LED esernyő Arduino -val: 14 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:45

Az Arduino -val ellátott LED -esernyő egy esernyőt, egy 8x10 LED -es mátrixot és egy Arduino mikrokontrollert kombinál, hogy vezérelhető, programozható LED -élményt hozzon létre saját esernyőjének magánéletében. Ezt a projektet az elektromos esernyő inspirálta, amelyet sockmaster és számos LED -mátrix utasítást adott ezen az oldalon, különösen ezt a barney_1 -t.

Készüljön fel a Pimp My Umbrella! Bárki, aki részt vesz ebben a projektben, hozzáférhet a szabványos forrasztószerszámokhoz - fogókhoz, átlós vágókhoz, huzalvágókhoz és sztripperekhez, forrasztópáka és forrasztópáka, multiméter -, és rendelkeznie kell az Arduino -val való munkavégzés tapasztalataival. Az Arduino beállítása nem bonyolult, és a LED -ek különböző animációit tartalmazó programot tartalmazza ez az útmutató. A videó úton van! A mintakód (lásd az utolsó lépést) szintén úton van. A rendelkezésemre álló kód nem használja ki a nyomógombos kapcsolót, és most ezen dolgozom.

1. lépés: Alkatrészek

Ennek a projektnek nagyon kevés része van, és többnyire általánosak. Könnyen beszerezhetők tetszőleges számú online kiskereskedőtől - többek között az Adafruit Industries, a DigiKey, a Jameco és az All Electronics. Cserélje ki, ésszerűnek tűnik. Elektronika 1 x mikrokontroller-Arduino Diecimilia 1 x esernyő 1 x MIC2981-8 csatornás, nagyfeszültségű, nagy áramerősségű illesztőprogram-tömb-576-1158-ND1 x Protoshield az Arduino számára apró kenyérszettel-Adafruit Industries 80 x LED - számos opció lehetséges 8 x ellenállás - a LED és a forrásfeszültség megválasztásától függ Vezeték Sok vezeték szükséges ehhez a projekthez. Az esernyő minden bordájában fekete vezeték van (a LED -ek katódjaihoz), és az esernyő körüli LED -ek köréhez teljes hosszúságú piros huzal szükséges (a LED -ek anódjaihoz). Néhány szükséges ahhoz is, hogy a láncvégeket visszajuttassuk az Arduino -hoz. 24 láb fekete vezeték a katódláncokhoz (kövesse a bordákat vissza a középpontba) -Off-MomPatience… és forrasztási készségek. A LED-ek mátrixát gondosan kell felépíteni, és az anódokat és katódokat szigetelni kell zsugorcsövekkel. Ez eltarthat egy ideig.

2. lépés: Utógondolatok - Előre figyelmeztetett

Esernyő Ne használja a legjobb esernyőjét! Vagy akár valaki más legjobb esernyője. Az esernyő elkötelezett a projekt iránt, és bár ki tudná venni a LED -mátrixot, nem fogja tudni, mire befejezi. Elhelyezés Bár a LED -ek személyre szabható élményt nyújtanak az esernyő alatt, kívülről nem láthatók különösebben. /az esernyő felett. Fontolja meg, hogy szeretné -e a LED -eket az esernyő külső oldalán elhelyezni. Sokkal jobban láthatóak lennének, és a telepítés sokkal könnyebb lenne. Lyukakat kell lyukasztania az anyagban, hogy a vezetékeket az Arduino -ba vezesse. A stílus ebben az esetben felülmúlja a vízszigetelést. LED -ek Válasszon egy szép színt, mielőtt sok időt szánna a dolog elkészítésére. A LED-ek látszólag olcsóbbak az eBay-en, mint a katalógusok, ezért fedezze fel a lehetőségeit. Vezeték A kisebb méretű vagy többszálú huzal valószínűleg jobb, mint az AWG xxx tömör huzal. Tömör drótot használtam, és szinte lehetetlenné teszi az esernyő felhajtását. Továbbá nem használnék piros vezetéket az anódgyűrűkhöz. Sötétebb színt választottam volna, amely kevésbé látható.

