LED -paraply med Arduino: 14 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:31

LED -paraplyen med Arduino kombinerer en paraply, en 8x10 LED -matrix og en Arduino -mikrokontroller for at skabe en kontrollerbar, programmerbar LED -oplevelse i din egen paraply. Dette projekt blev inspireret af den elektriske paraply af sockmaster og en række LED -matrixinstruktioner på dette websted, især dette meget komplette af barney_1.

Gør dig klar til at pimpe min paraply! Enhver, der udfører dette projekt, skal have adgang til standard loddeværktøjer - tang, diagonalskærere, trådskærere og strippere, loddejern og lodde, multimeter - og have erfaring med at arbejde med Arduino. Arduino -opsætningen er ikke vanskelig, og et program, der indeholder flere forskellige animationer af lysdioderne, er inkluderet i denne instruerbare. Video er på vej! Prøvekode (se sidste trin) er også på vej. Den kode, jeg har, drager ikke fordel af trykknapkontakten, og jeg arbejder på det nu.

Trin 1: Dele

Der er meget få dele til dette projekt, og de er for det meste generiske. De kan let fås fra et vilkårligt antal onlineforhandlere - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco og All Electronics, blandt mange andre. Udskift som fornuftigt. Elektronik 1 x Mikrokontroller-Arduino Diecimilia 1 x Paraply 1 x MIC2981-8-kanals, højspændings, højstrømskildrivere-576-1158-ND1 x Protoshield til Arduino med lille brødbræt-Adafruit Industries 80 x LED - mange muligheder er mulige 8 x modstande - afhænger af valg af LED og kildespænding Tråd Der kræves masser af ledning til dette projekt. Hver ribbe på paraplyen har en sort ledning (til katoderne på LED'erne), og hver cirkel af LED'er omkring paraplyen kræver en fuld længde af rød ledning (for LED'ernes anoder). Nogle er også nødvendige for at returnere enderne af kæderne tilbage til Arduino. 24 fod sort ledning til katodkæder (følg ribben tilbage til midten) 70 fod rød ledning til anoderinge (ringe omkring paraply) Diverse Standard hanhoveder - Varmekrympeslange 1/16 - cirka syv fod slange er nødvendig Taktil kontakt -Off-MomPatience … og loddeevner Matrixen af LED'er skal konstrueres omhyggeligt og anoderne og katoderne isoleres fra hinanden med varmekrympeslanger. Dette kan tage et stykke tid.

Trin 2: Eftertanke - Forvarslet er underarmen

Paraply Brug ikke din bedste paraply! Eller endda en andens bedste paraply. Paraplyen er forpligtet til projektet, og mens du kunne tage LED -matricen ud, vil du ikke, når du er færdig. Placering Selvom LED'erne giver en personlig oplevelse under paraplyen, er de ikke særlig synlige udefra /over paraplyen. Overvej om du vil have lysdioderne på ydersiden af paraplyen. De ville være langt mere synlige, og installationen ville være meget lettere. Du skulle stikke huller i stoffet for at føre ledningerne ned i Arduino. Stil i dette tilfælde trumfer vandtætning. LED'er Vælg en flot farve, før du bruger meget tid på at lave denne ting. Lysdioder er tilsyneladende billigere på eBay end gennem kataloger, så udforsk dine muligheder. Tråd Mindre måler eller flerstrenget ledning er sandsynligvis bedre end AWG xxx solid wire. Jeg brugte massiv tråd, og det gør det næsten umuligt at folde paraplyen op. Jeg ville også ikke bruge rød ledning til anoderingene. Jeg ville have valgt en mørkere farve, der er mindre synlig.

Trin 3: Designovervejelser

Arduino Jeg valgte at bruge Arduino frem for en anden Atmel AVR mikrokontroller for at gøre dette projekt tilgængeligt. Med Arduino er det ikke nødvendigt at designe et brugerdefineret bord, og programmering og tilpasning er meget lettere med Arduino -platformen. Den eneste ulempe ved Arduino er, at den er stor og ikke passer godt ind i en paraply. Fordelene opvejer imidlertid omkostningerne. Dette projekt er baseret på Arduino Diecimilia, men (jeg tror) pinouts er de samme på nyere versioner. Under alle omstændigheder, hvis du påtager dig dette projekt, skal du sørge for at have en klar forståelse af tilstande og stifter i den Arduino -model, du bruger. Dette vil foretage ændringer mellem det, der beskrives her, og det, du skal gøre let at implementere. MIC2981 MIC2981 -chippen fra Micrel kan drive 8 kæder af LED'er. Det betyder, at de 8 cirkulære rækker/ringe af ti lysdioder, der går rundt om paraplyen, har deres anoder knyttet til MIC2981 (en pin, der driver hver række/ring), og lysdioderne i kæderne langs ribberne (søjlerne) har deres katoder forbundet med en nål på Arduino. Dette giver mulighed for, at de 10 lysdioder i en række/ring samtidigt er tændt med nok strøm til ensartet tænding af dem. Denne chip bruges i øjeblikket ikke i dette projekt. Jeg har planer om at bruge det til at drive og lysne LED -ringene. Proto Shield til Arduino fra AdaFruit Industries Jeg brugte denne protoshield med et lille brødbræt, så jeg kunne løsne Arduino fra paraplyen til andre projekter. Det lille brødbræt har lige nok plads til de nødvendige forbindelser til dette projekt.

