LED чадър с Arduino: 14 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:56

LED чадърът с Arduino комбинира чадър, 8x10 LED матрица и микроконтролер Arduino, за да създаде контролируемо, програмируемо LED изживяване в уединението на вашия собствен чадър. Този проект е вдъхновен от Electric Umbrella от sockmaster и редица инструкции за LED матрици на този сайт, особено този много завършен от barney_1.

Пригответе се да сводите моя чадър! Всеки, който предприема този проект, трябва да има достъп до стандартни инструменти за запояване - клещи, диагонални фрези, ножове и стрипери за тел, поялник и спойка, мултицет - и да има опит с работата с Arduino. Настройката на Arduino не е трудна и в тази инструкция е включена програма, включваща няколко различни анимации на светодиодите. Видеото е на път! Примерен код (вижте последната стъпка) също е на път. Кодът, който имам, не се възползва от превключвателя с бутон и сега работя върху това.

Стъпка 1: Части

Има много малко части за този проект и те са предимно общи. Те могат лесно да бъдат получени от произволен брой онлайн търговци на дребно - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco и All Electronics, наред с много други. Заменете, както изглежда разумно. Електроника 1 x Микроконтролер-Arduino Diecimilia 1 x Чадър 1 x MIC2981-8-канален, високоволтов източник с голям ток-576-1158-ND1 x Protoshield за Arduino с малка платка-Adafruit Industries 80 x LED - възможни са много опции 8 x резистора - зависи от избора на LED и източника на напрежение За този проект са необходими много проводници. Всяко ребро на чадъра има черен проводник (за катодите на светодиодите) и всеки кръг от светодиоди около чадъра изисква пълна дължина червен проводник (за анодите на светодиодите). Някои са необходими и за връщане на краищата на веригите обратно към Arduino. 24 фута черен проводник за катодни вериги (следвайте ребрата обратно в центъра) 70 фута червен проводник за анодни пръстени (пръстени около чадъра) Разни Стандартни мъжки хедери - Термосвиваеми тръби 1/16 - необходими са около седем фута тръби Тактилен превключвател -Off-MomPatience … и умения за запояване. Матрицата на светодиодите трябва да бъде внимателно конструирана, а анодите и катодите да са изолирани един от друг с термосвиваеми тръби. Това може да отнеме известно време.

Стъпка 2: Последващи мисли - Предварително е предупредено

Чадър Не използвайте най -добрия си чадър! Или дори най -добрият чадър на някой друг. Чадърът се ангажира с проекта и, докато можете да извадите LED матрицата, няма да искате до момента, в който приключите. Разположение Въпреки че светодиодите осигуряват персонализирано изживяване под чадъра, те не се виждат особено отвън /над чадъра. Помислете дали искате светодиодите от външната страна на чадъра. Те биха били много по -видими и инсталирането би било много по -лесно. Ще трябва да пробиете дупки в тъканта, за да подадете проводниците надолу в Arduino. Стил в този случай надделява над хидроизолацията. LEDs Изберете хубав цвят, преди да отделите много време за направата на това нещо. Светодиодите очевидно са по-евтини в eBay, отколкото чрез каталози, така че проучете възможностите си. Кабелът По-малкият или многожилен проводник вероятно е по-добър от плътния проводник AWG xxx. Използвах плътна тел и това прави сгъването на чадъра почти невъзможно. Също така не бих използвал червен проводник за анодните пръстени. Бих избрал по -тъмен цвят, който е по -малко видим.

Стъпка 3: Съображения за проектиране

Arduino Избрах да използвам Arduino, а не различен Atmel AVR микроконтролер, за да направя този проект достъпен. С Arduino няма нужда да се проектира персонализирана дъска, а програмирането и персонализирането е много по -лесно с платформата Arduino. Единственият недостатък на Arduino е, че е голям и не се вписва добре в чадър. Ползите обаче надвишават разходите. Този проект се основава на Arduino Diecimilia, но (мисля), че разклоненията са същите при по -новите версии. Във всеки случай, ако се заемете с този проект, уверете се, че имате ясно разбиране за състоянията и щифтовете на модела Arduino, който използвате. Това ще направи всякакви промени между това, което е описано тук, и това, което трябва да направите, лесно за изпълнение. MIC2981 Чипът MIC2981 от Micrel може да захранва 8 вериги светодиоди. Това означава, че 8 -те кръгови реда/пръстена от десет светодиода, заобикалящи чадъра, имат аноди, свързани към MIC2981 (един щифт захранва всеки ред/пръстен), а светодиодите във веригите по протежение на ребрата (колоните) имат своите катоди, свързани към щифт на Arduino. Това позволява възможността 10 -те светодиода в ред/пръстен да са едновременно включени с достатъчно ток, за да ги запалят равномерно. В момента този чип не се използва в този проект. Имам планове да го използвам за захранване и озаряване на LED пръстените. Proto Shield за Arduino от AdaFruit Industries Използвах този прото щит с малка платка, за да мога да отделя Arduino от чадъра за други проекти. Малката дъска има достатъчно място за връзките, необходими за този проект.

