Jednostavno beskonačno ogledalo s Arduino Gemmom i NeoPikselima: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Gle! Pogledajte duboko u očaravajuće i varljivo jednostavno ogledalo beskonačnosti! Jedna traka LED dioda sjaji prema unutra na zrcalnom sendviču kako bi stvorila učinak beskrajnog odraza. Ovaj će projekt primijeniti vještine i tehnike iz moje uvodne klase Arduino, a sve to spojiti u konačni oblik pomoću manje Arduino Gemma ploče.

Pogledajte webinar ovog projekta! Pogledajte ovaj webinar koji sam vodio 28. lipnja 2017. kako biste vidjeli kako dovršim ovu izgradnju!

Da biste bili u toku s onim na čemu radim, pratite me na YouTubeu, Instagramu, Twitteru, Pinterestu i pretplatite se na moj bilten.

Korak 1: Opskrba

Za nastavak ove lekcije trebat će vam:

• Oštri pomoćni nož
• Metalno ravnalo ili T-kvadrat
• Prostirka za rezanje ili otpadni karton
• Pisač za predložak ili kompas za crtanje krugova
• Plastični nož za bodovanje (izborno, ali lijepo)
• Pištolj za ljepilo za topljenje, ili E6000/Quick Hold ljepilo za plovila
• Štipaljka (po izboru, za upotrebu kao stezaljka za ljepilo)
• 4 "okruglo ogledalo
• Prozirna plastična ogledala
• Crna pjenasta ploča, debljine 3/16"
• Arduino Uno i ploča za lemljenje na montažnoj ploči
• USB A-B kabel
• Mali gumb (koji ste ranije lemili)
• Žice za pločice
• RGBW NeoPixel traka (ili druga WS2812b RGBW LED traka) (19 piksela, koristi istu traku koju ste lemili ranije)
• Lemilica i lemljenje
• Skidači žica
• Ukošeni dijagonalni rezači
• Alat iz treće ruke
• Multimetar (opcionalno)
• Mala kliješta s iglom
• Pinceta
• Arduino Gemma ploča
• Mikro USB kabel
• USB čvorište, ako vaše računalo ima samo USB 3 priključke (kao što su noviji Mac računari)
• USB produžni kabel (opcionalno)
• USB adapter za napajanje
• Lipoly baterija i punjač (opcionalno)

Ovaj projekt vodi vas kroz izgradnju elektroničkog kućišta od penecore ploče, za koju je potrebna zaštićena radna površina (prostirka za rezanje ili više slojeva otpadnog kartona), metalno ravnalo i oštar nož. Za sastavljanje komada možete upotrijebiti pištolj za vruće ljepilo ili se odlučiti za zanatsko ljepilo poput E6000. Okruglo stakleno ogledalo nalazi se u središtu beskonačnog ogledala, a komad prozirne zrcalne plastike tajni je sastojak efekta beskonačnog tunela. Ako nemate plastični nož za rezanje, možete upotrijebiti čvrste škare za rezanje zrcalne plastike, ali ostavite širi rub nego što mislite da će vam trebati, jer se zrcalni film skida malo oko škara. izrezani rubovi. Budite oprezni pri korištenju oštrog alata, držite zdjelu ledene vode u blizini bilo kojeg projekta vrućeg ljepila za brzo liječenje opeklina i koristite odgovarajuću ventilaciju za bilo koja ljepila.

Arduino Gemma - Projekt ogledala beskonačnosti minijaturizira Arduino krug zamjenom Arduino Uno s Arduino Gemmom. Gemma je sićušna ploča izgrađena oko ATTiny85 mikrokontrolera, koja ima manje memorije i manje mogućnosti od Uno -ove Atmega328, ali je i manja i niža cijena. Veliki jastučići se super lako leme (i šivaju pomoću provodnog konca, ali to je tema za drugu klasu). Gemma koristi mikro USB kabel za povezivanje s vašim računalom i ima JST priključak za povezivanje baterije. Naučit ćete kako programirati Gemmu iz softvera Arduino i ugraditi je u konačni projekt. Umjesto toga možete koristiti i Adafruit Gemmu, ali ćete morati izvršiti dodatni korak za konfiguriranje softvera Arduino.

