Easy Infinity Mirror amb Arduino Gemma i NeoPixels: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Heus aquí! Mireu profundament al meravellós infinit encantador i enganyosament senzill. Una sola tira de LED brilla cap a dins sobre un sandvitx de mirall per crear l’efecte d’una reflexió interminable. Aquest projecte aplicarà les habilitats i tècniques de la meva introducció a la classe Arduino i reunirà tot plegat en una forma final mitjançant una placa Arduino Gemma més petita.

Mireu un seminari web d’aquest projecte. Mireu aquest seminari web que vaig dirigir el 28 de juny de 2017 per veure'm completar aquesta compilació.

Per estar al dia del que estic treballant, segueix-me a YouTube, Instagram, Twitter, Pinterest i subscriu-te al meu butlletí.

Pas 1: subministraments

Per seguir aquesta lliçó necessitareu:

• Navalla afilada
• Regle metàl·lic o quadrat en T
• Estor de tall o cartró de ferralla
• Impressora per a plantilla o brúixola de dibuix de cercles
• Ganivet de plàstic (opcional però agradable)
• Pistola de cola en calent, o adhesiu artesanal E6000 / Quick Hold
• Pinça per a la roba (opcional, per utilitzar com a pinces de cola)
• Mirall rodó de 4"
• Plàstic de mirall transparent
• Tauler d'escuma negra de 3/16 "de gruix
• Arduino Uno i tauler de pa sense soldadura en una placa de muntatge
• Cable USB A-B
• Polsador petit (que heu soldat abans)
• Filferros de taulers de pa
• Tira NeoPixel RGBW (o una altra banda LED RGBW WS2812b) (19 píxels, utilitza la mateixa tira que heu soldat anteriorment)
• Soldador i soldador
• Decapants de filferro
• Talladors diagonals a ras
• Eina de tercera mà
• Multímetre (opcional)
• Alicates petites d'agulla
• Pinces
• Taula Arduino Gemma
• Cable micro USB
• Concentrador USB, si l'ordinador només té ports USB 3 (com ara Macs més nous)
• Cable d'extensió USB (opcional)
• Adaptador d'alimentació USB
• Bateria i carregador Lipoly (opcional)

Aquest projecte us guia a través de la construcció d’un recinte electrònic des de taulers de foamcore, que requereixen una superfície de treball protegida (estora de tall o diverses capes de cartró de rebuig), una regla metàl·lica i un ganivet utilitari afilat. Podeu utilitzar una pistola de cola calenta per muntar les peces o optar per un adhesiu artesanal com E6000. Un mirall rodó de vidre es troba al centre del mirall infinit i un tros de plàstic de mirall transparent és l’ingredient secret de l’efecte túnel infinit. Si no teniu un ganivet de plàstic, podeu utilitzar unes tisores resistents per tallar el plàstic del mirall, però deixeu un marge més ampli del que creieu que necessitareu, ja que la pel·lícula del mirall tendeix a escamar-se una mica al voltant de les tisores. tallar vores. Aneu amb compte quan feu servir eines punxants, mantingueu un bol d’aigua gelada a prop de qualsevol projecte de cola calenta per a un tractament ràpid de cremades i utilitzeu una ventilació adequada per a qualsevol adhesiu.

Arduino Gemma: el projecte de mirall infinit miniaturitza el circuit Arduino substituint l’Arduino Uno per un Arduino Gemma. Gemma és una petita placa construïda al voltant del microcontrolador ATTiny85, que té menys memòria i menys funcions que l’Atmega328 de l’Uno, però també té un cost més petit i menor. Els coixinets grans són molt fàcils de soldar (i cosir amb fil conductor), però això és un tema per a una classe diferent). Gemma utilitza un cable micro USB per connectar-se a l’ordinador i té un port JST per connectar una bateria. Aprendràs a programar Gemma des del programari Arduino i incorporar-lo al projecte final. També podeu utilitzar un Adafruit Gemma, però haureu de realitzar un pas addicional per configurar el programari Arduino.

