چتر LED با آردوینو: 14 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:59

چتر LED با آردوینو ترکیبی از یک چتر ، یک ماتریس LED 8x10 و یک میکروکنترلر آردوینو است تا یک تجربه LED قابل کنترل و قابل برنامه ریزی را در خلوت چتر خود ایجاد کنید. این پروژه از Electric Umbrella توسط sockmaster و تعدادی دستورالعمل ماتریس LED در این سایت الهام گرفته شده است ، به ویژه این پروژه کاملاً کامل توسط barney_1.

برای Pimp My Umbrella آماده شوید! هرکسی که این پروژه را انجام می دهد باید به ابزارهای لحیم کاری استاندارد دسترسی داشته باشد - انبردست ، برش های مورب ، سیم برش و برش ، آهن لحیم کاری و لحیم ، مولتی متر - و تجربه کار با آردوینو را داشته باشد. راه اندازی آردوینو دشوار نیست و برنامه ای شامل چندین انیمیشن مختلف از LED ها در این دستورالعمل گنجانده شده است. ویدیو در راه است! کد نمونه (آخرین مرحله را ببینید) نیز در راه است. کدی که من دارم از سوئیچ دکمه ای استفاده نمی کند و من اکنون روی آن کار می کنم.

مرحله 1: قطعات

بخشهای بسیار کمی برای این پروژه وجود دارد و بیشتر آنها عمومی هستند. آنها را می توان به راحتی از هر تعداد خرده فروشی آنلاین - صنایع Adafruit ، DigiKey ، Jameco و All Electronics و بسیاری دیگر خریداری کرد. آنطور که منطقی به نظر می رسد جایگزین کنید. Electronics 1 x Microcontroller-Arduino Diecimilia 1 x Umbrella 1 x MIC2981-8 کاناله ، ولتاژ بالا و منبع جریان بالا-576-1158-ND1 x Protoshield برای آردوینو با نانبرد کوچک-صنایع Adafruit 80 x LED - بسیاری از گزینه ها ممکن است 8 برابر مقاومت داشته باشند - بستگی به انتخاب LED و ولتاژ منبع دارد سیم زیادی برای این پروژه مورد نیاز است. هر دنده چتر دارای یک سیم سیاه (برای کاتد LED ها) است و هر دایره LED در اطراف چتر نیاز به طول کامل سیم قرمز (برای آندهای LED) دارد. برخی نیز برای بازگشت انتهای زنجیر به آردوینو ضروری است. سیم سیاه 24 پا برای زنجیرهای کاتدی (دنده ها را به مرکز دنبال کنید) 70 فوت سیم قرمز برای حلقه های آند (حلقه هایی در اطراف چتر) هدرهای متفرقه استاندارد مردانه - لوله های کوچک کننده حرارتی 1/16 - حدود هفت فوت لوله مورد نیاز است سوئیچ لمسی -Off-MomPatience … و مهارتهای لحیم کاری. ماتریس LED ها باید با دقت ساخته شده و آندها و کاتدها از یکدیگر با لوله های حرارتی کوچک عایق بندی شوند. این ممکن است مدتی طول بکشد.

