LED kišobran sa Arduinom: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

LED kišobran sa Arduinom kombinuje kišobran, LED matricu 8x10 i Arduino mikrokontroler za stvaranje kontrolisanog, programabilnog LED iskustva u privatnosti vašeg kišobrana. Ovaj projekt je inspiriran Električnim kišobranom sockmastera i brojnim LED matricama koje se mogu uputiti na ovoj web stranici, posebno ovom vrlo kompletnom Barney_1.

Spremite se za Pimp My Umbrella! Svatko tko se bavi ovim projektom trebao bi imati pristup standardnim alatima za lemljenje - kliještima, dijagonalnim rezačima, rezačima i skidačima žice, lemilicom i lemljenjem, multimetrom - i imati iskustva s radom s Arduinom. Postavljanje Arduina nije teško, a program koji uključuje nekoliko različitih animacija LED dioda uključen je u ovu uputu. Video je na putu! Uzorak koda (pogledajte posljednji korak) je također na putu. Kod koji ja imam ne koristi prednosti prekidača i trenutno radim na tome.

Korak 1: Dijelovi

Za ovaj projekt postoji vrlo malo dijelova i uglavnom su generički. Lako ih se može nabaviti od bilo kojeg broja prodavača na mreži - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco i All Electronics, između mnogih drugih. Zamijenite kako se čini razumnim. Elektronika 1 x Mikrokontroler-Arduino Diecimilia 1 x Kišobran 1 x MIC2981-8-kanalni, visokonaponski, izvorni niz upravljačkih programa-576-1158-ND1 x Protosklon za Arduino sa malom pločom-Adafruit Industries 80 x LED - moguće su mnoge opcije 8 x otpornika - zavisi od izbora LED -a i napona izvora Žica Za ovaj projekat potrebno je mnogo žice. Svako rebro suncobrana ima crnu žicu (za katode LED dioda), a svaki krug LED dioda oko suncobrana zahtijeva punu dužinu crvene žice (za anode LED dioda). Neki su također potrebni za vraćanje krajeva lanaca natrag u Arduino. Crna žica od 24 stope za katodne lance (slijedite rebra natrag u sredinu) Crvena žica od 70 stopa za anodne prstenove (prstenovi oko kišobrana) Ostalo Standardni muški zaglavlji - Termoskupljajuće cijevi 1/16 - potrebno je oko sedam stopa cijevi Taktilni prekidač -Van-MomPatience … i vještine lemljenja. Matrica LED dioda mora biti pažljivo izrađena, a anode i katode međusobno izolirane termoskupljajućom cijevi. To može potrajati.

Korak 2: Nakon razmišljanja - Upozorenje je naoružano

Kišobran Ne koristite svoj najbolji kišobran! Ili čak tuđi najbolji kišobran. Kišobran je posvećen projektu i, iako biste mogli izvaditi LED matricu, nećete htjeti dok završite. Položaj Iako LED diode pružaju personalizirano iskustvo pod kišobranom, one nisu posebno vidljive izvana /iznad suncobrana. Razmislite želite li LED diode na vanjskoj strani kišobrana. Oni bi bili daleko vidljiviji i instalacija bi bila mnogo lakša. Morali biste probušiti rupe u tkanini da biste žice doveli u Arduino. Stil u ovom slučaju nadmašuje hidroizolaciju. LEDs Odaberite lijepu boju prije nego što uložite puno vremena u izradu ove stvari. LED diode su na eBayu očigledno jeftinije nego u katalozima, pa istražite svoje mogućnosti. Žica Manja žica ili višežilna žica vjerojatno su bolja od pune žice AWG xxx. Koristio sam čvrstu žicu i čini sklapanje kišobrana gotovo nemogućim. Također, ne bih koristio crvenu žicu za anodne prstenove. Ja bih odabrao tamniju boju koja je manje vidljiva.

Korak 3: Razmatranja o dizajnu

Arduino Odlučio sam koristiti Arduino, a ne drugi Atmel AVR mikrokontroler kako bih ovaj projekt učinio pristupačnim. S Arduinom nema potrebe za dizajniranjem prilagođene ploče, a programiranje i prilagođavanje je mnogo lakše s Arduino platformom. Jedini nedostatak Arduina je što je velik i ne uklapa se dobro u kišobran. Prednosti, međutim, nadmašuju troškove. Ovaj projekt je zasnovan na Arduino Diecimiliji, ali (mislim da su ispisi isti na novijim verzijama. U svakom slučaju, ako se upustite u ovaj projekt, provjerite imate li jasno razumijevanje stanja i pinova Arduino modela koji koristite. Ovo će učiniti bilo kakve promjene između onoga što je ovdje opisano i onoga što trebate učiniti da biste lako implementirali. MIC2981 Čip MIC2981 iz Micrela može napajati 8 lanaca LED dioda. To znači da 8 kružnih redova/prstenova od deset LED dioda koje okružuju kišobran imaju anode povezane s MIC2981 (jedan pin napaja svaki red/prsten), a LED diode u lancima duž rebara (stupovi) imaju svoje katode povezane s pin na Arduinu. Ovo dopušta mogućnost da 10 LED -ova u nizu/prstenu istovremeno budu uključene sa dovoljno struje da ih jednoliko zapali. Ovaj čip se trenutno ne koristi u ovom projektu. Planiram ga upotrijebiti za napajanje i osvjetljavanje LED prstenova. Proto Shield za Arduino iz AdaFruit Industries Koristio sam ovaj protoscit sa malom pločicom kako bih mogao odvojiti Arduino od suncobrana za druge projekte. Sićušna ploča ima taman dovoljno prostora za veze potrebne za ovaj projekt.

