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

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:48

LED -paraplyet med Arduino kombinerar ett paraply, en 8x10 LED -matris och en Arduino -mikrokontroller för att skapa en kontrollerbar, programmerbar LED -upplevelse i ditt eget paraplys integritet. Detta projekt inspirerades av Electric Umbrella av sockmaster och ett antal LED -matrisinstruktioner på denna webbplats, särskilt detta mycket kompletta av barney_1.

Gör dig redo att pimpa mitt paraply! Alla som utför detta projekt bör ha tillgång till vanliga lödverktyg - tänger, diagonalskärare, trådskärare och avskalare, lödkolv och löd, multimeter - och har erfarenhet av att arbeta med Arduino. Arduino -installationen är inte svår och ett program som innehåller flera olika animationer av lysdioderna ingår i denna instruerbara. Video är på gång! Provkod (se sista steget) är också på väg. Koden som jag har drar inte nytta av tryckknappen och jag jobbar på det nu.

Steg 1: Delar

Det finns väldigt få delar för detta projekt och de är mestadels generiska. De kan enkelt fås från valfritt antal onlinebutiker - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco och All Electronics, bland många andra. Ersätt som verkar rimligt. Elektronik 1 x Mikrokontroller-Arduino Diecimilia 1 x Paraply 1 x MIC2981-8-kanals högspänning, högströmskälldrivrutinsmatris-576-1158-ND1 x Protoshield för Arduino med litet brödbräda-Adafruit Industries 80 x LED - många alternativ är möjliga 8 x motstånd - beror på val av LED och källspänning Tråd Det behövs mycket tråd för detta projekt. Varje paraplyns revben har en svart tråd (för lysdiodernas katoder) och varje cirkel av lysdioder runt paraplyet kräver en full längd av röd tråd (för lysdiodernas anoder). Några är också nödvändiga för att återföra ändarna på kedjorna tillbaka till Arduino. 24 fot svart tråd för katodkedjor (följ revbenen tillbaka till mitten) 70 fot röd tråd för anodringar (ringar runt paraplyet) Diverse Standard hanrör - Värmekrympslang 1/16 - cirka sju fot slang behövs Tactile switch -Off-MomPatience… och lödningskunskaper. Matrisen av lysdioder måste vara noggrant konstruerad och anoderna och katoderna isolerade från varandra med värmekrympslang. Detta kan ta ett tag.

Steg 2: Eftertanke - Förvarning är förarmad

Paraply Använd inte ditt bästa paraply! Eller ens någon annans bästa paraply. Paraplyet är engagerat i projektet och medan du kan ta ut LED -matrisen vill du inte när du är klar. Placering Även om lysdioderna ger en personlig upplevelse under paraplyet är de inte särskilt synliga utifrån /ovanför paraplyet. Fundera på om du vill ha lysdioderna på paraplyets utsida. De skulle vara mycket mer synliga och installationen skulle vara mycket enklare. Du skulle behöva peta hål i tyget för att leda ner trådarna i Arduino. Stil i detta fall överträffar vattentätning. LED -lampor Välj en fin färg innan du lägger mycket tid på att göra den här saken. Lysdioder är tydligen billigare på eBay än genom kataloger, så utforska dina alternativ. Tråd Mindre mätare eller flersträngad tråd är förmodligen bättre än AWG xxx solid tråd. Jag använde fast tråd och det gör det nästan omöjligt att fälla ihop paraplyet. Dessutom skulle jag inte använda röd tråd för anodringarna. Jag skulle ha valt en mörkare färg som är mindre synlig.

Steg 3: Designhänsyn

Arduino Jag valde att använda Arduino snarare än en annan Atmel AVR -mikrokontroller för att göra detta projekt tillgängligt. Med Arduino finns det inget behov av att designa ett anpassat kort och programmering och anpassning är mycket enklare med Arduino -plattformen. Den enda nackdelen med Arduino är att den är stor och inte passar bra in i ett paraply. Fördelarna överväger dock kostnaderna. Detta projekt är baserat på Arduino Diecimilia men (jag tror) pinouts är desamma på nyare versioner. I vilket fall som helst, om du genomför detta projekt, se till att du har en klar förståelse för tillstånd och stift för Arduino -modellen du använder. Detta kommer att göra eventuella förändringar mellan det som beskrivs här och det du behöver göra enkelt att implementera. MIC2981 MIC2981 -chipet från Micrel kan driva 8 kedjor av lysdioder. Detta innebär att de 8 cirkulära raderna/ringarna på tio lysdioder som går runt paraplyet har sina anoder kopplade till MIC2981 (en stift som driver varje rad/ring) och lysdioderna i kedjorna längs ribborna (kolumnerna) har sina katoder kopplade till en nål på Arduino. Detta möjliggör möjligheten att de 10 lysdioderna i en rad/ring samtidigt är tända med tillräckligt med ström för att tända dem enhetligt. Detta chip används för närvarande inte i detta projekt. Jag har planer på att använda den för att driva och lysa upp LED -ringarna. Proto Shield för Arduino från AdaFruit Industries Jag använde denna protoshield med en liten brödbräda så att jag kunde ta loss Arduino från paraplyet för andra projekt. Den lilla brödbrädan har precis tillräckligt med utrymme för de anslutningar som behövs för detta projekt.