مرحله 2: افکار بعدی - Foreararned Is Forearmed

چتر از بهترین چتر خود استفاده نکنید! یا حتی بهترین چتر شخص دیگر. چتر به پروژه متعهد است و در حالی که می توانید ماتریس LED را بیرون بیاورید ، تا زمانی که کار را تمام کرده اید ، نمی خواهید. محل قرار گرفتن اگرچه LED ها تجربه شخصی سازی زیر چتر را ارائه می دهند ، اما به ویژه از بیرون قابل مشاهده نیستند /بالای چتر در نظر بگیرید که آیا LED ها را در بیرون چتر می خواهید یا خیر. آنها بسیار بیشتر قابل مشاهده خواهند بود و نصب آن بسیار ساده تر خواهد بود. برای تغذیه سیم ها در آردوینو ، باید پارچه را سوراخ کنید. سبک در این مورد ضد آب است. LED ها قبل از اینکه زمان زیادی را برای ساخت این محصول صرف کنید ، رنگ خوبی را انتخاب کنید. ظاهرا LED ها در eBay ارزان تر از کاتالوگ ها هستند ، بنابراین گزینه های خود را بررسی کنید. سیم سیم کوچکتر یا سیم چند شاخه احتمالاً بهتر از سیم جامد AWG xxx است. من از سیم جامد استفاده کردم و تا زدن چتر را تقریباً غیرممکن می کند. همچنین ، من از سیم قرمز برای حلقه های آند استفاده نمی کنم. من رنگ تیره تری را انتخاب می کردم که کمتر قابل مشاهده باشد.

مرحله 3: ملاحظات طراحی

آردوینو من برای دسترسی بیشتر به این پروژه ، از آردوینو استفاده کردم تا یک میکروکنترلر دیگر Atmel AVR. با آردوینو ، نیازی به طراحی برد سفارشی نیست و برنامه نویسی و سفارشی سازی با پلتفرم آردوینو بسیار آسان تر است. تنها نقطه ضعف آردوینو این است که بزرگ است و به خوبی در چتر جا نمی گیرد. اما مزایای آن بیشتر از هزینه ها است. این پروژه بر اساس Arduino Diecimilia است اما (فکر می کنم) pinouts در نسخه های جدیدتر یکسان است. در هر صورت ، اگر شما این پروژه را بر عهده دارید ، مطمئن شوید که درک روشنی از حالات و پین های مدل آردوینو که استفاده می کنید ، دارید. این باعث می شود بین آنچه در اینجا شرح داده شده و آنچه شما برای پیاده سازی آسان باید انجام دهید تغییری ایجاد شود. MIC2981 تراشه MIC2981 از Micrel می تواند 8 زنجیره LED را تغذیه کند. این بدان معناست که در 8 ردیف/حلقه دایره ای از 10 LED که دور چتر می گردند ، آندهای آنها به MIC2981 (یک پین که هر ردیف/حلقه را تغذیه می کند) و LED های زنجیره ای در امتداد دنده ها (ستون ها) کاتد آنها متصل شده است. یک پین روی آردوینو این امکان را می دهد که 10 LED در یک ردیف/حلقه به طور همزمان با جریان کافی برای روشن کردن یکنواخت آنها روشن باشد. این تراشه در حال حاضر در این پروژه استفاده نمی شود. من قصد دارم از آن برای تقویت و روشن کردن حلقه های LED استفاده کنم. Proto Shield برای Arduino از صنایع AdaFruit من از این پروتوشیلد با یک تخته کوچک استفاده کردم تا بتوانم Arduino را از چتر برای پروژه های دیگر جدا کنم. تخته کوچک نان دارای فضای کافی برای اتصالات مورد نیاز برای این پروژه است.

مرحله 4: MockUp

برای اینکه مطمئن شوم چگونه باید آرایه LED ساخته شود ، یک آرایه 3x3 تهیه کردم تا ببینم آیا لحیم کاری و برنامه نویسی کار می کند یا خیر. انجام دادند! بنابراین تصمیم گرفتم پروژه را ادامه دهم. اگر مطمئن هستید که آرایه LED را درک کرده اید ، این مرحله را رد کنید. در غیر این صورت ، چند LED ، مقداری سیم ، روکش کوچک و یک ساعت یا بیشتر در ساخت آرایه 3x3 و آزمایش آن سرمایه گذاری کنید. جزئیات ساخت آرایه در مراحل زیر است ، اما در مورد ماکت قابل اجرا است.

