مظلة LED مع اردوينو: 14 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

تجمع مظلة LED مع Arduino بين مظلة ومصفوفة LED مقاس 8 × 10 وجهاز تحكم دقيق من Arduino لإنشاء تجربة LED قابلة للتحكم وقابلة للبرمجة في خصوصية المظلة الخاصة بك. تم استلهام هذا المشروع من المظلة الكهربائية من قبل sockmaster وعدد من إرشادات مصفوفة LED في هذا الموقع ، لا سيما هذا المشروع الكامل للغاية الذي صممه barney_1.

احصل على استعداد لقواد بلدي المظلة! يجب أن يتمتع أي شخص يقوم بهذا المشروع بإمكانية الوصول إلى أدوات اللحام القياسية - كماشة ، وقواطع قطرية ، وقواطع وأسلاك كهربائية ، ومكواة لحام ولحام ، ومتعددة - ولديهم خبرة في العمل مع Arduino. إعداد Arduino ليس صعبًا ويتم تضمين برنامج يتضمن العديد من الرسوم المتحركة المختلفة لمصابيح LED في هذا الدليل. الفيديو في الطريق! نموذج التعليمات البرمجية (انظر الخطوة الأخيرة) في الطريق أيضًا. الكود الذي أملكه لا يستفيد من زر التبديل وأنا أعمل على ذلك الآن.

الخطوة 1: الأجزاء

هناك أجزاء قليلة جدًا لهذا المشروع وهي في الغالب عامة. يمكن الحصول عليها بسهولة من أي عدد من بائعي التجزئة عبر الإنترنت - Adafruit Industries و DigiKey و Jameco و All Electronics وغيرها الكثير. استبدل كما يبدو معقولاً. إلكترونيات 1 × متحكم دقيق - Arduino Diecimilia 1 x Umbrella 1 x MIC2981 - مصفوفة برامج تشغيل ذات 8 قنوات عالية الجهد وعالي التيار - 576-1158-ND1 x Protoshield لـ Arduino مع لوحة توصيل صغيرة - Adafruit Industries 80 x LED - العديد من الخيارات ممكنة 8 × مقاومات - يعتمد على اختيار LED ومصدر الجهد الأسلاك هناك حاجة إلى الكثير من الأسلاك لهذا المشروع. يحتوي كل ضلع من أضلاع المظلة على سلك أسود (لكاثود مصابيح LED) وتتطلب كل دائرة من مصابيح LED حول المظلة سلكًا أحمر كاملًا (لأنودات مصابيح LED). بعضها ضروري أيضًا لإعادة نهايات السلاسل إلى Arduino. سلك أسود بطول 24 قدمًا لسلاسل الكاثود (اتبع الأضلاع إلى المركز) سلك أحمر 70 قدمًا لحلقات الأنود (حلقات حول المظلة) رؤوس ذكر قياسية متنوعة - أنابيب الانكماش الحراري 1/16 بوصة - يلزم حوالي سبعة أقدام من الأنابيب مفتاح اللمس - Off-MomPatience… ومهارات اللحام. يجب بناء مصفوفة مصابيح LED بعناية وعزل الأنودات والكاثودات عن بعضها البعض باستخدام أنابيب الانكماش الحراري ، وقد يستغرق ذلك بعض الوقت.