Trin 4: MockUp

For at sikre, at jeg forstod, hvordan LED -arrayet skulle fremstilles, lavede jeg et 3x3 array for at se, om lodning og programmering ville fungere. De gjorde! Så jeg besluttede mig for at gå videre med projektet. Hvis du er sikker på, at du forstår LED -arrayet, skal du springe dette trin over. Ellers kan du investere et par lysdioder, noget ledning, krympe og en time eller deromkring i at lave 3x3 -arrayet og teste det. Detaljerne for at lave arrayet er i de følgende trin, men gælder for mockup.

For at oprette 3x3 LED -matricen skal du følge og ændre trinene Making LED -matrixen, der beskriver den fulde matrix. Eksempelkoden herunder til mockup'en drager ikke fordel af MIC2981 (jeg skrev den, før jeg havde en:-). Hver LED lyser efter tur. Dette fungerer for et 3x3 -array, men skaleres ikke godt. [Faktisk skalerer det rimeligt godt til hele matrixen, men lysdioderne er lidt svage.]

Trin 5: Fremstilling af LED -matrixen - Forberedelse af delene

Lysdioder Forbered lysdioderne ved at bøje deres elektroder. Følgende orienterer lysdioderne med deres flade kanter vendt i samme retning. Valget er vilkårligt, men standardisering af en orientering reducerer risikoen for fejl. Hold LED'en med dens flade side (katodesiden) drejet til højre. Bøj katoden mod dig. Dette peger katoderne mod jorden, den retning elektricitet ønsker at flyde:-). Opret bøjningen ca. 1-2 mm under bunden af LED'en. Dette vil gøre det muligt for LED'en at være stolt af ledningen. Anoden vil blive bøjet til venstre, efter at katoderne er loddet på plads. Dette forhindrer forvirring ved lodning. De to ledninger skal danne en ret vinkel med katoden pegende mod dig og anoden pegende mod din venstre. Varmeformede slanger Skær to 1/2 "lange stykker 1/16" varmekrympeslange for hver LED. Det er hundrede og tres stykker og kræver cirka syv fod bare til disse. Skær yderligere atten (18) stykker til overskrifterne. Tråd Klip sorte tråde lige så mange som ribbenene på paraplyen. Gør dem længere nok end ribbenene, så der er nok ledning til at skabe overskrifterne, der er forbundet til Arduino. Der er 8 ringe af lysdioder, der går rundt om paraplyen (dette er antallet af udgangsstifter på MIC2981), så hver katodkæde eller søjle vil bestå af 8 lysdioder. Læg ledningerne ud og markér placeringen af lysdioderne langs ribberne. Afstand på dette tidspunkt bestemmer afstanden mellem de koncentriske ringe. Fjern et lille stykke isolering (ca. 3 mm) på hvert punkt. Skær isoleringen igennem med wire strippere på to steder med cirka en kvart tomme fra hinanden. Knus derefter isoleringen med en tang og skær isoleringen ud med en værktøjskniv eller træk den ud med fingrene. I hvert åbent rum skal du lægge en lille mængde lodde. Dette er som forberedelse til lodning af LED -katoderne til disse pletter.

Trin 6: Fremstilling af LED Matrix - katodkæder

Det første trin i fremstillingen af LED -matricen er at konstruere kæderne til LED -katoderne. I det foregående trin skar du ti (eller antallet af ribber på din paraply) sorte ledninger og fjernede isoleringen på de punkter, hvor lysdioderne er loddet. I dette trin lodder du lysdiodernes katoder.