برای ایجاد ماتریس LED 3x3 ، مراحل ساخت ماتریس LED را که ماتریس کامل را توصیف می کند دنبال کنید و اصلاح کنید. کد نمونه زیر برای ماکت از مزیت MIC2981 استفاده نمی کند (من آن را قبل از اینکه نوشتم:-) نوشتم. هر LED به نوبه خود روشن می شود. این برای یک آرایه 3x3 کار می کند اما مقیاس خوبی ندارد. [در واقع ، مقیاس معقول خوبی در ماتریس کامل دارد اما LED ها کمی کم نور هستند.]

مرحله 5: ساخت ماتریس LED - آماده سازی قطعات

LED ها LED ها را با خم شدن سرهای آنها آماده کنید. موارد زیر LED ها را با جهت لبه های صاف در یک جهت جهت می دهد. انتخاب دلخواه است ، اما استانداردسازی جهت ، خطا را کاهش می دهد. LED را با طرف صاف آن (سمت کاتد) به راست خود نگه دارید. کاتد را به سمت خود خم کنید. این کاتدها را به زمین نشان می دهد ، جهت الکتریسیته که می خواهد جریان یابد:-). خم را در حدود 1-2 میلی متر زیر قسمت پایین LED ایجاد کنید. این به LED اجازه می دهد تا به سیم افتخار کند. بعد از اینکه کاتدها در جای خود لحیم شدند ، آند به سمت چپ خم می شود. این از سردرگمی هنگام لحیم کاری جلوگیری می کند. دو لید باید یک زاویه راست تشکیل دهند که کاتد به سمت شما و آند به سمت چپ شما نشان داده شود. لوله های گرم کن برای هر LED دو عدد لوله 1/2 اینچی از 1/16 اینچ را برش دهید. این صد و شصت قطعه است و فقط برای این موارد به هفت پا نیاز دارد. هجده (18) قطعه دیگر را برای سربرگ ها برش دهید. سیم سیمهای مشکی را به تعداد دانه های روی چتر برش دهید. آنها را به اندازه کافی بلندتر از دنده ها قرار دهید تا سیم کافی برای ایجاد هدرهایی که به آردوینو متصل می شوند وجود داشته باشد. 8 حلقه LED وجود دارد که دور چتر می گردند (این تعداد پین های خروجی در MIC2981 است) بنابراین هر زنجیره یا ستون کاتدی از 8 LED تشکیل شده است. سیم ها را بیرون بیاورید و محل LED ها را در امتداد دنده ها مشخص کنید. فاصله در این نقطه باعث ایجاد فاصله بین حلقه های متحدالمرکز می شود. یک قطعه کوچک عایق (حدود 3 میلی متر) را در هر نقطه بردارید. عایق را با برش دهنده های سیم در دو مکان با فاصله یک چهارم اینچ برش دهید. سپس عایق را با انبردست خرد کرده و عایق را با چاقوی مخصوص برش دهید یا با انگشتان خود بیرون بکشید. در هر فضای باز ، مقدار کمی لحیم کاری قرار دهید. این در حال آماده سازی برای لحیم کاری کاتد LED به این نقاط است.

مرحله 6: ساخت ماتریس LED - زنجیرهای کاتدی

اولین قدم در ساخت ماتریس LED ساخت زنجیره ای برای کاتدهای LED است. در مرحله قبل ، ده سیم سیاه (یا تعداد دنده های روی چتر خود) را قطع کرده و عایق را در نقاطی که LED ها لحیم می شوند از بین می برید. در این مرحله شما کاتد LED ها را لحیم می کنید.