الخطوة 2: الأفكار اللاحقة - الإنذار مُسبق

مظلة لا تستخدم أفضل مظلة لديك! أو حتى أفضل مظلة لشخص آخر. المظلة ملتزمة بالمشروع ، وبينما يمكنك إخراج مصفوفة LED ، لن ترغب في ذلك بحلول الوقت الذي تنتهي فيه. / فوق المظلة. ضع في اعتبارك ما إذا كنت تريد مصابيح LED على السطح الخارجي للمظلة. ستكون أكثر وضوحًا وسيكون التثبيت أسهل كثيرًا. سيتعين عليك عمل ثقوب في القماش لتغذية الأسلاك لأسفل في Arduino. الأسلوب في هذه الحالة يتفوق على مقاومة الماء ، لذا اختر لونًا رائعًا قبل أن تضع الكثير من الوقت في صنع هذا الشيء. يبدو أن مصابيح LED أرخص على موقع eBay مقارنةً بالكتالوجات ، لذا استكشف خياراتك ، فربما يكون سلك قياس أصغر أو سلك متعدد الشرائط أفضل من السلك الصلب AWG xxx. لقد استخدمت سلكًا صلبًا وهذا يجعل طي المظلة شبه مستحيل. أيضًا ، لن أستخدم السلك الأحمر لحلقات الأنود. كنت سأختار لونًا أغمق أقل وضوحًا.

الخطوة 3: اعتبارات التصميم

لقد اخترت Arduino استخدام Arduino بدلاً من متحكم Atmel AVR مختلف لتسهيل الوصول إلى هذا المشروع. مع Arduino ، ليست هناك حاجة لتصميم لوحة مخصصة والبرمجة والتخصيص أسهل بكثير مع منصة Arduino. الجانب السلبي الوحيد في Arduino هو أنه كبير ولا يتناسب بشكل جيد مع المظلة. الفوائد ، ومع ذلك ، تفوق التكاليف. يعتمد هذا المشروع على Arduino Diecimilia ولكن (أعتقد) أن pinouts هو نفسه في الإصدارات الأحدث. على أي حال ، إذا أجريت هذا المشروع ، فتأكد من أن لديك فهمًا واضحًا لحالات ودبابيس نموذج Arduino الذي تستخدمه. سيؤدي هذا إلى إجراء أي تغييرات بين ما هو موصوف هنا وما تحتاج إلى القيام به بسهولة. MIC2981 يمكن لشريحة MIC2981 من Micrel تشغيل 8 سلاسل من مصابيح LED. هذا يعني أن الصفوف / الحلقات الثمانية الدائرية لعشرة مصابيح LED تدور حول المظلة لها أنودات مرتبطة بـ MIC2981 (دبوس واحد يعمل على تشغيل كل صف / حلقة) وأن المصابيح الموجودة في السلاسل على طول الأضلاع (الأعمدة) لها كاثودات مرتبطة بها دبوس على اردوينو. هذا يسمح بإمكانية تشغيل 10 مصابيح LED في صف / حلقة في وقت واحد مع تيار كافٍ لإضاءةهم بشكل موحد. هذه الشريحة غير مستخدمة حاليا في هذا المشروع. لدي خطط لاستخدامه لتشغيل وإضاءة حلقات LED. Proto Shield لـ Arduino من AdaFruit Industries لقد استخدمت هذا الدرع الأولي مع لوح تجارب صغير حتى أتمكن من فصل Arduino عن المظلة لمشاريع أخرى. تحتوي اللوحة الصغيرة على مساحة كافية للتوصلات اللازمة لهذا المشروع.

الخطوة 4: MockUp

للتأكد من فهمي لكيفية تصنيع مصفوفة LED ، صنعت مصفوفة 3x3 لمعرفة ما إذا كان اللحام والبرمجة سيعملان. لقد فعلوا! لذلك قررت المضي قدمًا في المشروع. إذا كنت متأكدًا من فهمك لمصفوفة LED ، فتخط هذه الخطوة. بخلاف ذلك ، استثمر بعض المصابيح ، وبعض الأسلاك ، واللفائف المتقلصة ، وساعة أو نحو ذلك في صنع مجموعة 3x3 واختبارها. تفاصيل إنشاء المصفوفة في الخطوات التالية ولكنها قابلة للتطبيق على النموذج.

