LED -paraply med Arduino: 14 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

LED -paraplyen med Arduino kombinerer en paraply, en 8x10 LED -matrise og en Arduino -mikrokontroller for å skape en kontrollerbar, programmerbar LED -opplevelse i personvernet til din egen paraply. Dette prosjektet ble inspirert av Electric Umbrella av sockmaster og en rekke instruksjoner for LED -matrise på dette nettstedet, spesielt denne svært komplette av barney_1.

Gjør deg klar til å pimp min paraply! Alle som gjennomfører dette prosjektet bør ha tilgang til standard loddeverktøy - tang, diagonale kuttere, wire cutters og strippere, loddejern og loddetinn, multimeter - og ha erfaring med å jobbe med Arduino. Arduino -oppsettet er ikke vanskelig, og et program med flere forskjellige animasjoner av lysdiodene er inkludert i denne instruksjonsboken. Video er på vei! Prøvekode (se siste trinn) er også på vei. Koden jeg har, drar ikke fordel av trykknappbryteren, og jeg jobber med det nå.

Trinn 1: Deler

Det er svært få deler for dette prosjektet, og de er stort sett generiske. De kan enkelt fås fra et hvilket som helst antall nettbutikker - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco og All Electronics, blant mange andre. Erstatter som det virker rimelig. Elektronikk 1 x mikrokontroller-Arduino Diecimilia 1 x paraply 1 x MIC2981-8-kanals, høyspennings, høystrømkildedriverarray-576-1158-ND1 x Protoshield for Arduino med lite brødbrett-Adafruit Industries 80 x LED - mange alternativer er mulige 8 x motstander - avhenger av valg av LED og kildespenning Tråd Det trengs mye ledning for dette prosjektet. Hver ribbe på paraplyen har en svart ledning (for katodene til lysdiodene) og hver sirkel av lysdioder rundt paraplyen krever en full lengde av rød ledning (for anodene til lysdiodene). Noen er også nødvendige for å returnere endene av kjedene tilbake til Arduino. 24 fot svart ledning for katodkjeder (følg ribben tilbake til midten) 70 fot rød ledning for anoderinger (ringer rundt paraplyen) Diverse Standard hannhoder - Varmekrympeslange 1/16 - cirka syv fot slange er nødvendig Taktil bryter -Off-MomPatience … og loddeferdigheter Matrisen til lysdioder må konstrueres nøye og anodene og katodene isoleres fra hverandre med krympeslange. Dette kan ta en stund.

Trinn 2: Ettertanke - Forvarslet er forarmen

Paraply Ikke bruk din beste paraply! Eller til og med andres beste paraply. Paraplyen er forpliktet til prosjektet, og mens du kan ta LED -matrisen ut, vil du ikke når du er ferdig. Plassering Selv om lysdiodene gir en personlig opplevelse under paraplyen, er de ikke spesielt synlige utenfra /over paraplyen. Vurder om du vil ha lysdiodene på utsiden av paraplyen. De ville være langt mer synlige og installasjonen ville blitt mye enklere. Du må stikke hull i stoffet for å føre ledningene ned i Arduino. Stil i dette tilfellet trumfer vanntett. LED -er Velg en fin farge før du bruker mye tid på å lage denne tingen. Lysdioder er tilsynelatende billigere på eBay enn gjennom kataloger, så utforsk alternativene. Tråd Mindre måler eller flerstrenget ledning er sannsynligvis bedre enn AWG xxx solid tråd. Jeg brukte solid tråd og det gjør det nesten umulig å brette opp paraplyen. Jeg ville heller ikke bruke rød ledning til anoderingene. Jeg ville valgt en mørkere farge som er mindre synlig.

Trinn 3: Designhensyn

Arduino Jeg valgte å bruke Arduino i stedet for en annen Atmel AVR -mikrokontroller for å gjøre dette prosjektet tilgjengelig. Med Arduino er det ikke nødvendig å designe et tilpasset bord, og programmering og tilpasning er mye enklere med Arduino -plattformen. Den eneste ulempen med Arduino er at den er stor og ikke passer godt inn i en paraply. Fordelene oppveier imidlertid kostnadene. Dette prosjektet er basert på Arduino Diecimilia, men (jeg tror) pinoutene er de samme på nyere versjoner. Uansett, hvis du påtar deg dette prosjektet, må du sørge for å ha en klar forståelse av tilstandene og pinnene til Arduino -modellen du bruker. Dette vil gjøre eventuelle endringer mellom det som beskrives her og det du trenger å gjøre enkelt å implementere. MIC2981 MIC2981 -brikken fra Micrel kan drive 8 kjeder med lysdioder. Dette betyr at de 8 sirkulære radene/ringene til ti lysdioder som går rundt paraplyen, har sine anoder koblet til MIC2981 (en pinne som driver hver rad/ring) og lysdiodene i kjedene langs ribbeina (kolonnene) har katodene knyttet til en pinne på Arduino. Dette gir mulighet for at de 10 lysdiodene på rad/ring samtidig er tent med nok strøm til å lyse dem jevnt. Denne brikken brukes foreløpig ikke i dette prosjektet. Jeg har planer om å bruke den til å drive og lysere LED -ringene. Proto Shield for Arduino fra AdaFruit Industries Jeg brukte denne protoshielden med et lite brødbrett slik at jeg kunne koble Arduino fra paraplyen for andre prosjekter. Det lille brødbrettet har akkurat nok plass til tilkoblingene som trengs for dette prosjektet.

