Jednostavno beskonačno ogledalo s Arduino Gemmom i NeoPikselima: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Gle! Pogledajte duboko u očaravajuće i varljivo jednostavno ogledalo beskonačnosti! Jedna traka LED dioda sjaji prema unutra na sendviču sa ogledalom kako bi stvorila efekat beskrajnog odraza. Ovaj projekt će primijeniti vještine i tehnike iz moje uvodne Arduino klase, i sve to spojiti u konačni oblik koristeći manju Arduino Gemma ploču.

Pogledajte webinar ovog projekta! Pogledajte ovaj webinar koji sam vodio 28. juna 2017. da biste vidjeli kako dovršim ovu izgradnju!

Da biste bili u toku sa onim na čemu radim, pratite me na YouTube -u, Instagramu, Twitteru, Pinterestu i pretplatite se na moj bilten.

Korak 1: Potrošni materijal

Za nastavak ove lekcije trebat će vam:

• Oštri pomoćni nož
• Metalno ravnalo ili T-kvadrat
• Prostirka za rezanje ili otpadni karton
• Štampač za šablone ili kompas za crtanje krugova
• Plastični nož za bodovanje (izborno, ali lijepo)
• Pištolj za ljepilo za topljenje, ili E6000/Quick Hold ljepilo za zanate
• Ukosnica (opcionalno, koristi se kao stezaljka za ljepilo)
• 4 "okruglo ogledalo
• Prozirna plastična ogledala
• Crna pjenasta ploča, debljine 3/16"
• Arduino Uno i ploča za lemljenje na montažnoj ploči
• USB A-B kabel
• Malo dugme (koje ste ranije lemili)
• Žice za platformu
• RGBW NeoPixel traka (ili druga WS2812b RGBW LED traka) (19 piksela, koristi istu traku koju ste lemili ranije)
• Lemilica i lemljenje
• Strojevi za skidanje žice
• Ukošeni dijagonalni rezači
• Alat iz treće ruke
• Multimetar (opcionalno)
• Mala kliješta s iglom
• Pinceta
• Arduino Gemma ploča
• Mikro USB kabl
• USB čvorište, ako vaše računalo ima samo USB 3 priključke (kao što su noviji Mac računari)
• USB produžni kabel (opcionalno)
• USB adapter za napajanje
• Lipoly baterija i punjač (opcionalno)

Ovaj projekt vodi vas kroz izgradnju elektroničkog kućišta od penecore ploče, za koju je potrebna zaštićena radna površina (prostirka za rezanje ili više slojeva otpadnog kartona), metalno ravnalo i oštar nož. Za sastavljanje komada možete koristiti pištolj za vruće ljepilo ili se odlučiti za zanatsko ljepilo poput E6000. Okruglo stakleno ogledalo nalazi se u središtu beskonačnog ogledala, a komad prozirne plastike ogledala tajni je sastojak efekta beskonačnog tunela. Ako nemate plastični nož za rezanje, možete upotrijebiti čvrste škare za rezanje zrcalne plastike, ali ostavite širi rub nego što mislite da će vam trebati, jer se zrcalni film skida malo oko škara- rezane ivice. Budite oprezni pri upotrebi oštrog alata, držite zdjelu ledene vode u blizini bilo kojeg projekta vrućeg ljepila za brzo tretiranje opeklina i koristite odgovarajuću ventilaciju za bilo koja ljepila.

Arduino Gemma - Projekt ogledala beskonačnosti minijaturizira Arduino kolo zamjenom Arduino Uno sa Arduino Gemmom. Gemma je mala ploča izgrađena oko mikrokontrolera ATTiny85, koja ima manje memorije i manje funkcija od Uno -ove Atmega328, ali je i manja i niža cijena. Veliki jastučići se super lako leme (i šivaju provodljivim koncem, ali to je tema za drugu klasu). Gemma koristi mikro USB kabel za povezivanje s vašim računarom i ima JST port za povezivanje baterije. Naučit ćete kako programirati Gemmu iz Arduino softvera i ugraditi je u konačni projekt. Umjesto toga možete koristiti i Adafruit Gemmu, ali ćete morati izvršiti dodatni korak za konfiguriranje Arduino softvera.