لإنشاء مصفوفة LED 3x3 ، اتبع الخطوات وقم بتعديلها جعل مصفوفة LED التي تصف المصفوفة الكاملة. لا يستفيد نموذج الكود أدناه الخاص بالحجم الطبيعي من MIC2981 (لقد كتبته قبل أن يكون لدي واحد:-). كل LED مضاء بدوره. يعمل هذا مع صفيف 3x3 ولكنه لا يتسع بشكل جيد. [في الواقع ، يتناسب حجمها بشكل معقول مع المصفوفة الكاملة ولكن مصابيح LED قاتمة بعض الشيء.]

الخطوة 5: عمل مصفوفة LED - تحضير الأجزاء

المصابيح تجهيز المصابيح عن طريق ثني خيوطهم. فيما يلي توجيهات لمصابيح LED ذات حوافها المسطحة التي تواجه نفس الاتجاه. الاختيار تعسفي ، لكن توحيد الاتجاه يقلل من مخاطر الخطأ. أمسك المصباح مع توجيه جانبه المسطح (جانب الكاثود) إلى يمينك. ثني الكاثود نحوك. يشير هذا إلى الكاثودات إلى الأرض ، والاتجاه الذي تريده لتدفق الكهرباء:-). قم بإنشاء الانحناء حوالي 1-2 مم أسفل الجزء السفلي من LED. سيسمح هذا لمصباح LED بالوقوف فخوراً بالسلك. سيتم ثني القطب الموجب إلى اليسار بعد أن يتم لحام الكاثودات في مكانها. هذا سيمنع الارتباك عند اللحام. يجب أن يشكل الطرفان زاوية قائمة مع توجيه الكاثود نحوك وتوجيه الأنود إلى يسارك. هذه مائة وستين قطعة وتتطلب حوالي سبعة أقدام فقط من أجل هؤلاء. قطع ثمانية عشر (18) قطعة إضافية للرؤوس. قطع الأسلاك الأسلاك السوداء يساوي عدد الأضلاع على المظلة. اجعلها أطول بما يكفي من الأضلاع بحيث يكون هناك سلك كافٍ لإنشاء الرؤوس التي تتصل بـ Arduino. هناك 8 حلقات من مصابيح LED تدور حول المظلة (هذا هو عدد دبابيس الإخراج في MIC2981) ، لذا فإن كل سلسلة أو عمود كاثود سيتكون من 8 مصابيح LED. قم بتمديد الأسلاك ووضع علامة على مواقع مصابيح LED على طول الأضلاع. التباعد عند هذه النقطة يحدد المسافة بين الحلقات متحدة المركز. قم بفصل قطعة صغيرة من العزل (حوالي 3 مم) في كل نقطة. قطع من خلال العزل باستخدام أدوات تعرية الأسلاك في مكانين على بعد ربع بوصة. ثم قم بتكسير العزل باستخدام الزردية وقطع العزل بسكين متعدد الاستخدامات أو اسحبه بأصابعك. في كل مساحة مفتوحة ، ضع كمية صغيرة من اللحام. هذا استعدادًا لتلحيم كاثودات LED بهذه البقع.

الخطوة 6: عمل مصفوفة LED - سلاسل الكاثود

تتمثل الخطوة الأولى في صنع مصفوفة LED في إنشاء سلاسل لكاثودات LED. في الخطوة السابقة ، قمت بقص عشرة (أو عدد الأضلاع على المظلة الخاصة بك) من الأسلاك السوداء وجردت العزل في النقاط التي يتم فيها لحام مصابيح LED. في هذه الخطوة سوف تقوم بلحام كاثودات مصابيح LED.

