LED Umbrella With Arduino: 14 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:16

Ang LED Umbrella na may Arduino ay pinagsasama ang isang payong, isang 8x10 LED matrix at isang Arduino microcontroller upang lumikha ng isang mapigil, mai-program na karanasan sa LED sa privacy ng iyong sariling payong. Ang proyektong ito ay inspirasyon ng Electric Umbrella ng sockmaster at isang bilang ng mga itinuturo na LED matrix sa site na ito, partikular na ang kumpletong ito ng barney_1.

Humanda sa Pimp My Umbrella! Ang sinumang gumagawa ng proyektong ito ay dapat magkaroon ng pag-access sa karaniwang mga tool sa paghihinang - mga plier, mga dayagonal cutter, wire cutter at striper, soldering iron at solder, multimeter - at nakaranas ng pagtatrabaho sa Arduino. Ang pag-setup ng Arduino ay hindi mahirap at ang isang programa kasama ang maraming magkakaibang mga animasyon ng mga LED ay kasama sa itinuro na ito. Malapit na ang video! Ang sample code (tingnan ang huling hakbang) ay nasa daan din. Ang code na mayroon ako ay hindi sinasamantala ang pushbutton switch at ginagawa ko ito ngayon.

Hakbang 1: Mga Bahagi

Mayroong napakakaunting mga bahagi para sa proyektong ito at sila ay karamihan sa pangkalahatan. Madali silang makuha mula sa anumang bilang ng mga online retailer - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco, at All Electronics, bukod sa marami pang iba. Kapalit na parang makatuwiran. Electronics 1 x Microcontroller - Arduino Diecimilia 1 x Umbrella 1 x MIC2981 - 8-channel, high-voltage, high-current source driver array - 576-1158-ND1 x Protoshield para sa Arduino na may maliit na breadboard - Adafruit Industries 80 x LED - maraming mga pagpipilian ay posible 8 x resistors - nakasalalay sa pagpili ng LED at pinagmulan ng boltaheWire Maraming kawad ang kinakailangan para sa proyektong ito. Ang bawat tadyang ng payong ay may isang itim na kawad (para sa mga cathode ng LEDs) at ang bawat bilog ng LED sa paligid ng payong ay nangangailangan ng isang buong haba ng pulang kawad (para sa mga anode ng LEDs). Ang ilan ay kinakailangan ding ibalik ang mga dulo ng tanikala pabalik sa Arduino. 24 talampakang itim na kawad para sa mga kadena ng cathode (sundin ang mga buto-buto pabalik sa gitna) 70 talampakang pulang kawad para sa mga singsing na anode (singsing sa paligid ng payong) Sari-saring Pamantayan ng mga header ng lalaki - Heat shrink tubing 1/16 - mga pitong talampakan ng tubing ang kinakailangan Tactile switch - Off-MomPatience… at mga kasanayan sa paghihinang. Ang matrix ng LEDs ay dapat na maingat na itinayo at ang mga anode at cathode ay insulated mula sa isa't isa na may heat shrink tubing. Maaari itong magtagal.

Hakbang 2: Mga Paniniwala - Ang Naunang Paalala ay Nakalaan

Umbrella Huwag gamitin ang iyong pinakamahusay na payong! O kahit na ang pinakamahusay na payong ng iba. Ang payong ay nakatuon sa proyekto at, habang maaari mong ilabas ang LED matrix, hindi mo gugustuhin sa oras na natapos ka. Paglalagay Bagaman ang mga LED ay nagbibigay ng isang naiseseryosong karanasan sa ilalim ng payong, hindi sila partikular na nakikita mula sa labas / sa itaas ng payong. Isaalang-alang kung nais mo ang mga LED sa labas ng payong. Sila ay magiging mas nakikita at ang pag-install ay magiging mas madali. Kailangan mong sundutin ang mga butas sa tela upang pakainin ang mga wire sa Arduino. Ang istilo sa kasong ito ay tumutunog sa waterproofing. Mga LEDs Pumili ng isang magandang kulay bago ka maglagay ng maraming oras sa paggawa ng bagay na ito. Ang mga LED ay mas mura sa eBay kaysa sa pamamagitan ng mga katalogo, kaya galugarin ang iyong mga pagpipilian. Ang wire Smaller gauge o multi-straced wire ay marahil ay mas mahusay kaysa sa AWG xxx solid wire. Gumamit ako ng solidong kawad at ginagawang imposible ang pagtiklop ng payong. Gayundin, hindi ako gagamit ng pulang kawad para sa mga singsing na anode. Pipili sana ako ng mas maitim na kulay na hindi gaanong nakikita.