RGBW NeoPixel traka - Ova digitalno adresabilna traka sadrži čipove WS2812b koji kontrolišu složene LED diode u crvenoj, zelenoj, plavoj i bijeloj boji. NeoPixel je robna marka Adafruit, ali ovu traku možete pronaći i pretraživanjem "WS2812b RGBW traka" na web stranici vašeg omiljenog dobavljača. Uzorak koda koji se daje u ovoj klasi neće raditi s RGB (bez bijele) trakom, analognom LED trakom ili s bilo kojom drugom vrstom digitalnog upravljačkog čipa (poput APA104 zvanog DotStar)

Korak 2: Izrežite komade okvira

Pripremite se za papirologiju! Ovaj korak uključuje oštre alate i zahtijeva pažnju prema detaljima, stoga budite sigurni da ste odmoreni, ali ni previše kofeinski. Koristite jako svjetlo i veliku, čistu radnu površinu zaštićenu prostirkom za rezanje ili otpadnim kartonom.

Ako ste tek počeli s rezanjem i lijepljenjem penecore ploče, nabavite dodatno za vježbu i greške- tri pakovanja ploča od 16x20 inča bi trebale biti dovoljne (a s njima možete napraviti i druge projekte ako vam ostane više). Da biste spriječili ozljede, upotrijebite oštro sječivo, metalno ravnalo, spor tempo i dosta opreza. Normalno je prepraviti nekoliko komada zbog pogrešnog klizanja ili zaglavljivanja oštrice.

Postoje dva načina za stvaranje oblika koje ćete izrezivati: ispišite predložak ili nacrtajte oblike pomoću kompasa za crtanje krugova. Ne postoji izrazita prednost ni u jednom ni u drugom, ali vaše vještine i alati mogu vas na ovaj ili onaj način pokolebati. Predložak je dostupan kao PDF sa pločicama za papir veličine slova, koji ćete zalijepiti ljepljivom trakom i zalijepiti ljepilom za ljepilo. Postoji i neobrađena verzija datoteke predloška u slučaju da je želite ispisati na pisaču velikog formata ili unijeti promjene.

Zaista je jednostavno crtati oblike ručno, obećavam! Prvo nacrtajte krug koji odgovara veličini vašeg zrcala postavljanjem kompasa na njegov radijus (4 "ogledalo = 2" polumjer) i iscrtavanjem kruga na pjeni najmanje 5 inča od svakog ruba. Naravno, mogli ste samo pratiti obim ogledala, ali tada biste morali pronaći i označiti centar! Kompas čini udubljenje u središnjoj točki što je zgodno za stvaranje drugog koncentričnog kruga.

Sada proširite svoj kompas na 4 i izvucite veći krug oko prvog. Ovo je kompletno dno/stražnji dio vašeg ogledala- označite ga takvim.

Gornji/prednji dio mora biti samo malo veći, pa proširite kompas na 4 3/16 i izvucite ga na sigurnoj udaljenosti od donjeg dijela.

Prozor za gledanje bi trebao biti samo nešto manji od ogledala, iako nije važno koliko tačno. Postavite kompas na otprilike 1/8 inča manji od radijusa ogledala, a zatim izvucite krug koristeći istu središnju točku kao i veći prednji/gornji obod.

Označite ovaj komad unutar manjeg kruga, koji će biti izrezan za nekoliko trenutaka.

Uz jednu dugu stranu pjene označite i izrežite jednu traku širine 1/2 ", a drugu širinu 1".

Uska traka će zagrliti ogledalo i podržati vašu NeoPixel traku, dok će šira traka činiti vanjski zid kružnog okvira.

Na rezanje krugova! Ovdje vam pomažu neke finoće i strpljenje. Volim koristiti manji zanatski nož za rezanje krugova jer osjećam da imam veću kontrolu. Konkretni nož koji ovdje koristim uzima obične X-acto oštrice i našao sam ga u prolazu za spomenare.

Prvo, lagano povucite nož po cijelom obodu donjeg dijela, probijajući samo gornji sloj papira. Tokom ovog prolaska možete slobodno nagnuti oštricu, ali je najudobnija i proizvodi najprecizniji oblik.

