Kinokontrol ng Bluetooth na Arduino LED Coffee Table: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ito ang aking unang tunay na proyekto ng Arduino at ito rin ang aking unang itinuro sa gayon maging mabait sa mga komento:) Nais kong subukan at sagutin ang mga tanong na nagtagal sa akin upang malaman at magbigay ng detalyadong mga tagubilin kaya kung pamilyar ka sa libangan electronics kung gayon maaari mong mai-skim ang bawat hakbang ngunit kung bago ka sa ito dapat itong magbigay sa iyo ng lahat ng kailangan mo.

Ang layunin ng proyekto ay upang lumikha ng isang 12 x 12 pixel screen sa isang talahanayan ng kape na maaaring makontrol sa pamamagitan ng Bluetooth at magamit bilang isang cool na ilaw ng silid / maglaro ng mga laro dito.

Para sa pagbuo na ito kakailanganin mo ang mga bahaging ito:

1. Arudino Mega (o clone) -
2. Arduino micro SD Card Shield (Ginamit ko ang isang ito at at nahinang ang mga header) -
3. Micro SD card - Magagawa ang anumang laki ngunit dapat itong mai-format sa FAT32
4. 5m WS2812B Addresable LED strip -
5. HC05 module ng Bluetooth -
6. 5 V 6 Amp Power supply - (Ginamit ko ito ngunit may isang daang iba pa sa ebay)
7. Ikea LACK table (ang klasikong hobbyists) -
8. Pag-access sa isang laser cutter para sa 3 mm playwud (o isang napaka-matatag na kamay). Maaari kang mag-order ng mga bahagi ng laser cut online sa iba't ibang mga lugar (https://www.hobbytronics.co.uk/laser-cutting halimbawa)
9. Pinta ng puting spray
10. 2 m seksyon ng aluminyo T (1 1/2 x 1 1/2 x 1/8) -
11. 450 mm x 450 mm x 6 mm sa itaas ng baso (ang karamihan sa mga lokal na glazier ay maaaring gupitin ang mga pasadyang piraso para sa iyo ngunit ginamit ko ang mga taong ito
12. 1 x 100 micro Farad Capacitor
13. 2 x 1k risistor
14. 1 x 2k risistor
15. 1 x linear rotary potentiometer
16. Iba't ibang mga jumper (marahil isang dosenang panahon ng prototyping)
17. Hindi bababa sa tatlong mga kulay ng medyo makapal na mga kable para sa paghihinang (maaari itong gumuhit ng ilang malalaking alon upang hindi ko inirerekumenda ang mga jumper wires para sa lakas)
18. Stripboard para sa panloob na circuit (huwag mag-alala napakasimple nito)

Mga kinakailangang tool:

1. Isang soldering iron + solder
2. Isang pares ng snips
3. Mga striper ng wire
4. Isang Dremel o jigsaw ng ilang uri upang salain ang talahanayan. Ginamit ko ito https://www.amazon.co.uk/gp/product/B0078LENZC/ref… na may mga spiral cutting bit

Hakbang 1: Paunang Pagsubok at Layout

Ang unang port ng tawag ay upang i-cut ang LED strip sa haba na kailangan mo. Ang LED strip na ito ay talagang madaling gamitin sapagkat mayroon lamang itong 3 mga pin at ginagawang tunay na trabaho ang Arduino. Pinutol ko ang spool sa 12 mga seksyon bawat isa sa haba ng 12 LEDs tulad ng ipinakita sa pigura at inilatag sa likod ng talahanayan upang matulungan akong makita kung saan ako pupunta dito.

Pagkatapos ay may natitira akong ilang mga LEDs kaya't ikinonekta ko sila sa isang Arduino UNO Kailangan kong subukan kung gumagana sila (maaari mong gamitin ang Mega na nabanggit din sa balangkas ng proyekto). Upang magawa ito, pinutol ko at hinubaran ang ilang mga lalaki sa mga header ng lalaki at hinang ang mga ito sa mga pad sa dulo ng LED strip. Sa WS2812 strip ginamit ko ang 5V wire ay pula, ang lupa ay puti at ang data ay berde. Tiyaking binibigyang pansin mo ang itinuro na arrow na naka-print sa WS2812B strip upang hindi mo subukan at magpadala ng data sa maling direksyon. Ikinonekta ko ang linya ng 5V sa 5V sa Arduino, Ground sa GND at Data upang i-pin 6 na may isang 1k risistor sa serye. Bare in mind na ang Fritzing skema ng WS2812B LEDs ay bahagyang naiiba sa mga naihatid ko - sapat na sabihin, siguraduhin lamang na ang data ay konektado sa pin 6, ang Gnd ay konektado sa lupa at 5 ay konektado sa 5V.