Steg 4: MockUp

För att vara säker på att jag förstod hur LED -matrisen skulle tillverkas gjorde jag en 3x3 -array för att se om lödningen och programmeringen skulle fungera. Dom gjorde! Så jag bestämde mig för att gå vidare med projektet. Om du är säker på att du förstår LED -matrisen, hoppa över det här steget. Annars kan du investera ett par lysdioder, lite tråd, krympa och en timme eller så för att göra 3x3 -matrisen och testa den. Detaljerna för att göra matrisen finns i följande steg men är tillämpliga på mockupen.

För att skapa 3x3 LED -matrisen, följ och ändra stegen Gör LED -matrisen som beskriver hela matrisen. Exempelkoden nedan för mockupen utnyttjar inte MIC2981 (jag skrev den innan jag hade en:-). Varje lysdiod lyser i tur och ordning. Detta fungerar för en 3x3 -matris men blir inte bra. [Egentligen skala det ganska bra till hela matrisen men lysdioderna är lite svaga.]

Steg 5: Gör LED -matrisen - Förbereda delarna

Lysdioder Förbered lysdioderna genom att böja sina ledningar. Följande orienterar lysdioderna med sina plana kanter vända i samma riktning. Valet är godtyckligt, men genom att standardisera en orientering minskar risken för fel. Håll lysdioden med dess platta sida (katodsidan) vänd åt höger. Böj katoden mot dig. Detta pekar katoderna mot marken, i vilken riktning elektricitet vill flyta:-). Skapa böjningen cirka 1-2 mm under LED-botten. Detta gör att lysdioden kan vara stolt över tråden. Anoden böjs till vänster efter att katoderna har lödts på plats. Detta förhindrar förvirring vid lödning. De två ledningarna ska bilda en rät vinkel med katoden pekad mot dig och anoden pekande mot din vänstra. Värmeskyddsrör Skär två 1/2 "långa bitar av 1/16" krympslang för varje lysdiod. Det är hundra sextio bitar och kräver cirka sju fot bara för dessa. Skär ytterligare arton (18) bitar för rubrikerna. Tråd Klipp svarta trådar lika många som revbenen på paraplyet. Gör dem tillräckligt långa än revbenen så att det finns tillräckligt med tråd för att skapa rubriker som ansluts till Arduino. Det finns 8 ringar av lysdioder som går runt paraplyet (detta är antalet utgångsstiften på MIC2981) så att varje katodkedja eller kolumn kommer att bestå av 8 lysdioder. Lägg ut ledningarna och markera platserna för lysdioderna längs revbenen. Avståndet vid denna punkt bestämmer avståndet mellan de koncentriska ringarna. Ta bort en liten bit isolering (ca 3 mm) vid varje punkt. Skär igenom isoleringen med trådavlägsnare på två ställen med ungefär en fjärdedels tum från varandra. Krossa sedan isoleringen med tång och skär ut isoleringen med en verktygskniv eller dra ut den med fingrarna. Lägg i en liten mängd löd i varje öppet utrymme. Detta är som förberedelse för lödning av LED -katoderna till dessa fläckar.

Steg 6: Gör LED -matrisen - katodkedjor

Det första steget i att göra LED -matrisen är att konstruera kedjorna för LED -katoderna. I föregående steg klippte du tio (eller antalet revben på ditt paraply) svarta trådar och avlägsnade isoleringen vid de punkter där lysdioderna är lödda. I detta steg kommer du att löda katoderna på lysdioderna.