RGBW NeoPixel traka - Ova digitalno adresirana traka sadrži čipove WS2812b koji kontroliraju složene LED diode u crvenoj, zelenoj, plavoj i bijeloj boji. NeoPixel je robna marka Adafruit, ali ovu traku možete pronaći i pretraživanjem "WS2812b RGBW traka" na web mjestu vašeg omiljenog dobavljača. Uzorak koda u ovoj klasi neće raditi s RGB (bez bijele) trakom, analognom LED trakom ili s bilo kojom drugom vrstom digitalnog upravljačkog čipa (poput APA104 ili DotStar)

Korak 2: Izrežite dijelove okvira

Pripremite se za papirnatu radnju! Ovaj korak uključuje oštre alate i zahtijeva pažnju prema detaljima, stoga budite sigurni da ste odmoreni, ali ni previše. Koristite jaku rasvjetu i veliku, čistu radnu površinu zaštićenu prostirkom za rezanje ili otpadnim kartonom.

Ako ste tek počeli s rezanjem i lijepljenjem penecore ploče, nabavite dodatno za vježbu i pogreške- tri pakiranja ploča od 16x20 inča trebala bi biti dovoljna (a s njom možete napraviti i druge projekte ako vam ostane viška). Kako biste spriječili ozljede, upotrijebite oštru oštricu, metalno ravnalo, spor tempo i dosta opreza. Normalno je prepraviti nekoliko komada zbog pogrešnog klizanja ili zaglavljivanja oštrice.

Postoje dva načina za stvaranje oblika koje ćete izrezivati: ispišite predložak ili nacrtajte oblike kompasom za crtanje krugova. Ni u jednom nema izrazite prednosti, ali vaše vještine i alati mogu vas na ovaj ili onaj način pokolebati. Predložak je dostupan kao PDF s pločicama za papir veličine slova, koji ćete zalijepiti ljepljivom trakom i ljepilom zalijepiti za ljepilo. Postoji i neobrađena verzija datoteke predloška u slučaju da je želite ispisati na pisaču velikog formata ili unijeti promjene.

Doista je jednostavno crtati oblike ručno, obećavam! Prvo nacrtajte krug koji odgovara veličini vašeg zrcala postavljanjem kompasa na njegov radijus (radijus 4 "ogledala = 2") i iscrtavanjem kruga na pjeni najmanje 5 inča od svakog ruba. Naravno, mogli ste samo pratiti obim zrcala, ali tada biste morali pronaći i označiti središte! Kompas čini udubljenje u središnjoj točki što je zgodno za stvaranje drugog koncentričnog kruga.

Sada proširite svoj kompas na 4 i izvucite veći krug oko prvog. Ovo je kompletno dno/stražnji dio vašeg zrcala- označite ga takvim.

Gornji/prednji dio mora biti samo malo veći, pa proširite svoj kompas na 4 3/16 i izvucite ga na sigurnoj udaljenosti od donjeg dijela.

Prozor za gledanje trebao bi biti tek nešto manji od zrcala, iako nije važno koliko točno. Postavite kompas na otprilike 1/8 inča manji od radijusa zrcala, a zatim izvucite krug koristeći istu središnju točku kao i veći prednji/gornji opseg.

Označite ovaj komad unutar manjeg kruga koji će se izrezati za nekoliko trenutaka.

Uz jednu dugu stranu pjene označite i izrežite jednu traku širine 1/2 ", a drugu širinu 1".

Uska traka će grliti ogledalo i podupirati vašu NeoPixel traku, dok će šira traka činiti vanjski zid kružnog okvira.

Na rezanje krugova! Tu su od pomoći neke finoće i strpljenje. Volim koristiti manji zanatski nož za rezanje krugova jer osjećam da imam veću kontrolu. Konkretni nož koji ovdje koristim uzima obične X-acto oštrice, a našao sam ga u prolazu za spomenare.

Prvo, lagano povucite nož po cijelom opsegu donjeg dijela, probijajući samo gornji sloj papira. Tijekom ovog prolaska možete slobodno nagnuti oštricu, no najudobnija je i proizvodi najprecizniji oblik.

