طاولة القهوة اردوينو LED التي يتم التحكم فيها عن طريق البلوتوث: 10 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

كان هذا أول مشروع حقيقي لي في Arduino وهو أيضًا أول تعليمات لي ، لذا كن لطيفًا في التعليقات:) أردت أن أحاول الإجابة على الأسئلة التي استغرقت مني بعض الوقت لاكتشاف وتقديم إرشادات مفصلة ، لذلك إذا كنت معتادًا جدًا على الهاوي من المحتمل أن تتصفح كل خطوة من الإلكترونيات ، ولكن إذا كنت جديدًا على هذا ، فيجب أن يوفر لك كل ما تحتاجه.

كان الهدف من المشروع هو إنشاء شاشة 12 × 12 بكسل في طاولة قهوة يمكن التحكم فيها عن طريق البلوتوث واستخدامها كإضاءة غرفة باردة / تشغيل الألعاب عليها.

لهذا البناء ، ستحتاج إلى هذه الأجزاء:

1. Arudino Mega (أو استنساخ) -
2. Arduino micro SD Card Shield (لقد استخدمت هذا ولحمت الرؤوس) -
3. بطاقة Micro SD - أي حجم سيفي بالغرض ولكن يجب تنسيقه في FAT32
4. شريط LED قابل للإضافة بطول 5 م WS2812B -
5. وحدة بلوتوث HC05 -
6. مزود طاقة 5 فولت 6 أمبير - (لقد استخدمت هذا ولكن هناك مائة آخرين على موقع ئي باي)
7. طاولة Ikea LACK (الهواة الكلاسيكيون) -
8. الوصول إلى قاطع ليزر للخشب الرقائقي 3 مم (أو يد ثابتة جدًا). يمكنك طلب قطع الليزر عبر الإنترنت في أماكن مختلفة (https://www.hobbytronics.co.uk/laser-cutting على سبيل المثال)
9. طلاء بخاخ أبيض
10. 2 م قسم الألومنيوم T (1 1/2 × 1 1/2 × 1/8) -
11. 450 مم × 450 مم × 6 مم سطح زجاجي (يمكن لمعظم الزجاجات المحلية قطع قطع مخصصة لك لكنني استخدمت هؤلاء الرجال
12. 1 × 100 مايكرو مكثف فاراد
13. 2 × 1 كيلو المقاوم
14. 1 × 2 كيلو المقاوم
15. 1 × مقياس جهد دوار خطي
16. وصلات عبور مختلفة (ربما دزينة أثناء النماذج الأولية)
17. ما لا يقل عن ثلاثة ألوان من الكابلات السميكة نسبيًا للحام (يمكن أن يؤدي ذلك إلى سحب بعض التيارات الكبيرة لذلك لا أوصي باستخدام أسلاك توصيل للطاقة)
18. Stripboard للدائرة الداخلية (لا تقلق ، إنه بسيط جدًا)

الادوات المطلوبة:

1. لحام الحديد + جندى
2. زوج من القصاصات
3. قواطع الأسلاك
4. جهاز Dremel أو بانوراما من نوع ما لاختراق الطاولة. لقد استخدمت هذا https://www.amazon.co.uk/gp/product/B0078LENZC/ref… مع قطع لولبية

الخطوة 1: الاختبار الأولي والتخطيط

أول منفذ للاتصال هو تقطيع شريط LED إلى الأطوال التي تحتاجها. إن شريط LED هذا سهل الاستخدام لأنه يحتوي على 3 دبابيس فقط ويجعل Arduino يقوم بالعمل الحقيقي. لقد قطعت التخزين المؤقت إلى 12 قسمًا بطول 12 مصباحًا كما هو موضح في الشكل ووضعتها على الجزء الخلفي من الجدول لمساعدتي في تصور أين كنت أذهب مع هذا.