Стъпка 4: MockUp

За да съм сигурен, че разбирам как трябва да се изработи светодиодната решетка, направих 3х3 масив, за да видя дали запояването и програмирането ще работят. Те направиха! Затова реших да продължа с проекта. Ако сте сигурни, че разбирате LED масива, пропуснете тази стъпка. В противен случай инвестирайте няколко светодиода, малко тел, свиваща се обвивка и около час в изработването на 3x3 масива и тестването му. Подробностите за създаването на масива са в следните стъпки, но са приложими за макета.

За да създадете 3x3 LED матрица, следвайте и променете стъпките Осъществяване на LED матрица, които описват пълната матрица. Примерният код по-долу за макета не се възползва от MIC2981 (написах го преди да имам такъв:-). Всеки светодиод свети на свой ред. Това работи за масив 3x3, но не се мащабира добре. [Всъщност той се мащабира сравнително добре до пълната матрица, но светодиодите са малко приглушени.]

Стъпка 5: Създаване на LED матрица - Подготовка на частите

Светодиоди Подгответе светодиодите, като огънете проводниците им. Следното ориентира светодиодите с плоските им ръбове, обърнати в същата посока. Изборът е произволен, но стандартизирането на ориентацията намалява риска от грешка. Задръжте светодиода с плоската страна (катодната страна) обърната отдясно. Огънете катода към вас. Това насочва катодите към маса, посоката, в която електричеството иска да тече:-). Създайте завоя на около 1-2 мм под дъното на светодиода. Това ще позволи на светодиода да стои горд с проводника. Анодът ще бъде огънат наляво, след като катодите бъдат запоени на място. Това ще предотврати объркване при запояване. Двата проводника трябва да образуват прав ъгъл с катода, насочен към вас, и анода, насочен към вас отляво. Тръби за термично нарязване Изрежете две 1/2 "дълги парчета от 1/16" термосвиваеми тръби за всеки светодиод. Това е сто шестдесет парчета и изисква около седем фута само за тях. Изрежете допълнително осемнадесет (18) парчета за заглавките. Кабел Изрежете черни проводници, равни по брой на ребрата на чадъра. Направете ги достатъчно по -дълги от ребрата, така че да има достатъчно тел, за да създадете заглавките, които се свързват с Arduino. Има 8 пръстена от светодиоди, които обикалят чадъра (това е броят на изходните щифтове на MIC2981), така че всяка катодна верига или колона ще се състои от 8 светодиода. Поставете проводниците и маркирайте местата за светодиодите по ребрата. Разстоянието в тази точка установява разстоянието между концентричните пръстени. Отстранете малко парче изолация (около 3 мм) във всяка точка. Нарежете изолацията с маша за отстраняване на тел на две места на разстояние около една четвърт инч. След това смажете изолацията с клещи и изрежете изолацията с помощта на нож или я издърпайте с пръсти. Във всяко отворено пространство поставете малко количество спойка. Това е подготовка за запояване на LED катодите към тези места.

Стъпка 6: Създаване на LED матрица - катодни вериги

Първата стъпка в създаването на LED матрицата е да се конструират веригите за LED катодите. В предишната стъпка отрязахте десет (или броя на ребрата на вашия чадър) черни проводници и свалихте изолацията в местата, където светодиодите са запоени. В тази стъпка ще запоите катодите на светодиодите.