Još jednom izrežite krug, ocrtavajući liniju koju ste napravili u prethodnom prolazu. Ovaj put obratite pažnju na kut oštrice, koji bi trebao biti 90 stepeni (ravno gore i dolje). Čvrsto pritisnite dok pravite ovaj rez i držite prste dalje od putanje oštrice. Uzmite dasku i provjerite jeste li presjekli do kraja. Oštricom napravite još jedan prolaz kako biste presjekli sva preostala mjesta po obodu.

Zatim izrežite gornji dio, a zatim izrežite njegov unutarnji krug. Ovaj komad se vidi više od bilo kojeg drugog, pa ga malo dodatno očistite kako biste poravnali sve neravne rubove.

Za zakrivljeni unutarnji prsten, napravite križne rezove svakih 1/4 duž tanke pjene, ali nemojte rezati do kraja! Lakše je nego što zvuči- samo napravite dva lagana prolaza i dobit ćete Ovi rezovi omogućuju da se komad zakrivi pružajući glatku unutrašnju površinu.

Vanjski dio okvira mora biti okrenut prema van, pa ćemo napraviti križne rezove u malo drugačijem uzorku. Prvo se pripremite za spoj križa tako što ćete ocrtati liniju 3/16 "od ruba. Napravite nježne križne rezove duž trake, izmjenjujući debele i tanke dijelove oko 3/8" i 1/8 ", respektivno.

Da biste uklonili materijal na kojem će rub preklopiti, postavite traku duž ruba rezne površine i gurnite nož vodoravno kako biste uklonili višak pjene, ostavljajući donji sloj papira netaknut.

Sada uklonite tanke dijelove izvlačeći ih pincetom ili kliještima. Puštaju uz zadovoljavajući zvuk iskakanja. S tim dodatnim prostorom, traka se sada može saviti i oblikovati čistu vanjsku ljusku projekta!

Izrežite komad prozirne plastike ogledala da bude veće od vašeg ogledala, ali manje od vanjskog okvira. Ne trudite se isjeći ga u krug. Ako imate plastični nož za bodovanje, to je najbolje. Povucite žlijeb nekoliko puta duž ravnala, a zatim umetnite plastiku duž žljeba. Međutim, pomoćni nož lako reže i ovaj tanki materijal, iako uz malo ljuskanja zrcalnog materijala uz izrezani rub, koji će ionako biti skriven unutar okvira.

Korak 3: Sastavite okvir

Zaštitite svoju radnu površinu nekim otpadnim materijalom. Zagrijte pištolj za ljepilo i pripremite zdjelu ledene vode koju ćete držati u blizini, u slučaju da se opečete. Možete koristiti različita ljepila za ovaj projekt ako želite.

Nanesite malo ljepila na središte donjeg kruga i zalijepite ogledalo na njega. Lagano okrenite ogledalo i stisnite ga uz pjenu, poravnavajući ga s označenim krugom. Zatim zalijepite svoju tanku traku na obod zrcala i odvojite sav višak, ostavljajući mali razmak za prolaz žica.

Postavite prednji komad "krafne" licem prema dolje na radnu površinu i zalijepite na preklopljeni rub. Uzastopno pritišćite ove komade zajedno i prema dolje na radnoj površini dok lijepite oko puta, tako da prednji rub ispadne lijep i čist. Vanjski rub neće ići do kraja i to je u redu- možete izabrati da kasnije zatvorite ovaj jaz ako želite.

Provucite žice NeoPixel trake kroz mali otvor na rubu ogledala i zalijepite ih u unutrašnjost. Po želji upotrebite štipaljku za odjeću da stegnete traku dok se ljepilo hladi. Pokušajte izbjeći vruće ljepilo na ogledalu, ali ako to učinite, u redu je! Malo alkohola za trljanje oslobodit će zadržavanje na neporoznim površinama poput stakla.

Očistite svoje radno područje kako biste uklonili prašinu i komadiće pjene. Očistite ogledalo potpuno čistom krpom koja ne ostavlja dlačice, a zatim zgrabite prozirno ogledalo i odlijepite zaštitni poklopac s jedne strane. Nanesite malu količinu ljepila na četiri mjesta oko unutrašnjeg zida (spriječite da se pokreti pištolja za ljepilo povuku preko ogledala kako biste izbjegli zalutale niti) i zalijepite prozirno ogledalo na mjesto. Sada su vaše reflektirajuće površine zapečaćene i zaštićene od prašine.