Cinta NeoPixel RGBW: aquesta cinta dirigible digitalment conté xips WS2812b que controlen els LED compostos en vermell, verd, blau i blanc. NeoPixel és la marca Adafruit, però també podeu trobar aquesta tira si cerqueu "WS2812b RGBW strip" al lloc del vostre proveïdor preferit. El codi de mostra proporcionat en aquesta classe no funcionarà amb tires RGB (sense blanc), tires LED analògiques ni amb cap altre tipus de xip de control digital (com APA104 també DotStar)

Pas 2: tallar les peces del marc

Prepareu-vos per a alguna embarcació de paper! Aquest pas implica eines punxegudes i requereix atenció als detalls, així que assegureu-vos que estigueu ben descansats, però tampoc massa cafeïnats. Utilitzeu una il·luminació brillant i una superfície de treball gran i neta protegida per una estora de tallar o ferralla de cartró.

Si no esteu al punt de tallar i enganxar taulers de foamcore, obteniu més per practicar-los i fer-hi errors: n’hi hauria prou amb un paquet de tres taules de 16x20 polzades (i podeu fer altres projectes si us sobra). Per evitar lesions, utilitzeu una fulla afilada, una regla metàl·lica, un ritme lent i molta precaució. És normal refer algunes peces a causa d’un relliscament o un enganxament de la fulla errant.

Hi ha dues maneres de crear les formes que tallareu: imprimiu la plantilla o dibuixeu-les amb una brúixola de dibuix circular. Tampoc hi ha cap avantatge clar, però les vostres habilitats i eines us poden influir d’una manera o d’una altra. La plantilla està disponible en format PDF amb mosaic per a paper de mida lletra, que enganxareu amb cinta adhesiva i que usareu un adhesiu per adherir-lo al vostre foamcore. També hi ha una versió llançada del fitxer de plantilla per si voleu imprimir-lo en una impressora de gran format o fer canvis.

És molt senzill dibuixar les formes a mà, però, ho prometo. Primer, dibuixa un cercle perquè coincideixi amb la mida del mirall establint la brúixola al seu radi (mirall de 4 "= 2" de radi) i dibuixa un cercle al foamcore a almenys 5 polzades de cada vora. Per descomptat, només podríeu traçar la circumferència del mirall, però hauríeu de trobar i marcar el centre. La brúixola fa una sagnia en el punt central que és útil per fer el segon cercle concèntric.

Ara amplieu la brúixola a 4 i traieu el cercle més gran que hi ha al voltant del primer. Aquesta és la part inferior / posterior completa del mirall, etiqueteu-la com a tal.

La peça superior / frontal ha de ser una mica més gran, així que amplieu la brúixola a 4 3/16 i traieu-la a una distància segura de la peça inferior.

La finestra de visualització hauria de ser una mica més petita que el mirall, tot i que no és important quant sigui exactament. Establiu la brúixola a aproximadament 1/8 de polzada més petit que el radi del mirall i, a continuació, traieu el cercle utilitzant el mateix punt central que el perímetre frontal / superior més gran.

Etiqueu aquesta peça dins del cercle més petit, que es tallarà en pocs moments.

Al llarg d'un costat llarg del vostre foamcore, marqueu i talleu una tira a 1/2 "d'ample i una altra a 1" d'ample.

La tira estreta abraçarà el mirall i donarà suport a la tira NeoPixel, mentre que la més ampla formarà la paret exterior del marc circular.

A tallar els cercles! Alguna finor i paciència són útils aquí. M’agrada fer servir un ganivet artesanal més petit per tallar cercles, perquè tinc més control. El ganivet particular que faig servir aquí té fulles X-acto regulars i el vaig trobar al passadís de scrapbooking.

En primer lloc, arrossegueu lleugerament el ganivet al voltant de tota la circumferència de la peça inferior, només perforant la capa superior de paper. Durant aquesta passada, podeu inclinar la fulla lliurement, però és més còmode i produeix la forma més precisa.