بعد ذلك ، بقيت بعض مصابيح LED ، لذا قمت بتوصيلها بـ Arduino UNO وكان عليّ اختبار ما إذا كانت تعمل (يمكنك استخدام Mega المذكورة في مخطط المشروع أيضًا). للقيام بذلك ، قمت بقص وتجريد بعض رؤوس الذكور إلى الذكور وقمت بلحامها في الفوط الموجودة في نهاية شريط LED. على شريط WS2812 ، استخدمت السلك 5 فولت باللون الأحمر ، والأرض بيضاء والبيانات خضراء. تأكد من الانتباه إلى سهم الاتجاه المطبوع على شريط WS2812B حتى لا تحاول إرسال البيانات في الاتجاه الخاطئ. لقد قمت بتوصيل خط 5V بـ 5V على Arduino و Ground to GND و Data إلى pin 6 بمقاوم 1k في السلسلة. ضع في اعتبارك أن مخطط Fritzing لمصابيح LED WS2812B يختلف قليلاً عن تلك التي قمت بتسليمها - يكفي أن نقول ، فقط تأكد من توصيل البيانات بالطرف 6 ، وأن Gnd متصل بالأرض و 5 متصل بـ 5V.

مع وجود عدد قليل جدًا من مصابيح LED (5 أو نحو ذلك) ، يجب أن يكون Arduino جيدًا لتوفير الطاقة ؛ ومع ذلك ، لا يمكنك تشغيل الكثير كما هو الحال عندما تكون باللون الأبيض الكامل ، فإن مصابيح LED تصل إلى 60 مللي أمبير لكل منها ويمكن أن تطغى بسرعة على Arduino.

بافتراض أن لديك Arduino IDE (إذا لم يتم تنزيله وتثبيته) ، اضبط نوع مجموعة الشرائح على Arduino لديك وقم بتعيين منفذ COM على المنفذ الذي يعرض Arduino في الخيارات. الآن قم بتنزيل مكتبة FastLED وقم بتثبيتها (https://fastled.io/). افتح مثال striptest.h وقم بتعيين عدد مصابيح LED في المخطط على أي عدد لديك (بقي لدي 5 مصابيح). اضغط على التحقق و (على افتراض أن كل شيء يسير على ما يرام) قم بتحميله على Arduino وسترى الأضواء على الشريط الصغير تضيء وتغير اللون.

الخطوة 2: لحام المصفوفة و Stripboard

حان الوقت الآن لبدء إنشاء مصفوفة LED.

قم بقص 11 طولًا قصيرًا لكل لون من ألوان السلك الثلاثة التي لديك. تأكد من أنها طويلة بما يكفي للانتقال من نهاية الشريط إلى بداية الشريط التالي. عند وضع شرائط LED ، تحتاج إلى التأكد من أن سهم تدفق البيانات يتبع ثعبانًا. بمجرد وضع ذلك ، قم بلحام كل صف LED بعناية بالصف التالي كما هو موضح في الشكل. يكون هذا أسهل بكثير إذا كنت تستخدم نفس اللون لكل نوع من أنواع الاتصال.

الآن ، المزيد من اللحام ، نحتاج إلى إنشاء لوحة الشريط التي ستتعامل مع الطاقة من مصدر الطاقة الرئيسي. لقد قمت بلحام عمودين على اللوح الشريطي معًا لكل من 5V و GND بحيث يتعامل مع التيار بشكل أفضل. انظر التخطيطي المرفق للدائرة التي تحتاج إلى إنشائها. عند لحام المكثف ، تأكد من أن الطرف السالب متصل بسكة GND ، وليس الطرف 5V. بمجرد الانتهاء من اللوحة الشريطية ، نحتاج إلى توصيل + VE و GND بشريط LED وأيضًا استخدام النصف الآخر من وصلات العبور التي قطعناها مسبقًا لتوصيل Arduino بمصدر الطاقة واللوحة الشريطية. سيكون الآن هو الوقت المناسب لإضافة لوحة اندلاع SD إلى Arduino حتى نتمكن من حفظ الملفات والقراءة منها لاحقًا. بمجرد وضع لوحة الاختراق SD في مكانها ، يمكننا توصيل سكة 5V بدبوس Vin و GND بأي دبوس GND على Arduino.

أخيرًا ، يمكننا توصيل مقياس الجهد بالإدخال التناظري A0 كما هو موضح حتى يكون لدينا طريقة للتحكم في سطوع مصابيح LED.

بمجرد الانتهاء من كل هذا ، يمكننا تحميل الرسم الأكثر تجانسًا مرة أخرى بتغيير عدد مصابيح LED إلى 144. تأكد من أن لديك مصدر الطاقة نشطًا قبل تحميل هذا الرسم التخطيطي. نأمل أن تضيء جميع مصابيح LED في أنماط الرسم الأكثر جاذبية حتى نعرف أن كل شيء يعمل.