احصل على نقطة صغيرة من اللحام على طرف المكواة. ضع مؤشر LED بحيث يمر السلك بين طرفي مؤشر LED وقم بتطبيق الحديد الساخن على لحام الكاثود. يجب أن يتدفق اللحام الموجود على الحديد والسلك لإجراء اتصال. سوف تحرق إصبعك وسوف يداعبونك. بعد اللحام ، قم بقص الأنود بحيث يكون قصيرًا قدر الإمكان. لمنع حدوث دوائر قصيرة ، يتم تغطية كل مفصل لحام بقطعة من أنابيب الانكماش الحراري. يجب تطبيق الأنبوب بعد إجراء الاتصال وقبل توصيل مؤشر LED التالي (هل هناك ارتباك؟ ستفهم قريبًا:-) لذا حرك قطعة الآن. الحرارة لتتقلص في مكانها. كرر مع المصابيح المتبقية في السلسلة والسلاسل المتبقية. لاحظ في هذا التوجيه ، سلاسل مصابيح LED التي تتبع أضلاع المظلة على أنها أعمدة وينتهي كل منها على دبوس من Arduino. كاثودات LED ملحومة بهذه الأسلاك (السوداء). يشار إلى حلقات LED التي تدور حول المظلة بالصفوف ويبدأ كل منها عند أحد دبابيس الإخراج MIC2981. أنودات LED ملحومة بهذه الأسلاك (الحمراء).

الخطوة 7: عمل مصفوفة LED - حلقات الأنود

هذه الخطوة هي الأطول والأكثر إحباطًا. باعد بين عملك على مدار عدة أيام ، أو طالما يمكنك تولي طاولة غرفة الطعام.

تكتمل مصفوفة LED من خلال لحام أنودات مصابيح LED على سلاسل الكاثود في الصفوف / الحلقات الدائرية للأسلاك الحمراء. القياس في هذه المرحلة أكثر تعقيدًا إلى حد ما من سلاسل الكاثود لأن كل حلقة لها نصف قطر مختلف وتباعد LED مختلف لكل حلقة. احسب الطول الصحيح عن طريق تحديد مكان سقوط كل حلقة على المظلة وقياس المسافة بين أضلاع المظلة. ستستخدم أيضًا هذا القياس لتحديد التباعد على الحلقة. اضرب هذه المسافة في عدد الأضلاع ثم احسب طول العودة. يجب أن تعود كل حلقة إلى Arduino. تتمتع الحلقة الخارجية بأطول عائد ، وتصبح العوائد أقصر تدريجياً مع تصغير الحلقات. قطع ثمانية (8) قطع من السلك الأحمر بطول مناسب. كما في الخطوة السابقة ، قم بتمييز الأسلاك في المسافات الصحيحة ، وقم بسحق وإزالة العزل ، ووضع القليل من اللحام في كل فتحة. تقع سلاسل الكاثود أعلى الأسلاك الحمراء (وهذا هو السبب في أن الانحناء في الرصاص LED أقل قليلاً). قم باللحام كما كان من قبل وضع أنبوب الانكماش الحراري فوق كل مفصل قبل الانتقال إلى السلسلة التالية. الغراء الساخن على الأسلاك في هذه التقاطعات لتأمين خيوط LED من الإجهاد والكسر. هذا مهم للغاية لأن عمل المصفوفة في المظلة يضع قدرًا كبيرًا من الضغط على المفاصل. في نهاية هذه الخطوة ، يجب أن يكون لديك مجموعة دائرية من مصابيح LED مع مجموعتين من الأسلاك (واحدة سوداء وواحدة حمراء) تعود إلى منتصف الدائرة. في الخطوة التالية ، ستقوم بعمل رؤوس دبوس لتوصيل هذه الأسلاك بـ Arduino والسائق.

الخطوة 8: عمل مصفوفة LED - مصفوفة مكتملة

في هذه المرحلة ، يجب أن يكون لديك مصفوفة LED مكتملة. كاثودات ملحومة بالأسلاك السوداء ، الأنودات إلى الأحمر. يجب أن يكون على شكل مظلة. ربما تكون أصابعك محترقة. عائلتك تعتقد أنك مجنون.

