آتش سوزی: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

این پروژه با الهام از آتش سوزی عارفانه در بازی تاج و تخت ، مایع سبز رنگ ، که هنگام روشن شدن ، در شعله های سبز منفجر شد. این پروژه بر استفاده از نوارهای LED RGB SMD5050 برای جلوه های رنگ سفارشی متمرکز شده است. سه شیشه شیشه ای مجهز به نوار شش LED RGB است. آردوینو یونو آتشی شبیه به سوسو زدن برای چراغ ها ایجاد می کند. LED های RGB برای ایجاد یک الگوی رنگ شیب از سبز تیره تا سبز روشن تا روشن ترین سفید مورد نیاز است. یک LED ساده سبز کافی نیست ، برای ایجاد سفید روشن به اجزای قرمز و آبی نیاز دارد. به عنوان یک امتیاز ، این سخت افزار می تواند هر رنگ دیگری را تولید کند. اجسام شیشه ای برای شکستن نور و پنهان کردن منبع نور واقعی ، یعنی نوارهای کوچک و بسیار فنی RGB SMD5050 LED مورد نیاز است.

این ایده را می توان به هر تعداد شی که می خواهید و هر طرح رنگی پویا که می خواهید گسترش داد. این دستورالعمل نحوه استفاده از سه شیشه شیشه ای با رنگ بندی زیر را توضیح می دهد. طرح آتش سوزی در فیلم معرفی شده است. بقیه طرح ها در یک ویدیو در صفحه 6 این دستورالعمل قابل مشاهده است.

• آتش سوزی بازی تاج و تخت مانند عینک از آتش الهام گرفت.
• جاذبه تک شاخ. تماشایی که در رنگ های رنگین کمان محو می شود.
• پلک زدن تغییر رنگ تصادفی در دو سرعت مختلف.
• محو شدن تغییر صاف رنگهای تصادفی در دو سرعت مختلف.
• رنگهای زنده اشیاء خود را با نوری که به آرامی در اطراف یک رنگ خاص نوسان می کند رنگ آمیزی کنید.
• شمع ها. از LED های خود بخواهید تا شعله شمع طبیعی را تقلید کنند.

راه اندازی

در تنظیمات اولیه ، با یک کلیک دکمه ، شش طرح رنگی را پیش می برید. در صورت وجود ، دوبار کلیک در یک طرح رنگی از یک تنظیم به تنظیم دیگر پیش می رود. با ویرایش برنامه آردوینو می توانید تنظیمات رنگی را اضافه کنید.

در نسخه توسعه یافته بعدی ، دکمه با یک تخته ESP8266 جایگزین می شود که به صفحه وب متصل می شود و طرح های رنگی را کنترل می کند. صفحه وب به نوبه خود می تواند با یک مرورگر دستگاه تلفن همراه کنترل شود. این باعث تنوع بسیار بیشتری در تنظیم موارد می شود:

• تنظیم سرعت و جهت تغییر
• رنگ را برای شمع های چشمک زن تنظیم کنید
• روشنایی و اشباع رنگ ها را تنظیم کنید

این دستورالعمل بر تنظیمات اساسی متمرکز است ، که فقط شامل یک دکمه فشاری به عنوان رابط کاربر است.

مرحله 1: آنچه شما نیاز دارید

• یک نوار LED RGB ارزان ، که می توانید آن را به نوارهای کوتاهتر برش دهید
• یک واحد قدرت ، ترجیحاً 12 V 1.5 A چیزی که به همراه نوار LED RGB ارائه شده است
• آردوینو UNO یا مشابه آن
• دو IC ULN2803AP: s
• یک دکمه ساده فشار دهید
• یک تخته نان Perma-Proto
• سیم
• جعبه ای برای وسایل برقی
• برخی از اشیاء شیشه ای با نوارهای LED RGB روشن می شوند
• ابزار (سیم برنده ، لحیم کاری ، لحیم کاری …)