3. lépés: Tervezési szempontok

Arduino Úgy döntöttem, hogy az Arduino -t használom, nem pedig egy másik Atmel AVR mikrokontrollert, hogy hozzáférhetővé tegyem ezt a projektet. Az Arduino segítségével nincs szükség egyedi tábla tervezésére, és a programozás és a testreszabás sokkal könnyebb az Arduino platform segítségével. Az Arduino egyetlen hátránya, hogy nagy, és nem illik jól az esernyőbe. Az előnyök azonban meghaladják a költségeket. Ez a projekt az Arduino Diecimilia -n alapul, de (azt hiszem) a pinoutok ugyanazok az újabb verzióknál. Mindenesetre, ha vállalja ezt a projektet, győződjön meg arról, hogy tisztában van az Ön által használt Arduino modell állapotával és csapjaival. Ez bármilyen változtatást hajt végre az itt leírtak és az Ön által elvégzendő feladatok között. MIC2981 A Micrel MIC2981 chipje 8 LED -láncot képes táplálni. Ez azt jelenti, hogy az esernyőt körülvevő tíz LED körkörös sorának/gyűrűjének anódjai a MIC2981 -hez kapcsolódnak (minden sor/gyűrű egy -egy tűvel), és a bordák (az oszlopok) mentén lévő láncokban lévő LED -ek katódjai össze vannak kötve egy csap az Arduino -n. Ez lehetővé teszi annak lehetőségét, hogy a sorban/gyűrűben lévő 10 LED egyszerre világítson elegendő árammal, hogy egyenletesen világítson. Ezt a chipet jelenleg nem használják ebben a projektben. Azt tervezem, hogy a LED -gyűrűk áramellátására és élénkítésére használom. Protokoll pajzs az Arduino -hoz az AdaFruit Industries -től Ezt a protoshield -et egy apró kenyérsütő táblával használtam, hogy leválaszthassam az Arduino -t az esernyőről más projektekhez. Az apró kenyértáblán éppen elég hely van a projekthez szükséges kapcsolatokhoz.

4. lépés: MockUp

Annak érdekében, hogy megértsem, hogyan kell a LED -tömböt gyártani, készítettem egy 3x3 tömböt, hogy lássam, működik -e a forrasztás és a programozás. Ők megtették! Ezért úgy döntöttem, folytatom a projektet. Ha biztos abban, hogy érti a LED -tömböt, hagyja ki ezt a lépést. Ellenkező esetben fektessen be néhány LED -et, vezetéket, zsugorfóliát és körülbelül egy órát a 3x3 tömb elkészítéséhez és teszteléséhez. A tömb elkészítésének részletei a következő lépésekben találhatók, de alkalmazhatók a makettre.

A 3x3 LED mátrix létrehozásához kövesse és módosítsa a LED mátrix készítése lépéseket, amelyek leírják a teljes mátrixot. Az alábbi mintakód a maketthez nem használja ki az MIC2981 előnyeit (még mielőtt megvettem volna:-)). Minden LED felváltva világít. Ez 3x3 tömb esetén működik, de nem jól skálázható. [Valójában viszonylag jól skálázódik a teljes mátrixra, de a LED -ek kissé halványak.]