Još jednom izrežite krug, ocrtavajući liniju koju ste napravili u prethodnom prolazu. Ovaj put obratite pozornost na kut oštrice, koji bi trebao biti 90 stupnjeva (ravno gore i dolje). Čvrsto pritisnite dok pravite ovaj rez i držite prste dalje od putanje oštrice. Uzmite dasku i provjerite jeste li presjekli do kraja. Oštricom napravite još jedan prolaz kako biste presjekli sva preostala mjesta po obodu.

Zatim izrežite gornji dio, a zatim izrežite njegov unutarnji krug. Ovaj se komad vidi više nego bilo koji drugi, pa ga malo dodatno očistite kako biste poravnali sve neravne rubove.

Za zakrivljeni unutarnji prsten, napravite križne rezove svakih 1/4 duž tanke trake od pjene, ali nemojte rezati do kraja! Lakše je nego što zvuči- samo napravite dva lagana prolaza i dobit ćete brzo ih objesite. Ovi rezovi omogućuju da se komad zakrivi pružajući glatku unutarnju površinu.

Vanjski dio okvira mora biti okrenut prema van, pa ćemo napraviti križne rezove u malo drugačijem uzorku. Prvo se pripremite za spoj u krugu tako što ćete ocrtati liniju 3/16 "od ruba. Napravite nježne križne rezove duž trake, izmjenjujući debele i tanke dijelove oko 3/8" i 1/8 ", respektivno.

Da biste uklonili materijal na kojem će rub preklopiti, postavite traku duž ruba rezne površine i gurnite nož vodoravno kako biste izbacili višak pjene, ostavljajući donji sloj papira netaknut.

Sada uklonite tanke dijelove izvlačeći ih pincetom ili kliještima. Puštaju uz zadovoljavajući iskačući zvuk. S tim dodatnim prostorom, traka se sada može saviti i oblikovati čistu vanjsku ljusku projekta!

Izrežite komad prozirne plastike zrcala tako da bude veći od vašeg ogledala, ali manji od vanjskog okvira. Ne trudite se izrezati ga u krug. Ako imate plastični nož za bodovanje, to je najbolje. Povucite žlijeb nekoliko puta po svom ravnalu, a zatim umetnite plastiku duž žljeba. No pomoćni nož lako reže i ovaj tanki materijal, iako uz malo ljuskanja zrcalnog materijala uz izrezani rub, koji će ionako biti skriven unutar okvira.

Korak 3: Sastavite okvir

Zaštitite svoju radnu površinu nekim otpadnim materijalom. Zagrijte pištolj za ljepilo i pripremite zdjelu ledene vode koju ćete držati u blizini, u slučaju da se opečete. Možete koristiti različita ljepila za ovaj projekt ako želite.

Nanesite malo ljepila na središte donjeg kruga i zalijepite ogledalo na njega. Lagano zakrenite ogledalo i stisnite ga uz pjenu, poravnavajući ga s označenim krugom. Zatim zalijepite svoju tanku traku na obod zrcala i odvojite sav višak, ostavljajući mali razmak za prolaz žica.

Postavite prednji dio "krafne" licem prema dolje na radnu površinu i zalijepite na obloženi rub. Uzastopno pritišćite ove komade zajedno i prema dolje na radnoj površini dok lijepite oko puta, tako da prednji rub ispadne lijep i čist. Vanjski rub neće ići skroz unaokolo i to je u redu- možete izabrati da kasnije zatvorite ovaj jaz ako želite.

Provucite žice NeoPixel trake kroz mali otvor na rubu zrcala i zalijepite ih u unutrašnjost. Po izboru upotrijebite držač za odjeću da stegnete traku dok se ljepilo hladi. Pokušajte izbjeći vruće ljepilo na ogledalu, ali ako to učinite, u redu je! Malo alkohola za trljanje oslobodit će svoje zadržavanje na neporoznim površinama poput stakla.

Očistite svoje radno područje kako biste uklonili prašinu i komadiće pjene. Očistite ogledalo potpuno čistom krpom koja ne ostavlja dlačice, a zatim zgrabite prozirno ogledalo i odlijepite zaštitni poklopac s jedne strane. Nanesite malu količinu ljepila na četiri točke oko unutarnje stijenke (neka vam pokreti pištolja za ljepilo ne prelaze preko zrcala kako biste izbjegli zalutale niti) i zalijepite prozirno ogledalo na mjesto. Sada su vaše reflektirajuće površine zapečaćene i zaštićene od prašine.