Uživajte u dvostrukoj refleksiji uključivanjem NeoPixel trake u Arduino ploču na kojoj se izvodi primjer NeoPixel koda opisan u mojoj lekciji Arduino klase na tu temu.

Korak 4: Dijagram kola i pseudokod

Iako ste dobrodošli da se pozivate na dijagram prikazan ovdje tokom vaše izrade, preporučujem vam da nacrtate svoj. Imat ćete kratak pregled referenci dok sastavljate svoju matičnu ploču i konačne prototipe, a dijagramiranje vaših krugova olakšat će oblikovanje vlastitih projekata u budućnosti. Svrha dijagrama kruga je prikazati sve električne veze u krugu, nije potrebno njihov fizički položaj ili usmjerenje.

Veze su sljedeće:

NeoPixel 5V -> Arduino 5V

NeoPixel GND -> Arduino GND

NeoPixel Din (podaci ulaze) -> Arduino digitalni I/O pin (može se konfigurirati)

jedna strana trenutnog prekidača -> Arduino digitalni I/O pin (može se konfigurirati)

druga strana trenutnog prekidača -> Arduino GND

Ovo kolo kombinuje NeoPixel traku sa dugmetom za pokretanje različitih LED animacija i koristiće unutrašnji pull-up otpornik kao što ste vidjeli u lekciji ulaza/izlaza. Koristeći sve ove podatke, možemo napisati ljudsko čitljiv model našeg Arduino programa, nazvan "pseudokod:"

Varijable: NeoPixel broj pina, broj pina dugmeta, koliko LED ima, koliko bi LED diode trebale biti svijetle

Jednokratni zadaci: inicijalizacija pina tipke kao ulaza s unutarnjim pull-up otpornikom, inicijalizacija NeoPixel trake, opis LED animacija

Zadaci ponavljanja: provjerite je li tipka pritisnuta i ako jeste, prebacite se na drugu LED animaciju

Možda se čini jednostavno, ali uzimanje vremena za pisanje pseudokoda za vaš projekt pomoći će vam da napišete svoju konačnu Arduino skicu brže i s manje zabune. Funkcionira pomalo kao lista obaveza, kao i referentni vodič kada plivate u kodu i ne možete se sjetiti što pokušavate postići!

Korak 5: Prototip Breadboard -a

Uzmite svoj Arduino i matičnu ploču i provjerite je li USB kabel isključen. Jesu li vaši NeoPixels priključeni od ranije? Odlično! Ako nisu, spojite ih: 5V na razvodnik, Din na Arduino pin 6, GND na uzemljenje.

Zatim dodajte kratko dugme na svoju ploču, prelazeći središnju liniju razdvajanja. Spojite jednu nogu na uzemljenje, a susjednu nogu na Arduino pin 2. Preuzmite kôd za ovaj projekt direktno ili u gornjem modulu Autodesk Circuits, kliknite gumb "Uređivač koda", a zatim "Preuzmi kôd" i otvorite datoteku u Arduino ili kopirajte i zalijepite kôd u novu praznu Arduino skicu.

Priključite USB kabel i prenesite kôd na Arduino ploču. Pritisnite dugme; trebao bi pokrenuti novu animaciju za reprodukciju na NeoPixels -u. 5V vodilica dovoljna je za ovih nekoliko piksela pri ograničenoj svjetlini, ali za buduće projekte s više LED dioda trebat će vam zasebno napajanje, o čemu je raspravljano u lekciji vještina moje uvodne klase Arduino.