Hakbang 3: Mga Pagsasaalang-alang sa Disenyo

Pinili kong gamitin ang Arduino kaysa sa ibang Atmel AVR microcontroller upang ma-access ang proyektong ito. Sa Arduino, hindi na kailangang mag-disenyo ng isang pasadyang board at ang programa at pagpapasadya ay mas madali sa platform ng Arduino. Ang tanging downside ng Arduino ay ang malaki at hindi akma sa isang payong. Ang mga benepisyo, gayunpaman, ay higit sa mga gastos. Ang proyektong ito ay batay sa Arduino Diecimilia ngunit (sa palagay ko) ang mga pinout ay pareho sa mga mas bagong bersyon. Sa anumang kaso, kung isasagawa mo ang proyektong ito, tiyaking mayroon kang isang malinaw na pag-unawa sa mga estado at mga pin ng modelo ng Arduino na iyong ginagamit. Gagawa ito ng anumang mga pagbabago sa pagitan ng kung ano ang inilalarawan dito at kung ano ang kailangan mong gawin na madaling ipatupad. MIC2981 Ang MIC2981 chip mula sa Micrel ay maaaring magpagana ng 8 chain ng LEDs. Nangangahulugan ito na ang 8 bilog na mga hilera / singsing ng sampung LEDs na pumupunta sa paligid ng payong ay naka-link ang kanilang mga anode sa MIC2981 (isang pin na nagpapatakbo sa bawat hilera / singsing) at ang mga LED sa mga tanikala kasama ang mga tadyang (ang mga haligi) ay naka-link ang kanilang mga cathode isang pin sa Arduino. Pinapayagan nito ang posibilidad na ang 10 LEDs sa isang hilera / singsing ay sabay na may sapat na kasalukuyang upang pantay na ilaw sa kanila. Ang chip na ito ay kasalukuyang hindi ginagamit sa proyektong ito. Mayroon akong mga plano na gamitin ito upang mapalakas at mapasaya ang mga singsing na LED. Proto Shield para sa Arduino mula sa AdaFruit Industries Ginamit ko ang protoshield na ito sa isang maliit na breadboard upang maalis ko ang Arduino mula sa payong para sa iba pang mga proyekto. Ang maliit na tinapay ay may sapat na silid para sa mga koneksyon na kinakailangan para sa proyektong ito.

Hakbang 4: MockUp

Upang matiyak na naintindihan ko kung paano dapat gawa-gawa ang LED array, gumawa ako ng isang 3x3 array upang makita kung gagana ang paghihinang at pagprogram. Ginawa nila! Kaya't napagpasyahan kong magpatuloy sa proyekto. Kung sigurado kang naiintindihan mo ang LED array, laktawan ang hakbang na ito. Kung hindi man, mamuhunan ng isang pares ng mga LED, ilang kawad, pag-urong ng pambalot, at isang oras o higit pa sa paggawa ng 3x3 array at subukin ito. Ang mga detalye ng paggawa ng array ay nasa mga sumusunod na hakbang ngunit nalalapat sa mockup.

Upang likhain ang 3x3 LED matrix, sundin at baguhin ang mga hakbang na Ginagawa ang LED Matrix na naglalarawan sa buong matrix. Ang sample code sa ibaba para sa mockup ay hindi sinasamantala ang MIC2981 (Isinulat ko ito bago ako magkaroon ng isa:-). Ang bawat LED ay naiilawan naman. Gumagana ito para sa isang 3x3 array ngunit hindi mahusay na masukat. [Sa totoo lang, kaliskis nang maayos ito sa buong matrix ngunit ang mga LED ay medyo malabo.]