Korak 4: MockUp

Kako bih bio siguran da razumijem kako LED niz treba biti izrađen, napravio sam niz 3x3 da vidim hoće li lemljenje i programiranje funkcionirati. Jesu! Zato sam odlučio nastaviti s projektom. Ako ste sigurni da razumijete LED niz, preskočite ovaj korak. U suprotnom, uložite nekoliko LED dioda, malo žice, skupljajuću foliju i otprilike sat vremena u pravljenje niza 3x3 i njegovo testiranje. Detalji o izradi niza su u sljedećim koracima, ali su primjenjivi na maketu.

Da biste kreirali LED matricu 3x3, slijedite i izmijenite korake Izrada LED matrice koji opisuju cijelu matricu. Primjer koda ispod za maketu ne koristi prednosti MIC2981 (napisao sam ga prije nego što sam ga imao:-). Svaka LED dioda svijetli naizmjenično. Ovo radi za niz 3x3, ali nije dobro skalirano. [Zapravo, on se prilično dobro prilagođava cijeloj matrici, ali LED diode su pomalo prigušene.]

Korak 5: Izrada LED matrice - Priprema dijelova

LED diode Pripremite LED diode savijanjem njihovih vodova. Sljedeće usmjerava LED diode s ravnim rubovima u istom smjeru. Izbor je proizvoljan, ali standardiziranje orijentacije smanjuje rizik od greške. Držite LED s ravnom stranom (katodnom stranom) okrenutom nadesno. Savijte katodu prema sebi. Ovo usmjerava katode na masu, u smjeru u kojem struja želi teći:-). Napravite zavoj oko 1-2 mm ispod dna LED diode. Ovo će omogućiti LED diodi da stoji ponosan na žicu. Anoda će biti savijena ulijevo nakon što se katode zalepe na svoje mjesto. To će spriječiti zabunu pri lemljenju. Dva vodiča trebaju tvoriti pravi kut s katodom okrenutom prema vama, a anodom usmjerenom prema vašoj lijevoj strani. Cijevi za toplinsko skupljanje Izrežite dvije 1/2 "dugačke komade termoskupljajuće cijevi od 1/16" za svaku LED. To je sto šezdeset komada i za njih je potrebno oko sedam stopa. Izrežite dodatnih osamnaest (18) komada za zaglavlje. Žica Izrežite crne žice jednakog broja kao i rebra na kišobranu. Neka budu dovoljno duži od rebara tako da ima dovoljno žice za stvaranje zaglavlja koja se povezuju s Arduinom. Oko kišobrana se nalazi 8 prstenova LED dioda (ovo je broj izlaznih pinova na MIC2981) pa će se svaki katodni lanac ili stupac sastojati od 8 LED dioda. Položite žice i označite mjesta za LED diode duž rebara. Razmak na ovoj točki utvrđuje udaljenost između koncentričnih prstenova. Skinite mali komad izolacije (oko 3 mm) na svakoj točki. Isecite izolaciju pomoću žice za skidanje žica na dva mjesta, udaljena oko jedne četvrtine inča. Zatim izolaciju zdrobite kliještima i izrežite izolaciju pomoćnim nožem ili je izvucite prstima. U svaki otvoreni prostor stavite malu količinu lemljenja. Ovo je priprema za lemljenje LED katoda na ta mjesta.

Korak 6: Izrada LED matrice - katodni lanci

Prvi korak u izradi LED matrice je izgradnja lanaca za LED katode. U prethodnom koraku izrezali ste deset (ili broj rebara na kišobranu) crnih žica i skinuli izolaciju na mjestima na kojima su LED lemljene. U ovom koraku ćete lemiti katode LED dioda.