یک قطره کوچک لحیم کاری روی نوک اتو بگیرید. LED را طوری قرار دهید که سیم بین دو سیم LED عبور کرده و اتو داغ را برای لحیم کاری کاتد بکار ببرید. لحیم کاری روی اتو و سیم باید برای ایجاد اتصال جریان یابد. شما انگشت خود را می سوزانید و آنها شما را اهلی می کنند. پس از لحیم کاری ، آند را کوتاه کنید تا جایی که ممکن است کوتاه باشد. برای جلوگیری از اتصال کوتاه ، هر اتصال لحیم کاری با یک قطعه لوله کوچک کننده حرارتی پوشانده شده است. لوله باید بعد از برقراری اتصال و قبل از اتصال LED بعدی اعمال شود (هر گونه سردرگمی؟ به زودی متوجه خواهید شد:-) بنابراین قطعه ای را در حال حاضر بکشید. حرارت تا در جای خود جمع شود. برای LED های باقی مانده در زنجیره و زنجیره های باقیمانده این کار را تکرار کنید. توجه داشته باشید در این قسمت ، زنجیره LED هایی که از نوارهای چتر پیروی می کنند به عنوان ستون نامیده می شوند و هر کدام به یک پین آردوینو ختم می شوند. کاتدهای LED به این سیمهای (سیاه) لحیم می شوند. حلقه های LED هایی که در اطراف چتر حلقه می زنند ، ردیف نامیده می شوند و هر کدام در یکی از پایه های خروجی MIC2981 شروع می شوند. آندهای LED به این سیم های (قرمز) لحیم می شوند.

مرحله 7: ساخت ماتریس LED - حلقه های آند

این مرحله طولانی ترین و ناامید کننده ترین مرحله است. در طول چند روز ، یا تا زمانی که می توانید میز ناهار خوری را در دست بگیرید ، بیرون بیایید.

ماتریس LED با لحیم کردن آندهای LED در زنجیرهای کاتد به ردیف ها/حلقه های دایره ای سیم های قرمز تکمیل می شود. اندازه گیری در این مرحله تا حدودی پیچیده تر از زنجیره های کاتدی است زیرا هر حلقه شعاع متفاوتی دارد و فاصله LED برای هر حلقه متفاوت است. با تعیین محل افتادن هر حلقه بر روی چتر ، طول صحیح را محاسبه کرده و فاصله بین دنده های چتر را اندازه بگیرید. همچنین از این اندازه گیری برای تعیین فاصله روی حلقه استفاده خواهید کرد. این فاصله را در تعداد دنده ها ضرب کرده و سپس طول بازگشت را محاسبه کنید. هر حلقه نیاز به بازگشت به آردوینو دارد. بیرونی ترین حلقه طولانی ترین بازده را دارد و بازده ها با کوچکتر شدن حلقه ها به تدریج کوتاهتر می شوند. هشت (8) قطعه سیم قرمز با طول مناسب برش دهید. مانند مرحله قبل ، سیم ها را در فاصله مناسب علامت گذاری کنید ، عایق را خرد کرده و بردارید و در هر دهانه مقداری لحیم کاری قرار دهید. زنجیرهای کاتدی در بالای سیمهای قرمز قرار گرفته اند (به همین دلیل خم شدن سربی LED کمی پایین تر است). مانند قبل لحیم کنید و قبل از حرکت به زنجیره بعدی ، لوله های حرارتی را روی هر مفصل قرار دهید. سیمها را در این اتصالات بچسبانید تا سیمهای LED از استرس و شکستگی محکم شوند. این بسیار مهم است زیرا کار ماتریس روی چتر فشار قابل ملاحظه ای بر مفاصل وارد می کند. در پایان این مرحله شما باید یک آرایه دایره ای از LED ها داشته باشید که دو مجموعه سیم (یکی سیاه ، دیگری قرمز) به وسط دایره برگردد. در مرحله بعد ، سربرگ هایی برای اتصال این سیم ها به آردوینو و درایور ایجاد می کنید.

مرحله 8: ساخت ماتریس LED - ماتریس تکمیل شده

در این مرحله شما باید یک ماتریس LED کامل داشته باشید. کاتدها به سیمهای سیاه و آندها به رنگ قرمز لحیم شدند. باید شکل چتر داشته باشد. انگشتان شما سوخته اند خانواده شما فکر می کنند شما دیوانه هستید.

