منتقي ألوان Arduino RGB - اختر الألوان من كائنات الحياة الحقيقية: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

مشاريع تينكركاد »

اختر الألوان بسهولة من الأشياء المادية باستخدام منتقي الألوان RGB القائم على Arduino ، مما يتيح لك إعادة إنشاء الألوان التي تراها في الكائنات الواقعية على جهاز الكمبيوتر أو الهاتف المحمول. ما عليك سوى الضغط على زر لمسح لون الكائن باستخدام وحدة استشعار ألوان رخيصة الثمن TCS34725 وستحصل على قيم ألوان RGB بالإضافة إلى إشارة إلى اللون المقاس على RGB LED.

إذا كنت تستمتع بهذه التعليمات ، فالرجاء التصويت لها في مسابقة Make It Glow.

لقد صممت حاوية بسيطة مطبوعة ثلاثية الأبعاد للإلكترونيات لجعل الجهاز محمولًا ، ما عليك سوى توصيله بمنفذ USB أو شاحن أو بنك طاقة لتشغيله. يمكنك أيضًا تعديل التصميم لاستيعاب البطارية لجعلها أكثر قابلية للحمل.

عادةً ما أحاول استخدام Arduino Uno نظرًا لأنها واحدة من أكثر لوحات Arduino استخدامًا ، ولكن لجعل هذا الجهاز محمولًا ، فقد تم تصميمه حول لوحة Arduino Pro Micro. ومع ذلك ، يمكن تكييفه بسهولة للتشغيل على معظم لوحات Arduino الأخرى المتوافقة مع IO ، مثل Uno أو Leonardo أو Mega.

يفترض هذا الدليل أنك عملت مع وحدة تحكم دقيقة من Arduino قبل معرفة أساسيات برمجة Arduino وتوصيل لوحة LCD بها. إذا لم تقم بذلك ، فاتبع الأدلة المرتبطة لمزيد من المعلومات والتفسيرات المتعمقة.

اللوازم

• Arduino Pro Micro (أو غيره) - اشتري من هنا
• مستشعر TCS34725 RGB - اشتري من هنا
• لوحة LCD مقاس 16 × 2 - اشترِ من هنا
• زر الضغط - اشتري من هنا
• مقاومات 2 × 10 كيلو - اشتري من هنا
• 3 × مقاومات 220 درجة - اشترِ من هنا
• 470Ω المقاوم - اشتري من هنا
• RGB LED - اشتري من هنا
• شريط رأس أنثى 7 دبوس (قطع للطول) - اشتري من هنا
• 10K مقياس الجهد - اشترِ من هنا
• Breadboard & Jumpers for Testing - اشتري هنا
• طابعة ثلاثية الأبعاد وخيط أبيض / أسود (اختياري للإسكان) - هذا المستخدم مستخدم

بالإضافة إلى ذلك ، ستحتاج إلى أدوات أساسية للعمل مع الإلكترونيات ، بما في ذلك مكواة لحام إذا كنت تبني دائرتك بشكل دائم لاستخدامها في حاوية.

الخطوة 1: توصيل دائرة اختبار RGB Color Picker

من الجيد دائمًا تجميع مكوناتك على لوحة توصيل أولًا لاختبارها والتأكد من أن دارتك وبرنامجك يعملان بشكل صحيح قبل إجراء أي توصيلات ملحومة.

المكونات متصلة بلوح التجارب كما هو موضح في مخطط الدائرة.

لا يوجد شيء مختلف أو غريب بشكل خاص مع أي من هذه الاتصالات بين المكونات و Arduino ، فهي تكوينات دارة أساسية نموذجية لتوصيل شاشة LCD وزر ضغط ومصابيح LED بـ Arduino.

تُستخدم المقاومات 10K لتوصيل زر الضغط والمقاومات 220 درجة لمصباح مستشعر الألوان LED والساقين الحمراء والزرقاء لمصباح RGB LED. يتم استخدام المقاوم 470Ω للساق الخضراء من LED لتقليل سطوعها قليلاً لإنشاء ألوان أكثر واقعية.

مستشعر ألوان RGB متصل بـ Arduino باستخدام واجهة I2C البسيطة. تأكد من أنك تستخدم الدبابيس الصحيحة لهذه الواجهة إذا كنت تستخدم لوحة مختلفة. يتم التحكم فيه باستخدام مكتبة Adafruit التي تمت مناقشتها في قسم الكود.