Sa ilang mga LED (5 o higit pa) ang Arduino ay dapat na pagmultahin upang magbigay ng lakas; gayunpaman hindi mo mapapagana ang marami tulad ng kapag sila ay nasa puting puti ang mga LED ay gumuhit ng hanggang sa 60mA bawat isa at maaaring mabilis na mapuno ang Arduino.

Ipagpalagay na mayroon kang Arduino IDE (kung hindi i-download at mai-install ito) itakda ang uri ng chipset sa Arduino na mayroon ka at itakda ang COM port sa isa na nagpapakita ng isang Arduino sa mga pagpipilian. Ngayon i-download ang FastLED library at i-install ito (https://fastled.io/). Buksan ang striptest.h halimbawa at itakda ang bilang ng mga LED sa sketch sa gayunpaman maraming mayroon ka (mayroon akong 5 kaliwa). Pindutin ang pag-verify at (ipagpalagay na maayos ang lahat) i-upload ito sa Arduino at dapat mong makita ang mga ilaw sa maliit na strip na dumating at baguhin ang kulay.

Hakbang 2: Paghihinang ng Matrix at Stripboard

Ngayon ay oras na upang simulang lumikha ng LED matrix.

Gupitin ang 11 maikling haba ng bawat isa sa tatlong mga kulay ng kawad na mayroon ka. Siguraduhin na ang mga ito ay sapat na mahaba upang pumunta mula sa dulo ng isang strip hanggang sa simula ng susunod. Kapag inilalagay ang mga LED strip, kailangan mong tiyakin na ang arrow ng daloy ng data ay sumusunod sa isang ahas. Kapag ito ay inilatag, maingat na maghinang ng bawat humantong hilera sa susunod na tulad ng ipinakita sa pigura. Ito ay makabuluhang mas madali kung gagamit ka ng parehong kulay para sa bawat uri ng koneksyon.

Ngayon, higit na paghihinang, kailangan naming lumikha ng stripboard na hahawak sa kuryente mula sa mains power supply. Pinagsama ko ang dalawang haligi sa stripboard magkasama para sa parehong 5V at GND upang mas mahusay itong hawakan ang kasalukuyang. Tingnan ang naka-attach na eskematiko para sa circuit na kailangan mong likhain. Kapag hinihinang ang kapasitor, tiyakin na ang negatibong pagtatapos ay nakakabit sa GND rail, hindi sa 5V. Kapag natapos ang stripboard kailangan naming ikonekta ang + VE at GND sa LED strip at gamitin din ang iba pang kalahati ng mga jumper na pinutol namin nang mas maaga upang ikonekta ang Arduino sa suplay ng kuryente at sa stripboard. Ngayon ay magiging isang magandang panahon upang idagdag ang breakout board ng SD sa Arduino upang mai-save namin ito ng mga file at mabasa mula rito. Kapag ang SD breakout board ay nasa lugar na maaari naming ikonekta ang 5V rail sa Vin pin at ang GND sa anumang GND pin sa Arduino.

Panghuli, maaari nating ikonekta ang isang potensyomiter sa analog input A0 tulad ng ipinapakita upang mayroon kaming isang paraan ng pagkontrol sa ningning ng mga LED.

Kapag tapos na ang lahat ng ito maaari naming mai-upload muli ang striptest sketch na binabago ang bilang ng mga LED sa 144. Tiyaking mayroon kang aktibong power supply bago mo i-upload ang sketch na ito. Inaasahan namin na ang lahat ng mga LEDs ay dapat na ilaw sa mga pattern ng striptest sketch upang malaman namin na ang lahat ay gumagana.