Hakbang 5: Paggawa ng LED Matrix - Paghahanda ng Mga Bahagi

Mga LED Ihanda ang mga LED sa pamamagitan ng baluktot ng kanilang mga lead. Ang mga sumusunod na orients ng LEDs sa kanilang mga patag na gilid nakaharap sa parehong direksyon. Ang pagpipilian ay arbitrary, ngunit ang pamantayan sa isang oryentasyon ay binabawasan ang panganib ng error. Hawakan ang LED gamit ang patag na gilid (gilid ng katod) na lumiko sa kanan. Baluktot ang katod patungo sa iyo. Itinuturo nito ang mga cathode sa lupa, nais na dumaloy ang direksyon sa kuryente:-). Lumikha ng liko tungkol sa 1-2 mm sa ibaba ng ilalim ng LED. Papayagan nito ang LED na tumayo na ipinagmamalaki ang kawad. Ang anode ay baluktot sa kaliwa pagkatapos na ang mga cathode ay na-solder sa lugar. Pipigilan nito ang pagkalito kapag nag-solder. Ang dalawang lead ay dapat na bumuo ng isang tamang anggulo na may cathode na nakaturo sa iyo at ang anode na nakaturo sa iyong kaliwa. Pag-shing tubing ng tubo Gupitin ang dalawang 1/2 "mahabang piraso ng 1/16" init na pag-urong ng tubo para sa bawat LED. Isang daang animnapung piraso iyon at nangangailangan ng halos pitong talampakan para lamang sa mga ito. Gupitin ang isang karagdagang labing walong (18) piraso para sa mga header. Gupitin ang mga itim na wires na katumbas ng bilang sa mga tadyang sa payong. Gawin itong sapat na mas mahaba kaysa sa mga tadyang upang may sapat na kawad upang likhain ang mga header na kumonekta sa Arduino. Mayroong 8 singsing ng LEDs na pumupunta sa paligid ng payong (ito ang bilang ng mga output pin sa MIC2981) kaya't ang bawat kadena o haligi ng cathode ay binubuo ng 8 LEDs. Ilatag ang mga wire at markahan ang mga lokasyon para sa mga LED sa mga tadyang. Ang spacing sa puntong ito ay nagtatatag ng distansya sa pagitan ng mga concentric ring. Huhubad ang isang maliit na piraso ng pagkakabukod (tungkol sa 3mm) sa bawat punto. Gupitin ang pagkakabukod gamit ang mga wire striper sa dalawang lugar na halos isang-kapat ng isang pulgada ang pagitan. Pagkatapos ay durugin ang pagkakabukod gamit ang mga pliers at gupitin ang pagkakabukod gamit ang isang kutsilyo ng utility o hilahin ito gamit ang iyong mga daliri. Sa bawat bukas na espasyo, maglagay ng isang maliit na halaga ng panghinang. Ito ay bilang paghahanda para sa paghihinang ng mga LED cathode sa mga spot na ito.

Hakbang 6: Paggawa ng LED Matrix - Mga chain ng Cathode

Ang unang hakbang sa paggawa ng LED matrix ay upang itayo ang mga kadena para sa mga LED cathode. Sa nakaraang hakbang ay pinutol mo ang sampung (o ang bilang ng mga tadyang sa iyong payong) itim na mga wire at hinubaran ang pagkakabukod sa mga punto kung saan ang mga LED ay solder. Sa hakbang na ito ay hihihinang mo ang mga cathode ng mga LED.