إذا كنت تستخدم لوحة Arduino مختلفة ، فتأكد من أن لديك نفس الوظيفة على كل دبوس كما هو مستخدم في Pro Micro. على سبيل المثال ، تحتاج إلى دبابيس تم تمكين PWM للتحكم في RGB LED من أجل محاكاة لون RGB الذي تم اختياره.

الخطوة 2: برمجة منتقي ألوان Arduino RGB

الآن بعد أن تم تجميع المكونات الخاصة بك على لوحة التجارب وإجراء التوصيلات المطلوبة ، يمكنك تحميل الكود على Arduino باستخدام جهاز الكمبيوتر الخاص بك والتحقق من أن المكونات تعمل بشكل صحيح.

تحقق من جميع اتصالاتك مرة أخرى قبل توصيل كابل USB في Arduino للتأكد من صحتها. يعمل كبل USB على تزويد اللوحة والمكونات المتصلة بالطاقة مما قد يؤدي إلى تلفها إذا لم يتم توصيلها بشكل صحيح.

هذه اللوحة المعينة ، تعمل Arduino Pro Micro بمثابة ليوناردو عند توصيلها بجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، لذا تأكد من تحديد نوع اللوحة الصحيح في Arduino IDE وإلا ستواجه أخطاء عند محاولة تحميل الكود.

فيما يلي رابط إلى رمز منتقي الألوان RGB: قم بتنزيل RGB Color Picker Code

يحتوي الرمز على تعليقات لشرح ما يفعله كل قسم. يعتمد تحديد اللون وجزء LED على كود مثال Adafruit colorview. إذا كنت ترغب في محاولة كتابة الكود الخاص بك ، فهذا مثال مفيد للعمل والبدء به.

ستحتاج إلى تثبيت مكتبات Adafruit. يتم ذلك بسهولة عن طريق النقر فوق أدوات -> إدارة المكتبات في IDE الخاص بك ثم كتابة "Adafruit TCS" في شريط البحث وتثبيت المكتبة التي تم العثور عليها.

بعض الأشياء التي يجب البحث عنها في الكود:

تكون المسامير المخصصة لشاشات الكريستال السائل بترتيب غريب (15 ، 14 ، 16 ، 4 ، 5 ، 8 ، 7). عادةً ما أحاول الاحتفاظ بالدبابيس متسلسلة ، لكن في هذا المثال ، تكون مختلطة قليلاً بسبب شيئين ، أحدهما لأنني كنت بحاجة إلى العمل حول دبابيس PWM الخاصة بمؤشر LED والثاني لأن المسامير الموجودة على Pro Micro ليست كلها بترتيب تسلسلي.

يتم توصيل مؤشر LED لحساس الألوان والزر الانضغاطي بمدخلات Pro Micro التناظرية ، حيث يتم استخدامهما كمدخلات إدخال رقمية ، حيث لم يكن هناك ما يكفي من دبابيس الإدخال والإخراج الرقمية المتاحة. لا يزال يتم تعريفها في الكود على أنها دبابيس IO رقمية قياسية.

هناك روتين موجز لتلاشي مؤشر LED بين الأحمر والأخضر والأزرق عند بدء التشغيل. هذا مجرد تأثير مرئي يستغرق حوالي 1.5 ثانية للتشغيل ويمكن إزالته إذا كنت تريد أن يبدأ منتقي الألوان بشكل أسرع.

لن يتقدم البرنامج بعد الإعداد إذا لم يتم إنشاء اتصال بمستشعر الألوان ، وسيظهر كـ "Sensor Error" على شاشة LCD إذا لم يتمكن من إنشاء اتصال. إذا كان مؤشر LED قيد التشغيل ، يشير إلى الطاقة إلى المستشعر ، ثم تحقق من توصيلات SDA و SCL وأنك تستخدم دبابيس Arduino الصحيحة.

يقوم جدول جاما ببساطة بتحويل قيم RGB المقاسة من المستشعر إلى قيم والتي ستؤدي إلى تمثيل LED أكثر واقعية للون الفعلي ، وهذا فقط لتحسين تأثير تصور LED وليس له تأثير على قيم RGB المقاسة المعروضة.