Uživajte u dvostrukoj refleksiji uključivanjem NeoPixel trake u Arduino ploču na kojoj je izveden uzorak NeoPixel koda opisan u mojoj lekciji Arduino klase na tu temu.

Korak 4: Dijagram kruga i pseudokod

Iako ste dobrodošli da tijekom cijele gradnje koristite dijagram prikazan ovdje, toplo vas potičem da nacrtate vlastiti. Prilikom izrade matične ploče i konačnih prototipova imat ćete kratak uvid u referencu, a dijagramiranje vaših shema olakšat će oblikovanje vlastitih projekata u budućnosti. Svrha dijagrama kruga je prikazati sve električne spojeve u krugu, nije nužno njihov fizički položaj ili usmjerenje.

Veze su sljedeće:

NeoPixel 5V -> Arduino 5V

NeoPixel GND -> Arduino GND

NeoPixel Din (podaci ulaze) -> Arduino digitalni I/O pin (može se konfigurirati)

jedna strana trenutnog prekidača -> Arduino digitalni I/O pin (može se konfigurirati)

druga strana trenutnog prekidača -> Arduino GND

Ovaj sklop kombinira NeoPixel traku s gumbom za pokretanje različitih LED animacija, a koristit će unutarnji pull-up otpornik kao što ste vidjeli u lekciji ulaza/izlaza. Koristeći sve ove podatke, možemo napisati ljudsko čitljiv model našeg Arduino programa, nazvan "pseudokod:"

Varijable: NeoPixel broj pina, broj pina gumba, koliko LED ima, koliko bi LED trebale biti svijetle

Jednokratni zadaci: inicijalizacija pina gumba kao ulaza s unutarnjim pull-up otpornikom, inicijalizacija NeoPixel trake, opis LED animacija

Zadaci ponavljanja: provjerite je li gumb pritisnut i ako jeste, prebacite se na drugu LED animaciju

Možda se čini jednostavno, ali uzimanje vremena za pisanje pseudokoda za vaš projekt pomoći će vam da brže i s manje zabune napišete svoju konačnu Arduino skicu. Funkcionira pomalo poput popisa zadataka, kao i referentni vodič kada plivate u kodu i ne možete se sjetiti što pokušavate postići!

Korak 5: Prototip Breadboard -a

Uzmite svoj Arduino i matičnu ploču i provjerite je li USB kabel isključen. Jesu li vaši NeoPixels priključeni od ranije? Sjajno! Ako ne, spojite ih: 5V na razvodnik, Din na Arduino pin 6, GND na uzemljenje.

Zatim dodajte kratki gumb na svoju ploču s maskom, prelazeći središnju liniju razdvajanja. Spojite jednu nogu na uzemljenje, a susjednu nogu na Arduino pin 2. Preuzmite kôd za ovaj projekt izravno ili u gornjem modulu Autodesk Circuits, kliknite gumb "Uređivač koda", zatim "Preuzmi kôd" i otvorite datoteku u Arduino ili kopirajte i zalijepite kôd u novu praznu Arduino skicu.

Priključite USB kabel i prenesite kôd na Arduino ploču. Pritisni gumb; trebao bi pokrenuti novu animaciju za reprodukciju na NeoPixels -u. 5V vodilica dovoljna je za ovih nekoliko piksela pri ograničenoj svjetlini, ali za buduće projekte s više LED dioda trebat će vam zasebno napajanje, o čemu je raspravljano u lekciji vještina moje uvodne klase Arduino.