Hakbang 3: Pagsasama ng Module ng Bluetooth

Huling piraso ng mga kable ngayon, ang yunit ng HC05 ay kumokonekta sa Arduino Mega tulad ng ipinakita sa eskematiko. Tiyaking kumokonekta ang yunit ng HC05 sa mga port ng Rx1 at Tx1 sa mega - ginagawang mas madali ang programa at iniiwasan ang paggamit ng librong "softwareserial".

NB. Ang yunit ng HC05 ay kukuha ng alinman sa 5V sa o 3.3V at sa pangkalahatan ay nagpapatakbo sa 3.3V lohika kaya't ikinonekta ko ito sa 3.3V rail. Ang ilang iba pang mga itinuturo ay ipinakita ang Tx (sa Arduino) sa Rx (sa yunit ng HC05) na may potensyal na divider circuit upang patumbahin ang 5 V na lohika mula sa Arduino sa katutubong antas para sa module na HC05. Ito ang dahilan kung bakit nagkaroon ako ng 1k at 2k resistors sa listahan ng mga bahagi; gayunpaman, hindi ako nag-abala at tila perpektong masaya sa aking mesa:)

Hakbang 4: Pag-hack sa Talahanayan

Ngayon kailangan naming simulang gupitin ang mesa upang mabigyan ang aming mga LED at electronics ng isang bagong tahanan.

Una markahan ang isang 450 mm x 450 mm square sa gitna ng tuktok ng LACK tabletop. Gamit ang Dremel (o isang lagari) gupitin ang parisukat hangga't makakaya mo upang mapanatili itong tuwid. Ngayon ay maaari naming alisin ang tuktok at ang mga panloob na piraso ng karton na iniiwan ka ng isang guwang na tabletop tulad ng ipinakita sa larawan. Gamit ang Dremel muli maaari kaming mag-drill ng isang butas sa sulok ng ilalim ng talahanayan upang mayroon kaming isang lugar upang daanan ang mains cable.

Kapag handa na ang talahanayan maaari naming i-tape ang mga LED pababa sa halos mga tamang posisyon bago tayo magpatuloy sa mga susunod na hakbang. Natagpuan ko na kapaki-pakinabang upang matiyak na ang electronics ay tama pagkatapos ng bawat hakbang kaya subukang muli ang striptest sketch.

Kapag komportable ka na ang lahat ay nasa tamang lugar pagkatapos ay maaari kang mag-drill ng ilang maliit na butas upang mai-mount ang supply ng kuryente sa loob ng gilid ng mesa gamit ang maliliit na bolt. Pinili kong i-mount ang Arduino sa labas ng talahanayan upang madali akong makapag-reprogram kung nais ko ngunit naka-mount baligtad ito sa ilalim ng talahanayan at hindi madaling makita. Inilagay ko rin ang potensyomiter sa ilalim ng talahanayan upang ang kontrol ng liwanag ay mukhang maganda at propesyonal.

Hakbang 5: Mga Bahagi ng Laser Cut

Ngayon kailangan naming ipakilala ang mga bahagi ng hiwa ng laser na bumubuo sa matrix ng mga parisukat kaya natukoy namin ang mga pixel. Isinama ko ang mga file ng dxf para sa mga bahagi ng hiwa ng laser na bumubuo sa kahoy na matrix at mga imahe din ng mga ito upang malaman mo kung ano ang dapat nilang hitsura. Ang mga ito ay gawa sa dalawang magkakahiwalay na piraso, ang isa ay sumasama sa bawat hilera ng mga LED at ang iba pang mga tumatawid sa kanila. Ang mga bahagi na tumatawid ay may 10 mm mataas na puwang na gupitin sa ibaba upang payagan ang mga kable na dumaan. Ang puwang na ito ay maaaring mabawasan sa 5 mm dahil lumilitaw akong magkaroon ng kaunting light leakage mula sa isang pixel hanggang sa susunod.