Få en lille klat lodde på spidsen af dit jern. Placer LED'en, så ledningen passerer mellem LED'ens to ledninger og påfør det varme jern for at lodde katoden. Loddetøjet på jernet og tråden skal flyde for at oprette forbindelse. Du brænder din finger, og de vil lokke dig. Efter lodning trimmes anoden, så den er så kort som muligt. For at forhindre kortslutninger er hver loddemetal dækket med et stykke varmekrympeslange. Slangen skal påføres efter tilslutning, og før den næste LED sættes på (nogen forvirring? Du forstår snart:-) så glid et stykke nu. Varme til at krympe på plads. Gentag for de resterende lysdioder i kæden og de resterende kæder. Bemærk I denne instruks omtales kæderne af lysdioder, der følger paraplyens ribber, som søjler, og hver ender på en stift af Arduino. LED -katoderne er loddet til disse (sorte) ledninger. Ringene af lysdioder, der cirkler omkring paraplyen, omtales som rækker og begynder hver ved en af MIC2981 -udgangsstifterne. LED -anoderne er loddet til disse (røde) ledninger.

Trin 7: Fremstilling af LED Matrix - Anode ringe

Dette trin er det længste og mest frustrerende. Plads ude arbejder du over flere dage, eller så længe du kan overtage spisebordet.

LED -matrixen afsluttes ved at lodde anoderne på LED'erne på katodkæderne til de cirkulære rækker/ringe af røde ledninger. Målingen på dette trin er noget mere kompliceret end for katodkæderne, fordi hver ring har en anden radius, og LED -afstanden er forskellig for hver ring. Beregn den korrekte længde ved at lokalisere, hvor hver ring falder på paraplyen, og mål afstanden mellem paraplyens ribber. Du vil også bruge denne måling til at bestemme afstanden på ringen. Multiplicer denne afstand med antallet af ribben, og bereg derefter længden af afkastet. Hver ring skal have en tilbagevenden til Arduino. Den yderste ring har det længste afkast, og afkastene bliver gradvist kortere, efterhånden som ringene bliver mindre. Skær otte (8) stykker rød tråd af passende længde. Som i det foregående trin markeres ledningerne ved de korrekte mellemrum, knuses og fjernes isoleringen, og der lægges en smule lodde i hver åbning. Katodkæderne sidder oven på de røde ledninger (derfor er bøjningen i LED -ledningen en lille smule lavere). Lodde som før, og læg krympeslange over hver samling, inden du går videre til den næste kæde. Varm lim ledningerne ved disse kryds for at sikre LED -ledningerne mod stress og brud. Dette er ekstremt vigtigt, da arbejdet af matricen i paraplyen medfører en betydelig belastning af leddene. I slutningen af dette trin skal du have et cirkulært udvalg af lysdioder med to sæt ledninger (en sort, en rød), der kommer tilbage til midten af cirklen. I det næste trin vil du lave stiftoverskrifter til at fastgøre disse ledninger til Arduino og driveren.

Trin 8: Fremstilling af LED -matrixen - fuldført matrix

På dette tidspunkt skal du have en færdig LED -matrix. Katoderne loddes til de sorte ledninger, anoderne til de røde. Den skal have form som en paraply. Dine fingre er sandsynligvis brændt. Din familie synes, du er skør.

Mockup -versionen er vist nedenfor. Den fulde version er i bedste fald uhåndterlig, og jeg stoppede ikke med at tage billeder. Se billeder af paraplyen med matricen installeret for at se den færdige LED -matrix.

Trin 9: Fremstilling af LED -matrixen - pinhoveder og modstande

Inden du klipper de røde og sorte ledninger i længden, skal du afgøre, hvor og hvordan du vil sætte Arduino på paraplyen. Det skal passe i det åbne rum øverst. Når det er bestemt, skæres ledningerne i længden og loddes til overskrifterne.

Skub stykker af varmekrympeslange på de otte røde tråde, lod dem til et 8-benet header, og varmekrymp slangen. Sørg for at oprette forbindelserne på en logisk måde. Jeg anser den mindste indre ring for at være række 1, så den bliver fastgjort til pin 1 på overskriften og den passende pin på MIC2981. Hvis du laver en fejl, kan du enten løse trådene eller rette i kode. Tag ikke fejl. [Jeg samlede anodetrådene sammen og var for doven til at ordne den logiske rækkefølge. Det viser sig at være lige så let at styre i kode. Se noter i programmeringsafsnittet.] Tilsvarende lav overskrifter til katodkæderne. Denne gang dikterer pin -placeringerne på Arduino imidlertid, at du laver to headers. Du skal også lodde en enkelt modstand på linje. Modstanden afhænger af LED og spænding-konsulter en online LED-modstandsberegner for at få den korrekte værdi. Hver overskrift skal have fem (5) ben. Sørg for at oprette forbindelserne på en logisk måde. Varm lim forbindelserne, da disse vil undergå bøjning og stress. Billedet herunder er af modellen.