Trinn 4: MockUp

For å være sikker på at jeg forsto hvordan LED -matrisen skulle produseres, laget jeg en 3x3 matrise for å se om lodding og programmering ville fungere. De gjorde! Så jeg bestemte meg for å gå videre med prosjektet. Hvis du er sikker på at du forstår LED -matrisen, hopper du over dette trinnet. Ellers kan du investere et par lysdioder, litt ledning, krympe og en time eller så i å lage 3x3 -matrisen og teste den. Detaljene for å lage matrisen er i de følgende trinnene, men gjelder for modellen.

For å lage 3x3 LED -matrisen, følg og endre trinnene Making LED -matrisen som beskriver hele matrisen. Eksempelkoden nedenfor for mockupen drar ikke fordel av MIC2981 (jeg skrev den før jeg hadde en:-). Hver LED lyser etter tur. Dette fungerer for en 3x3 matrise, men skaleres ikke godt. [Faktisk skalerer den rimelig godt til hele matrisen, men lysdiodene er litt svake.]

Trinn 5: Lag LED -matrisen - Klargjøring av delene

Lysdioder Forbered lysdiodene ved å bøye ledningene. Følgende orienterer lysdiodene med de flate kantene vendt i samme retning. Valget er vilkårlig, men standardisering av en orientering reduserer risikoen for feil. Hold lysdioden med den flate siden (katodesiden) vendt til høyre. Bøy katoden mot deg. Dette peker katodene mot bakken, retningen elektrisitet vil flyte:-). Lag bøyningen ca 1-2 mm under bunnen av LED-en. Dette gjør at LED -en kan stå stolt av ledningen. Anoden vil bli bøyd til venstre etter at katodene er loddet på plass. Dette vil forhindre forvirring ved lodding. De to ledningene skal danne en rett vinkel med katoden pekende mot deg og anoden som peker mot venstre side. Varmeformede slanger Skjær to 1/2 "lange biter av 1/16" krympeslange for hver LED. Det er hundre seksti stykker og krever omtrent sju fot bare for disse. Skjær ytterligere atten (18) stykker for overskriftene. Tråd Klipp svarte ledninger like mange som ribbeina på paraplyen. Gjør dem lengre enn ribbeina, slik at det er nok ledning til å lage hodene som kobles til Arduino. Det er 8 ringer med lysdioder som går rundt paraplyen (dette er antall utgangspinner på MIC2981), så hver katodkjede eller kolonne vil bestå av 8 lysdioder. Legg ut ledningene og merk plasseringene for lysdiodene langs ribbeina. Avstand på dette punktet bestemmer avstanden mellom de konsentriske ringene. Strip et lite stykke isolasjon (ca. 3 mm) på hvert punkt. Skjær gjennom isolasjonen med wire strippere på to steder omtrent en fjerdedel av en tomme fra hverandre. Knus deretter isolasjonen med en tang og kutt isolasjonen ut med en kniv eller trekk den ut med fingrene. I hver åpen plass, legg en liten mengde loddetinn. Dette er som forberedelse til lodding av LED -katodene til disse stedene.

Trinn 6: Lag LED -matrisen - katodkjeder

Det første trinnet i å lage LED -matrisen er å konstruere kjedene for LED -katodene. I forrige trinn kuttet du ti (eller antall ribber på paraplyen) svarte ledninger og fjernet isolasjonen på punktene der lysdiodene er loddet. I dette trinnet vil du lodde katodene til lysdiodene.

