Paraigües LED amb Arduino: 14 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:18

El paraigua LED amb Arduino combina un paraigua, una matriu LED de 8x10 i un microcontrolador Arduino per crear una experiència LED controlable i programable en la privadesa del vostre propi paraigua. Aquest projecte es va inspirar en l’Electric Umbrella de sockmaster i en una sèrie de matrius LED instructables en aquest lloc, especialment aquest molt complet de barney_1.

Prepareu-vos per Pimp My Umbrella! Qualsevol que realitzi aquest projecte hauria de tenir accés a eines de soldadura estàndard (alicates, talls diagonals, talladors de filferro i separadors, soldadors i soldadors, multímetre) i hauria de treballar amb Arduino. La configuració d'Arduino no és difícil i un programa que inclou diverses animacions diferents dels LED s'inclou en aquest instructiu. El vídeo està en camí. El codi de mostra (vegeu l’últim pas) també està en camí. El codi que tinc no aprofita el commutador de polsador i ara hi estic treballant.

Pas 1: parts

Hi ha molt poques parts per a aquest projecte i són majoritàriament genèriques. Es poden obtenir fàcilment a qualsevol nombre de minoristes en línia: Adafruit Industries, DigiKey, Jameco i All Electronics, entre molts altres. Substituir el que sembli raonable. Electrònica 1 x Microcontrolador - Arduino Diecimilia 1 x Umbrella 1 x MIC2981 - Matriu de controladors de font d’alta intensitat i corrent de 8 canals - 576-1158-ND1 x Protoshield per Arduino amb minúscula placa d’administració - Adafruit Industries 80 x LED - són possibles moltes opcions de resistències de 8 x - depèn de l'elecció del LED i del voltatge de la font. Cada costella del paraigua té un fil negre (per als càtodes dels LED) i cada cercle de LED al voltant del paraigua requereix una longitud completa de fil vermell (per als ànodes dels LED). Alguns també són necessaris per tornar els extrems de les cadenes a l'Arduino. Filferro negre de 24 peus per a cadenes de càtodes (seguiu les costelles cap al centre) Filferro vermell de 70 peus per anells d'ànode (anells al voltant del paraigua) Diversos Capçaleres masculines estàndard - Tubs termoretràctils de 1/16 : es necessiten uns set peus de tubs Interruptor tàctil - Off-MomPatience … i habilitats de soldadura. La matriu dels LED s’ha de construir acuradament i els ànodes i els càtodes s’han d’aïllar els uns dels altres amb tubs termoretràctils. Això pot trigar una estona.

Pas 2: Els pensaments posteriors: els avisos previstos són els avantatjats

Paraigua No utilitzeu el vostre millor paraigua. O fins i tot el millor paraigua d’algú altre. El paraigua està compromès amb el projecte i, tot i que podeu treure la matriu de LED, no ho voldreu en acabar. Col·locació Tot i que els LED ofereixen una experiència personalitzable sota el paraigua, no són particularment visibles des de fora / damunt del paraigua. Tingueu en compte si voleu els LEDs a l'exterior del paraigua. Serien molt més visibles i la instal·lació seria molt més fàcil. Hauríeu de fer forats a la tela per alimentar els cables cap a l’Arduino. L’estil en aquest cas supera la impermeabilització. Els LEDs trien un bon color abans de dedicar molt de temps a fer això. Els LED són aparentment més barats a eBay que a través dels catàlegs, així que exploreu les vostres opcions. He utilitzat filferro sòlid i fa que plegar el paraigua sigui gairebé impossible. A més, no utilitzaria filferro vermell per als anells d'ànode. Hauria escollit un color més fosc i menys visible.

Pas 3: consideracions de disseny

Arduino Vaig triar utilitzar Arduino en lloc d'un microcontrolador Atmel AVR diferent per fer accessible aquest projecte. Amb l’Arduino, no cal dissenyar una placa personalitzada i la programació i personalització és molt més senzilla amb la plataforma Arduino. L’únic inconvenient de l’Arduino és que és gran i no s’adapta bé a un paraigua. Els beneficis, però, superen els costos. Aquest projecte es basa en l'Arduino Diecimilia, però (crec) els pinouts són els mateixos en versions més recents. En qualsevol cas, si empreneu aquest projecte, assegureu-vos de tenir una clara comprensió dels estats i pins del model Arduino que utilitzeu. Això farà que qualsevol canvi entre el que es descriu aquí i el que cal fer sigui fàcil d’implementar. MIC2981 El xip MIC2981 de Micrel pot alimentar 8 cadenes de LED. Això vol dir que les vuit files / anells circulars de deu LED que envolten el paraigua tenen els seus ànodes lligats al MIC2981 (un pin que alimenta cada fila / anell) i els LED de les cadenes al llarg de les costelles (les columnes) tenen els seus càtodes lligats a un passador a l'Arduino. Això permet la possibilitat que els 10 LED d’una fila / anell s’encenguin simultàniament amb prou corrent per il·luminar-los uniformement. Aquest xip actualment no s’utilitza en aquest projecte. Tinc previst utilitzar-lo per alimentar i il·luminar els anells LED. Prototo Shield per a l’Arduino d’AdaFruit Industries He utilitzat aquest proto-pantalla amb una petita tauleta per poder separar l’Arduino del paraigua per a altres projectes. La minúscula tauleta té prou espai per a les connexions necessàries per a aquest projecte.