Вземете малко петно припой на върха на желязото. Позиционирайте светодиода така, че проводникът да премине между двата проводника на светодиода и нанесете горещото желязо за запояване на катода. Припоят върху ютията и жицата трябва да текат, за да се осъществи връзка. Ще изгориш пръста си и те ще те опиянят. След запояване, подрежете анода, така че да е възможно най -къс. За да се предотвратят къси съединения, всяка спойка се покрива с парче термосвиваема тръба. Тръбите трябва да се прилагат след свързване и преди да бъде прикрепен следващият светодиод (някакво объркване? Скоро ще разберете:-) така че плъзнете парче сега. Загрейте, за да се свие на място. Повторете за останалите светодиоди във веригата и останалите вериги. Забележка В тази инструкция веригите от светодиоди, които следват ребрата на чадъра, се наричат колони и всеки завършва на щифт на Arduino. LED катодите са запоени към тези (черни) проводници. Пръстените на светодиодите, които обикалят около чадъра, се наричат редове и всеки започва от един от изходните щифтове на MIC2981. LED анодите са запоени към тези (червени) проводници.

Стъпка 7: Изработка на LED матрица - анодни пръстени

Тази стъпка е най -дългата и най -разочароващата. Освободете работното място в продължение на няколко дни или толкова дълго, колкото можете да поемете масата в трапезарията.

LED матрицата се допълва чрез запояване на анодите на светодиодите върху катодните вериги към кръговите редове/пръстени от червени проводници. Измерването на този етап е малко по -сложно, отколкото за катодните вериги, тъй като всеки пръстен е с различен радиус и разстоянието на светодиодите е различно за всеки пръстен. Изчислете правилната дължина, като намерите мястото, където всеки пръстен пада върху чадъра, и измерете разстоянието между ребрата на чадъра. Също така ще използвате това измерване, за да определите разстоянието на пръстена. Умножете това разстояние по броя на ребрата и след това изчислете дължината на връщането. Всеки пръстен трябва да има връщане към Arduino. Най -външният пръстен има най -дългата възвръщаемост и възвръщаемостта постепенно намалява, когато пръстените стават по -малки. Нарежете осем (8) парчета червена тел с подходяща дължина. Както в предишната стъпка, маркирайте проводниците на правилните разстояния, смачкайте и отстранете изолацията и поставете малко спойка във всеки отвор. Катодните вериги се намират върху червените проводници (поради което огъването в LED проводника е малко по -ниско). Запоявайте както преди и поставете термосвиваеми тръби върху всяка фуга, преди да преминете към следващата верига. Горещо залепете проводниците на тези кръстовища, за да защитите светодиодните проводници от напрежение и счупване. Това е изключително важно, тъй като работата с матрицата в чадъра създава значително напрежение върху ставите. В края на тази стъпка трябва да имате кръгъл набор от светодиоди с два комплекта проводници (един черен, един червен), които се връщат в средата на кръга. В следващата стъпка ще направите щифтове за закрепване на тези проводници към Arduino и драйвера.

Стъпка 8: Създаване на LED матрица - завършена матрица

В този момент трябва да имате завършена LED матрица. Катодите запоени към черните проводници, анодите към червените. Тя трябва да има формата на чадър. Вероятно пръстите ви са изгорени. Семейството ви мисли, че сте луди.

Макетната версия е показана по -долу. Пълната версия е тромава в най -добрия случай и не спрях да снимам. Погледнете снимките на чадъра с инсталирана матрица, за да видите готовата LED матрица.

Стъпка 9: Създаване на LED матрица - ПИН заглавия и резистори

Преди да отрежете червените и черните проводници по дължина, определете къде и как ще прикрепите Arduino към чадъра. Тя трябва да се побере в откритото пространство в горната част. След като се определи, отрежете проводниците по дължина и ги запоявайте към хедерите.

Плъзнете парчета термосвиваема тръба върху осемте червени проводника, запоявайте ги към 8-пинов хедър и термосвийте тръбата. Не забравяйте да направите връзките по логичен начин. Смятам, че най -малкият вътрешен пръстен е ред 1, така че той се прикрепя към щифт 1 на заглавката и съответния щифт към MIC2981. Ако направите грешка, можете или да препаявате проводниците или да коригирате кода. Не правете грешка. [Свързах анодните проводници и бях твърде мързелив, за да подредя логическия ред. Оказва се, че е също толкова лесно да се контролира в кода. Вижте бележки в раздел програмиране.] По същия начин направете заглавки за катодните вериги. Този път обаче местоположението на щифтовете на Arduino диктува, че трябва да направите две заглавки. Също така трябва да запоите един резистор на линия. Резисторът зависи от светодиода и напрежението-консултирайте се с онлайн калкулатор за LED-резистори за правилната стойност. Всяка заглавка трябва да има пет (5) пина. Не забравяйте да направите връзките по логичен начин. Горещо залепете връзките, тъй като те ще претърпят огъване и напрежение. Снимката по -долу е на макета.