Korak 6: Kodirajte

Pogledajmo kôd detaljnije:

#define BUTTON_PIN 2 // Digitalni IO pin spojen na dugme. To će biti

// pokreće se pomoću pull-up otpornika pa bi prekidač trebao // povući iglu na trenutak u masu. Na visokom -> niskom // prijelazu logika pritiskanja tipke će se izvršiti. #define PIXEL_PIN 6 // Digitalni IO pin spojen na NeoPixels. #define PIXEL_COUNT 19 #define BRIGHTNESS 100 // 0-255 // Parametar 1 = broj piksela u traci // Parametar 2 = broj pina (većina je ispravna) // Parametar 3 = zastavice tipa piksela, po potrebi zbrajajte: / / NEO_RGB Pikseli su ožičeni za RGB bitstream // NEO_GRB Pikseli su ožičeni za GRB bitstream, ispravno ako se boje zamijene prilikom testiranja // NEO_RGBW Pikseli su ožičeni za RGBW bitstream // NEO_KHZ400 400 KHz bitstream (npr. FLORA pikseli) // NEO_KHZ800 800 KHz bitstream (npr. LED traka visoke gustoće), ispravno za neopikselni štapić Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel (PIXEL_COUNT, PIXEL_PIN, NEO_GRBW + NEO_KHZ800); bool oldState = HIGH; int showType = 0;

Slično kao kod primjera NeoPixela, ovaj prvi odjeljak postavlja NeoPixel traku i varijable za iglu tipke, kontrolnu iglu piksela itd.

void setup () {

pinMode (BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); strip.setBrightness (BRIGHTNESS); strip.begin (); strip.show (); // Inicijalizacija svih piksela na 'isključeno'} Funkcija postavljanja postavlja pin 2 na ulaz s aktiviranim unutrašnjim otpornikom za podizanje, postavlja globalnu svjetlinu piksela i pokreće vezu za prijenos podataka piksela.

void loop () {{100} {101}

// Dobivanje trenutnog stanja gumba. bool newState = digitalRead (BUTTON_PIN); // Provjerite je li stanje promijenjeno iz visokog u nisko (pritiskanje tipke). if (newState == LOW && oldState == HIGH) {// Dugme za kašnjenje do debounce. kašnjenje (20); // Provjerite je li gumb nakon spuštanja još uvijek nizak. newState = digitalRead (BUTTON_PIN); if (newState == LOW) {showType ++; if (showType> 6) showType = 0; startShow (showType); }} // Postavi zadnje stanje dugmeta na staro stanje. oldState = newState; }

Funkcija petlje prvo provjerava trenutno stanje gumba i pohranjuje ga u logičku varijablu (može biti jedno od dva stanja: VISOKO ili NISKO). Zatim provjerava i dvostruko provjerava da li to stanje ide od VISOKOG do NISKOG. Ako jeste, showType se povećava za jedan i poziva se startShow funkcija, pri čemu mu se trenutni showType prenosi kao argument (showType je ograničen na 0-6). Varijabla oldState se ažurira kako bi odražavala stanje zadnjeg dugmeta.

void startShow (int i) {

prekidač (i) {slučaj 0: colorWipe (strip. Color (0, 0, 0), 50); // Black/off break; slučaj 1: colorWipe (strip. Color (255, 0, 0), 50); // Red break; slučaj 2: colorWipe (strip. Color (0, 255, 0), 50); // Zeleni prekid; slučaj 3: colorWipe (strip. Color (0, 0, 255), 50); // Blue break; slučaj 4: pulseWhite (5); break; slučaj 5: rainbowFade2White (3, 3, 1); break; slučaj 6: fullWhite (); break; }}

Funkcija startShow sadrži naredbu switch/case, što je samo fantastičan brz način za slaganje hrpe if/else izraza. Slučaj prekidača uspoređuje varijablu i sa vrijednostima svakog slučaja, a zatim pokreće kôd u tom izrazu. Ključna reč

break;

napušta naredbu switch/case. Ovaj prekidač/futrola se koristi za pozivanje različitih funkcija animacije svaki put kada pritisnete dugme.

Sada kada imate funkcionalni prototip matične ploče, vrijeme je da ovo pretvorite u gotov projekt korištenjem Arduino Gemme, koji je manji, manje opremljen i niže cijene od Arduino Uno. Umjesto toga možete koristiti i Adafruit Gemmu, ali ćete morati izvršiti dodatni korak za konfiguriranje Arduino softvera.

Prvo promijenite NeoPixel pin varijablu sa 6 na 1 u vašem kodu:

#define PIXEL_PIN 1 // Digitalni IO pin spojen na NeoPixels.