يتم عرض نسخة بالحجم الطبيعي أدناه. النسخة الكاملة غير عملية في أحسن الأحوال ولم أتوقف عن التقاط الصور. انظر إلى صور المظلة مع تثبيت المصفوفة لرؤية مصفوفة LED النهائية.

الخطوة 9: عمل مصفوفة LED - رؤوس التوصيل والمقاومات

قبل تقليم الأسلاك الحمراء والسوداء بالطول ، حدد مكان وكيفية توصيل Arduino بالمظلة. يجب أن يتناسب مع المساحة المفتوحة في الأعلى. بمجرد تحديدها ، قم بقطع الأسلاك بالطول ولحامها في الرؤوس.

قم بتمرير قطع من أنابيب الانكماش الحراري على الأسلاك الثمانية الحمراء ، ثم قم بلحامها في رأس ذي 8 أسنان ، وقم بتقليص الأنبوب بالحرارة. تأكد من إجراء الاتصالات بطريقة منطقية. أعتبر أن أصغر حلقة داخلية هي الصف 1 ، لذا يتم توصيلها بالدبوس 1 في الرأس والدبوس المناسب في MIC2981. إذا قمت بخطأ ما ، فيمكنك إما إعادة تركيب الأسلاك أو تصحيح الكود. لا تخطئ. [لقد جمعت أسلاك الأنود معًا وكنت كسولًا جدًا لفرز الترتيب المنطقي. اتضح أنه من السهل التحكم في الكود. انظر الملاحظات في قسم البرمجة.] وبالمثل قم بعمل رؤوس لسلاسل الكاثود. هذه المرة ، ومع ذلك ، فإن مواقع الدبوس على Arduino تملي عليك إنشاء رأسين. يجب عليك أيضًا لحام مقاوم واحد في الخط. يعتمد المقاوم على LED والجهد - استشر حاسبة مقاومة LED عبر الإنترنت لمعرفة القيمة المناسبة. يجب أن يحتوي كل رأس على خمسة (5) دبابيس. تأكد من إجراء الاتصالات بطريقة منطقية. الغراء الساخن للوصلات لأنها ستخضع للانحناء والضغط. الصورة أدناه هي نموذج بالحجم الطبيعي.

الخطوة 10: مفتاح الضغط لتغيير البرامج

يُستخدم مفتاح الزر الانضغاطي للتبديل بين البرامج. يؤدي إلى مقاطعة Arduino مما يؤدي إلى تقديم رقم البرنامج. يحتوي Arduino Diecimilia (وآخرون ؛ تحقق من الإصدار الخاص بك) على مقاطعتين خارجيتين يمكن تمكينهما على المسامير الرقمية 2 و 3 باستخدام وظيفة attachInterrupt (مقاطعة ، وظيفة ، وضع). احتفظ بالمسمار الرقمي 3 لمفتاح الزر الانضغاطي. يؤدي ذلك إلى ترك المسامير الرقمية 0 و 1 و 2 و 4 و 5 و 6 و 7 و 8 ككتل لدبابيس الأنود.

يتم ضبط المقاطعة على التشغيل عندما ينخفض الدبوس 3. لذلك يجب أن تبقى عالياً حتى يتم الضغط على الزر ، حيث ينخفض الدبوس. يتطلب ذلك وجود مقاومة سحب 10K لتثبيت الدبوس عالياً. انظر إلى صورة اللوح واقرأ عن مقاومات السحب لأعلى والمقاومات المنسدلة.

الخطوة 11: اللوح

يستخدم هذا المشروع Protoshield من Adafruit Industries مع لوح تجارب صغير (على الرغم من أن أي إعداد يناسب المظلة يجب أن يعمل). يحتوي اللوح الصغير على سبعة عشر (17) صفًا ويستخدمها هذا المشروع جميعًا! لاحظ أن اللوح المعروض لا يتضمن MIC2981. ليس لدي واحدة. بعد. تعمل المظلة جيدًا بدرجة كافية بدونها ، لذا قررت كتابة هذه التعليمات قبل الحصول على واحدة.