Ang 11 ng mga kopya ng parehong bahagi ay kailangang i-cut ng laser ng 3mm playwud at pagkatapos ay tipunin ang mga ito upang matiyak na tama ang kanilang pagkakasya. Sa sandaling masaya ka, ihiwalay muli ang matrix at iwisik ito ng puti upang mapabuti ang mapanasalamin na mga katangian ng talahanayan. Kapag tuyo ay ibalik silang muli at ilagay ito sa mga LED. Maaaring medyo mahirap upang magkasama ang mga ito pagkatapos mag-spray habang sila ay medyo makapal ngunit huwag mag-alala dahan-dahang i-tap ang mga ito sa lugar bago mo ilagay ang matrix sa mesa.

Hakbang 6: Glediator

Ngayon ay mayroon kaming lahat ng ipinatupad na hardware maaari kaming magsimulang tumingin sa software. Nag-download at nag-install ako ng software na tinatawag na Glediator upang lumikha ng mga animasyon para sa mga LED (https://www.solderlab.de/index.php/software/glediat…). Ang mga tagubilin sa pag-install ay maaaring medyo fiddly ngunit sundin ang website nang malapit at dapat kang maging maayos. Kailangan din naming i-download ang sketch mula sa website ng Glediator upang mai-upload sa Arduino (https://www.solderlab.de/index.php/downloads/catego…). Gumagamit kami ng mga WS2812B LEDs kaya tiyaking nai-download mo ang tama (WS2812 Glediator Interface). Kapag binuksan mo ang sketch na ito, baguhin ang NUMBER_OF_PIXELS sa 144 at i-upload ito sa Arduino.

Kapag na-install na ang Glediator maaari na nating simulan ang paglalaro ng mga animasyon sa mesa. Una kailangan naming itakda ang laki ng matrix sa 12 x 12 sa Glediator software at itakda din ang uri ng output sa HSBL - Horizontal Snake (simula) Sa kaliwang Kaliwa dahil ito ang paraan ng pag-wire namin sa mga LED at baguhin ang pagkakasunud-sunod ng kulay sa GRB (ito ang kung saan kumukuha ng data ang mga LED). Sa tab na output, buksan ang COM port at ang LED matrix ay dapat magsimulang ipakita ang pattern ng LED sa gitnang screen ng Glediator software.

Maaari kang lumikha ng mga animasyon at maitala ang mga ito sa isang.dat file na maaari naming mai-upload sa SD card na nangangahulugang ang iyong mga paboritong animasyon ay maaaring ipakita sa talahanayan nang hindi kinakailangan ng isang PC upang maiugnay. Mayroong ilang mga tutorial sa online tungkol dito (https://hackaday.io/project/5714-glediator-from-sd… halimbawa). Binago ko ang ilang iba't ibang mga mapagkukunan ng code upang gumana para dito kaya dapat maging maayos ang aking code.

Kapag nai-save ang iyong mga animasyon, siguraduhing nai-save mo ang mga ito bilang "animX.dat" kung saan ang X ay anumang numero mula sa 1-15. Maaari kang magpatupad ng higit pa sa pamamagitan ng pagbabago ng ilang mga linya sa aking code.

NB- Kapag nagre-record ng mga file ng Glediator, ang software ay may isang bug dito na nangangahulugang hindi nito naaalala kung paano mo na-wire ang LED strip. Sa aking code ay nagpatupad ako ng isang simpleng pag-andar upang baligtarin ang pagkakasunud-sunod ng mga pantay na may bilang na nangangahulugang ipinapakita nang tama ang lahat

Hakbang 7: Bluetooth Serial Control

Ang pagse-set up ng komunikasyon sa Bluetooth sa pagitan ng isang smartphone at ng Arduino ay napatunayan na nakakagulat ngunit may ilang mga simpleng hakbang na gagawing mas madali ito. Una, kakailanganin mong mag-download ng isang app para sa iyong smartphone. Gumamit ako ng https://play.google.com/store/apps/details?id=com…. ngunit marahil ay may katumbas na iphone (na babayaran mo; p)

Maaaring napansin mo na ang module na HC05 ay may isang maliit na switch dito. Kung papalakasin mo ito gamit ang switch na ito na pinindot pababa, pumapasok ito sa AT-mode na nangangahulugang maaari mong tanungin ang mga parameter dito at palitan ang mga ito kung nais mo.