Pas 4: MockUp

Per tal d’assegurar-me que he entès com s’ha de fabricar la matriu LED, he fet una matriu 3x3 per veure si la soldadura i la programació funcionarien. Ho van fer! Així que vaig decidir continuar amb el projecte. Si esteu segur que enteneu la matriu de LEDs, ometeu aquest pas. En cas contrari, invertiu un parell de LEDs, una mica de filferro, un embolcall retràctil i una hora més o menys a fer la matriu 3x3 i provar-la. Els detalls de la creació de la matriu es troben en els passos següents, però són aplicables a la maqueta.

Per crear la matriu LED de 3x3, seguiu i modifiqueu els passos Creació de la matriu LED que descriuen la matriu completa. El codi de mostra següent per a la maqueta no aprofita el MIC2981 (l’he escrit abans de tenir-ne un:-). Cada LED s’il·lumina al seu torn. Això funciona per a una matriu de 3x3, però no s’escala bé. [En realitat, s'amplia raonablement bé fins a la matriu completa, però els LED són una mica foscos.]

Pas 5: elaboració de la matriu LED: preparació de les peces

LEDs Prepareu els LED doblegant els cables. A continuació s’orienten els LEDs amb les vores planes orientades a la mateixa direcció. L’elecció és arbitrària, però estandarditzar una orientació redueix el risc d’error. Mantingueu el LED amb el costat pla (costat del càtode) girat a la vostra dreta. Doblegueu el càtode cap a vosaltres. Això apunta els càtodes a terra, la direcció que vol que flueixi l’electricitat:-). Creeu la corba uns 1-2 mm per sota de la part inferior del LED. Això permetrà que el LED estigui orgullós del cable. L'ànode es doblarà cap a l'esquerra després de soldar els càtodes al seu lloc. Això evitarà confusions en soldar. Els dos cables haurien de formar un angle recte amb el càtode apuntant cap a vosaltres i l’ànode cap a l’esquerra. Són cent seixanta peces i requereixen uns set peus només per a aquestes. Tallar divuit (18) peces addicionals per a les capçaleres. Tallar filferros negres iguals en nombre a les costelles del paraigua. Feu-los prou llargs que les costelles perquè hi hagi prou filferro per crear les capçaleres que es connecten a l’Arduino. Hi ha 8 anells de LED que donen la volta al paraigua (aquest és el nombre de pins de sortida del MIC2981), de manera que cada cadena o columna de càtode estarà formada per 8 LED. Col·loqueu els cables i marqueu les ubicacions dels LED al llarg de les costelles. L’espaiat en aquest punt estableix la distància entre els anells concèntrics. Tireu un petit tros d’aïllament (uns 3 mm) a cada punt. Talla l’aïllament amb desprenedors de filferro a dos llocs aproximadament d’un quart de polzada. A continuació, aixafeu l'aïllament amb alicates i talleu-lo amb un ganivet utilitzat o traieu-lo amb els dits. A cada espai obert, poseu una petita quantitat de soldadura. Això es prepara per soldar els càtodes LED a aquests punts.

Pas 6: fabricació de la matriu LED - cadenes de càtode

El primer pas per fabricar la matriu LED és construir les cadenes per als càtodes LED. Al pas anterior, heu tallat deu (o el nombre de costelles del paraigua) de cables negres i heu retirat l'aïllament en els punts on es solden els LED. En aquest pas soldareu els càtodes dels LED.

