Fancy LED Hat: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Palagi kong nais na gumawa ng isang proyekto ng Arduino, ngunit hindi kailanman nagkaroon ng anumang magagandang ideya para sa isa hanggang sa maanyayahan ang aking pamilya sa isang magarbong pagdiriwang ng sumbrero. Sa pamamagitan ng dalawang linggo na nangunguna sa oras, nacyoso ako kung maaari kong pareho ang plano at magpatupad ng isang kilusang sensitibong galaw na LED na sumbrero. Lumabas na kaya ko! Marahil ay napunta ako sa isang maliit na tubig, ngunit ang kabuuang halaga ng proyekto ay humigit-kumulang na $ 80. Sa pag-eksperimento at ilang pag-coding maaari mo itong gawin nang mas kaunti.

Ang layunin na may sumbrero ay ang sumusunod:

1. Magpalipat-lipat ng isang hanay ng mga ilaw mula sa gitna sa harap ng sumbrero patungo sa likuran, isang ilaw sa bawat panig
2. Baguhin ang bilis ng paglalakbay ng ilaw na idinidikta ng pagkiling ng sumbrero sa likuran
3. Pahintulutan ang mga ilaw na baligtarin kapag ang hat band ay ikiling pababa (ibig sabihin tularan ang epekto ng gravity sa mga ilaw)
4. Baguhin ang kulay batay sa ikiling ng sumbrero kaliwa hanggang kanan
5. Sense shocks, at ipakita ang isang espesyal na epekto
6. Sense ang nagsusuot ng nagsusuot, at magpakita ng isang espesyal na epekto
7. Gawin itong ganap na nakapaloob sa sumbrero

Hakbang 1: Kailangan ng Mga Bahagi

Ginamit ko ang mga sumusunod na pangunahing mga sangkap (hindi kasama ang mga link ng Amazon na kasama):

• Teensy LC microcontroller - Pinili ko ito sa isang regular na Arduino dahil sa maliit nito, at mayroon itong isang espesyal na koneksyon para sa pagkontrol sa aking mga LED, pati na rin ang malakas na suporta sa silid aklatan at pamayanan.
• Nakabatay sa Bosch BNO055 na nakabatay sa posisyonal sensor - matapat na isa sa mga unang nakita ko ang dokumentasyon sa. Mayroong mas mura mga pagpipilian, subalit sa sandaling malaman mo ang Bosch marami itong ginagawa para sa iyo na sa kabilang banda ay kakailanganin mong gawin sa code
• WS2812 addressable LED strip - Pinili ko ang isang 1 metro ang haba na may 144 LEDs bawat metro. Ang pagkakaroon ng density na iyon ay makakatulong sa ilaw na magmukhang gumagalaw ito, kaysa sa mga indibidwal na elemento na umailaw nang sunud-sunod.

At ang mga sumusunod na menor de edad na bahagi:

• Isang sumbrero - gagawin ang anumang sumbrero na may isang hatband. Ito ay isang $ 6 na sumbrero mula sa isang lokal na tindahan. Kung ito ay may isang seam sa likod mas madali upang makuha ang mga kable. Magbayad ng pansin kung ang sumbrero ng banda ay nakadikit sapagkat magdudulot din ito ng labis na paghihirap. Ang isang ito ay natahi sa tuktok, ngunit ang ibaba ay madaling mahila.
• 4.7K ohm resistors
• Kaso ng 3x AAA na baterya - ang paggamit ng 3 AAA na baterya ay naglalabas ng boltahe nang eksakto sa saklaw na nais ng electronics, na pinapasimple ang mga bagay. Ang AAA ay umaangkop sa isang sumbrero na mas madali kaysa sa AA at mayroon pa ring mahusay na runtime.
• Maliit na gauge wire - Gumamit ako ng ilang solidong kawad na inilatag ko mula sa isang nakaraang proyekto sa LED.
• Panghinang at bakalang panghinang
• Ang ilang spandex na tumutugma sa kulay sa loob ng sumbrero, at thread