الخطوة 3: تكامل وحدة البلوتوث

آخر قطعة من الأسلاك الآن ، تتصل وحدة HC05 بـ Arduino Mega كما هو موضح في التخطيطي. تأكد من أن وحدة HC05 متصلة بمنافذ Rx1 و Tx1 على الميجا - فهذا يجعل البرمجة أسهل بكثير ويتجنب استخدام مكتبة "البرامج".

ملحوظة. سوف تأخذ وحدة HC05 إما 5V in أو 3.3V وتعمل بشكل عام على منطق 3.3V لذلك قمت بتوصيلها بسكة 3.3V. أظهرت بعض التعليمات الأخرى Tx (على Arduino) إلى Rx (على وحدة HC05) مع دائرة مقسم محتملة لضرب منطق 5 V من Arduino إلى المستوى الأصلي للوحدة HC05. هذا هو السبب في وجود مقاومات 1k و 2k في قائمة الأجزاء ؛ ومع ذلك ، لم أزعج نفسي ويبدو أنني سعيد تمامًا على طاولتي:)

الخطوة 4: قرصنة الجدول

نحتاج الآن إلى البدء في فصل الطاولة لمنح مصابيح LED والإلكترونيات منزلًا جديدًا.

حدد أولاً مربعًا بحجم 450 مم × 450 مم في منتصف الجزء العلوي من سطح الطاولة LACK. باستخدام Dremel (أو المنشار) اقطع المربع قدر الإمكان لإبقائه مستقيماً. يمكننا الآن إزالة الأجزاء العلوية والداخلية من الورق المقوى مما يترك لك سطحًا مجوفًا كما هو موضح في الصورة. باستخدام Dremel مرة أخرى ، يمكننا حفر ثقب في زاوية أسفل الطاولة بحيث يكون لدينا مكان ما لتوجيه كابل التيار الكهربائي من خلاله.

بمجرد إعداد الجدول ، يمكننا لصق مصابيح LED في المواضع الصحيحة تقريبًا قبل الانتقال إلى الخطوات التالية. لقد وجدت أنه من المفيد التأكد من أن الإلكترونيات كانت صحيحة بعد كل خطوة ، لذا جرب الرسم الأكثر تعقيدًا مرة أخرى.

بمجرد أن تشعر بالراحة كل شيء في مكانه الصحيح ، يمكنك حفر فتحتين صغيرتين لتركيب مصدر الطاقة داخل حافة الطاولة باستخدام مسامير صغيرة. اخترت تركيب Arduino خارج الطاولة حتى أتمكن من إعادة البرمجة بسهولة إذا أردت ذلك ، ولكن تم تركيبه رأسًا على عقب في أسفل الجدول ولا يمكن رؤيته بسهولة. لقد قمت أيضًا بتثبيت مقياس الجهد من خلال الجزء السفلي من الجدول بحيث يبدو التحكم في السطوع لطيفًا واحترافيًا.

الخطوة 5: قطع الليزر

نحتاج الآن إلى إدخال الأجزاء المقطوعة بالليزر التي تشكل مصفوفة المربعات لذا حددنا وحدات البكسل. لقد قمت بتضمين ملفات dxf لأجزاء القطع بالليزر التي تشكل المصفوفة الخشبية وأيضًا صور لها حتى تعرف كيف يجب أن تبدو. إنها مصنوعة من قطعتين منفصلتين ، واحدة تمتد على طول كل صف من مصابيح LED والأخرى تتقاطع معها. الأجزاء التي تتقاطع بها فجوة بارتفاع 10 مم مقطوعة في الأسفل للسماح بمرور الأسلاك من خلالها ، يمكن تقليل هذه الفجوة إلى 5 مم حيث يبدو لي أن هناك القليل من تسرب الضوء من بكسل إلى آخر.