نسخه ماکت در زیر نشان داده شده است. نسخه کامل در بهترین حالت دشوار است و من برای گرفتن عکس متوقف نشدم. به تصاویر چتر با ماتریس نصب شده نگاه کنید تا ماتریس LED تمام شده را ببینید.

مرحله 9: ساخت ماتریس LED - پین هدرها و مقاومتها

قبل از اینکه سیم های قرمز و مشکی را کوتاه کنید ، تعیین کنید که کجا و چگونه می خواهید آردوینو را به چتر وصل کنید. باید در فضای باز در بالا قرار گیرد. پس از تعیین ، سیم ها را به طول برش داده و آنها را به هدرها بچسبانید.

قطعات لوله کاهنده حرارتی را روی هشت سیم قرمز بکشید ، آنها را به هدر 8 پین لحیم کنید و لوله را با حرارت کوچک کنید. مطمئن شوید که ارتباطات را به شیوه ای منطقی برقرار می کنید. من کوچکترین حلقه داخلی را ردیف 1 می دانم بنابراین به پین 1 در هدر و پین مناسب در MIC2981 متصل می شود. در صورت اشتباه ، می توانید سیم ها را مجددا بفروشید یا کد را اصلاح کنید. اشتباه نکنید. [من سیم های آند را به هم چسباندم و خیلی تنبل بودم تا ترتیب منطقی را مرتب کنم. به نظر می رسد که کنترل کد نیز به همین سادگی است. به نکات بخش برنامه نویسی مراجعه کنید.] به طور مشابه برای زنجیرهای کاتد هدر ایجاد کنید. اما این بار ، مکان پین ها بر روی آردوینو حکم می کند که شما دو سرصفحه ایجاد کنید. شما همچنین باید یک مقاومت را در خط لحیم کنید. مقاومت بستگی به LED و ولتاژ دارد-برای تعیین مقدار مناسب از یک ماشین حساب آنلاین مقاومت LED مشورت کنید. هر سرصفحه باید دارای پنج (5) پین باشد. مطمئن شوید که ارتباطات را به شیوه ای منطقی برقرار می کنید. اتصالات را چسب داغ کنید زیرا این اتصالات دچار خم شدن و تنش می شوند. تصویر زیر مربوط به ماکت است.

مرحله 10: کلید تغییر دکمه برای تغییر برنامه ها

سوئیچ دکمه ای برای جابجایی بین برنامه ها استفاده می شود. این یک وقفه در Arduino ایجاد می کند که شماره برنامه را پیش می برد. Arduino Diecimilia (و دیگران ؛ نسخه خود را بررسی کنید) دارای دو وقفه خارجی است که می توانید آنها را با استفاده از تابع attachInterrupt (وقفه ، عملکرد ، حالت) در پایه های دیجیتال 2 و 3 فعال کنید. پین دیجیتال 3 را برای کلید دکمه ای رزرو کنید. این پین های دیجیتال 0 ، 1 و 2 و 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 را به عنوان بلوک برای پین های آند باقی می گذارد.

وقفه زمانی تنظیم می شود که پین 3 پایین بیاید. بنابراین باید تا زمانی که دکمه فشار داده نشود ، بالا نگه داشته شود ، که در آن پین پایین می آید. این امر نیاز به یک مقاومت 10K تا دارد تا پین را بالا نگه دارد. تصویر تخته نرد را ببینید و در مورد مقاومت های کششی و کشویی بخوانید.

مرحله 11: تخته نان

این پروژه از Protoshield از صنایع Adafruit با یک تخته نان کوچک استفاده می کند (اگرچه هرگونه راه اندازی که در چتر قرار گیرد باید کار کند). تخته نان کوچک دارای هفده (17) ردیف است و این پروژه از همه آنها استفاده می کند! توجه داشته باشید که نان برد نشان داده شده شامل MIC2981 نمی شود. من یکی ندارم هنوز. چتر بدون آن به اندازه کافی خوب کار می کند ، بنابراین من تصمیم گرفتم قبل از تهیه آن ، این دستورالعمل را بنویسم.