نوار led

من یک نوار LED ارزان خریدم که شامل حدود 90 LED RGB SMD است. یک واحد کوچک led ها را هدایت می کند و رنگ آنها را تغییر می دهد. دستگاه از راه دور کنترل می شود و نوار می تواند رنگ ها را به روش های مختلف تغییر دهد. اما کل نوار رنگ یکسانی دارد. نکته جالب این است که شما می توانید نوار را به نوارهای کوچکی که تنها سه عدد rgb led در هر نوار دارند ، برش دهید. هر نوار ، صرفنظر از طول آن ، باید با 12 ولت تغذیه شود. هر بخش از سه LED rgb دارای مقاومت مخصوص به خود است که از افت ولتاژ led ها مراقبت می کند. شما فقط باید 12 ولت و به اندازه کافی آمپر ، خوب ، میلی آمپر تهیه کنید. برای این پروژه ، من از سه نوار نوار led استفاده می کنم که هر کدام 6 واحد است و واحد قدرت 12 V 1.0 A. به واحد کنترل و کنترل از راه دور نیازی نیست.

ULN2803AP

یک لامپ تنها به جریان کمی نیاز دارد. معمولاً می توانید یک led را مستقیماً از یک پین داده آردوینو روشن کنید ، به شرطی که یک مقاومت داشته باشید که پین داده 5 ولت را برای led به 3 ولت کاهش دهد. اما یک LED RGB SMD5050 شامل سه LED ، قرمز ، گرن و آبی است. و برای این پروژه ، من از نوارهای 6 LED RGB SMD5050 استفاده می کنم. یک پین داده Arduino Uno 6 LED را کنترل می کند. اگر قدرت روشنایی led ها از پین داده ها تامین شود ، فقط پین داده را تست می کند. اما در مجموع 9 پین داده وجود خواهد داشت و مطمئناً برای آردوینو بسیار زیاد خواهد بود. به همین دلیل ULN2803AP شروع به کار می کند. ULN2803AP یک تراشه یکپارچه با 8 ترانزیستور دارلینگتون است. من به 9 عدد نیاز دارم ، بنابراین من فقط از دو تراشه ULN2803AP استفاده می کنم. اگر بخواهم پروژه را به پنج شی اضافه کنم ، 7 ترانزیستور یدکی برایم باقی می گذارد.

یک عدد LED در داخل LED RGB SMD5050 20 میلی آمپر می گیرد. شش مورد از آنها به معنی 120 میلی آمپر است. یک پین (یک ترانزیستور دارلینگتون) در ULN2803 می تواند 500 میلی آمپر غرق شود. اما کل تراشه می تواند حداکثر 1.44 وات گرمای تولید شده توسط جریان را تحمل کند. 120 میلی آمپر 0.144 وات تولید می کند. من روی یکی از تراشه های ULN2803 پنج خط و در خط دیگر چهار خط قرار می دهم. این مقدار در یک تراشه 0.72 وات و در تراشه دیگر 0.58 وات خواهد بود. بنابراین من باید خوب باشم. استفاده از هر 8 خط ULN2803 با 120 میلی آمپر روی هر کدام تراشه را با 1.2 وات گرم می کند ، داغ می شود ، اما همچنان آن را تحمل می کند.

به سادگی توضیح داده شد ، نوار LED RGB SMD 12 ولت از منبع تغذیه دریافت می کند. از نوار LED ، جریان هر یک از سه LEDS رنگی به پین مخصوص خود در ULN2803AP و بیشتر به GND می رود. مدار بسته شده و چراغ LED روشن می شود. اما ULN2803AP توسط سیگنال های داده 5 ولت از آردوینو روشن/خاموش می شود. این سیگنال ها تنها چند میلی آمپر از آردوینو می گیرند.

شیشه و نوارهای LED

من این اجسام شیشه ای عجیب و غریب را داشتم ، که برای چراغ چای در نظر گرفته شده است. من صفحات را از چوب درخت غان برش می دهم تا روی آنها بایستد و چیزی برای چسباندن نوارهای LED داشته باشد. من تعدادی چین در نوارها ایجاد کردم تا به شکل حلقه درآید ، جایی که واحدهای LED جداگانه رو به بالا بودند. مراقب چین ها باشید تا خطوط را قطع نکنید.