Stavite malu mrvicu lema na vrh pegle. Postavite LED diodu tako da žica prolazi između dva vodiča LED diode i nanesite vruće glačalo za lemljenje katode. Lemljenje na pegli i žica bi trebalo da poteku kako bi se uspostavila veza. Opeći ćeš prst, a oni će te probosti. Nakon lemljenja, obrežite anodu tako da bude što kraća. Kako bi se spriječio kratki spoj, svaki lemni spoj prekriven je komadom termoskupljajuće cijevi. Cijevi se moraju primijeniti nakon uspostavljanja veze i prije nego što se priključi sljedeća LED dioda (nastala je neka zabuna? Uskoro ćete razumjeti:-) pa sad povucite komad. Zagrijte da se stisne na svoje mjesto. Ponovite za preostale LED diode u lancu i preostale lance. Napomena: U ovom uputstvu, lanci LED dioda koji slijede rebra suncobrana nazivaju se stubovi i svaki završava na iglici Arduina. LED katode su lemljene na ove (crne) žice. Prstenovi LED dioda koji kruže oko suncobrana nazivaju se redovi i svaki počinje na jednom od izlaznih pinova MIC2981. LED anode su lemljene na ove (crvene) žice.

Korak 7: Izrada LED matrice - anodni prstenovi

Ovaj korak je najduži i najviše frustrira. Odvojite prostor za rad nekoliko dana ili koliko god možete preuzeti za trpezarijskim stolom.

LED matrica upotpunjena je lemljenjem anoda LED dioda na katodnim lancima u kružne redove/prstenove crvenih žica. Mjerenje u ovoj fazi je nešto složenije nego za katodne lance jer je svaki prsten različitog radijusa, a razmak LED dioda je različit za svaki prsten. Izračunajte ispravnu dužinu tako što ćete locirati gdje svaki prsten pada na kišobran i izmjerite udaljenost između rebara kišobrana. Ovo mjerenje ćete također koristiti za određivanje razmaka na prstenu. Pomnožite ovu udaljenost s brojem rebara, a zatim izračunajte dužinu povratka. Svaki prsten mora imati povratak na Arduino. Najudaljeniji prsten ima najduži povrat, a povrati se postupno smanjuju kako se prstenovi smanjuju. Odrežite osam (8) komada crvene žice odgovarajuće dužine. Kao i u prethodnom koraku, označite žice na ispravnim razmacima, slomite i uklonite izolaciju i stavite malo lema u svaki otvor. Katodni lanci nalaze se na vrhu crvenih žica (zbog čega je zavoj u LED vodiču malo niži). Lemite kao i do sada i stavite termoskupljajuće cevi preko svakog spoja pre nego što pređete na sledeći lanac. Vruće zalijepite žice na ovim spojevima kako biste osigurali LED vodiče od naprezanja i loma. Ovo je izuzetno važno jer rad matrice u kišobranu predstavlja veliki stres za zglobove. Na kraju ovog koraka trebali biste imati kružni niz LED dioda s dva seta žica (jedna crna, jedna crvena) koje se vraćaju u sredinu kruga. U sljedećem koraku izradit ćete pin zaglavlja za pričvršćivanje ovih žica na Arduino i upravljački program.

Korak 8: Izrada LED matrice - potpuna matrica

U ovom trenutku trebali biste imati popunjenu LED matricu. Katode lemljene na crne žice, anode na crvenu. Trebalo bi da ima oblik kišobrana. Prsti su vam vjerovatno opečeni. Vaša porodica misli da ste ludi.

Mockup verzija je prikazana ispod. Puna verzija je u najboljem slučaju nezgrapna i nisam prestao fotografirati. Pogledajte slike kišobrana sa instaliranom matricom da vidite gotovu LED matricu.

Korak 9: Izrada LED matrice - pin zaglavlja i otpornici

Prije nego što odrežete crvenu i crnu žicu po dužini, odredite gdje ćete i kako pričvrstiti Arduino na kišobran. Trebalo bi da stane u otvoreni prostor na vrhu. Kad se odredi, prerežite žice po dužini i lemite ih u zaglavlje.

Gurnite komade termoskupljajuće cijevi na osam crvenih žica, lemite ih na 8-polno zaglavlje i toplinski skupljajte cijevi. Povežite se na logičan način. Smatram da je najmanji unutrašnji prsten reda 1 pa se pričvršćuje na pin 1 na zaglavlju i odgovarajući pin na MIC2981. Ako pogriješite, možete žice ponovno spajkati ili ispraviti kod. Nemojte pogriješiti. [Spojio sam anodne žice i bio previše lijen da riješim logički redoslijed. Ispostavilo se da je isto tako lako kontrolirati u kodu. Pogledajte napomene u odjeljku programiranja.] Slično napravite zaglavlja za katodne lance. Ovaj put, međutim, lokacije pin -ova na Arduinu diktiraju da napravite dva zaglavlja. Također morate lemiti jedan otpornik u nizu. Otpornik ovisi o LED diodi i naponu-odgovarajuću vrijednost potražite na internetskom kalkulatoru LED-otpornika. Svako zaglavlje treba imati pet (5) pinova. Povežite se na logičan način. Spojeve vruće zalijepite jer će doći do savijanja i naprezanja. Na slici ispod je maketa.