Retalleu el cercle una vegada més, traçant la línia que heu fet a la passada anterior. Aquesta vegada, fixeu-vos en l’angle de la fulla, que hauria de ser de 90 graus (cap amunt i cap avall). Premeu fermament mentre feu aquest tall i mantingueu els dits fora del camí de la fulla. Agafeu el tauler i comproveu si heu tallat tot el camí. Feu una passada més amb la fulla per talar els punts restants al llarg del perímetre.

A continuació, retalleu la peça superior i, a continuació, retalleu-ne el cercle interior. Aquesta peça es veu més que cap altra, així que feu-li una mica de neteja addicional per redreçar les vores que siguin desiguals.

Per a l'anell interior corbat, feu talls transversals cada 1/4 més o menys al llarg de la tira d'escuma fina més fina, però no tallau-ho tot! És més fàcil del que sembla; només heu de fer dues passades de llum i obtindreu el Aquests talls permeten que la peça es corbi alhora que proporciona una superfície interior llisa.

La peça del marc exterior ha de posar la millor cara cap a l'exterior, de manera que farem talls transversals amb un patró lleugerament diferent. Primer, prepareu l'articulació de la volta marcant una línia de 3/16 "des de la vora. Feu talls transversals suaus al llarg de la tira, alternant seccions gruixudes i primes de 3/8" i 1/8 ", respectivament.

Per eliminar el material on la vora es col·loqui, col·loqueu la tira al llarg de la vora de la superfície de tall i feu lliscar el ganivet horitzontalment per eliminar l'excés d'escuma, deixant intacta la capa inferior de paper.

Ara traieu les seccions fines tirant-les amb unes pinces o unes alicates. Llancen amb un so popping satisfactori. Amb aquest espai addicional, la tira ara es pot corbar sobre si mateixa i formar la capa externa neta del projecte.

Talla un tros del plàstic del mirall transparent perquè sigui més gran que el mirall, però més petit que el marc exterior. No us molesteu a intentar tallar-lo en cercle. Si teniu un ganivet de plàstic, és millor. Arrossegueu la gúbia al llarg de la vostra regla unes quantes vegades i, a continuació, fixeu el plàstic al llarg de la partitura. Tanmateix, un ganivet utilitzat talla fàcilment aquest material prim, encara que amb una mica d’escamat del material del mirall al llarg de la vora tallada, que de totes maneres s’amagarà dins del marc.

Pas 3: Munteu el marc

Protegiu la superfície de treball amb material de rebuig. Escalfeu la pistola de cola i prepareu un bol amb aigua gelada per mantenir-la a prop, per si us cremeu. Podeu utilitzar diferents adhesius per a aquest projecte si ho preferiu.

Apliqueu un got de cola al centre del cercle inferior i enganxeu-hi el mirall. Gireu i aixafeu el mirall contra el foamcore suaument, alineant-lo amb el cercle marcat. A continuació, enganxeu la vostra tira fina al perímetre del mirall i arrossegueu-ne l'excés, deixant un petit espai per passar els cables.

Col·loqueu la peça frontal de "bunyol" cara avall sobre la superfície de treball i enganxeu-la a la vora de la pell. Premeu repetidament aquestes peces juntes i cap avall sobre la superfície de treball mentre enganxeu al voltant de la marxa, de manera que la vora frontal resulti agradable i neta. La vora exterior no es farà tot el possible i està bé: podeu triar tancar aquest buit més tard si voleu.

Encamineu els cables de la tira NeoPixel a través del petit buit de la vora del mirall i enganxeu-lo a l'interior. Opcionalment, utilitzeu una pinça de roba per subjectar la tira mentre es refreda la cola. Intenteu evitar que es posi cola calenta al mirall, però si ho feu, està bé. Una mica d’alcohol per a fregaments alliberarà la seva subjecció sobre superfícies no poroses com el vidre.