مرحله 2: دستورالعمل های کاربر

دستگاه دارای رابط کاربری ساده خواهد بود. با وصل کردن منبع تغذیه به پریز دیواری روشن می شود و با اولین رنگ بندی که Wildfire است شروع می شود. با قطع برق خاموش می شود. یک کلیک دکمه به رنگ بندی بعدی منتقل می شود. دوبار کلیک از طریق طرح های فرعی هر طرح رنگ پیش می رود. من قصد دارم طرح های رنگی زیر را پیاده سازی کنم:

1. آتش سوزی بازی تاج و تخت از آتش مانند عینک الهام گرفت ، جایی که شعله های سبز از یک شیشه شیشه ای به جسم دیگر منتقل می شود. هنگامی که اجسام شیشه ای به صورت عمودی در کنار یکدیگر قرار می گیرند ، این جلوه بسیار چشمگیر به نظر می رسد. سه زیرمجموعه مختلف با سرعت متفاوت شعله ها اجرا می شود.
2. جاذبه تک شاخ. تماشایی که در رنگ های رنگین کمان محو می شود. محو شدن به صورت چرخشی اتفاق می افتد ، مانند حرکت هر رنگ از یک شیشه شیئی به شیء دیگر. سرعت فرایند محو شدن زیرمجموعه ها متفاوت است.
3. پلک زدن تغییر رنگ تصادفی در دو سرعت مختلف. زیرشاخه ها دارای پالت های متفاوتی خواهند بود (فقط رنگهای کاملاً اشباع شده ، رنگهای نیمه اشباع شده ، رنگهای فقط از نیمی از دایره رنگ)
4. محو شدن تغییر صاف رنگهای تصادفی در دو سرعت مختلف. زیرمجموعه های مشابه شماره 3.
5. رنگهای زنده اشیاء خود را با نوری که به آرامی در اطراف یک رنگ خاص نوسان می کند رنگ آمیزی کنید. رنگهای فرعی روی قرمز ، نارنجی ، زرد ، سبز ، آبی ، نیلی یا بنفش تنظیم می شوند. نوسان در داخل یک بخش 10 درجه در اطراف رنگ انتخاب شده اتفاق می افتد. سه شیء شیشه ای دارای رنگ انتخابی یکسانی هستند ، اما هر شیء فرکانس نوسان خود را به طور تصادفی تغییر می دهد تا رنگی زنده و زنده به کل مجموعه بدهد.

6. شمع ها. از LED های خود بخواهید تا شعله شمع طبیعی را تقلید کنند. سه زیرشاخه:

   1. "تا آنجا که ممکن است آرام باشید"
   2. "یک پنجره باز در جایی"
   3. "شبی تاریک و طوفانی بود"

مرحله 3: چند کلمه در مورد رنگهای RGB

در این بخش من دیدگاه خود را در مورد فضای رنگ RGB بحث می کنم. شما به خوبی می توانید از این بخش بگذرید. من فقط چند دلیل برای اینکه چرا با LED های RGB LED مانند خودم رفتار می کنم توضیح می دهم.

بنابراین LED RGB فقط دارای نور قرمز ، سبز و آبی است. ترکیب اینها تمام رنگ هایی را ایجاد می کند که چشم انسان می تواند تشخیص دهد (تقریبا). مقدار هر قسمت - قرمز ، سبز یا آبی - در دنیای دیجیتال معمولاً با عددی از 0 تا 255 مشخص می شود. یک رنگ کاملاً اشباع شده نیاز دارد که یکی از اجزای رنگ صفر و یک جزء رنگ 255 باشد. احساس می کنیم در دنیای دیجیتال خود فقط 1530 رنگ مختلف کاملاً اشباع شده داریم.