Kumuha ng isang maliit na patak ng panghinang sa dulo ng iyong bakal. Iposisyon ang LED upang ang kawad ay pumasa sa pagitan ng dalawang mga lead ng LED at ilapat ang mainit na bakal upang maghinang ang cathode. Ang panghinang sa bakal at kawad ay dapat na dumaloy upang makakonekta. Susunugin mo ang iyong daliri at susubukan ka nila. Pagkatapos ng paghihinang, i-trim ang anode upang ito ay maikli hangga't maaari. Upang maiwasan ang mga maiikling circuit, ang bawat magkasanib na solder ay natatakpan ng isang piraso ng pag-urong ng tubo ng init. Ang tubing ay kailangang ilapat pagkatapos ng isang koneksyon ay ginawa at bago ang susunod na LED ay naka-attach (anumang pagkalito? Malalaman mo sa lalong madaling panahon:-) kaya i-slide ang isang piraso sa ngayon. Init upang lumiit sa lugar. Ulitin para sa natitirang mga LED sa kadena at ang natitirang mga tanikala. Tandaan Sa itinuturo na ito, ang mga kadena ng LED na sumusunod sa mga buto ng payong ay tinukoy bilang mga haligi at ang bawat tinapos sa isang pin ng Arduino. Ang mga LED cathode ay solder sa mga (itim) na mga wire. Ang mga singsing ng LED na bilog sa paligid ng payong ay tinukoy bilang mga hilera at ang bawat isa ay nagsisimula sa isa sa mga pin ng output na MIC2981. Ang mga LED anode ay solder sa mga (pula) na mga wire.

Hakbang 7: Paggawa ng LED Matrix - Anode Rings

Ang hakbang na ito ay ang pinakamahaba at pinaka nakakainis. Space out nagtatrabaho ka sa loob ng maraming araw, o hangga't maaari mong sakupin ang hapag kainan.

Ang LED matrix ay nakumpleto sa pamamagitan ng paghihinang ng mga anod ng mga LED sa mga kadena ng katod sa mga pabilog na hilera / singsing ng mga pulang wires. Ang pagsukat sa yugtong ito ay medyo mas kumplikado kaysa sa mga kadena ng cathode dahil ang bawat singsing ay ibang radius at ang LED spacing ay naiiba para sa bawat singsing. Kalkulahin ang tamang haba sa pamamagitan ng paghanap kung saan ang bawat singsing ay nahuhulog sa payong at sukatin ang distansya sa pagitan ng mga tadyang ng payong. Gagamitin mo rin ang pagsukat na ito upang matukoy ang spacing sa singsing. I-multiply ang distansya na ito sa bilang ng mga tadyang at pagkatapos ay kalkulahin ang haba ng pagbabalik. Ang bawat singsing ay kailangang magkaroon ng pagbabalik sa Arduino. Ang pinakalabas na singsing ay may pinakamahabang pagbabalik, at ang mga pagbalik ay unti-unting mas maikli habang ang mga singsing ay lumiliit. Gupitin ang walong (8) piraso ng pulang kawad na naaangkop na haba. Tulad ng sa nakaraang hakbang, markahan ang mga wire sa tamang spacings, durugin at alisin ang pagkakabukod, at maglagay ng kaunting solder sa bawat pagbubukas. Ang mga kadena ng katod ay nakaupo sa tuktok ng mga pulang wires (na ang dahilan kung bakit ang liko sa LED lead ay medyo mas mababa). Maghinang tulad ng dati at ilagay ang pag-urong ng tubo ng init sa bawat magkasanib bago lumipat sa susunod na kadena. Mainit na pandikit ang mga wire sa mga junction na ito upang ma-secure ang LED lead mula sa stress at pagkasira. Napakahalaga nito dahil ang pagtatrabaho sa matrix sa payong ay naglalagay ng isang malaking halaga ng stress sa mga kasukasuan. Sa pagtatapos ng hakbang na ito dapat kang magkaroon ng isang pabilog na hanay ng mga LED na may dalawang hanay ng mga wire (isang itim, isang pula) na babalik sa gitna ng bilog. Sa susunod na hakbang, gagawa ka ng mga header ng pin upang ikabit ang mga wires na ito sa Arduino at driver.

Hakbang 8: Paggawa ng LED Matrix - Nakumpleto na Matrix

Sa puntong ito dapat kang magkaroon ng isang kumpletong LED matrix. Ang mga cathode ay naghinang sa mga itim na wires, ang mga anode sa pula. Dapat itong magkaroon ng hugis ng isang payong. Malamang nasunog ang iyong mga daliri. Iniisip ng pamilya mo na baliw ka.