Priključite Arduino Gemmu u računalo pomoću USB kabela i odaberite "Arduino Gemma" kao vrstu ploče u izborniku Arduino Tools.

Ograničene funkcije ugrađenog mikrokontrolera ATTiny85 ne podržavaju serijski port na isti način kao Uno, tako da ne morate ništa birati iz izbornika Port. Međutim, svakako odaberite "Arduino Gemma" u stavci izbornika Programmer.

Ploči je potrebna mala pomoć kada znate da je pokušavate programirati, pa pritisnite gumb za poništavanje na ploči, a dok crvena LED lampica pulsira, pritisnite gumb za postavljanje da biste učitali svoju skicu na Gemmu. Ako vaša crvena LED lampica ne pulsira kada pritisnete tipku za resetiranje, vaš USB kabel može imati samo napajanje i treba ga zamijeniti za USB kabel koji ima priključke za napajanje i prijenos podataka. Drugi razlog zašto vaša LED dioda možda neće pulsirati je ako koristite USB 3 port (svi noviji Mac računari), koji ima problema s prepoznavanjem Gemma bootloadera. Koristite USB 2 port na računaru ili USB čvorište između računara i Gemme.

Korak 7: Krug lemljenja

Za pokretanje kola s vašom Gemmom, lemit ćemo žice izravno na podloge na ploči. Odsecite konektor za matičnu ploču i ogolite, uvijte i pokosite žice NeoPixel trakastih traka. Na isti način lemite žice na dijagonalne vodove dugmeta (možete koristiti dugme iz lekcije lemljenja). Uvijte i lemite dvije žice za uzemljenje.

Gemmine velike rupe olakšavaju sastavljanje ovog kruga bez dodatnih dijelova- samo provucite kalajisane žice kroz rupe i omotajte višak oko lemilice. Veze su sljedeće:

• NeoPixel 5V -> Gemma Vout
• NeoPixel Din -> Gemma 1 ~ (digitalni pin 1)
• NeoPixel GND -> jedna strana tipke -> Gemma GND
• druga strana tipke -> Gemma 2 (digitalni pin 2)

Postavite svoju ploču u alat treće ruke i zagrijte veze s lemilicom prije nego nanesete još lema kako biste progutali podlogu i žicu. Nakon što se sve veze ohlade, odrežite višak žice isječcima za ispiranje.

Vruće zalijepite svoj Gemma na mjesto s USB priključkom okrenutim prema rubu kruga.

Nanesite prednji/gornji poklopac i manipulirajte rubom kako biste dobro spojili dijelove. Možda ćete morati malo podrezati donji krug kako bi se uklopio, a isto tako povucite ivicu kako biste je prilagodili. Zalijepite gumb na mjesto gdje god želite.

Korak 8: Iskoristite ga

Priključite USB kabl, pritisnite dugme i uživajte! Možete promijeniti boje i animacije promjenom koda. Koristite USB adapter za napajanje ako ga želite postaviti na zid. U ovom trenutku možete napraviti još jedan mali rub od pjene kako biste zatvorili preostali otvor, ako želite. Neke predložene upotrebe: objesite ga na zid, držite za stolom, dajte ga prijatelju!

Ovaj projekt možete jednostavno pokrenuti pomoću interne baterije umjesto povezivanja USB kabela. Orijentacija na koju lijepite Gemmu odredit će pristup priključku za bateriju, pa ćete je možda htjeti ponovno zalijepiti pod različitim kutom. 19 RGBW piksela puta 80ma max struje potrošnje (plus ~ 10ma za Gemmu) jednako je 1530ma, što znači da nam je tehnički potrebna baterija s najmanje toliko mAh. Međutim, kôd za ogledalo nije ni blizu da se sve LED diode sva četiri piksela koriste pri punoj svjetlini zajedno, tako da je u stvarnosti maksimalno trošenje struje daleko manje. Kompromis zdrave baterije je punjiva lipolna baterija kapaciteta 1200 mAh.

Hvala vam što pratite ovaj Arduino projekt! Da biste saznali više osnova, pogledajte moju uvodnu Arduino klasu. Jedva čekam vidjeti vaše verzije u komentarima i pozdraviti vaša razmišljanja i povratne informacije.