Få en liten klatt loddetinn på tuppen av jernet ditt. Plasser LED -en slik at ledningen passerer mellom LED -lampens to ledninger og påfør det varme jernet for å lodde katoden. Loddetinn på strykejernet og ledningen skal flyte for å få en forbindelse. Du vil brenne fingeren din, og de vil ta deg. Etter lodding, klipp anoden slik at den er så kort som mulig. For å forhindre kortslutning er hver loddeskjøt dekket med et stykke varmekrympeslange. Slangen må påføres etter at en tilkobling er gjort og før den neste LED-en festes (noe forvirring? Du vil snart forstå:-) Så skyv et stykke på nå. Varme for å krympe på plass. Gjenta for de resterende lysdiodene i kjeden og de resterende kjedene. Merk I denne instruksen blir kjedene til lysdioder som følger paraplyens ribber referert til som kolonner og hver ender på en pinne på Arduino. LED -katodene er loddet til disse (svarte) ledningene. Ringene til lysdioder som sirkler rundt paraplyen blir referert til som rader, og hver begynner på en av MIC2981 -utgangspinnene. LED -anodene er loddet til disse (røde) ledningene.

Trinn 7: Lag LED Matrix - Anode Rings

Dette trinnet er det lengste og mest frustrerende. Plass ute jobber du over flere dager, eller så lenge du kan ta over spisebordet.

LED -matrisen fullføres ved å lodde anodene til LED -ene på katodkjedene til de sirkulære radene/ringene av røde ledninger. Målingen på dette stadiet er noe mer komplisert enn for katodkjedene fordi hver ring har en annen radius og LED -avstanden er forskjellig for hver ring. Beregn riktig lengde ved å finne hvor hver ring faller på paraplyen og måle avstanden mellom paraplyens ribber. Du vil også bruke denne målingen til å bestemme avstanden på ringen. Multipliser denne avstanden med antall ribber og beregne deretter returlengden. Hver ring må ha en retur til Arduino. Den ytterste ringen har lengst retur, og returen blir gradvis kortere etter hvert som ringene blir mindre. Klipp åtte (8) biter av rød ledning av passende lengde. Som i forrige trinn, merker du ledningene ved de riktige avstandene, knuser og fjerner isolasjonen, og legg litt loddetinn i hver åpning. Katodkjedene sitter på toppen av de røde ledningene (derfor er svingen i LED -ledningen litt lavere). Lodd som før, og legg krympeslangen over hver ledd før du går videre til neste kjede. Varm lim ledningene i disse veikryssene for å sikre LED -ledningene mot stress og brudd. Dette er ekstremt viktig siden det å arbeide matrisen inn i paraplyen belaster leddene betraktelig. På slutten av dette trinnet bør du ha et sirkulært utvalg av lysdioder med to sett med ledninger (en svart, en rød) som kommer tilbake til midten av sirkelen. I det neste trinnet vil du lage pinneoverskrifter for å feste disse ledningene til Arduino og driveren.

Trinn 8: Lage LED -matrisen - Fullført matrise

På dette tidspunktet bør du ha en ferdig LED -matrise. Katodene loddet til de svarte ledningene, anodene til de røde. Den skal ha form som en paraply. Fingrene dine er sannsynligvis brent. Familien din tror du er gal.

Mockup -versjonen vises nedenfor. Fullversjonen er i beste fall uhåndterlig, og jeg stoppet ikke for å ta bilder. Se på bilder av paraplyen med matrisen installert for å se den ferdige LED -matrisen.

Trinn 9: Lag LED -matrisen - stifthoder og motstander

Før du klipper de røde og svarte ledningene i lengden, må du avgjøre hvor og hvordan du skal feste Arduino til paraplyen. Den skal passe i det åpne rommet øverst. Når de er bestemt, kutt ledningene i lengde og lodd dem til topptekstene.

Skyv varmekrympeslanger på de åtte røde ledningene, lodd dem til en 8-pinners topp og varmekrymp slangen. Sørg for å gjøre tilkoblingene på en logisk måte. Jeg anser den minste indre ringen for å være rad 1, så den blir festet til pinne 1 på overskriften og den passende pinnen på MIC2981. Hvis du gjør en feil, kan du enten løse ledningene eller korrigere i koden. Ikke gjør en feil. [Jeg knuste anodetrådene sammen og var for lat til å ordne opp i den logiske rekkefølgen. Det viser seg å være like enkelt å kontrollere i kode. Se notater i programmeringsdelen.] Lag på samme måte overskrifter for katodkjedene. Denne gangen dikterer imidlertid pin -plasseringene på Arduino at du lager to overskrifter. Du må også lodde en enkelt motstand på linje. Motstanden avhenger av LED og spenning-konsulter en online LED-motstandskalkulator for riktig verdi. Hver overskrift skal ha fem (5) pinner. Sørg for å gjøre tilkoblingene på en logisk måte. Varm lim tilkoblingene, da disse vil gjennomgå bøyning og stress. Bildet nedenfor er av modellen.