Ang bersyon ng mockup ay ipinapakita sa ibaba. Ang buong bersyon ay hindi mahirap sa pinakamahusay at hindi ako tumigil upang kumuha ng litrato. Tingnan ang mga larawan ng payong na may naka-install na matrix upang makita ang tapos na LED matrix.

Hakbang 9: Paggawa ng LED Matrix - Mga Pin Header at Resistor

Bago mo putulin ang pula at itim na mga wire hanggang sa haba, tukuyin kung saan at paano mo ilalagay ang Arduino sa payong. Dapat itong magkasya sa bukas na puwang sa tuktok. Kapag natukoy, gupitin ang mga wire sa haba at maghinang ito sa mga header.

I-slide ang mga piraso ng init na pag-urong ng tubo papunta sa walong pulang mga wire, solder ang mga ito sa isang 8-pin header, at init i-shrink ang tubing. Tiyaking gawin ang mga koneksyon sa isang lohikal na paraan. Isinasaalang-alang ko ang pinakamaliit na panloob na singsing na hilera 1 kaya nakakabit ito sa pin 1 sa header at ang naaangkop na pin sa MIC2981. Kung nakagawa ka ng pagkakamali, maaari mong resolder ang mga wire o itama sa code. Huwag kang magkamali. [I bunched the anode wires together and was too lazy to sort out the lohical order. Ito ay naging isang madaling kontrolin sa code. Tingnan ang mga tala sa seksyon ng programa.] Gayundin gumawa ng mga header para sa mga kadena ng katod. Gayunpaman, sa oras na ito, ang mga lokasyon ng pin sa Arduino ay nagdidikta na gumawa ka ng dalawang mga header. Kailangan mo ring maghinang ng isang solong risistor sa linya. Ang risistor ay nakasalalay sa LED at boltahe - kumunsulta sa isang online LED-resistor calculator para sa wastong halaga. Ang bawat header ay dapat mayroong limang (5) mga pin. Tiyaking gawin ang mga koneksyon sa isang lohikal na paraan. Mainit na pandikit ang mga koneksyon dahil ang mga ito ay sasailalim sa baluktot at stress. Ang larawan sa ibaba ay ng mockup.

Hakbang 10: Lumipat ng Pushbutton para sa Pagbabago ng Mga Program

Ginagamit ang switch ng pushbutton upang lumipat sa pagitan ng mga programa. Nagpapalitaw ito ng isang nakakagambala sa Arduino na sumusulong sa bilang ng programa. Ang Arduino Diecimilia (at iba pa; suriin para sa iyong bersyon) ay may dalawang panlabas na pagkagambala na maaaring paganahin sa mga digital na pin 2 at 3 gamit ang function na attachInterrupt (makagambala, gumana, mode). Nagreserba ng digital pin 3 para sa switch ng pushbutton. Iniwan nito ang mga digital na pin na 0, 1, at 2 at 4, 5, 6, 7, 8 bilang mga bloke para sa mga anode pin.

Ang makagambala ay nakatakda upang mag-trigger kapag bumaba ang pin 3. Samakatuwid ito ay dapat na gaganapin mataas hanggang sa ang pindutan ay hunhon, kung saan ang pin ay bumaba. Nangangailangan ito ng isang 10K pull-up risistor upang hawakan ang pin na mataas. Tingnan ang imahe ng breadboard at basahin ang tungkol sa pull-up at pull-down resistors.

Hakbang 11: Breadboarding

Gumagamit ang proyektong ito ng Protoshield mula sa Adafruit Industries na may isang maliit na breadboard (bagaman ang anumang pag-setup na umaangkop sa payong ay dapat na gumana). Ang maliit na tinapay ay may labing pitong (17) mga hilera at ginagamit ng proyektong ito ang lahat! Tandaan na ang ipinakitang breadboard ay hindi kasama ang MIC2981. Wala naman ako. Pa. Ang payong ay gumagana nang maayos nang wala ito, na nagpasya akong isulat ang itinuturo na ito bago makakuha ng isa.