5. lépés: A LED mátrix készítése - az alkatrészek előkészítése

LED -ek Készítse elő a LED -eket a vezetékek hajlításával. Az alábbiak a LED -eket lapos éleikkel azonos irányba irányítják. A választás önkényes, de az orientáció szabványosítása csökkenti a hiba kockázatát. Tartsa a LED -et lapos oldalával (katódoldal) jobbra fordítva. Hajtsa maga felé a katódot. Ez a katódokat a földre irányítja, az áram áramlási irányát:-). Hozza létre a hajlítást körülbelül 1-2 mm-rel a LED alja alatt. Ez lehetővé teszi, hogy a LED büszke legyen a vezetékre. Az anód balra hajlik, miután a katódokat a helyére forrasztották. Ez megakadályozza a zavart forrasztáskor. A két vezetéknek derékszöget kell képezniük úgy, hogy a katód felfelé, az anód pedig balra mutatjon. Ez százhatvan darab, és ezekhez körülbelül hét láb szükséges. Vágjon további tizennyolc (18) darabot a fejlécekhez. Vezeték Vágja le az esernyő bordáival megegyező számú fekete vezetékeket. Legyen elég hosszú, mint a bordák, hogy elegendő vezeték legyen az Arduino -hoz csatlakozó fejlécek létrehozásához. Az esernyő körül 8 LED -gyűrű található (ez a kimeneti csapok száma a MIC2981 -en), így minden katódlánc vagy oszlop 8 LED -ből fog állni. Fektesse ki a vezetékeket, és jelölje meg a LED -ek helyét a bordák mentén. A távolság ezen a ponton határozza meg a koncentrikus gyűrűk közötti távolságot. Minden ponton távolítson el egy kis szigetelő darabot (kb. 3 mm). Vágja át a szigetelést huzalcsupaszítókkal két helyen, körülbelül egynegyed hüvelyk távolságra egymástól. Ezután zúzza össze a szigetelést fogóval, és vágja ki a szigetelést egy késsel, vagy húzza ki az ujjaival. Minden nyitott helyre tegyen egy kis forrasztót. Ez a LED -katódok forrasztásának előkészítése.

6. lépés: A LED -mátrix készítése - katódláncok

A LED -mátrix készítésének első lépése a LED -katódok láncának felépítése. Az előző lépésben levágott tíz (vagy az esernyőjén lévő bordák számát) fekete vezetéket, és lecsupaszította a szigetelést a LED -ek forrasztási pontjain. Ebben a lépésben forrasztani kell a LED -ek katódjait.

Tegyen egy kis folt forrasztást a vasaló hegyére. Helyezze a LED -et úgy, hogy a vezeték áthaladjon a LED két vezetéke között, és vigye fel a forró vasalót a katód forrasztására. A vasaló és a huzal forrasztásának folynia kell a csatlakozáshoz. Megégeted az ujjad, és megcsalnak. Forrasztás után vágja le az anódot, hogy a lehető legrövidebb legyen. A rövidzárlat elkerülése érdekében minden forrasztási kötést egy darab zsugorcső borít. A csöveket a csatlakoztatás után és a következő LED felhelyezése előtt kell felhelyezni (bármilyen zűrzavar? Hamarosan megérti:-), ezért most csúsztasson fel egy darabot. Melegítsük, hogy a helyére zsugorodjon. Ismételje meg a folyamatot a lánc többi LED -jével és a többi lánccal. A LED katódok ezekhez a (fekete) vezetékekhez vannak forrasztva. Az esernyő körül körbefutó LED -gyűrűket soroknak nevezzük, és mindegyik a MIC2981 kimeneti csapok egyikénél kezdődik. A LED -anódok ezekhez a (piros) vezetékekhez vannak forrasztva.

7. lépés: A LED -mátrix - anódgyűrűk készítése

Ez a lépés a leghosszabb és legbosszantóbb. Szabadítson fel több napig végzett munkát, vagy amíg át tudja venni az étkezőasztalt.

A LED -mátrixot úgy fejezzük be, hogy a LED -ek anódjait a katódláncokon forrasztjuk a piros vezetékek kör alakú soraihoz/gyűrűihez. A mérés ebben a szakaszban némileg bonyolultabb, mint a katódláncok esetében, mivel minden gyűrű különböző sugarú, és a LED -távolság egymástól eltérő. Számítsa ki a helyes hosszúságot úgy, hogy meghatározza, hol esnek az egyes gyűrűk az esernyőre, és mérje meg az esernyő bordái közötti távolságot. Ezt a mérést fogja használni a gyűrű távolságának meghatározására is. Szorozzuk meg ezt a távolságot a bordák számával, majd számoljuk ki a visszatérés hosszát. Minden gyűrűnek vissza kell térnie az Arduino -ba. A legkülső gyűrűnek van a leghosszabb hozama, és a visszatérés egyre rövidebb lesz, ahogy a gyűrűk kisebbek lesznek. Vágjon le nyolc (8) darab megfelelő hosszúságú vörös drótot. Az előző lépéshez hasonlóan jelölje meg a vezetékeket a megfelelő távolságra, törje össze és távolítsa el a szigetelést, és tegyen egy kis forrasztást minden nyílásba. A katódláncok a piros vezetékek tetején helyezkednek el (ezért a LED -vezeték hajlítása valamivel alacsonyabb). Forrasztás, mint korábban, és tegyen hőzsugorcsövet minden egyes kötésre, mielőtt továbblép a következő láncra. Forró ragasztóval rögzítse a vezetékeket ezeken a csomópontokon, hogy biztosítsa a LED -vezetékeket a feszültségtől és a töréstől. Ez rendkívül fontos, mivel a mátrix esernyőbe történő bedolgozása jelentős mértékben megterheli az ízületeket. Ennek a lépésnek a végén egy kör alakú LED -et kell készíteni, két vezeték (egy fekete, egy piros) vissza a kör közepére. A következő lépésben tűfejléceket készít, amelyekkel ezeket a vezetékeket az Arduino és az illesztőprogramhoz rögzítheti.