Стъпка 10: Превключвател с бутон за смяна на програми

Бутонният бутон се използва за превключване между програми. Той задейства прекъсване на Arduino, което напредва в номера на програмата. Arduino Diecimilia (и други; проверете за вашата версия) имат две външни прекъсвания, които могат да бъдат активирани на цифрови пинове 2 и 3 с помощта на attachInterrupt (прекъсване, функция, режим) функция. Запазете цифров щифт 3 за превключвателя с бутон. Това оставя цифровите щифтове 0, 1 и 2 и 4, 5, 6, 7, 8 като блокове за анодните щифтове.

Прекъсването е настроено да се задейства, когато щифт 3 падне ниско. Следователно трябва да се държи високо, докато бутонът не бъде натиснат, при което щифтът се понижава. Това изисква 10K изтеглящ резистор, за да държи щифта високо. Вижте изображението на чертежа и прочетете за издърпващите и падащите резистори.

Стъпка 11: Breadboarding

Този проект използва Protoshield от Adafruit Industries с малка схема (въпреки че всяка настройка, която се побира в чадъра, трябва да работи). Малката дъска има седемнадесет (17) реда и този проект ги използва всички! Обърнете внимание, че показаният макет не включва MIC2981. Нямам такъв. Още. Чадърът работи достатъчно добре и без него, че реших да напиша тази инструкция, преди да я взема.

Възможни са много различни конфигурации, така че използвайте това като ръководство. Имайте предвид обаче местоположението на превключвателя с бутон. Два пина на Arduino могат (лесно) да бъдат конфигурирани като прекъсвания и превключвателят с бутон трябва да се свърже с един от тях. Снимката по -долу е БЕЗ чипа MIC2981. Ще кача изображение, когато получа частта и ще променя съответно основната платка.

Стъпка 12: Тестване на LED матрицата

Това вероятно е късно в играта, за да се помисли за тестване, но по -добре късно, отколкото твърде късно. Преди да инсталирате LED матрицата в чадъра (следващата стъпка), свържете матрицата към Arduino и стартирайте тестовия код, включен по -долу. Кодът просто преминава през всеки светодиод и го тества. Ако някои връзки са лоши или светодиодите са счупени, поправете ги сега, докато всичко е достъпно.

Това е и моментът да се определи кой щифт съответства на кой ред или колона. Ако сте били внимателни, когато правите заглавки на щифтове, вече знаете. В противен случай ще трябва да го разберете, като забавите анимацията и определите кой щифт контролира кой ред или колона. Задавате масив в код, който съдържа номерата на пиновете в правилния ред.

Стъпка 13: Сглобяване на светодиодите в чадъра

С пълната LED матрица и поставените щифтове и резистори е време да завършите монтажа. LED матрицата трябва да бъде разположена между тъканта на чадъра и ребрата. Платът на чадъра е опънат над ребрата и обикновено е пришит на едно място към всяко ребро. Това ще трябва да се отреже, преди цялата LED матрица да може да се плъзне нагоре между ребрата и тъканта. След като позиционирате LED матрицата, зашийте отново това, което сте изрязали. Това ще закрепи матрицата в чадъра. Не шийте отново, ако мислите, че може да искате да премахнете светодиодите. Не мога да си представя защо.

Това е много отнемащ време процес. Ако все още не сте залепили горещо светодиодните проводници, направете го сега. Ако не го направите, със сигурност ще счупите няколко светодиода по време на инсталацията. Работих с чадъра, висящ на пръчка за метла, окачена между два стола (без снимка:-). Чадърът се държеше отворен от гравитацията и тъканта не беше опъната здраво. Можех да се движа. Започнете, като плъзнете пълна колона под едно от ребрата. Напреднете го и следващата колона. Повторете. Това е досаден процес. Когато най -накрая позиционирате светодиодите, уверете се, че ребрата са разположени върху термосвиваемите тръби. Това ще сведе до минимум вероятността от износване. Чадърът няма да се затвори добре. Предполагам, че трябваше да спомена това по -рано. Въпреки че все още не съм направил това, ще зашия няколко бримки около светодиодите и в шева на тъканта, за да ги задържа на място. Погледнете внимателно шевовете на панелите и ще видите малко материал, в който можете да шиете.