Iminungkahi, ngunit opsyonal:

• Mabilis na konektor para sa mga wire ng baterya
• Tool sa Pagtulong sa Mga Kamay, ang mga bagay na ito ay napakaliit at mahirap maghinang

Hakbang 2: Baguhin ang Hat

Kakailanganin mo ng isang lugar sa sumbrero upang mai-mount ang electronics, at isang lugar para sa baterya. Ang aking asawa ay nagtatrabaho sa pananamit nang propesyonal, kaya tinanong ko siya ng payo at tulong. Natapos namin ang paglikha ng dalawang bulsa na may spandex. Ang unang mas maliit na bulsa patungo sa harap ay itinuro tulad ng sumbrero mismo upang kapag naka-install ang electronics ang sensor ng posisyonal ay gaganapin nang maayos, gayon maaring madaling matanggal kung kinakailangan. Ang pangalawang bulsa patungo sa likuran ay i-hold ang baterya pack sa lugar.

Ang mga bulsa ay naihasik ng sinulid na tumutugma sa kulay ng sumbrero, lahat ng mahaba ang linya ng korona. Nakasalalay sa estilo ng sumbrero at materyales na gawa sa YMMV sa pamamaraang ito.

Natuklasan din namin ang mga sumbrero ng band ng sumbrero sa kanyang sarili sa isang gilid, at ito ay buong natahi sa sumbrero sa lokasyon na iyon. Kailangan naming alisin ang orihinal na seam upang patakbuhin ang mga LED sa ilalim ng banda. Sa panahon ng pagbuo gaganapin ito sa mga lugar na may mga pin, at pagkatapos ay tinahi na may pagtutugma ng thread kapag nakumpleto.

Sa wakas ay binuksan namin ang seam sa likod ng sumbrero na sakop ito ng banda. Inilagay namin ang wire harness na kasama ng mga LED sa pamamagitan ng seam na iyon at pinahirahan ang unang LED sa strip na tama sa seam. Pagkatapos ay binalot namin ang mga LED sa sumbrero at pinutol ang strip down upang ang huling LED ay nasa tabi mismo ng una. Ang LED strip ay maaaring gaganapin sa lugar ng hat band lamang, ngunit depende sa iyong banda at materyal na maaaring kailanganin mong ma-secure ang mga LED sa pamamagitan ng pagtahi o pandikit.

Hakbang 3: Wire It Up

Ang Teensy board at ang mga LED ay gagana sa kahit saan mula sa 3.3v hanggang 5v para sa lakas. Ito ang dahilan kung bakit pinili ko na gumamit ng 3 AAA na baterya, ang output boltahe ng 4.5v ay mabuti sa saklaw na iyon, at mayroon silang maraming runtime para sa paraan ng pagprograma ko sa mga LED upang gumana. Dapat kang makakuha ng maayos sa paglipas ng 8 oras na runtime.

Kable ng kuryente

I-wire ko ang positibo at negatibong mga lead mula sa kahon ng baterya at mga LED nang magkasama, pagkatapos ay na-solder papunta sa Teensy sa mga naaangkop na lokasyon. Ang positibo mula sa baterya ay kailangang ikonekta sa kanang tuktok na pin ng Teensy sa diagram (may label na Vin sa board), at ang negatibo ay maaaring i-wire sa anumang pin na may label na GND. Maginhawang may isang direkta sa tapat ng board, o sa tabi mismo ng Vin pin. Ang buong diagram ng pinout para sa board ay matatagpuan sa ilalim ng pahinang ito. At sa ilang mga kaso ang isang papel na kopya ay kasama kapag nag-order ka ng board.