يجب قطع 11 نسخة من كلا الجزأين بالليزر من الخشب الرقائقي 3 مم ثم تجميعها للتأكد من ملاءمتها بشكل صحيح. بمجرد أن تكون سعيدًا ، قم بفك المصفوفة مرة أخرى ورشها باللون الأبيض لتحسين الخصائص العاكسة للطاولة. عندما يجف ، أعدهم معًا مرة أخرى وضعهم فوق مصابيح LED. قد يكون من الأصعب قليلاً تركيبها معًا بعد الرش لأنها أصبحت الآن أكثر سمكًا قليلاً ولكن لا تقلق فقط اضغط عليها برفق في مكانها قبل وضع المصفوفة في الطاولة.

الخطوة 6: Glediator

الآن لدينا جميع الأجهزة التي تم تنفيذها ، يمكننا البدء في البحث عن البرامج. لقد قمت بتنزيل وتثبيت برنامج يسمى Glediator لإنشاء رسوم متحركة لمصابيح LED (https://www.solderlab.de/index.php/software/glediat…). يمكن أن تكون تعليمات التثبيت خادعة بعض الشيء ولكن اتبع موقع الويب عن كثب ويجب أن تكون على ما يرام. نحتاج أيضًا إلى تنزيل الرسم التخطيطي من موقع Glediator للتحميل إلى Arduino (https://www.solderlab.de/index.php/downloads/catego …). نحن نستخدم WS2812B LEDs ، لذا تأكد من تنزيل المصباح الصحيح (WS2812 Glediator Interface). بمجرد فتح هذا الرسم التخطيطي ، قم بتغيير NUMBER_OF_PIXELS إلى 144 وقم بتحميله على Arduino.

بمجرد تثبيت Glediator ، يمكننا بدء تشغيل الرسوم المتحركة على الطاولة. أولاً ، نحتاج إلى ضبط حجم المصفوفة على 12 × 12 في برنامج Glediator وأيضًا ضبط نوع الإخراج على HSBL - Horizontal Snake (بدءًا) أسفل اليسار لأن هذه هي الطريقة التي قمنا بتوصيل مصابيح LED بها وتغيير ترتيب اللون إلى GRB (هذا ما تأخذ به مصابيح LED البيانات). في علامة تبويب الإخراج ، افتح منفذ COM ويجب أن تبدأ مصفوفة LED في عرض نمط LED على الشاشة الوسطى لبرنامج Glediator.

يمكنك إنشاء رسوم متحركة وتسجيلها في ملف.dat يمكننا تحميله على بطاقة SD مما يعني أنه يمكن عرض الرسوم المتحركة المفضلة لديك على الطاولة دون الحاجة إلى توصيل جهاز كمبيوتر. هناك بعض البرامج التعليمية على الإنترنت حول هذا (https://hackaday.io/project/5714-glediator-from-sd… على سبيل المثال). لقد قمت بتعديل بعض مصادر الكود المختلفة للعمل من أجل ذلك ، لذا يجب أن يكون الكود الخاص بي جيدًا.

عند حفظ الرسوم المتحركة الخاصة بك ، تأكد من حفظها كـ "animX.dat" حيث يمثل X أي رقم من 1 إلى 15. يمكنك تنفيذ المزيد من خلال تغيير سطرين في الكود الخاص بي.

ملحوظة: عند تسجيل ملفات Glediator ، يحتوي البرنامج على خطأ فيه مما يعني أنه لا يتذكر كيف قمت بتوصيل شريط LED. في الكود الخاص بي ، قمت بتنفيذ وظيفة بسيطة لعكس ترتيب الصفوف ذات الأرقام الزوجية مما يعني أنها تظهر جميعًا بشكل صحيح

الخطوة 7: التحكم التسلسلي عبر البلوتوث

ثبت أن إعداد اتصال Bluetooth بين الهاتف الذكي و Arduino أمر صعب بشكل مدهش ولكن هناك بعض الخطوات البسيطة التي ستجعل هذا أسهل بكثير. أولاً ، ستحتاج إلى تنزيل تطبيق لهاتفك الذكي. لقد استخدمت https://play.google.com/store/apps/details؟id=com…. ولكن من المحتمل أن يكون هناك ما يعادل iPhone (عليك دفع ثمنه ؛ ص)

ربما لاحظت أن وحدة HC05 بها مفتاح صغير. إذا قمت بتشغيله مع الضغط على هذا المفتاح لأسفل ، فإنه يدخل في وضع AT مما يعني أنه يمكنك استجواب المعلمات وتغييرها إذا كنت ترغب في ذلك.