8. lépés: A LED mátrix készítése - befejezett mátrix

Ezen a ponton kész LED -mátrixra van szüksége. A katódok a fekete vezetékekhez forrtak, az anódok a piroshoz. Esernyő alakúnak kell lennie. Valószínűleg megégett az ujja. A családja őrültnek tart.

A makett verzió az alábbiakban látható. A teljes verzió a legjobb esetben is nehézkes, és nem álltam le fényképezni. Nézze meg az esernyő képeit a telepített mátrixszal a kész LED mátrix megtekintéséhez.

9. lépés: Készítse el a LED -mátrixot - Tűfejek és ellenállások

Mielőtt hosszúra vágja a piros és fekete vezetékeket, határozza meg, hol és hogyan fogja rögzíteni az Arduino -t az esernyőhöz. El kell illeszkednie a tetején lévő szabad térbe. Miután meghatározta, vágja le a vezetékeket a hosszúságra, és forrasztja őket a fejlécekhez.

Csúsztassa a hőre zsugorodó csődarabokat a nyolc piros vezetékre, forrasztja őket egy 8-tűs fejrészre, és zsugorítsa össze a csövet. Ügyeljen arra, hogy a kapcsolatokat logikus módon hozza létre. A legkisebb belső gyűrűt az 1. sornak tartom, így a fejléc 1. tűjéhez és a MIC2981 megfelelő csapjához rögzül. Ha hibát követ el, akkor vagy újratelepítheti a vezetékeket, vagy javíthatja a kódot. Ne tévedjen. [Összecsomóztam az anódvezetékeket, és lusta voltam rendezni a logikai sorrendet. Kiderül, hogy kódban ugyanolyan könnyen irányítható. Lásd a megjegyzéseket a programozási részben.] Hasonlóképpen készítsen fejléceket a katódláncokhoz. Ezúttal azonban az Arduino csaphelyei diktálják, hogy két fejlécet készítsen. Egy ellenállást is be kell forrasztani a sorba. Az ellenállás a LED-től és a feszültségtől függ-a megfelelő értékről érdeklődjön egy online LED-ellenállás-számológépben. Minden fejlécnek öt (5) tűvel kell rendelkeznie. Ügyeljen arra, hogy a kapcsolatokat logikusan hozza létre. Forró ragasztóval rögzítse a csatlakozásokat, mivel ezek hajlításnak és igénybevételnek lesznek kitéve. Az alábbi kép a makettről készült.

10. lépés: Nyomógombos kapcsoló programváltáshoz

A nyomógombos kapcsolóval válthat a programok között. Megszakítást vált ki az Arduino -n, ami előrelépi a programszámot. Az Arduino Diecimilia (és mások; ellenőrizze a verzióját) két külső megszakítással rendelkezik, amelyek a 2. és 3. digitális tűn engedélyezhetők az attachInterrupt (megszakítás, funkció, mód) funkció segítségével. A nyomógombos kapcsoló számára tartsa fenn a 3. digitális tüskét. Így a 0, 1 és 2 digitális tüskék és az 4, 5, 6, 7, 8 blokkok maradnak az anódcsapok számára.