I-upload ang naka-attach na sketch sa Mega at itakda ang serial rate sa iyong PC sa 9600. Idiskonekta ang lakas sa yunit ng HC05 at pagkatapos ay pindutin ang pindutan dito pababa kapag muling ikonekta mo ito. Ang pagpikit ay dapat na humigit-kumulang na isang beses bawat dalawang segundo - ngayon ang HC05 ay nasa AT-mode.

Ngayon sa serial monitor maaari kaming magpadala ng mga utos sa HC05 at makita ang tugon nito. I-type ang "AT" at pindutin ang ipadala at dapat mong makita ang "OK" na bumalik sa serial monitor - ngayon alam namin na nakikinig ito. Ang pangalan ng bluetooth ng aparato ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pag-type ng "AT + NAME = XYZPQR" kung saan ang XYZPQR ay nais mong tawagan ang module. Tinawag ko ang aking LightWave. Ang default passcode para sa module ng Bluetooth ay 1234 (o 0000) ngunit maaari rin itong mabago sa pamamagitan ng pagpapadala ng "AT + PSWD = 9876" halimbawa. Panghuli, maaari nating baguhin ang rate ng komunikasyon ng HC05 sa pamamagitan ng pagpapadala ng "AT + UART = 38400". Ito ang default na rate para sa karamihan ng mga module ng HC05 ngunit ang minahan ay naitakda nang magkakaiba kaya mahusay na kasanayan upang itakda ito upang matiyak. Marami pang mga detalye tungkol sa mga utos na ito dito: https://www.itead.cc/wiki/Serial_Port_Bluokia_M… at mayroon ding mga itinuturo tungkol sa hakbang na ito na may mas maraming detalye https://www.instructables.com/id/Modify -The-HC-05-…

Ngayon ay maaari naming subukang magpadala ng mga utos sa modyul sa pamamagitan ng isang aparatong Bluetooth. Una idiskonekta ang lakas sa module na HC05 at pagkatapos ay ikonekta muli ito. Dapat mong makita na ang flashing rate ng LED ay mas mabilis - nangangahulugan ito na naghihintay na rin itong ipares. Sa iyong smartphone, buksan ang Arduino Bluetooth Controller app at hanapin ang module na HC05. Kung hindi mo pa pinalitan ang pangalan ay malamang na ito ay tawaging HC05 o katulad. Kapag binigyan ng mga pagpipilian kung paano mo nais kumonekta, piliin ang Terminal mode. Ngayon subukang magpadala ng ilang mga numero at teksto at tingnan kung ang serial monitor sa PC ay nag-uulat na natanggap sila. Inaasahan na mayroon sila upang maaari kaming magpatuloy, kung hindi maraming mga itinuro na maaaring magbigay sa iyo ng ilang mga pahiwatig (https://www.instructables.com/id/Blu Bluetooth-Hc-05-W… halimbawa).

Ang huling bagay na dapat gawin dito ay mapa ang mga input ng controller sa mga bilang na maaaring gawin ng Arduino. Ginamit ko ang mga sumusunod na halaga:

Pataas = 1, Pababa = 2, Kaliwa = 3, Kanan = 4, Simula = 5, Piliin ang = 6.

Hakbang 8: Mga Laro

Hindi ako kumukuha ng kredito para sa game code. Ginamit ko ang nahanap na source code dito https://github.com/davidhrbaty/IKEA-LED-Table na isinulat ni davidhrbaty. Gayunpaman, binago ko ito sa ilang iba't ibang mga paraan:

1. Nagdagdag ako ng isang ilaw na pumipigil sa pagpapaandar batay sa halaga ng potensyomiter upang mapapalitan natin ang ningning
2. Inalis ko ang laro ng brick dahil hindi ko ito maipadala
3. Binago ko ang color coding ng mga tetris block kaya lahat sila ay magkakaibang kulay
4. Inayos ko ulit ang menu
5. Nagpatupad ako ng isang pagpipilian upang maglaro ng mga animasyon mula sa SD card
6. Nagdagdag ako ng pagsubaybay sa mataas na marka at isang pagpipilian ng pagpapakita ng mataas na marka sa menu

Ang naka-attach na code ay dapat na gumana kaagad ngunit kung hindi ang aking mungkahi ay aalisin ang mga laro na tila nagiging sanhi ng mga mensahe ng error at pag-verify muli ng code hanggang malaman mo kung nasaan ang problema. Pagkatapos ay unti-unting idagdag sa mas kumplikado.