Korak 6: Kodiranje

Pogledajmo kôd detaljnije:

#define BUTTON_PIN 2 // Digitalni IO pin spojen na gumb. Ovo će biti

// pogonjeni vučnim otporom pa bi prekidač trebao // povući iglu na trenutak uzemljenja. Na visokom -> niskom // prijelazu izvršit će se logika pritiska tipke. #define PIXEL_PIN 6 // Digitalni IO pin spojen na NeoPixels. #define PIXEL_COUNT 19 #define BRIGHTNESS 100 // 0-255 // Parametar 1 = broj piksela u traci // Parametar 2 = broj pin-a (većina je ispravna) // Parametar 3 = zastavice tipa piksela, po potrebi zbrajajte: / / NEO_RGB Pikseli su ožičeni za RGB bitstream // NEO_GRB Pikseli su ožičeni za GRB bitstream, ispravno ako se boje zamijene prilikom testiranja // NEO_RGBW Pikseli su ožičeni za RGBW bitstream // NEO_KHZ400 400 KHz bitstream (npr. FLORA pikseli) // NEO_KHZ800 800 KHz bitstream (npr. LED traka visoke gustoće), ispravno za neopikselni štapić Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel (PIXEL_COUNT, PIXEL_PIN, NEO_GRBW + NEO_KHZ800); bool oldState = HIGH; int showType = 0;

Slično kao kod primjera NeoPixela, ovaj prvi odjeljak postavlja NeoPixel traku i varijable za iglu tipke, kontrolnu iglu piksela itd.

void setup () {

pinMode (BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); strip.setBrightness (BRIGHTNESS); strip.begin (); strip.show (); // Inicijaliziraj sve piksele na "isključeno"} Funkcija postavljanja postavlja pin 2 na ulaz s aktiviranim unutarnjim pull-up otpornikom, postavlja globalnu svjetlinu piksela i pokreće podatkovnu vezu piksela.

void loop () {{100} {101}

// Dohvati trenutno stanje gumba. bool newState = digitalRead (BUTTON_PIN); // Provjerite je li stanje promijenjeno iz visokog u nisko (pritisak na gumb). if (newState == LOW && oldState == HIGH) {// Gumb za kratko kašnjenje do debounce. kašnjenje (20); // Provjerite je li gumb još uvijek nizak nakon debouncea. newState = digitalRead (BUTTON_PIN); if (newState == LOW) {showType ++; if (showType> 6) showType = 0; startShow (showType); }} // Zadnje stanje gumba postavite na staro stanje. oldState = newState; }

Funkcija petlje prvo provjerava trenutno stanje gumba i sprema ga u logičku varijablu (može biti jedno od dva stanja: VISOKO ili NISKO). Zatim provjerava i dvostruko provjerava ide li to stanje od VISOKOG do NISKOG. Ako se to dogodi, showType se povećava za jedan i poziva se funkcija startShow, pri čemu mu se trenutni showType prenosi kao argument (showType je ograničen na 0-6). Varijabla oldState ažurira se kako bi odražavala stanje zadnjeg gumba.

void startShow (int i) {

prekidač (i) {slučaj 0: colorWipe (strip. Color (0, 0, 0), 50); // Black/off break; slučaj 1: colorWipe (strip. Color (255, 0, 0), 50); // Crvena pauza; slučaj 2: colorWipe (strip. Color (0, 255, 0), 50); // Zeleni prekid; slučaj 3: colorWipe (strip. Color (0, 0, 255), 50); // Plavi prekid; slučaj 4: pulseWhite (5); pauza; slučaj 5: rainbowFade2White (3, 3, 1); pauza; slučaj 6: fullWhite (); pauza; }}

Funkcija startShow sadrži naredbu switch/case, što je samo fantastičan brz način slaganja hrpe if/else izraza. Slučaj sklopke uspoređuje varijablu i sa vrijednostima svakog slučaja, a zatim pokreće kôd u tom izrazu. Ključna riječ

pauza;

napušta naredbu switch/case. Ovaj prekidač/kućište koristi se za pozivanje različitih funkcija animacije svaki put kada pritisnete gumb.

Sada kada imate funkcionalni prototip matične ploče, vrijeme je da ovo pretvorite u gotov projekt korištenjem Arduino Gemme, koja je manja, manje opremljena i niža od Arduino Uno. Umjesto toga možete koristiti i Adafruit Gemmu, ali ćete morati izvesti dodatni korak za konfiguriranje softvera Arduino.

Prvo promijenite NeoPixel pin varijablu sa 6 na 1 u svom kodu:

#define PIXEL_PIN 1 // Digitalni IO pin spojen na NeoPixels.