Obteniu una petita tassa de soldadura a la punta de la planxa. Col·loqueu el LED de manera que el fil passi entre els dos cables del LED i apliqueu la planxa calenta per soldar el càtode. La soldadura del ferro i el filferro haurien de fluir per establir una connexió. Et cremaràs el dit i et sorprendran. Després de soldar, retalleu l’ànode perquè quedi el més curt possible. Per evitar curtcircuits, cada unió de soldadura està coberta amb un tros de tub termoencongible. S’ha d’aplicar el tub després d’haver establert una connexió i abans d’adherir el següent LED (alguna confusió? Aviat entendreu:-), per tant, feu lliscar una peça ara. Escalfeu fins que es redueixi al seu lloc. Repetiu-ho per a la resta de LEDs de la cadena i de la resta de cadenes. Nota En aquesta instrucció, les cadenes de LEDs que segueixen les costelles del paraigua s’anomenen columnes i acaben cadascuna en un pin de l’Arduino. Els càtodes LED es solden amb aquests cables (negres). Els anells de LED que rodegen al voltant del paraigua es denominen files i cadascun comença en un dels pins de sortida MIC2981. Els ànodes LED es solden amb aquests cables (vermells).

Pas 7: fabricació de la matriu LED: anells d'ànode

Aquest pas és el més llarg i frustrant. Espai fora de la feina durant diversos dies, o sempre que pugui fer-se càrrec de la taula del menjador.

La matriu de LED es completa soldant els ànodes dels LED de les cadenes de càtode a les files / anells circulars de cables vermells. La mesura en aquesta etapa és una mica més complicada que per a les cadenes de càtodes, perquè cada anell té un radi diferent i l’espaiat del LED és diferent per a cada anell. Calculeu la longitud correcta localitzant on cau cada anell sobre el paraigua i mesureu la distància entre les costelles del paraigua. També utilitzeu aquesta mesura per determinar l’espaiat de l’anell. Multiplicar aquesta distància pel nombre de costelles i després calcular la longitud de la devolució. Cal que cada anell torni a Arduino. L'anell més exterior té el retorn més llarg, i els retorns són cada vegada més curts a mesura que els anells es fan més petits. Talleu vuit (8) trossos de filferro vermell de la longitud adequada. Com al pas anterior, marqueu els cables als espaiats correctes, aixafeu i traieu l'aïllament i poseu una mica de soldadura a cada obertura. Les cadenes de càtodes se situen a la part superior dels cables vermells (per això la corba del cable LED és una mica inferior). Soldeu com abans i col·loqueu els tubs termorretractables sobre cada junta abans de passar a la següent cadena. Enganxeu en calent els cables d’aquestes unions per protegir els cables LED de l’estrès i el trencament. Això és extremadament important, ja que treballar la matriu al paraigua posa una gran quantitat d’estrès a les articulacions. Al final d'aquest pas, haureu de tenir una matriu circular de LEDs amb dos jocs de cables (un negre i un vermell) que tornin al centre del cercle. Al següent pas, crearà capçaleres de pins per connectar aquests cables a l'Arduino i al controlador.

Pas 8: elaboració de la matriu LED: matriu completada

En aquest punt hauríeu de tenir una matriu LED completa. Els càtodes soldats als cables negres, els ànodes al vermell. Ha de tenir forma de paraigua. Probablement es cremen els dits. La teva família creu que estàs boig.

La versió de la maqueta es mostra a continuació. La versió completa és, com a molt, difícil de manejar i no vaig deixar de fer fotos. Mireu les imatges del paraigua amb la matriu instal·lada per veure la matriu LED acabada.

Pas 9: elaboració de la matriu LED: capçaleres i resistències de pins

Abans de tallar els cables negre i vermell al llarg, determineu on i com aneu a fixar l'Arduino al paraigua. Ha d’adaptar-se a l’espai obert de la part superior. Un cop determinat, talleu els cables al llarg i soldeu-los a les capçaleres.

Feu lliscar trossos de tubs termorretractors als vuit cables vermells, soldeu-los a una capçalera de 8 pins i reduïu-los per calor. Assegureu-vos de fer les connexions d’una manera lògica. Considero que l'anell interior més petit és la fila 1, de manera que s'uneix al pin 1 de la capçalera i al pin apropiat del MIC2981. Si cometeu un error, podeu tornar a vendre els cables o corregir el codi. No us equivoqueu. [Vaig agrupar els cables de l’ànode i vaig ser massa mandrós per ordenar l’ordre lògic. Resulta tan fàcil de controlar en codi. Vegeu les notes a la secció de programació.] De la mateixa manera, feu capçaleres per a les cadenes de càtodes. Aquesta vegada, però, les ubicacions dels pins a l'Arduino dicten que feu dues capçaleres. També heu de soldar una sola resistència en línia. La resistència depèn del LED i del voltatge; consulteu una calculadora de resistència LED en línia per obtenir el valor adequat. Cada capçalera ha de tenir cinc (5) pins. Assegureu-vos de fer les connexions d’una manera lògica. Enganxeu les connexions en calent, ja que aquestes sofriran flexions i tensions. La imatge següent és de la maqueta.