Få en liten klot löd på spetsen av ditt strykjärn. Placera lysdioden så att tråden passerar mellan lysdiodens två ledningar och applicera det heta strykjärnet för att löda katoden. Lödet på strykjärnet och tråden bör flöda för att göra en anslutning. Du kommer att bränna ditt finger och de kommer att ta dig. Efter lödning, trimma anoden så att den är så kort som möjligt. För att förhindra kortslutning är varje lödförband täckt med en bit värmekrympslang. Slangen måste appliceras efter att en anslutning har gjorts och innan nästa lysdiod sätts på (någon förvirring? Du kommer snart att förstå:-) så skjut på en bit nu. Värme för att krympa på plats. Upprepa för de återstående lysdioderna i kedjan och de återstående kedjorna. Obs! I denna instruktion kallas kedjorna av lysdioder som följer paraplyns ribbor som kolumner och slutar var och en på en stift av Arduino. LED -katoderna är lödda på dessa (svarta) trådar. Ringarna på lysdioder som cirklar runt paraplyet kallas rader och börjar var och en vid en av MIC2981 -utgångsstiften. LED -anoderna är lödda på dessa (röda) ledningar.

Steg 7: Gör LED -matrisen - Anodringar

Detta steg är det längsta och mest frustrerande. Utrymme du arbetar över flera dagar, eller så länge du kan ta över matbordet.

LED -matrisen kompletteras genom att löda anoderna på lysdioderna på katodkedjorna till de cirkulära raderna/ringarna av röda trådar. Mätningen i detta skede är något mer komplicerad än för katodkedjorna eftersom varje ring har en annan radie och LED -avståndet är olika för varje ring. Beräkna rätt längd genom att hitta var varje ring faller på paraplyet och mäta avståndet mellan paraplyns revben. Du kommer också att använda denna mätning för att bestämma avståndet på ringen. Multiplicera detta avstånd med antalet revben och beräkna sedan returlängden. Varje ring måste ha en återgång till Arduino. Den yttersta ringen har den längsta avkastningen, och returerna blir gradvis kortare när ringarna blir mindre. Klipp åtta (8) bitar av röd tråd av lämplig längd. Som i föregående steg, markera trådarna vid rätt avstånd, krossa och ta bort isoleringen och lägg lite löd i varje öppning. Katodkedjorna sitter ovanpå de röda trådarna (varför böjningen i LED -ledningen är lite lägre). Löd som tidigare och lägg krympslang över varje led innan du går vidare till nästa kedja. Limma trådarna vid dessa korsningar för att säkra LED -ledningarna från stress och brott. Detta är oerhört viktigt eftersom arbetet med matrisen i paraplyet belastar lederna betydligt. I slutet av detta steg bör du ha en cirkulär uppsättning lysdioder med två uppsättningar ledningar (en svart, en röd) som kommer tillbaka till mitten av cirkeln. I nästa steg kommer du att göra stifthuvuden för att fästa dessa ledningar till Arduino och drivrutinen.

Steg 8: Gör LED -matrisen - färdigmatris

Vid denna tidpunkt bör du ha en färdig LED -matris. Katoderna löddes till de svarta trådarna, anoderna till de röda. Det ska ha formen av ett paraply. Dina fingrar är troligen brända. Din familj tycker att du är galen.

Mockupversionen visas nedan. Hela versionen är i bästa fall otymplig och jag slutade inte ta bilder. Titta på bilder på paraplyet med matrisen installerad för att se den färdiga LED -matrisen.

Steg 9: Gör LED -matrisen - stifthuvuden och motstånd

Innan du trimmar de röda och svarta trådarna i längd, avgör var och hur du ska fästa Arduino på paraplyet. Den ska passa i det öppna utrymmet högst upp. När de är bestämda, klipp av trådarna i längd och löd dem till sidhuvudena.

Skjut bitar av värmekrympslang på de åtta röda trådarna, löd dem till ett 8-stifts huvud och värmekrymp slangen. Var noga med att göra anslutningarna på ett logiskt sätt. Jag anser att den minsta innerringen är rad 1 så att den fästs på stift 1 på rubriken och lämplig stift på MIC2981. Om du gör ett misstag kan du antingen lösa trådarna eller korrigera i kod. Gör inte ett misstag. [Jag knöt ihop anodtrådarna och var för lat för att reda ut den logiska ordningen. Det visar sig vara lika lätt att styra i kod. Se anteckningar i programmeringsavsnittet.] Gör på samma sätt rubriker för katodkedjorna. Den här gången dikterar dock stiftplatserna på Arduino att du gör två rubriker. Du måste också löda ett enda motstånd i linje. Motståndet beror på lysdioden och spänningen-kontakta en online-LED-motståndskalkylator för rätt värde. Varje rubrik ska ha fem (5) stift. Var noga med att göra anslutningarna på ett logiskt sätt. Hetlimma anslutningarna eftersom dessa kommer att genomgå böjning och stress. Bilden nedan är av mockupen.