Priključite svoj Arduino Gemma u računalo pomoću USB kabela i odaberite "Arduino Gemma" kao vrstu ploče na izborniku Arduino Tools.

Ograničene funkcije ugrađenog mikrokontrolera ATTiny85 ne podržavaju serijski port na isti način kao Uno, pa ne morate ništa odabirati s izbornika Port. Međutim, svakako odaberite "Arduino Gemma" u stavci izbornika Programmer.

Ploči je potrebna mala pomoć da zna kada je pokušavate programirati, pa pritisnite gumb za poništavanje na ploči, a dok crvena LED lampica pulsira, pritisnite gumb za učitavanje da biste učitali svoju skicu na Gemmu. Ako vaša crvena LED lampica ne pulsira kada pritisnete tipku za poništavanje, vaš USB kabel možda ima samo napajanje i treba ga zamijeniti za USB kabel koji ima napajanje i podatkovne veze. Drugi razlog zašto vaša LED možda neće pulsirati je ako koristite USB 3 priključak (svi noviji Mac računari), koji ima problema s prepoznavanjem Gemma bootloadera. Koristite USB 2 priključak na računalu ili USB čvorište između računala i Gemme.

Korak 7: Krug lemljenja

Za pokretanje kruga s vašom Gemmom, lemit ćemo žice izravno na jastučiće na ploči. Odrežite konektor za matičnu ploču i ogolite, uvijte i pokosite žice NeoPixel trakastih žica. Lemljenje žica na dijagonalne vodiče tipke na isti način (možete koristiti gumb iz lekcije lemljenja). Uvijte i lemite dvije žice za uzemljenje.

Gemmine velike rupe olakšavaju sastavljanje ovog kruga bez dodatnih dijelova- samo provucite pokošene žice kroz rupe i omotajte višak oko lemilice. Veze su sljedeće:

• NeoPixel 5V -> Gemma Vout
• NeoPixel Din -> Gemma 1 ~ (digitalni pin 1)
• NeoPixel GND -> jedna strana tipke -> Gemma GND
• druga strana tipke -> Gemma 2 (digitalni pin 2)

Postavite svoju ploču u alat treće ruke i zagrijte veze s lemilicom prije nego nanesete još lema kako biste progutali jastučić i žicu. Nakon što se sve veze ohlade, odrežite višak žice isječcima za ispiranje.

Vruće zalijepite Gemmu na mjesto s USB priključkom okrenutim prema rubu kruga.

Nanesite prednji/gornji poklopac i manipulirajte rubom kako biste čisto spojili dijelove. Možda ćete morati malo podrezati donji krug kako bi se uklopio, a isto tako povucite rub da biste ga prilagodili. Zalijepite gumb na mjesto gdje god želite.

Korak 8: Iskoristite ga

Priključite USB kabel, pritisnite gumb i uživajte! Boje i animacije možete promijeniti mijenjanjem koda. Koristite USB adapter za napajanje ako ga želite postaviti na zid. U ovom trenutku možete napraviti još jedan mali rubni dio od pjene kako biste zatvorili preostali otvor, ako želite. Neke predložene namjene: objesite ga na zid, držite za stolom, dajte ga prijatelju!

Ovaj projekt možete jednostavno pokrenuti s unutarnjom baterijom umjesto spajanja USB kabela. Orijentacija pod kojom lijepite Gemmu odredit će pristup utoru za bateriju pa ćete je možda htjeti ponovno zalijepiti pod drugim kutom. 19 RGBW piksela puta 80ma max struje potrošnje (plus ~ 10ma za Gemmu) jednako je 1530ma, što znači da nam tehnički treba baterija s najmanje toliko mAh. Međutim, kôd zrcala ne približava se upotrebi LED dioda sva četiri piksela pri punoj svjetlini, tako da je u stvarnosti maksimalno trošenje struje daleko manje. Zdrav kompromis baterije je punjiva lipolna baterija kapaciteta 1200 mAh.

Hvala vam što ste slijedili ovaj Arduino projekt! Da biste saznali više osnova, pogledajte moj uvodni Arduino tečaj. Jedva čekam vidjeti vaše verzije u komentarima i pozdraviti vaša razmišljanja i povratne informacije.