Kung nagpaplano ka sa pagpapatakbo ng code na mayroon lamang ilang mga LED na naka-on sa isang solong oras, maaari mong paganahin ang mga LED mula sa Teensy mismo, sa pamamagitan ng paggamit ng isang 3.3v output at GND, subalit kung susubukan mong hilahin ang sobrang lakas maaari mong sirain ang board. Kaya't upang mabigyan ang iyong sarili ng pinakamaraming pagpipilian ay pinakamahusay na i-wire ang mga LED sa iyong mapagkukunan ng baterya nang direkta.

Kable ng mga LED

Pinili ko ang Teensy LC para sa proyektong ito dahil mayroon itong isang pin na ginagawang mas madali ang pag-wire up ng mga maaaring matugunan na LED. Sa ilalim ng board ang pin na pangalawa mula sa kaliwang salamin Pin # 17, ngunit mayroon ding 3.3v dito. Ito ay tinukoy bilang isang pull-up, at sa iba pang mga board kailangan mong mag-wire sa isang risistor upang maibigay ang boltahe na iyon. Sa kaso ng Teensy LC maaari ka lamang mag-wire mula sa pin na iyon diretso sa iyong LEDs data wire.

Kable ng sensor ng posisyon

Ang ilan sa mga magagamit na board ng BNO055 ay mas mahigpit sa boltahe at nais lamang ang 3.3v. Dahil dito, na-wire ko ang Vin sa board ng BNO055 mula sa nakalaang output ng 3.3v sa Teensy, na ang ika-3 na pin pababa sa kanan. Maaari mong ikonekta ang GND sa BNO055 sa anumang GND sa Teensy.

Ang sensor ng posisyon ng BNO055 ay gumagamit ng I2c upang makausap ang Teensy. Nangangailangan ang I2c ng mga pull-up, kaya't nag-wire ako ng dalawang 4.7K ohm resistors mula sa isang output ng 3.3v sa Teensy sa mga pin 18 at 19. Pagkatapos ay nag-wire ako ng 19 pin sa SCL pin sa board ng BNO055, at 18 sa SDA pin.

Mga tip / trick ng kable

Upang magawa ang proyektong ito Gumamit ako ng solidong wire kaysa sa maiiwan tayo. Ang isang kalamangan sa solidong kawad ay habang naghihinang sa mga prototype board na tulad nito. Maaari mong hubarin ang ilang kawad, ibaluktot ito sa 90 degree, at ipasok ito sa ilalim ng isa sa mga terminal, upang ang putol na dulo ng kawad ay dumidikit sa itaas ng iyong board. Kailangan mo lamang ng isang maliit na halaga ng panghinang upang hawakan ito sa terminal, at maaari mong madaling maputol ang labis.

Ang solidong kawad ay maaaring maging mas mahirap na gumana tulad ng pagnanais na manatili kung paano ito baluktot. Gayunpaman para sa proyektong ito na isang kalamangan. Pinutol ko at hinubog ang aking mga wire sa isang paraan na ang orientation ng posisyonal sensor ay magiging pare-pareho habang pinasok ko at tinanggal ang mga electronics mula sa sumbrero para sa pag-aayos at pag-program.

Hakbang 4: Programming

Ngayon na ang lahat ay natipon kakailanganin mo ng isang Arduino katugmang tool sa programa. Ginamit ko ang aktwal na Arduino IDE (gumagana sa Linux, Mac, at PC). Kakailanganin mo rin ang software ng Teensyduino upang makipag-ugnay sa Teensy board. Ang proyektong ito ay mabibigat na gumagamit ng library ng FastLED upang gawin ang kulay at posisyon ng programa ng mga LED.

Pagkakalibrate

Ang unang bagay na nais mong gawin ay pumunta sa mahusay na repository ng GitHub ni Kris Winer para sa BNO055 at i-download ang kanyang BNO_055_Nano_Basic_AHRS_t3.ino sketch. I-install ang code na iyon sa pagpapatakbo ng Serial Monitor at sasabihin nito sa iyo kung ang board ng BNO055 ay maayos na nagmula sa online at ipinapasa ang sarili nitong mga pagsubok. Dadalhin din ka nito sa pamamagitan ng pag-calibrate ng BNO055, na magbibigay sa iyo ng mas pare-parehong mga resulta sa paglaon.