قم بتحميل الرسم المرفق إلى Mega وقم بتعيين المعدل التسلسلي لجهاز الكمبيوتر الخاص بك على 9600. افصل الطاقة عن وحدة HC05 ثم اضغط على الزر الموجود عليها لأسفل عند إعادة توصيلها. يجب أن يكون الوميض الآن مرة واحدة تقريبًا كل ثانيتين - والآن أصبح HC05 في وضع AT.

الآن في الشاشة التسلسلية يمكننا إرسال أوامر إلى HC05 ورؤية استجابتها. اكتب "AT" واضغط على "إرسال" وسترى كلمة "موافق" تعود على الشاشة التسلسلية - الآن نعلم أنها تستمع. يمكن تغيير اسم البلوتوث للجهاز عن طريق كتابة "AT + NAME = XYZPQR" حيث XYZPQR هو ما تريد تسمية الوحدة به. دعوت LightWave الخاص بي. رمز المرور الافتراضي لوحدة البلوتوث هو 1234 (أو 0000) ولكن يمكن تغييره أيضًا بإرسال "AT + PSWD = 9876" على سبيل المثال. أخيرًا ، يمكننا تغيير معدل اتصال HC05 بإرسال "AT + UART = 38400". هذا هو المعدل الافتراضي لمعظم وحدات HC05 ، لكن تم تعيينها بشكل مختلف ، لذا فمن الممارسات الجيدة ضبطها للتأكد. يوجد المزيد من التفاصيل حول هذه الأوامر هنا: https://www.itead.cc/wiki/Serial_Port_Bluetooth_M … وهناك أيضًا إرشادات حول هذه الخطوة تحتوي على مزيد من التفاصيل https://www.instructables.com/id/Modify -و- HC-05- …

يمكننا الآن محاولة إرسال أوامر إلى الوحدة عبر جهاز بلوتوث. قم أولاً بفصل الطاقة عن الوحدة HC05 ثم أعد توصيلها. يجب أن ترى أن معدل وميض مؤشر LED أسرع بكثير - وهذا يعني أنه ينتظر الآن الاقتران. على هاتفك الذكي ، افتح تطبيق Arduino Bluetooth Controller وابحث عن وحدة HC05. إذا لم تقم بتغيير الاسم ، فمن المحتمل أن يطلق عليه HC05 أو ما شابه. عند إعطائك الخيارات الخاصة بالطريقة التي ترغب في الاتصال بها ، حدد الوضع الطرفي. حاول الآن إرسال بعض الأرقام والنصوص ومعرفة ما إذا كانت الشاشة التسلسلية على الكمبيوتر تشير إلى استلامها. نأمل أن يكون لديهم ذلك حتى نتمكن من المضي قدمًا ، إذا لم يكن هناك الكثير من التعليمات التي قد تعطيك بعض التلميحات (https://www.instructables.com/id/Bluetooth-Hc-05-W … على سبيل المثال).

آخر شيء يجب القيام به هنا هو تعيين مدخلات وحدة التحكم إلى الأرقام التي يمكن لـ Arduino فعل شيء بها. لقد استخدمت القيم التالية:

أعلى = 1 ،

أسفل = 2 ،

يسار = 3 ،

يمين = 4 ،

البداية = 5 ،

حدد = 6.

الخطوة 8: الألعاب

أنا لا آخذ أي رصيد في رمز اللعبة. لقد استخدمت كود المصدر الموجود هنا https://github.com/davidhrbaty/IKEA-LED-Table بقلم davidhrbaty. ومع ذلك ، فقد قمت بتعديله بعدة طرق مختلفة:

1. لقد أضفت وظيفة تقييد السطوع بناءً على قيمة مقياس الجهد حتى نتمكن من تغيير السطوع
2. أزلت لعبة الطوب لأنني لم أتمكن من تجميعها
3. لقد غيرت الترميز اللوني لكتل تتريس بحيث كانت جميعها بألوان مختلفة
4. أعدت ترتيب القائمة
5. لقد قمت بتطبيق خيار لتشغيل الرسوم المتحركة من بطاقة SD
6. أضفت تتبع درجات عالية وخيار عرض درجة عالية في القائمة

يجب أن يعمل الكود المرفق على الفور ، ولكن إن لم يكن اقتراحي ، فسيتم إزالة الألعاب التي يبدو أنها تسبب رسائل خطأ والتحقق من الرمز مرة أخرى حتى تكتشف مكان المشكلة ، ثم قم بإضافة المزيد من التعقيد تدريجيًا.