Netejar la zona de treball per eliminar la pols i els trossos de foamcore. Utilitzeu un drap que no deixi pelussa per netejar el mirall del tot, després agafeu el mirall transparent i peleu la coberta protectora per un costat. Apliqueu una petita quantitat de cola en quatre punts al voltant de la paret interna (mantingueu que els moviments de la pistola de cola no s’arrosseguin sobre el mirall per evitar fils extraviats) i enganxeu el mirall transparent. Ara les vostres superfícies reflectants estan segellades i protegides de la pols.

Preneu la doble reflectivitat connectant la tira NeoPixel a la placa Arduino amb el codi de mostra NeoPixel descrit a la meva lliçó d'Arduino Class sobre el tema.

Pas 4: Diagrama de circuits i pseudocodi

Tot i que us convidem a fer referència al diagrama que es mostra aquí al llarg de la vostra compilació, us animo a dibuixar el vostre. Tindreu una referència d’un cop d’ull a mesura que creeu la vostra taula de treball i els vostres prototips finals, i diagramar els vostres circuits us facilitarà el disseny dels vostres propis projectes en el futur. L’objectiu d’un diagrama de circuits és mostrar totes les connexions elèctriques d’un circuit, no necessàries les seves posicions físiques ni orientacions.

Les connexions són les següents:

NeoPixel 5V -> Arduino 5V

NeoPixel GND -> Arduino GND

NeoPixel Din (dades entrades) -> Pin E / S digital Arduino (configurable)

un costat del commutador momentani -> Pin digital d'E / S Arduino (configurable)

l'altra cara del commutador momentani -> Arduino GND

Aquest circuit combina la tira de NeoPixel amb un polsador per activar diferents animacions de LED i utilitzarà una resistència de tracció interna com es va veure a la lliçó d’entrada / sortida. Utilitzant tota aquesta informació, podem escriure una maqueta llegible per humans del nostre programa Arduino, anomenada "pseudocodi".

Variables: número de pin de NeoPixel, número de pin de botó, quants LED hi ha, quina brillantor han de tenir els LED

Tasques puntuals: inicialitzar el pin del botó com a entrada amb una resistència de tracció interna, inicialitzar la tira NeoPixel, descriure les animacions LED

Tasques de bucle: comproveu si s'ha premut el botó i, si ho ha fet, canvieu a una animació LED diferent

Pot semblar senzill, però dedicar-vos temps a escriure pseudocodi per al vostre projecte us ajudarà a escriure el vostre esbós final d'Arduino més ràpidament i amb menys confusió. Funciona una mica com una llista de tasques, així com una guia de referència per quan nedeu amb codi i no recordeu el que intenteu aconseguir.

Pas 5: prototip de taulers de pa

Agafeu l'Arduino i la tauleta de suport i assegureu-vos que el cable USB estigui desconnectat. Els vostres NeoPixels encara estan endollats? Genial! En cas contrari, connecteu-los: 5V al rail d’alimentació, Din al pin Arduino 6, GND al rail de terra.

A continuació, afegiu un polsador momentani a la vostra taula de treball, a cavall entre la línia divisòria central. Connecteu una cama al rail de terra i la cama veïna al pin 2. Arduino. Baixeu-vos el codi d'aquest projecte directament o al mòdul Autodesk Circuits, feu clic al botó "Editor de codi" i, a continuació, a "Descarregar codi" i obriu el fitxer a Arduino o copieu i enganxeu el codi en un nou esbós en blanc d'Arduino.

Connecteu el cable USB i pengeu el codi a la vostra placa Arduino. Prem el botó; hauria de provocar una nova animació per reproduir-la a través dels NeoPixels. El carril de 5 V és suficient per a aquests pocs píxels amb una brillantor limitada, però per a futurs projectes amb més LEDs, necessitareu una font d'alimentació independent, tal com es va comentar a la lliçó d'habilitats de la meva introducció Arduino Class.