من الممكن إجراء العديد من التكوينات المختلفة ، لذا استخدم هذا كدليل. لاحظ ، مع ذلك ، موقع مفتاح الزر الانضغاطي. يمكن تكوين دبابيسين على Arduino (بسهولة) كمقاطعات ، ويجب أن يتصل مفتاح الضغط بأحدهما. الصورة أدناه بدون شريحة MIC2981. سأقوم بتحميل صورة عندما أحصل على الجزء وأقوم بتعديل اللوح وفقًا لذلك.

الخطوة 12: اختبار مصفوفة LED

ربما يكون هذا متأخرًا في اللعبة للنظر في الاختبار ، ولكن من الأفضل أن تأتي بعد فوات الأوان. قبل تثبيت مصفوفة LED في المظلة (الخطوة التالية) ، اربط المصفوفة بـ Arduino وقم بتشغيل كود الاختبار المضمن أدناه. يعمل الكود فقط من خلال كل LED ويختبره. إذا كانت أي اتصالات تالفة أو كانت مصابيح LED معطلة ، فقم بإصلاحها الآن بينما يمكن الوصول إلى كل شيء.

هذا هو الوقت المناسب أيضًا لتحديد الدبوس الذي يتوافق مع أي صف أو عمود. إذا كنت حريصًا عند عمل رؤوس الدبوس ، فأنت تعلم بالفعل. خلاف ذلك ، سوف تحتاج إلى معرفة ذلك عن طريق إبطاء الحركة وتحديد الدبوس الذي يتحكم في الصف أو العمود. يمكنك تعيين مصفوفة في رمز تحتوي على أرقام الدبوس بالترتيب الصحيح.

الخطوة 13: تجميع المصابيح في المظلة

مع اكتمال مصفوفة LED ورؤوس المسمار والمقاومات في مكانها ، فقد حان الوقت لإنهاء التجميع. يجب وضع مصفوفة LED بين نسيج المظلة والأضلاع. يتم شد نسيج المظلة فوق الأضلاع ويتم خياطته عادةً في مكان واحد لكل ضلع. سيتعين قطع هذا قبل أن تتمكن مصفوفة LED بأكملها من الانزلاق بين الأضلاع والنسيج. بعد وضع مصفوفة LED ، أعد خياطة ما قمت بقصه. سيؤدي ذلك إلى تثبيت المصفوفة في المظلة. لا تقم بإعادة الخياطة إذا كنت تعتقد أنك قد ترغب في إزالة مصابيح LED. لا أستطيع أن أتخيل لماذا.

هذه عملية تستغرق وقتًا طويلاً جدًا. إذا لم تكن قد قمت بالفعل بلصق مؤشرات LED ، فقم بذلك الآن. إذا لم تقم بذلك ، فستكسر بالتأكيد بعض مصابيح LED أثناء التثبيت. عملت مع مظلة معلقة من عصا مكنسة معلقة بين كرسيين (بدون صورة:-). كانت المظلة مفتوحة بفعل الجاذبية ولم يكن القماش مشدودًا بإحكام. يمكنني التحرك. ابدأ بتحريك عمود كامل أسفل أحد الأضلاع. تقدم به والعمود التالي. يكرر. إنها عملية شاقة. عند وضع مصابيح LED أخيرًا ، تأكد من وضع الأضلاع على أنبوب الانكماش الحراري. سيقلل هذا من فرصة التآكل. لن تغلق المظلة بشكل جيد. أفترض أنه كان يجب أن أذكر هذا في وقت سابق. على الرغم من أنني لم أفعل هذا بعد ، إلا أنني سأقوم بخياطة بضع حلقات حول مصابيح LED وفي خط النسيج لتثبيتها في مكانها. انظر بعناية إلى طبقات الألواح وسترى القليل من المواد التي يمكنك خياطةها.