Maraming iba't ibang mga pagsasaayos ang posible kaya gamitin ito bilang isang gabay. Gayunpaman, tandaan, ang lokasyon ng switch ng pushbutton. Ang dalawang mga pin sa Arduino ay maaaring (madaling) mai-configure bilang mga nakakagambala, at ang switch ng pindutan ay kailangang kumonekta sa isa sa mga ito. Ang larawan sa ibaba ay WALA ang chip ng MIC2981. Mag-a-upload ako ng isang imahe kapag nakuha ko ang bahagi at binago ang naaayon na tinapay.

Hakbang 12: Pagsubok sa LED Matrix

Marahil ay huli na ito sa laro upang isaalang-alang ang pagsubok, ngunit mas mahusay na huli kaysa huli na. Bago i-install ang LED matrix sa payong (susunod na hakbang), i-hook up ang matrix sa Arduino at patakbuhin ang test code na kasama sa ibaba. Tumatakbo lamang ang code sa bawat LED at sinusubukan ito. Kung ang anumang mga koneksyon ay masama o LEDs ay nasira, ayusin ang mga ito ngayon habang ang lahat ay naa-access.

Ito rin ang oras upang matukoy kung aling mga pin ang tumutugma sa aling hilera o haligi. Kung nag-iingat ka sa paggawa ng mga header ng pin, alam mo na. Kung hindi man, kakailanganin mong malaman ito sa pamamagitan ng pagbagal ng animasyon at pagtukoy kung aling pin ang kumokontrol sa aling hilera o haligi. Nagtatakda ka ng isang array sa code na naglalaman ng mga numero ng pin sa tamang pagkakasunud-sunod.

Hakbang 13: Pag-iipon ng mga LED sa Payong

Sa kumpletong LED matrix at nasa pin ang mga header at resistor ng pin, oras na upang tapusin ang pagpupulong. Ang LED matrix ay dapat na nakaposisyon sa pagitan ng tela ng payong at mga tadyang. Ang tela ng isang payong ay nakaunat sa mga tadyang at karaniwang tinatahi sa isang lugar sa bawat tadyang. Kakailanganin nitong i-cut bago ang buong LED matrix ay maaaring madulas sa pagitan ng mga tadyang at tela. Matapos ang pagposisyon ng LED matrix, muling tahiin ang iyong pinutol. Ise-secure nito ang matrix sa payong. Huwag muling manahi kung sa palagay mo ay nais mong alisin ang mga LED. Hindi maisip kung bakit.

Ito ay isang napaka-ubos ng proseso. Kung hindi mo pa naiinit na nakadikit ang mga LED lead, gawin ito ngayon. Kung hindi ka tiyak na masisira mo ang ilang mga LEDs sa panahon ng pag-install. Nagtrabaho ako kasama ang payong na nakabitin mula sa isang stick ng walis na nakasuspinde sa pagitan ng dalawang upuan (walang larawan:-). Ang payong ay gaganapin bukas ng gravity at ang tela ay hindi inunat ng masikip. Kaya kong lumipat. Magsimula sa pamamagitan ng pag-slide ng isang kumpletong haligi sa ilalim ng isa sa mga tadyang. Isulong ito at ang susunod na haligi. Ulitin Ito ay isang nakakapagod na proseso. Kapag sa wakas ay nakaposisyon mo ang mga LED siguraduhing ang mga tadyang ay natitira sa init na pag-urong ng tubo. Bawasan nito ang tsansa na ma-abrasion. Hindi masasara ng maayos ang payong. Ipagpalagay ko na dapat na nabanggit ko ito nang mas maaga. Bagaman hindi ko pa nagagawa ito, magtatahi ako ng ilang mga loop sa paligid ng mga LED at sa tahi ng tela upang hawakan ang mga ito sa lugar. Maingat na tingnan ang mga tahi ng mga panel at makikita mo ang isang piraso ng materyal na kung saan maaari kang tumahi.