Trin 10: Trykknapkontakt til ændring af programmer

Trykknappen bruges til at skifte mellem programmer. Det udløser en afbrydelse på Arduino, som fremmer programnummeret. Arduino Diecimilia (og andre; tjek for din version) har to eksterne afbrydelser, der kan aktiveres på digitale ben 2 og 3 ved hjælp af funktionen attachInterrupt (afbrydelse, funktion, tilstand). Reserve digital pin 3 til trykknapkontakten. Dette efterlader digitale stifter 0, 1 og 2 og 4, 5, 6, 7, 8 som blokke for anodestifterne.

Afbrydelsen er indstillet til at udløse, når pin 3 går lavt. Den skal derfor holdes højt, indtil der trykkes på knappen, hvor stiften går lavt. Dette kræver en 10K pull-up modstand for at holde tappen højt. Se breadboard-billedet og læs om pull-up og pull-down modstande.

Trin 11: Breadboarding

Dette projekt bruger Protoshield fra Adafruit Industries med et lille brødbræt (selvom enhver opsætning, der passer til paraplyen, burde fungere). Det lille brødbræt har sytten (17) rækker, og dette projekt bruger dem alle! Bemærk, at det viste brødbræt ikke indeholder MIC2981. Jeg har ikke en. Endnu. Paraplyen fungerer godt nok uden det, at jeg besluttede at skrive dette instruerbart, før jeg fik en.

Mange forskellige konfigurationer er mulige, så brug dette som en vejledning. Bemærk dog placeringen af trykknapkontakten. To ben på Arduino kan (let) konfigureres som afbrydelser, og trykknappen skal forbindes til en af dem. Billedet herunder er UDEN MIC2981 -chippen. Jeg vil uploade et billede, når jeg får delen og ændre brødbrættet i overensstemmelse hermed.

Trin 12: Test af LED Matrix

Dette er sandsynligvis sent i spillet for at overveje at teste, men bedre sent end for sent. Inden du installerer LED -matricen i paraplyen (næste trin), skal du tilslutte matrixen til Arduino og køre testkoden, der er inkluderet herunder. Koden løber bare gennem hver LED og tester den. Hvis nogen forbindelser er dårlige eller lysdioder er brudt, skal du rette dem nu, mens alt er tilgængeligt.

Dette er også tiden til at afgøre, hvilken nål der svarer til hvilken række eller kolonne. Hvis du var forsigtig, når du lavede stifterne, ved du det allerede. Ellers bliver du nødt til at finde ud af det ved at bremse animationen og bestemme, hvilken pin der styrer hvilken række eller kolonne. Du indstiller en matrix i kode, der indeholder pin -numrene i den korrekte rækkefølge.

Trin 13: Montering af lysdioderne i paraplyen

Når LED -matricen er komplet og stiftekanterne og modstandene på plads, er det tid til at afslutte samlingen. LED -matrixen skal placeres mellem stoffet i paraplyen og ribbenene. Stoffet i en paraply er strakt over ribbenene og typisk syet et sted til hver ribbe. Dette bliver nødt til at skære, før hele LED -matricen kan glides op mellem ribbenene og stoffet. Efter at have placeret LED-matricen, sys det, du klipper igen. Dette vil sikre matricen i paraplyen. Sy ikke igen, hvis du tror, du måske vil fjerne lysdioderne. Kan ikke forestille mig hvorfor.

Dette er en meget tidskrævende proces. Hvis du ikke allerede har varmlimet LED -ledningerne, skal du gøre det nu. Hvis du ikke gør det, vil du helt sikkert bryde et par lysdioder under installationen. Jeg arbejdede med paraplyen hængende på en kostepind hængende mellem to stole (intet billede:-). Paraplyen blev holdt åben af tyngdekraften, og stoffet blev ikke spændt tæt. Jeg kunne flytte rundt. Start med at skubbe en komplet søjle under en af ribbenene. Fremfør den og den næste kolonne. Gentage. Det er en kedelig proces. Når du endelig placerer lysdioderne, skal du sørge for at have ribberne på varmekrympeslangen. Dette vil minimere risikoen for slid. Paraplyen lukker ikke pænt. Jeg formoder, at jeg burde have nævnt dette tidligere. Selvom jeg ikke har gjort dette endnu, vil jeg sy et par sløjfer rundt om lysdioderne og ind i stoffets søm for at holde dem på plads. Kig omhyggeligt på sømmene på panelerne, og du vil se en smule materiale, som du kan sy i.