul să finalizați ansamblul. Matricea LED trebuie să fie poziționată între țesătura umbrelei și coastele. Țesătura unei umbrele este întinsă pe coaste și de obicei cusută într-un singur loc pe fiecare coasta. Acest lucru va trebui să se taie înainte ca întreaga matrice LED să poată fi alunecată între nervuri și țesătură. După poziționarea matricei cu LED-uri, re-coaseți ceea ce ați tăiat. Acest lucru va asigura matricea în umbrelă. Nu coaseți din nou dacă credeți că ați putea dori să scoateți LED-urile. Nu-mi pot imagina de ce.

Acesta este un proces care consumă mult timp. Dacă nu ați lipit deja fierbinte cablurile LED, faceți acest lucru acum. Dacă nu, veți rupe cu siguranță câteva LED-uri în timpul instalării. Am lucrat cu umbrela atârnată de un băț de mătură suspendat între două scaune (fără imagine:-). Umbrela a fost ținută deschisă de gravitație și țesătura nu a fost întinsă strâns. Aș putea să mă mișc. Începeți prin glisarea unei coloane complete sub una dintre coaste. Înaintează-l și coloana următoare. Repeta. Este un proces obositor. Când poziționați în cele din urmă LED-urile, asigurați-vă că coastele se sprijină pe tubulatura termocontractabilă. Acest lucru va reduce la minimum șansa de abraziune. Umbrela nu se va închide frumos. Presupun că ar fi trebuit să menționez asta mai devreme. Deși nu am făcut încă acest lucru, voi coase câteva bucle în jurul LED-urilor și în cusătura țesăturii pentru a le menține în poziție. Uită-te cu atenție la cusăturile panourilor și vei vedea un pic de material în care poți coase.