Pas 10: polsador per canviar els programes

El commutador de polsador s'utilitza per canviar entre programes. Desencadena una interrupció a l'Arduino que fa avançar el número del programa. L'Arduino Diecimilia (i altres; comproveu la vostra versió) tenen dues interrupcions externes que es poden habilitar als pins digitals 2 i 3 mitjançant la funció attachInterrupt (interrupció, funció, mode). Reserveu el pin 3 digital per al polsador. Això deixa els pins digitals 0, 1 i 2 i 4, 5, 6, 7, 8 com a blocs dels pins d'ànode.

La interrupció està configurada per activar-se quan el pin 3 baixa. Per tant, s'ha de mantenir alt fins que es prem el botó, en què el passador baixa. Això requereix una resistència de tracció de 10K per mantenir el pin alt. Vegeu la imatge de la taula de treball i llegiu sobre les resistències pull-up i pull-down.

Pas 11: Taulers de revisió

Aquest projecte utilitza el Protoshield d’Adafruit Industries amb una minúscula taula de treball (tot i que qualsevol configuració que s’adapti al paraigua hauria de funcionar). La minúscula tauleta té disset (17) files i aquest projecte les fa servir totes. Tingueu en compte que la taula de visualització que es mostra no inclou el MIC2981. No en tinc. Tot i així. El paraigua funciona prou bé sense ell, que vaig decidir escriure aquest instructiu abans d’aconseguir-ne un.

Són possibles moltes configuracions diferents, així que utilitzeu-lo com a guia. Tingueu en compte, però, la ubicació del polsador. Es poden configurar (fàcilment) dos pins a l'Arduino com a interrupcions i el polsador s'ha de connectar a un d'ells. La imatge següent és SENSE el xip MIC2981. Penjaré una imatge quan obtingui la peça i modificaré la taula de revisió en conseqüència.

Pas 12: Prova de la matriu LED

Probablement és tard en el joc per considerar les proves, però és millor tard que massa tard. Abans d’instal·lar la matriu LED al paraigua (pas següent), connecteu la matriu a l’Arduino i executeu el codi de prova que s’inclou a continuació. El codi només passa per cada LED i el prova. Si hi ha connexions incorrectes o els LEDs estan trencats, corregiu-los ara mentre tot sigui accessible.

Aquest és també el moment de determinar quin pin correspon a quina fila o columna. Si teníeu cura en fer les capçaleres dels pins, ja ho sabeu. En cas contrari, haureu d’esbrinar-lo alentint l’animació i determinant quin pin controla quina fila o columna. Establiu una matriu en codi que conté els números de pin en l'ordre correcte.

Pas 13: Muntatge dels LED al paraigua

Amb la matriu de LED completa i les capçaleres de pin i les resistències al seu lloc, és hora d’acabar el muntatge. La matriu LED s’ha de situar entre la tela del paraigua i les costelles. El teixit d’un paraigua s’estira sobre les costelles i normalment es cus en un lloc a cada costella. Això s'haurà de tallar abans que tota la matriu LED es pugui lliscar entre les costelles i el teixit. Després de col·locar la matriu LED, torneu a cosir el que heu tallat. Això assegurarà la matriu al paraigua. No torneu a cosir si creieu que és possible que vulgueu eliminar els LED. No m’imagino per què.

Aquest és un procés que requereix molt de temps. Si encara no heu enganxat els cables LED, feu-ho ara. Si no, segur que trencareu uns quants LED durant la instal·lació. Vaig treballar amb el paraigües penjat d'un pal de ginesta penjat entre dues cadires (sense imatge:-). El paraigua es mantenia obert per gravetat i el teixit no s’estenia estretament. Podria moure’m. Comenceu fent lliscar una columna completa sota una de les costelles. Avanceu-lo i la següent columna. Repetiu. És un procés tediós. Quan finalment col·loqueu els LEDs, assegureu-vos que les costelles descansin sobre el tub de contracció de calor. Això minimitzarà la possibilitat d’abrasió. El paraigua no es tancarà bé. Suposo que hauria d’haver mencionat això abans. Tot i que encara no ho he fet, vaig a cosir uns llaços al voltant dels LED i a la costura del teixit per mantenir-los al seu lloc. Mireu atentament les costures dels panells i veureu una mica de material on podeu cosir.