Pagsisimula sa Fancy LED sketch

Ang code para sa Fancy LED hat na partikular na naka-attach, at din sa aking GitHub repository. Plano kong gumawa ng higit pang mga pag-aayos sa code at mai-post ang mga iyon sa repo ng GitHub. Sinasalamin ng file dito ang code nang nai-publish ang Instructable na ito. Pagkatapos i-download at buksan ang sketch, maraming mga bagay ang kakailanganin mong baguhin. Karamihan sa mga mahahalagang halaga upang baguhin ay nasa tuktok na bilang # tukuyin ang mga pahayag:

Linya 24: # tukuyin ang NUM_LEDS 89 - baguhin ito sa aktwal na bilang ng mga LED sa iyong LED strip

Line 28: #define SERIAL_DEBUG false - malamang na gugustuhin mong gawin itong totoo, upang makita mo ang output sa serial monitor

Code ng pagtuklas ng posisyon

Ang pagtuklas ng posisyon at ang karamihan sa iyong pag-aayos ay nagsisimula sa linya 742, at dumaan sa 802. Nakukuha namin ang data ng Pitch, Roll, at Yaw mula sa sensor ng posisyon at ginagamit ito upang magtakda ng mga halaga. Nakasalalay sa kung paano naka-mount ang iyong electronics maaaring kailanganin mong baguhin ang mga ito. Kung i-mount ang posisyon ng sensor gamit ang maliit na tilad patungo sa tuktok ng sumbrero, at ang arrow sa tabi ng X na nakalimbag sa board ay itinuro patungo sa harap ng sumbrero dapat mong makita ang sumusunod:

• Tumango ang ulo ni Pitch
• Nakakatagilid sa ulo ang roll, hal. hawakan ang tainga sa balikat
• Yaw kung aling direksyon. nakaharap ka (Hilaga, Kanluran, atbp).

Kung ang iyong board ay naka-mount sa ibang orientation kakailanganin mong palitan ang Pitch / Roll / Yaw para sa kanila na kumilos kung paano mo nais.

Upang ayusin ang mga setting ng Roll maaari mong baguhin ang sumusunod na mga halagang # tukuyin:

• ROLLOFFSET: kasama ang iyong sumbrero na matatag at nakasentro hangga't maaari, kung ang Roll ay hindi 0, baguhin ito sa pagkakaiba. I.e. kung nakikita mo ang Roll sa -20 kapag nakasentro ang iyong sumbrero, gawin itong 20.
• ROLLMAX: ang maximum na halaga na gagamitin para sa pagsukat ng Roll. Madaling makahanap sa pamamagitan ng pagsusuot ng sumbrero at paglipat ng iyong kanang tainga patungo sa iyong kanang balikat. Kakailanganin mo ang isang mahabang USB cable upang magawa ito habang ginagamit ang serial monitor.
• ROLLMIN: ang pinakamababang halaga na gagamitin para sa pagsukat ng Roll, para kapag naiwan ang iyong ulo

Katulad nito, para sa Pitch:

• MAXPITCH - ang maximum na halaga kapag tumitingin ka
• MINPITCH - ang minimum na halaga kapag tumitingin ka
• PITCHCENTER - ang halaga ng pitch kapag tumitingin ka nang diretso

Kung itinakda mo ang SERIALDEBUG na totoo sa tuktok ng file dapat mong makita ang kasalukuyang mga halaga para sa Roll / Pitch / Yaw output sa serial monitor upang matulungan ang pag-tweak ng mga halagang ito.

Iba pang mga parameter na maaaring gusto mong baguhin

• MAX_LED_DELAY 35 - ang pinakamabagal na makagalaw ng LED na maliit na butil. Ito ay nasa milliseconds. Ito ang pagkaantala mula sa paglipat mula sa isang LED patungo sa susunod sa string.
• MIN_LED_DELAY 10 - ang fasted na maaaring ilipat ang LED na maliit na butil. Tulad ng sa itaas ito ay nasa milliseconds.