ينتظر الرمز بعد ذلك إدخال زر الضغط لأخذ قراءة من ثم المستشعر وعرض القيم على شاشة LCD ومن خلال LED. التأخيرات الثلاثة في الحلقة إذا كانت العبارة هي ببساطة لتجنب أخذ قراءات متكررة قبل تحرير الزر مرة أخرى لأن القراءة الفعلية ووقت الدورة سيكونان حوالي 100 مللي ثانية ، يمكنك أيضًا التلاعب بهذه القيم إذا كنت ترغب في جعل منتقيك أسرع أو أبطأ.

الخطوة 3: تثبيت المكونات في الضميمة

من أجل صنع جهاز مفيد ومحمول ، قررت لحام المكونات معًا وتركيبها في حاوية بسيطة مطبوعة ثلاثية الأبعاد.

من المحتمل أن يتم تصميم دائرة بهذا التعقيد على PCB ولكن معظم الناس لا يستطيعون الوصول إلى خدمات تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لذا فقد علقت في لحام المكونات مع مقاطع من الكابلات الشريطية.

الخطوة 4: طباعة 3D الضميمة

لقد قمت بتصميم مبيت مستطيل أساسي لمنتقي الألوان ، ويمكن تنزيل ملفات الطباعة ثلاثية الأبعاد هنا. يمكنك أيضًا أن تكون مبدعًا وتغير التصميم لتناسب مكوناتك وكيف ستستخدم منتقي الألوان الخاص بك.

يوجد مستشعر اللون في الخلف بحيث يمكنك حمل الجهاز فوق كائن واختيار اللون مع القراءة الموضحة في المقدمة.

لقد قمت بطباعة الغلاف باستخدام PLA الأبيض وحشو 20٪ ، وأود تجنب استخدام خيوط ملونة للوحة الخلفية لأنك لا تريد إدخال الضوء الملون المنعكس على السطح الذي يتم انتقاؤه.

تبلغ أبعاد الهيكل 110 ملم (4.3 بوصة) × 46 ملم (1.8 بوصة) × 20 ملم (0.78 بوصة) مع تجميع كلا النصفين. يبلغ ارتفاع كل نصف 10 ملم (0.39 بوصة).

الخطوة 5: لحام الدائرة

بمجرد طباعة الغلاف ثلاثي الأبعاد ، سيكون لديك فكرة عن مكان تركيب جميع المكونات ومدة عمل توصيلات كبل الشريط الملحوم.

ابدأ بلحام كل مكون في Arduino أثناء إزالته من اللوح وحاول إزالة المكونات لتكوين دائرة كاملة في كل مرة.

على سبيل المثال ، ابدأ بدائرة LED وقم بتوصيل المقاومات بمصباح LED ثم قم بتوصيلها بـ Arduino قبل إزالة مكونات زر الضغط. بهذه الطريقة ستتمكن من تتبع المكونات والتأكد من توصيلها بشكل فردي بمدخلات ومخرجات Arduino الصحيحة.

اعتني بلوحة LCD ومستشعر الألوان للتأكد من إجراء التوصيلات بمنافذ Arduino IO الصحيحة.

يمكن لحام وصلات مستشعر اللون على شريط الرأس الأنثوي ذي 7 سنون (قطع شريط رأس مكون من 8 سنون إلى 7 دبابيس) لتمكين توصيله من خلال القسم الخلفي من الغلاف. يتيح هذا فقط فصل النصفين بشكل صحيح إذا كنت بحاجة إلى فتحه. يمكنك أيضًا اللحام مباشرة بجهاز استشعار اللون باستخدام جزء من كابل الشريط ، فقط تأكد من أن كابل الشريط يمر عبر الفتحة الموجودة في الهيكل قبل لحام التوصيلات.

هناك عدد من الوصلات التي يجب إجراؤها بـ GND و 5 V ، مما يجعل عملية اللحام أسهل لتوصيلها بنقاط مركزية أكبر بدلاً من محاولة لحامها جميعًا على دبابيس Arduino. لقد قمت بتوصيلهم جميعًا بالقدمين الخارجيين لمقياس الجهد LCD حيث يقع هذا تقريبًا في وسط الهيكل ولديه أكبر مساحة سطح لإجراء التوصيلات.