Pas 6: Codi

Examinem el codi amb més detall:

#define BUTTON_PIN 2 // Pin digital d'E / S connectat al botó. Això serà

// accionat amb una resistència de tracció, de manera que l'interruptor hauria de // estirar el pin momentàniament a terra. En una transició alta -> baixa // s'executarà la lògica de premsat de botons. #define PIXEL_PIN 6 // Pin digital d'E / S connectat als NeoPixels.. / Els píxels NEO_RGB estan connectats per a flux de bits RGB // NEO_GRB Els píxels es connecten per a flux de bits GRB, correcte si es canvien els colors en fer la prova // NEO_RGBW Els píxels es connecten per a flux de bits RGBW // NEO_KHZ400 Corrent de bits de 400 KHz (per exemple, píxels FLORA) // NEO_KHZ800 800 KHz flux de bits (per exemple, tira LED d'alta densitat), correcte per a neopixel stick Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel (PIXEL_COUNT, PIXEL_PIN, NEO_GRBW + NEO_KHZ800); bool oldState = ALT; int showType = 0;

De manera similar al codi d’exemple de NeoPixel, aquesta primera secció configura la tira de NeoPixel i les variables del pin de polsador, pin de control de píxels, etc.

configuració nul·la () {

pinMode (BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); strip.setBrightness (LLUMINOSITAT); strip.begin (); strip.show (); // Inicialitza tots els píxels a "off"} La funció de configuració estableix el pin 2 a una entrada amb la resistència de tracció interna activada, estableix la brillantor global dels píxels i inicia la connexió de dades de píxels.

bucle buit () {

// Obtén l'estat actual del botó. bool newState = digitalRead (BUTTON_PIN); // Comproveu si l'estat ha canviat de més alt a més baix (premeu el botó). if (newState == LOW && oldState == HIGH) {// Botó de retard breu per rebotar. retard (20); // Comproveu si el botó continua baix després de rebotar. newState = digitalRead (BUTTON_PIN); if (newState == BAIX) {showType ++; if (showType> 6) showType = 0; startShow (showType); }} // Estableix l'últim estat del botó a l'estat anterior. oldState = estat nou; }

La funció de bucle comprova primer l’estat actual del botó i l’emmagatzema en una variable booleana (pot ser un dels dos estats: ALT o BAIX). A continuació, comprova i comprova si aquest estat passa d’ALTA a BAIXA. Si ho feia, showType s’incrementa en un i es crida a la funció startShow, amb el showType actual que s’hi passa com a argument (showType es limita a 0-6). La variable oldState s’actualitza per reflectir quin era l’últim estat del botó.

void startShow (int i) {

switch (i) {cas 0: colorWipe (strip. Color (0, 0, 0), 50); // Negre / apagat; cas 1: colorWipe (strip. Color (255, 0, 0), 50); // Trencament vermell; cas 2: colorWipe (strip. Color (0, 255, 0), 50); // Trencament verd; cas 3: colorWipe (strip. Color (0, 0, 255), 50); // Pausa blava; cas 4: pulseWhite (5); trencar; cas 5: rainbowFade2White (3, 3, 1); trencar; cas 6: fullWhite (); trencar; }}

La funció startShow conté una sentència switch / case, que és només una manera ràpida i fantàstica d’apilar un munt d’instruccions if / else. El cas de commutació compara la variable i amb els valors de cada cas i, a continuació, executa el codi en aquesta sentència. La paraula clau

trencar;

surt de la sentència switch / case. Aquest commutador / cas s’utilitza per trucar a diferents funcions d’animació cada vegada que premeu el botó.

Ara que teniu un prototip de taula de treball funcional, és hora de convertir-lo en un projecte acabat mitjançant un Arduino Gemma, que és més petit, amb menys funcions i amb un cost més baix que l’Arduino Uno. També podeu utilitzar un Adafruit Gemma, però haureu de realitzar un pas addicional per configurar el programari Arduino.

Primer, canvieu la variable de pin NeoPixel de 6 a 1 al vostre codi:

#define PIXEL_PIN 1 // Pin digital d'E / S connectat als NeoPixels.

Connecteu l'Arduino Gemma a l'ordinador mitjançant un cable USB i seleccioneu "Arduino Gemma" com a tipus de placa al menú Eines d'Arduino.