Konklusyon

Kung napunta ka dito, dapat kang magkaroon ng isang ganap na paggana, at kasiyahan, LED hat! Kung nais mong gumawa ng higit pa rito, ang susunod na pahina ay may ilang advanced na impormasyon sa pagbabago ng mga setting, at paggawa ng iyong sariling mga bagay. pati na rin ang ilang paliwanag kung ano ang ginagawa ng natitirang code ko.

Hakbang 5: Advanced at Opsyonal: Sa loob ng Code

Epekto at pag-ikot ng pagtuklas

Ang pagtuklas ng epekto / paikutin ay ginagawa gamit ang mga function na high-G sensor ng BNO055. Maaari mong i-tweak ang pagiging sensitibo nito sa mga sumusunod na linya sa initBNO055 ():

• Linya # 316: BNO055_ACC_HG_DURATION - kung gaano katagal ang kaganapan
• Linya # 317: BNO055_ACC_HG_THRESH - kung gaano kahirap ang epekto
• Linya # 319: BNO055_GYR_HR_Z_SET - threshold ng bilis ng pag-ikot
• Linya # 320: BNO055_GYR_DUR_Z - kung gaano katagal ang pag-ikot kahit na magtatagal

Ang parehong mga halaga ay 8 bit binary, kasalukuyang ang epekto ay nakatakda sa B11000000, na kung saan ay 192 sa labas ng 255.

Kapag nakita ang isang epekto o pagikot ang BNO055 ay nagtatakda ng isang halaga kung saan ang code ay tumingin para sa kanan sa simula ng Loop:

// Matutukoy ang anumang mga nakakagambala na na-trigger, ibig sabihin, dahil sa mataas na G byte intStatus = readByte (BNO055_ADDRESS, BNO055_INT_STATUS); kung (intStatus> 8) {epekto (); } iba pa kung (intStatus> 0) {spin (); }

Hanapin ang linya ng walang bisa na epekto () sa itaas sa code upang mabago ang pag-uugali sa epekto, o walang bisa na pagikot () upang baguhin ang pag-uugali ng pag-ikot.

Mga katulong

Lumikha ako ng isang simpleng pagpapaandar ng tumutulong (void setAllLeds ()) para sa mabilis na pagtatakda ng lahat ng mga LED sa isang solong kulay. Ginagamit ito ng isa upang patayin silang lahat:

setAllLeds (CRGB:: Itim);

O maaari kang pumili ng anumang kulay na kinikilala ng FastLED library:

setAllLeds (CRGB:: Pula);

Mayroon ding pagpapaandar na fadeAllLeds () na magpapalabo sa lahat ng mga LED ng 25%.

Ang klase ng Particle

Upang lubos na gawing simple ang mga kable nais kong gumamit ng isang solong string ng LEDs, ngunit kumilos sila tulad ng maraming mga string. Dahil ito ang aking unang pagsubok nais kong panatilihin itong kasing simple hangga't maaari, kaya tinatrato ko ang isang string bilang dalawa, na may gitnang (mga) LED na naroon ang split. Dahil maaari kaming magkaroon ng pantay na numero o isang kakatwang numero, kailangan nating accountin iyon. Nagsisimula ako sa ilang mga pandaigdigang variable:

/ * * Variable at mga lalagyan para sa mga LED * / CRGB leds [NUM_LEDS]; static unsigned int curLedDelay = MAX_LED_DELAY; static int centerLed = NUM_LEDS / 2; static int maxLedPos = NUM_LEDS / 2; static bool oddLeds = 0; static bool particleDir = 1; static bool speedDir = 1; unsigned long dirCount; unsigned mahabang hueCount;