A megszakítás úgy van beállítva, hogy aktiválódjon, amikor a 3 -as érintkező leereszkedik. Ezért magasan kell tartani, amíg a gombot le nem nyomják, és ekkor a csap leereszkedik. Ehhez 10K felhúzó ellenállás szükséges a csap magasan tartásához. Tekintse meg a kenyértábla képét, és olvasson a fel- és lehúzható ellenállásokról.

11. lépés: Breadboarding

Ez a projekt az Adafruit Industries Protoshield -jét használja egy apró kenyérsütő deszkával (bár minden beállításnak, amely belefér az esernyőbe, működnie kell). Az apró kenyérpult tizenhét (17) sorból áll, és ez a projekt mindet használja! Ne feledje, hogy a bemutatott kenyértábla nem tartalmazza a MIC2981 -et. Nekem nincs. Még. Az esernyő elég jól működik anélkül, hogy úgy döntöttem, hogy megírom ezt az oktathatót, mielőtt beszereznék egyet.

Sokféle konfiguráció lehetséges, ezért használja ezt útmutatóként. Vegye figyelembe azonban a nyomógombos kapcsoló helyét. Az Arduino két csapja (könnyen) megszakításként konfigurálható, és a nyomógombos kapcsolónak az egyikhez kell csatlakoznia. Az alábbi kép MIC2981 chip nélkül. Feltöltök egy képet, amikor megkapom az alkatrészt, és ennek megfelelően módosítom a kenyértáblát.

12. lépés: A LED mátrix tesztelése

Ez valószínűleg a játék végén, hogy fontolja meg a tesztelést, de jobb későn, mint túl későn. Mielőtt a LED -mátrixot az esernyőbe telepítené (következő lépés), csatlakoztassa a mátrixot az Arduino -hoz, és futtassa az alábbi tesztkódot. A kód csak átfut minden LED -en, és teszteli. Ha bármelyik csatlakozás rossz vagy a LED -ek megszakadnak, javítsa ki most, amíg minden elérhető.

Ez az idő annak meghatározására is, hogy melyik csap melyik sornak vagy oszlopnak felel meg. Ha óvatos volt a tűfejlécek készítésekor, már tudja. Ellenkező esetben ki kell találnia az animáció lelassításával és annak meghatározásával, hogy melyik gomb melyik sort vagy oszlopot vezérli. Olyan tömböt állít be a kódba, amely a pin -számokat a megfelelő sorrendben tartalmazza.

13. lépés: A LED -ek összeszerelése az esernyőben

Ha a LED -mátrix teljes, és a tűcsapok és ellenállások a helyükön vannak, ideje befejezni az összeszerelést. A LED -mátrixot az esernyő szövete és a bordák közé kell helyezni. Az esernyő szövetét a bordákra feszítik, és jellemzően egy helyen varrják minden bordához. Ezt meg kell vágni, mielőtt a teljes LED -mátrixot felcsúsztatnák a bordák és a szövet közé. A LED-mátrix elhelyezése után varrja újra a vágott részt. Ez rögzíti a mátrixot az esernyőbe. Ne varrjon újra, ha úgy gondolja, hogy el szeretné távolítani a LED-eket. El sem tudom képzelni, miért.

Ez egy nagyon időigényes folyamat. Ha még nem ragasztotta fel forrón a LED vezetékeket, tegye meg most. Ha nem, akkor minden bizonnyal eltörik néhány LED a telepítés során. Dolgoztam az esernyővel, amely két szék közé függesztett seprűbotra lóg (kép nincs:-). Az esernyőt a gravitáció nyitva tartotta, és az anyag nem volt feszes. Mozoghattam. Kezdje azzal, hogy egy teljes oszlopot csúsztat az egyik borda alá. Lépjen előre és a következő oszlopra. Ismétlés. Fárasztó folyamat. Amikor végre elhelyezi a LED -eket, győződjön meg arról, hogy a bordák a hőzsugorcsövön nyugszanak. Ez minimalizálja a kopás esélyét. Az esernyő nem záródik szépen. Azt hiszem, ezt korábban meg kellett volna említenem. Bár ezt még nem tettem meg, néhány hurkot varrok a LED -ek köré és az anyag varratába, hogy a helyükön tartsák őket. Nézze meg alaposan a panelek varrásait, és látni fog egy kis anyagot, amelybe varrhat.