Les funcions limitades del microcontrolador ATTiny85 incorporat no admeten un port sèrie de la mateixa manera que l’Uno, de manera que no heu de seleccionar res del menú Port. Tanmateix, assegureu-vos de seleccionar "Arduino Gemma" a l'element del menú Programador.

El tauler necessita una mica d’ajuda per saber quan el proveu de programar; per tant, premeu el botó de restabliment del tauler i, mentre el LED vermell està pulsant, premeu el botó Puja per carregar el vostre esbós a la Gemma. Si el LED vermell no polsa en prémer el botó de reinici, és possible que el cable USB només sigui d’alimentació i s’hauria de canviar per un cable USB que tingui connexions d’alimentació i dades. Un altre motiu pel qual el LED pot no funcionar és si utilitzeu un port USB 3 (tots els Macs més recents), que té problemes per reconèixer el carregador d’arrencada Gemma. Utilitzeu un port USB 2 a l'ordinador o un concentrador USB entre l'ordinador i Gemma.

Pas 7: Circuit de soldadura

Per executar el circuit amb la vostra Gemma, soldarem els cables directament als coixinets de la placa. Retireu el connector de la placa de paret i retireu, torceu i esteneu els cables dels cables de la tira NeoPixel. Feu cables de soldadura als cables diagonals d’un polsador de la mateixa manera (podeu utilitzar el botó de la lliçó de soldadura). Gireu i soldeu els dos cables de terra.

Els grans forats de Gemma faciliten el muntatge d’aquest circuit sense cap part addicional: només heu de passar els cables estanyats pels forats i embolicar l’excés al voltant del coixinet de soldadura. Les connexions són les següents:

• NeoPixel 5V -> Gemma Vout
• NeoPixel Din -> Gemma 1 ~ (pin digital 1)
• NeoPixel GND -> un costat del polsador -> Gemma GND
• l'altre costat del polsador -> Gemma 2 (pin digital 2)

Configureu la vostra placa de circuit amb una eina de tercera mà i escalfeu les connexions amb el soldador abans d’aplicar una mica més de soldadura per engolir el coixinet i el filferro. Després de refredar-se totes les connexions, retalleu l’excés de filferro amb els retalls de fil.

Enganxeu el Gemma al seu lloc amb el port USB cap a la vora del cercle.

Apliqueu la tapa frontal / superior i manipuleu la vora per asseure les peces juntes netament. És possible que hagueu de retallar una mica el cercle inferior perquè encaixi i, de la mateixa manera, estireu la vora per acomodar-la. Enganxeu el polsador al lloc on vulgueu.

Pas 8: utilitzeu-lo

Connecteu un cable USB, premeu el botó i gaudiu-ne. Podeu canviar els colors i les animacions canviant el codi. Utilitzeu un adaptador d'alimentació USB si voleu muntar-lo a la paret. En aquest punt, podeu fer una altra petita peça de cantell d'escuma per tancar la bretxa restant, si ho desitgeu. Alguns usos suggerits: pengeu-lo a la paret, guardeu-lo a l'escriptori i doneu-lo a un amic.

Podeu executar aquest projecte fàcilment amb una bateria interna en lloc de connectar un cable USB. L'orientació en què s'enganxa el Gemma determinarà l'accés al port de la bateria, de manera que és possible que vulgueu tornar-lo a enganxar amb un angle diferent. 19 píxels RGBW vegades màxima de 80 mA (més ~ 10 mA per a la Gemma) equival a 1530 m, el que significa que tècnicament necessitem una bateria amb almenys tanta mAh. Tanmateix, el codi del mirall no s’acosta a utilitzar els LED dels quatre píxels a la màxima brillantor junts, de manera que, en realitat, el màxim consum de corrent és molt menor. Un bon compromís amb la bateria és una bateria lipoly recarregable de 1200 mAh.

Gràcies per seguir amb aquest projecte Arduino. Per obtenir més informació bàsica, consulteu la meva presentació d’Arduino Class. No puc esperar a veure les vostres versions als comentaris i donar la benvinguda als vostres pensaments i comentaris.