قام المؤلف الأصلي لهذا الكود بعمل رائع في بناء شيء معياري حقًا ويسهل الإضافة إليه. ليس من الصعب إضافة حالات إضافية لإضافة المزيد من الوظائف إلى الجدول.

الخيارات الموجودة في القائمة هي:

1. بطاقة SD - لتشغيل الرسوم المتحركة المخزنة على بطاقة SD
2. تتريس
3. ثعبان
4. بونغ
5. النرد - مولد nuber عشوائي بين 1 و 6
6. الرسوم المتحركة - مجموعة من الرسوم المتحركة من مكتبة FastLED
7. Stars Animation - EDIT - لقد نفذت الآن لعبة Conway's Game of Life بدلاً من هذه الرسوم المتحركة
8. قوس قزح للرسوم المتحركة
9. نتائج عالية - عرض درجات عالية لتتريس وثعبان

قبل أن تبدأ اللعب ، تحتاج إلى إنشاء ملفين txt على بطاقة SD ، أحدهما يسمى "teths.txt" والآخر يسمى "snkhs.txt". في كلا الملفين ، ضع الرقم 0 ثم احفظه في المجلد الجذر لبطاقة SD. هذه هي ملفات تتبع الدرجات العالية وسيتم تحديثها في كل مرة يتم فيها التغلب على الدرجة العالية. إذا كنت ترغب في إعادة تعيينها ، فما عليك سوى تغيير القيم مرة أخرى إلى 0 على جهاز الكمبيوتر.

بمجرد تحميل برنامج LED_table إلى Arduino ، يمكنك فتح الشاشة التسلسلية ويجب أن تكون قادرًا على رؤية أوامر البلوتوث أثناء إرسالها - وبهذه الطريقة تعرف أن كل شيء يعمل بشكل جيد.

الخطوة 9: استمتع

كل ما تبقى للقيام به هو تحميل رمز جدول LED الرئيسي إلى Mega ثم الاستمتاع باللعب وإخباري بأعلى درجاتك!

ما زلت أنتظر وصول أجزاء سطح الطاولة (قسم الألومنيوم T والزجاج) ولكن الطاولة تعمل الآن بشكل جيد ويمكنني ممارسة الألعاب عليها.

اسمحوا لي أن أعرف إذا كان لديك أي تعليقات أو تعديلات أو رصد أي أخطاء قمت بها.

الخطوة 10: التحديث

الآن انتهى تماما!:)

لقد تسلمت أخيرًا قسم T من الألومنيوم للحواف وقمت بعمل أفضل ما لدي في تخفيف المفصل (تبين أن 45 درجة هي إحدى الزوايا الأصعب) لكنها مربعة بالكامل تقريبًا. بالنسبة للجزء العلوي ، قررت الحصول على لوح زجاجي أكثر سمكًا (425 × 425 × 8 مم) وقمت بتجميد الجانب السفلي باستخدام رذاذ صقيع زجاجي. لقد استخدمت السد العادي (مانع التسرب السيليكوني) لربط الجزء العلوي وقطع الزاوية بحيث يكون هناك القليل من الثني في الوصلات إذا لزم الأمر.

تحديث محدث. لقد أضفت الآن في لعبة Conway's Game of Life كخيار 7 في القائمة بدلاً من الرسوم المتحركة للنجوم لأنني لم أستخدمها مطلقًا. إذا كنت لا تعرف ما هي هذه اللعبة ، ابحث عنها في Google ، ولكنها في الأساس لعبة لاعب صفري تُظهر التطور بناءً على ثلاث قواعد بسيطة. لعبة الحياة كونواي

تحديث ^ 3. لقد أجريت بعض التعديلات على الكود بحيث يتضمن الآن إصلاحًا للخلل فيما يتعلق بتعتيم مصابيح LED الحمراء ويتضمن أيضًا رسمًا متحركًا لشجرة عيد الميلاد كخيار 11 في القائمة. يتمتع.