At ilang code na naka-set up ():

kung (NUM_LEDS% 2 == 1) {oddLeds = 1; maxLedPos = NUM_LEDS / 2; } iba pa {oddLeds = 0; maxLedPos = NUM_LEDS / 2 - 1; }

Kung mayroon kaming kakaibang mga numero, nais naming gamitin ang 1/2 point bilang gitna, kung hindi man gusto namin ang 1/2 point - 1. Ito ay madaling makita sa 10 o 11 LEDs:

• 11 LEDs: 11/2 na may integer ay dapat suriin sa 5. at bilang ng mga computer mula sa 0. Kaya't ang 0 - 4 ay isang kalahati, 6 - 10 ang kabilang kalahati, at 5 ang nasa pagitan nila. Tinatrato namin ang # 5 sa kasong ito na parang bahagi ng pareho, ibig sabihin, ito ay # 1 para sa parehong virtual na mga string ng mga LED
• 10 LEDs: 10/2 ay 5. Ngunit dahil ang mga computer ay binibilang mula sa 0 kailangan nating alisin ang isa. Pagkatapos mayroon kaming 0 - 4 para sa isang kalahati, at 5 - 9 para sa isa pa. Ang # 1 para sa unang virtual string ay magiging 4, at ang # 1 para sa pangalawang virtual string ay magiging # 5.

Pagkatapos sa aming code ng maliit na butil kailangan naming gawin ang ilang pagbibilang mula sa aming pangkalahatang posisyon hanggang sa aktwal na mga posisyon sa LED string:

kung (oddLeds) {Pos1 = centerLed + currPos; Pos2 = centerLed - currPos; } iba pa {Pos1 = centerLed + currPos; Pos2 = (centerLed -1) - currPos; }

Ang code ay mayroon ding mga kundisyon kung saan ang partikulo ay maaaring baguhin ang mga direksyon, kaya kailangan din nating isaalang-alang iyon:

kung (particleDir) {if ((currPos == NUM_LEDS / 2) && oddLeds) {currPos = 0; } iba pa kung ((currPos == NUM_LEDS / 2 - 1) && (! oddLeds)) {currPos = 0; } iba pa {currPos ++; }} iba pa {kung ((currPos == 0) && oddLeds) {currPos = centerLed; } iba pa kung ((currPos == 0) && (! oddLeds)) {currPos = centerLed - 1; } iba pa {currPos--; }}

Kaya ginagamit namin ang inilaan na direksyon (particleDir), upang makalkula kung aling LED ang dapat na masindihan sa susunod, ngunit kailangan din nating isaalang-alang kung naabot namin ang alinman sa tunay na dulo ng LED string, o ang aming gitnang punto, na gumaganap din bilang isang pagtatapos para sa bawat isa sa mga virtual na string.

Kapag naisip na namin ang lahat ng iyon, sinisindi namin ang susunod na ilaw kung kinakailangan:

kung (particleDir) {kung (oddLeds) {Pos1 = centerLed + currPos; Pos2 = centerLed - currPos; } iba pa {Pos1 = centerLed + currPos; Pos2 = (centerLed -1) - currPos; }} iba pa {kung (oddLeds) {Pos1 = centerLed - currPos; Pos2 = centerLed + currPos; } iba pa {Pos1 = centerLed - currPos; Pos2 = (centerLed -1) + currPos; }} mga leds [Pos1] = CHSV (currHue, 255, 255); leds [Pos2] = CHSV (currHue, 255, 255); FastLED.show ();}

Bakit mo ba ito ginawang klase? Tulad nito, ito ay medyo prangka at hindi talaga kailangang maging sa isang klase. Gayunpaman mayroon akong mga plano sa hinaharap na i-update ang code upang payagan ang higit sa isang maliit na butil na maganap sa bawat oras, at magkaroon ng ilang nagtatrabaho sa kabaligtaran habang ang iba ay pasulong. Sa palagay ko mayroong ilang talagang mahusay na mga posibilidad para sa pagtuklas ng pag-ikot gamit ang maraming mga particle.