یکی از روشهای مدل سازی فضای RGB مکعب است. یک راس مکعب سیاه است. از آن راس می توانیم در امتداد لبه قرمز ، آبی یا سبز حرکت کنیم. هر نقطه ای در مکعب ، رنگی است که مختصات قرمز ، سبز و آبی آن را مشخص می کند. با حرکت به دورترین راس از راس سیاه ، به راس سفید می رسیم. با تمرکز بر شش راس به استثنای سیاه و سفید ، می توانیم مسیری را ایجاد کنیم که با دنبال کردن لبه ها ، هر شش راس را طی می کند. هر لبه 256 نقطه یا رنگ دارد. هر راس با دو لبه تقسیم می شود ، بنابراین تعداد کل نقاط 6 * 255 = 1530 است. در ادامه این مسیر ، تمام 1530 رنگ کاملاً اشباع شده در طیف رنگ ها را طی می کند. یا رنگین کمان رأس نشان دهنده رنگ های قرمز ، زرد ، سبز ، فیروزه ای ، آبی و سرخابی است.

هر نقطه دیگر در مکعب نشان دهنده رنگی است که کاملاً اشباع نشده است.

• هر نقطه در داخل مکعب است ، به این معنی که مختصات قرمز ، سبز و آبی همه از صفر متفاوت است. مورب از راس سیاه تا راس سفید را خط همه سایه های خاکستری در نظر بگیرید. و همه "رنگهای کاملاً اشباع نشده" داخل مکعب از اشباع کامل در لبه به سمت این مورب "اشباع صفر" محو می شوند.
• یا نقطه روی یکی از سه سطح صفحه مکعب قرار دارد که راس سیاه را لمس می کند. چنین رنگی را می توان کاملاً اشباع در نظر گرفت ، اما تیره شده است. هرچه بیشتر آن را تیره کنید ، اشباع رنگ درک شده خود را بیشتر از دست می دهد.

به جای این که مسیر شش لبه در اطراف مکعب تمام رنگهای اشباع شده را توصیف کند ، می توانیم این 1530 رنگ را در یک دایره قرار دهیم ، جایی که 255 رنگ مختلف در یک بخش 60 درجه داریم - مانند زمانی که از قرمز به زرد با افزودن سبز به آن محو می شویم. به اجرای همه رنگها در دایره رنگ مانند کشیدن سه کنترلر رنگی است ، یکی در نوبت ، در حالی که دو رنگ دیگر در بیشتر موقعیتهای متضاد قرار دارند. از آنجا که من از دایره رنگ یا طیف رنگین کمان در برخی از طرح های رنگی استفاده می کنم ، می خواهم با استفاده از مقیاس 1530 خودم یک رنگ (رنگ) را به عنوان نقطه ای در دایره تعریف کنم:

مقیاس 1530 مقیاس استاندارد 360

========================== قرمز 0 0 نارنجی 128 30 زرد 256 60 سبز 512 120 فیروزه ای 768 180 آبی 1024 240 نیلی 1152 270 بنفش 1280 300 صورتی 1408 330

این مقیاس 1530 تبدیل رنگ های رنگین کمان را به مقادیر LED های RGB ساده می کند.

چرا 255 رنگ در هر بخش؟ چرا 256 نیست؟ خوب ، رنگ 256 یک بخش ، اولین رنگ بخش بعدی است. شما نمی توانید آن رنگ را دو بار بشمارید.

چند کلمه در مورد PWM

یک LED معمولی طوری طراحی شده است که در یک ولتاژ معین به خوبی می درخشد. کاهش این ولتاژ ممکن است روشنایی را کاهش دهد ، اما خود LED به گونه ای طراحی نشده است که فقط با کاهش ولتاژ بتوان آن را کم کرد. با نصف ولتاژ حتی ممکن است اصلا روشن نشود. در عوض ، با تغییر بین ولتاژ کامل و صفر ولتاژ ، کاهش نور حاصل می شود. هرچه سرعت سوئیچ سریع تر باشد ، چشم انسان کمتر سوسو می زند. اگر LED نیمی از زمان روشن و نیمی از زمان خاموش باشد ، چشم انسان نور را طوری درک می کند که گویی با نیمی از اثر یک LED کامل روشن می درخشد. تنظیم نسبت بین زمان اثر کامل و زمان اثر صفر همان چیزی است که باعث کاهش نور یک LED می شود. این PWM یا مدولاسیون عرض پالس است.