Steg 10: Knappknapp för att ändra program

Tryckknappen används för att växla mellan program. Det utlöser ett avbrott på Arduino som avancerar programnumret. Arduino Diecimilia (och andra; kolla efter din version) har två externa avbrott som kan aktiveras på digitala stift 2 och 3 med funktionen attachInterrupt (avbrott, funktion, läge). Reserv digital stift 3 för tryckknappsbrytaren. Detta lämnar digitala stift 0, 1 och 2 och 4, 5, 6, 7, 8 som block för anodstiften.

Avbrottet är inställt på att utlösa när stift 3 går lågt. Den måste därför hållas hög tills knappen trycks in, där stiftet går lågt. Detta kräver ett 10K uppdragningsmotstånd för att hålla stiftet högt. Se panelen och läs om pull-up och pull-down motstånd.

Steg 11: Breadboarding

Detta projekt använder Protoshield från Adafruit Industries med en liten brödbräda (även om alla inställningar som passar i paraplyet borde fungera). Den lilla brödbrädan har sjutton (17) rader och detta projekt använder dem alla! Observera att panelen som visas inte innehåller MIC2981. Jag har inte en. Än. Paraplyet fungerar tillräckligt bra utan att jag bestämde mig för att skriva detta instruerbart innan jag fick ett.

Många olika konfigurationer är möjliga så använd detta som en guide. Observera dock tryckknappens läge. Två stift på Arduino kan (enkelt) konfigureras som avbrott och tryckknappen måste anslutas till en av dem. Bilden nedan är UTAN MIC2981 -chipet. Jag kommer att ladda upp en bild när jag får delen och ändra brädbrädan därefter.

Steg 12: Testa LED -matrisen

Detta är förmodligen sent i spelet för att överväga att testa, men bättre sent än för sent. Innan du installerar LED -matrisen i paraplyet (nästa steg), anslut matrisen till Arduino och kör testkoden som ingår nedan. Koden går bara igenom varje lysdiod och testar den. Om några anslutningar är dåliga eller lysdioder bryts, fixa dem nu medan allt är tillgängligt.

Detta är också tiden för att avgöra vilken stift som motsvarar vilken rad eller kolumn. Om du var försiktig när du gjorde stifthuvuden vet du redan. Annars måste du räkna ut det genom att sakta ner animationen och bestämma vilken pin som styr vilken rad eller kolumn. Du ställer in en matris i kod som innehåller stiftnumren i rätt ordning.

Steg 13: Montering av lysdioderna i paraplyet

Med LED -matrisen komplett och stifthuvudena och motstånden på plats är det dags att avsluta monteringen. LED -matrisen måste placeras mellan tyg i paraplyet och revbenen. Tyget i ett paraply sträcks över revbenen och sys vanligtvis på ett ställe till varje revben. Detta måste klippas av innan hela LED -matrisen kan glidas upp mellan revbenen och tyget. Efter att ha placerat LED-matrisen sys det du skär igen. Detta kommer att säkra matrisen i paraplyet. Sy inte om du tror att du kanske vill ta bort lysdioderna. Kan inte föreställa mig varför.

Detta är en mycket tidskrävande process. Om du inte redan har varmlimt LED -ledningarna, gör det nu. Om du inte gör det kommer du säkert att bryta några lysdioder under installationen. Jag arbetade med paraplyet hängande från en kvastpinne hängande mellan två stolar (ingen bild:-). Paraplyet hölls öppet av tyngdkraften och tyget sträcktes inte tätt. Jag kunde röra mig. Börja med att skjuta en fullständig kolumn under ett av revbenen. Gå vidare och nästa kolumn. Upprepa. Det är en tråkig process. När du äntligen placerar lysdioderna se till att ha revbenen på värmekrympslangen. Detta minskar risken för nötning. Paraplyet stängs inte snyggt. Jag antar att jag borde ha nämnt detta tidigare. Även om jag inte har gjort detta ännu, ska jag sy några slingor runt lysdioderna och in i tyget för att hålla dem på plats. Titta noga på panelernas sömmar så ser du lite material som du kan sy i.