Korak 10: Prekidač za promjenu programa

Prekidač se koristi za prebacivanje između programa. Pokreće prekid na Arduinu koji unaprjeđuje broj programa. Arduino Diecimilia (i drugi; provjerite svoju verziju) ima dva vanjska prekida koja se mogu omogućiti na digitalnim pinovima 2 i 3 pomoću attachInterrupt (prekid, funkcija, način rada) funkcije. Rezervirajte digitalni pin 3 za prekidač. Ovo ostavlja digitalne pinove 0, 1 i 2 i 4, 5, 6, 7, 8 kao blokove za anodne pinove.

Prekid je postavljen da se aktivira kada pin 3 padne. Stoga ga morate držati visoko dok se gumb ne pritisne, pri čemu se igla spušta. Ovo zahtijeva 10K pull-up otpornik da visoko drži pin. Pogledajte sliku ploče i pročitajte o otpornicima koji se povlače i spuštaju.

Korak 11: Breadboarding

Ovaj projekt koristi Protoshield iz Adafruit Industries sa malom pločom (iako bi svaka postavka koja stane u kišobran trebala funkcionirati). Mala ploča ima sedamnaest (17) redova i ovaj ih projekt koristi sve! Imajte na umu da prikazana matična ploča ne uključuje MIC2981. Nemam ga. Ipak. Kišobran radi dovoljno dobro i bez njega, pa sam odlučio napisati ovo uputstvo prije nego što ga dobijem.

Moguće su mnoge različite konfiguracije pa upotrijebite ovo kao vodič. Imajte na umu, međutim, lokaciju prekidača. Dva pina na Arduinu mogu se (lako) konfigurirati kao prekidi, a prekidač s tipkom mora se spojiti na jedan od njih. Donja slika je BEZ MIC2981 čipa. Otpremit ću sliku kad dobijem dio i prema tome izmijeniti matičnu ploču.

Korak 12: Testiranje LED matrice

Ovo je vjerojatno kasno u igri za razmatranje testiranja, ali bolje kasno nego prekasno. Prije instaliranja LED matrice u kišobran (sljedeći korak), spojite matricu na Arduino i pokrenite donji testni kod. Kod samo prolazi kroz svaku LED diodu i testira je. Ako su neke veze loše ili su LED diode prekinute, popravite ih sada dok je sve dostupno.

Ovo je ujedno i vrijeme za utvrđivanje koji pin odgovara kojem retku ili stupcu. Ako ste bili oprezni pri izradi zaglavlja iglica, to već znate. U suprotnom ćete to morati shvatiti usporavajući animaciju i određujući koji pin kontrolira koji red ili stupac. Niz postavljate u kodu koji sadrži PIN brojeve u ispravnom redoslijedu.

Korak 13: Sastavljanje LED dioda u kišobranu

Sa kompletnom LED matricom i zaglavljima iglica i otpornicima na mjestu je vrijeme za završetak montaže. LED matrica mora biti postavljena između tkanine kišobrana i rebara. Tkanina kišobrana rasteže se preko rebara i obično je prišivena na jednom mjestu do svakog rebra. Ovo će se morati izrezati prije nego što cijela LED matrica može kliznuti između rebara i tkanine. Nakon postavljanja LED matrice, ponovo sašite ono što ste izrezali. Time ćete matricu učvrstiti u kišobran. Nemojte ponovno šivati ako mislite da biste mogli ukloniti LED diode. Ne mogu zamisliti zašto.

Ovo je vrlo dugotrajan proces. Ako još niste vruće zalijepili LED vodiče, učinite to sada. Ako to ne učinite, sigurno ćete slomiti nekoliko LED dioda tijekom instalacije. Radio sam s kišobranom koji visi na štapiću za metlu okačenim između dvije stolice (nema slike:-). Kišobran je bio otvoren gravitacijom i tkanina nije bila čvrsto rastegnuta. Mogao bih se kretati. Započnite klizanjem cijele kolone ispod jednog od rebara. Napredujte u sljedeću kolonu. Ponovi. To je dosadan proces. Kad konačno postavite LED diode, pobrinite se da im rebra budu položena na termoskupljajuću cijev. To će minimizirati mogućnost abrazije. Kišobran se neće lijepo zatvoriti. Pretpostavljam da sam ovo trebao ranije spomenuti. Iako to još nisam učinio, sašiti ću nekoliko petlji oko LED dioda i u šav tkanine kako bih ih držao na mjestu. Pažljivo pogledajte šavove ploča i vidjet ćete malo materijala u koji možete ušiti.