نوار LED RGB SMD LED ارزان خریداری شده برای این پروژه شامل دستگاهی است که از PWM مراقبت می کند. در این پروژه من به جای آن PWM را با Arduino UNO ایجاد می کنم. فضای رنگ RGB ، همانطور که معمولاً در صفحه کامپیوتر اجرا می شود ، یک ساختار نظری است ، که در آن تصور می شود هر کانال رنگی دارای مقدار 0 تا 255 است و درخشندگی کانال به طور خطی از مقدار پیروی می کند. کارت گرافیک رایانه ممکن است مخفف هرگونه اختصاری از این انتظار خطی باشد که led های واقعی ممکن است داشته باشند. اینکه آیا LED های SMD مورد استفاده در این پروژه به صورت خطی از مقادیر PWM استفاده می کنند یا نه ، در محدوده این پروژه نیست. مقدار PWM 255 روشن ترین نور را ایجاد می کند. اما مقدار 128 ممکن است روشنایی نیمی از روشنایی 255 نباشد. و 192 ممکن است دقیقا در وسط 255 و 128 در نظر گرفته نشود.

مرحله 4: طرحواره ها

در اینجا من نمودارهای الکترونیک را ارائه می دهم. عکس نحوه ارتباط من را نشان می دهد. تراشه ها ، سیم ها و دکمه را روی یک تخته اولیه پرو متصل کرده ام. تا کنون قطعات فقط با سیمها متصل شده اند ، اما من نحوه طراحی آنها را در یک جعبه زیبا و نحوه کشیدن سیمها به نوارهای LED را به شما واگذار می کنم. اگر کابل تخت 4 سیم پیدا کردید ، از آن استفاده کنید ، زیرا یک نوار LED به 4 سیم نیاز دارد. من فقط 3 سیم کابل تخت داشتم ، بنابراین به یک سیم اضافی نیاز داشتم ، که باعث می شد کمی زشت به نظر برسد.

مرحله 5: کد

کد برای Arduino Uno نوشته شده است. Uno فقط 6 پین با قابلیت PWM دارد ، اما من به 9 عدد از آنها نیاز دارم. بنابراین من از یک کتابخانه ویژه PWM که توسط برت هاگمن نوشته شده است استفاده می کنم. این باید در Arduino IDE شما نصب شود.

wildfire.ino فایل اصلی پروژه است ، شامل توابع setup () و loop () و همچنین برخی توابع مشترک دیگر برای همه طرح ها است.

wildfire.h یک فایل هدر معمولی است.

فایل های مختلف طرح را می توان به عنوان زبانه های جداگانه در پروژه چسباند.

مرحله 6: در عمل

مرحله 7: توسعه بیشتر

• رابط تک دکمه ای را با ESP8266 جایگزین کنید تا تماس بی سیم با تلفن Android فعال شود ، جایی که رابط کاربر یک صفحه وب برای کنترل طرح ها است.
• هنوز حدود 70 LED RGB SMD SMD در نوار باقی مانده است تا مورد استفاده قرار گیرد. یعنی 24 نوار با 3 عدد در هر کدام. 24 کانال دیگر نیاز به یک رویکرد جدید دارد. این دستگاه به یک آردوینو مگا 2560 و چند تراشه ULN2803AP دیگر ، به دو سروو برد 16 کاناله ، که اغلب برای LED ها استفاده می شود ، نیاز دارد.
• کنترل نشده از راه دور نوار LED اصلی و گیرنده آن استفاده نشده است. من هنوز گیرنده را باز نکرده ام ، اما شاید بتوان از آن به نحوی استفاده کرد. می توان به آردوینو اجازه داد منطق خود را ربوده و داده های عددی را برای کنترل نمایش نور به آردوینو تحویل دهد.