Trinn 10: Trykknappbryter for endring av programmer

Trykknappbryteren brukes til å veksle mellom programmer. Det utløser et avbrudd på Arduino som fremmer programnummeret. Arduino Diecimilia (og andre; sjekk din versjon) har to eksterne avbrudd som kan aktiveres på digitale pinner 2 og 3 ved hjelp av funksjonen attachInterrupt (interrupt, function, mode). Reserve digital pin 3 for trykknappbryteren. Dette etterlater digitale pinner 0, 1 og 2 og 4, 5, 6, 7, 8 som blokker for anodepinnene.

Avbruddet er satt til å utløse når pin 3 går lavt. Den må derfor holdes høyt inntil knappen trykkes inn, der tappen går lavt. Dette krever en 10K opptrekkmotstand for å holde tappen høyt. Se breadboard-bildet og les om opp- og nedtrekksmotstander.

Trinn 11: Breadboarding

Dette prosjektet bruker Protoshield fra Adafruit Industries med et lite brødbrett (selv om ethvert oppsett som passer i paraplyen burde fungere). Det lille brødbrettet har sytten (17) rader, og dette prosjektet bruker dem alle! Vær oppmerksom på at brødbrettet som vises ikke inkluderer MIC2981. Jeg har ikke en. Ennå. Paraplyen fungerer godt nok uten at jeg bestemte meg for å skrive dette instruerbart før jeg kjøpte en.

Mange forskjellige konfigurasjoner er mulige, så bruk dette som en guide. Vær imidlertid oppmerksom på plasseringen av trykknappbryteren. To pinner på Arduino kan (enkelt) konfigureres som avbrudd, og trykknappbryteren må koble til en av dem. Bildet nedenfor er UTEN MIC2981 -brikken. Jeg vil laste opp et bilde når jeg får delen og endre brødbrettet deretter.

Trinn 12: Testing av LED -matrisen

Dette er sannsynligvis sent i spillet for å vurdere å teste, men bedre sent enn for sent. Før du installerer LED -matrisen i paraplyen (neste trinn), kobler du matrisen til Arduino og kjører testkoden som er inkludert nedenfor. Koden går bare gjennom hver LED og tester den. Hvis noen tilkoblinger er dårlige eller lysdioder er ødelagt, må du fikse dem nå mens alt er tilgjengelig.

Dette er også tiden for å finne ut hvilken pinne som tilsvarer hvilken rad eller kolonne. Hvis du var forsiktig når du lagde pinnehodene, vet du det allerede. Ellers må du finne ut av det ved å bremse animasjonen og bestemme hvilken pinne som styrer hvilken rad eller kolonne. Du angir en matrise i kode som inneholder pin -tallene i riktig rekkefølge.

Trinn 13: Montering av lysdiodene i paraplyen

Med LED -matrisen komplett og pinnehodene og motstandene på plass, er det på tide å fullføre monteringen. LED -matrisen må plasseres mellom stoffet i paraplyen og ribbeina. Stoffet på en paraply er strukket over ribbeina og vanligvis sydd på ett sted til hver ribbe. Dette må kuttes før hele LED -matrisen kan skyves opp mellom ribbeina og stoffet. Etter å ha plassert LED-matrisen, sy det du klipper på nytt. Dette vil sikre matrisen i paraplyen. Ikke sy igjen hvis du tror du vil fjerne lysdiodene. Kan ikke forestille meg hvorfor.

Dette er en veldig tidkrevende prosess. Hvis du ikke allerede har limt LED -ledningene allerede, gjør det nå. Hvis du ikke gjør det, vil du sikkert ødelegge noen få lysdioder under installasjonen. Jeg jobbet med paraplyen hengende fra en kostepinne hengende mellom to stoler (ikke noe bilde:-). Paraplyen ble holdt åpen av tyngdekraften og stoffet ble ikke strukket tett. Jeg kunne bevege meg rundt. Start med å skyve en fullstendig kolonne under en av ribbeina. Gå videre og neste kolonne. Gjenta. Det er en kjedelig prosess. Når du endelig plasserer LEDene, må du sørge for at ribbeina hviler på varmekrympeslangen. Dette vil minimere sjansen for slitasje. Paraplyen vil ikke lukke pent. Jeg antar at jeg burde ha nevnt dette tidligere. Selv om jeg ikke har gjort dette ennå, skal jeg sy noen sløyfer rundt lysdiodene og inn i stoffets søm for å holde dem på plass. Se nøye på sømmene på panelene, så ser du litt materiale du kan sy i.