بمجرد الانتهاء من إجراء جميع الاتصالات وتصبح سعيدًا بأطوال كبل الشريط. حاول إعادة تشغيل دائرتك الكهربائية مرة أخرى للتحقق من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح قبل تركيب المكونات في الهيكل. تأكد من عدم ملامسة أي من المكونات أو الأطراف المكشوفة لبعضها البعض ، مما قد يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي. قد تحتاج إلى إضافة القليل من شريط العزل أو الورق بين المكونات لتجنب حدوث دوائر كهربائية قصيرة.

إذا كانت دائرتك تعمل بشكل صحيح ، فيمكنك تركيب مكوناتك في غلاف الطباعة ثلاثية الأبعاد.

الخطوة 6: تركيب المكونات في العلبة

الخطوة الأخيرة هي تركيب مكوناتك في السكن الخاص بك. لقد استخدمت مسدس الغراء بالذوبان الساخن لتركيب المكونات ، كما يمكنك استخدام الإيبوكسي أو كمية صغيرة من الغراء الفائق.

يمكن لصق مستشعر الألوان في التجويف الموجود على الجزء الخلفي من الهيكل مع شريط رأس الدبوس الذي يلتصق بالجزء الداخلي من الغلاف. سيتم بعد ذلك استخدام شريط الرأس الأنثوي لتوصيل المستشعر بالدائرة.

قم بتركيب الزر الانضغاطي وشاشة LCD و LED من خلال الفتحات الموجودة في اللوحة الأمامية وألصقها في مكانها داخل الهيكل.

يجب أن يتناسب جهاز Arduino بشكل محكم مع الفتحة الموجودة في القاعدة ويجب ألا يتطلب أي غراء لتثبيته في مكانه ، ولكن إذا حدث ذلك ، فتأكد من عدم وضع الغراء على المكونات الموجودة في الجزء الخلفي من اللوحة. بدلاً من ذلك ، ضع الغراء على طول حواف السبورة.

يجب أن يكون منفذ USB الصغير سهل الوصول إليه من خلال جانب الغلاف.

ألصق النصفين معًا باستخدام الأوتاد الموجودة في الزاويتين كدليل. يجب أن تضغط هذه معًا بإحكام وتساعد في تثبيت النصفين معًا. تأكد من عدم لمس أي من المحطات الطرفية المكشوفة أو الخيوط الموجودة على المقاومات أو LED أو مقياس الجهد أي شيء آخر في دائرتك كما هو مذكور من قبل ، يمكنك استخدام بعض شريط العزل أو الورق لفصل المكونات - لقد استخدمت بعض الشريط الأصفر على الظهر من شاشات الكريستال السائل.

الخطوة 7: استخدام RGB Color Picker الخاص بك

لاستخدام منتقي الألوان ، قم بتوصيل كبل USB صغير بالمنفذ الموجود على جانب منتقي الألوان لتشغيله.

يجب تشغيل تسلسل بدء التشغيل وبعد ذلك ستتمكن من اختيار اللون المشار إليه بواسطة Color Picker Ready.

ضع المستشعر فوق اللون الذي ترغب في اختياره ثم اضغط على الزر لاختيار اللون. يجب أن يضيء ضوء LED الموجود على المستشعر للحظات ، وبعد ذلك ستحصل على قراءة RGB على شاشة LCD وسيتغير مؤشر LED ليعكس اللون الذي تم اختياره.

تهدف RGB LED إلى إعطائك إشارة إلى اللون الذي تم تحديده. هذه مجرد طريقة سريعة للتحقق من أن المستشعر قد التقط اللون الصحيح ولا يمثل دائمًا تمثيلًا دقيقًا للون بسبب قيود LED. على سبيل المثال ، لا يمكنهم إظهار الأسود أو الرمادي لأن مادة LED الفعلية بيضاء ويمكن أن تنتج الضوء فقط من أجل إعادة إنتاج الألوان. لهذا السبب نفسه ، لا تظهر الألوان الداكنة بشكل جيد على مؤشر LED.

إذا كنت قد استمتعت بهذه التعليمات ، فالرجاء التصويت لها في مسابقة Make It Glow.

ألقِ نظرة على مدونتي لمزيد من البرامج التعليمية والمشاريع والأفكار الخاصة بـ Arduino.

المركز الثاني في مسابقة Make it Glow