Ang orihinal na may-akda ng code na ito ay gumawa ng isang kamangha-manghang pagbuo ng trabaho ng isang bagay na talagang modular at madaling idagdag. Hindi ito mahirap idagdag sa mga sobrang kaso upang magdagdag ng higit pang mga pagpapaandar sa talahanayan.

Ang mga pagpipilian sa menu ay:

1. SD Card - Nagpe-play ng mga animasyon na nakaimbak sa SD card
2. Tetris
3. Ahas
4. Pong
5. Dice - Random nuber generator sa pagitan ng 1 at 6
6. Animation - Isang koleksyon ng mga animasyon mula sa FastLED library
7. Stars Animation - EDIT - Naipatupad ko na ngayon ang Conway's Game of Life sa halip na ang animasyong ito
8. Animasyon ng Rainbow
9. Mataas na Marka - Nagpapakita ng mataas na marka para sa tetris at ahas

Bago ka magsimulang maglaro kailangan mong lumikha ng dalawang mga txt file sa SD card, ang isa ay tinawag na "teths.txt" at ang isa ay tinawag na "snkhs.txt". Sa pareho ng mga file na ito ilagay ang numero 0 pagkatapos ay i-save ang mga ito sa root folder ng SD card. Ito ang mga file ng pagsubaybay sa mataas na marka at maa-update sa tuwing pinapalo ang mataas na marka. Kung nais mong i-reset ito, baguhin lamang ang mga halaga pabalik sa 0 sa isang PC.

Kapag na-upload mo ang program na LED_table sa Arduino maaari mong buksan ang serial monitor at dapat mong makita ang mga utos ng Bluetooth habang ipinapadala mo ang mga ito - sa ganitong paraan alam mong maayos ang lahat.

Hakbang 9: Masiyahan

Ang natitirang gawin ay i-upload ang pangunahing LED code code sa Mega at pagkatapos ay tangkilikin ang paglalaro at ipaalam sa akin ang iyong mataas na marka!

Naghihintay pa rin ako para sa mga bahagi para sa tuktok ng talahanayan (seksyon ng Aluminyo T at baso) ngunit ang mesa ay gumagana ngayon ng maayos at maaari akong maglaro dito.

Ipaalam sa akin kung mayroon kang anumang mga komento, pag-edit o makita ang anumang pagkakamali na nagawa ko.

Hakbang 10: Mag-update

Ngayon ito ay ganap na natapos!:)

Sa wakas ay kinuha ko ang seksyon ng aluminyo T para sa gilid at ginawa ang aking pinakamahusay na trabaho sa pag-mitering ng magkasanib (na 45 degree ay isa sa mga mas mahirap na mga anggulo) ngunit ito ay halos ganap na parisukat. Para sa tuktok nagpasya akong kumuha ng isang mas makapal na sheet ng baso (425 x 425 x 8mm) at nag-frost ako sa ilalim gamit ang Rustoleum glass frosting spray. Gumamit ako ng regular na caulk (silicone sealant) upang pagsamahin ang tuktok at ang mga piraso ng anggulo upang mayroong kaunting pagbaluktot sa mga sumali kung kinakailangan.

Nai-update na pag-update. Ngayon ay naidagdag ko sa Game of Life ng Conway bilang pagpipilian 7 sa menu kaysa sa mga bituin na animasyon na hindi ko ito ginamit. Kung hindi mo alam kung ano ang larong ito, Google ito, ngunit karaniwang ito ay isang zero player na laro na nagpapakita ng ebolusyon batay sa tatlong simpleng panuntunan. Laro ng Buhay ng Conway

Update ^ 3. Gumawa ako ng ilang mga pagbabago sa code kaya't nagsasama ngayon ng isang bugfix patungkol sa dimming ng mga pulang LEDs at nagsasama rin ng isang Christmas tree na animasyon bilang Opsyon 11 sa Menu. Tangkilikin