پیکربندی های مختلف ممکن است بنابراین از این به عنوان راهنما استفاده کنید. با این حال ، محل سوئیچ فشار دکمه را توجه کنید. دو پین در آردوینو را می توان (به راحتی) به عنوان وقفه پیکربندی کرد و کلید فشاری باید به یکی از آنها متصل شود. تصویر زیر بدون تراشه MIC2981 است. وقتی قطعه را گرفتم تصویری را بارگذاری می کنم و بر این اساس تخته نان را اصلاح می کنم.

مرحله 12: آزمایش ماتریس LED

این احتمالاً در اواخر بازی است که آزمایش را در نظر بگیرید ، اما بهتر است دیر شود تا دیر. قبل از نصب ماتریس LED در چتر (مرحله بعدی) ، ماتریس را به آردوینو وصل کرده و کد تست زیر را اجرا کنید. کد فقط از طریق هر LED عبور می کند و آن را آزمایش می کند. اگر اتصالات خراب است یا LED ها خراب است ، آنها را هم اکنون در حالی که همه چیز در دسترس است ، برطرف کنید.

این زمان نیز برای تعیین این است که کدام پین مربوط به کدام سطر یا ستون است. اگر هنگام ساخت سرصفحه های پین دقت کرده اید ، از قبل می دانید. در غیر این صورت ، باید با کند کردن سرعت انیمیشن و تعیین اینکه کدام پین کدام ردیف یا ستون را کنترل می کند ، آن را بفهمید. شما یک آرایه در کد تنظیم می کنید که شامل شماره پین ها به ترتیب صحیح است.

مرحله 13: مونتاژ LED ها در چتر

با ماتریس LED کامل و سرصفحه ها و مقاومت ها در محل ، زمان آن رسیده است که مجموعه را به پایان برسانید. ماتریس LED باید بین پارچه چتر و دنده ها قرار گیرد. پارچه چتر روی دنده ها کشیده شده و معمولاً در یک مکان به هر دنده دوخته می شود. این باید قبل از اینکه کل ماتریس LED بین دنده ها و پارچه لغزیده شود ، قطع شود. پس از قرار دادن ماتریس LED ، آنچه را که بریده اید دوباره بدوزید. این ماتریس را در چتر محکم می کند. اگر فکر می کنید ممکن است بخواهید LED ها را بردارید ، دوخت مجدد انجام ندهید. نمی توان تصور کرد چرا.

این یک فرایند بسیار وقت گیر است. اگر تابلوهای LED را قبلاً گرم نکرده اید ، همین حالا این کار را انجام دهید. اگر این کار را نکنید ، مطمئناً در هنگام نصب چند LED را خراب می کنید. من با چتری که از چوب جارو آویزان شده بود بین دو صندلی کار می کردم (بدون تصویر:-). چتر توسط نیروی جاذبه باز می شد و پارچه محکم کشیده نشده بود. من می توانستم در اطراف حرکت کنم. با کشیدن یک ستون کامل زیر یکی از دنده ها شروع کنید. آن و ستون بعدی را پیش ببرید. تکرار. این یک روند خسته کننده است. هنگامی که LED ها را در نهایت قرار می دهید ، مطمئن شوید که دنده ها روی لوله های حرارتی کوچک قرار دارند. این امر احتمال سایش را به حداقل می رساند. چتر به خوبی بسته نمی شود. فکر کنم باید زودتر به این موضوع اشاره می کردم. اگرچه من هنوز این کار را انجام نداده ام ، اما چند حلقه دور LED ها و درز پارچه می دوزم تا آنها را در جای خود نگه دارد. با دقت به درزهای پانل ها نگاه کنید و کمی مواد را ببینید که می توانید در آنها دوخت کنید.