Fancy LED shapka: 5 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:27

Men har doim Arduino loyihasini amalga oshirishni xohlaganman, lekin hech qachon mening oilam shlyapa ziyofatiga taklif qilinmaguncha hech qanday ajoyib g'oyalarim bo'lmagan. Ikki haftalik vaqt oralig'ida men harakatga sezgir LED animatsion shlyapasini rejalashtirishim va bajarishim mumkinmi, deb qiziqardim. Men qila olaman! Men, ehtimol, biroz oshib ketgandim, lekin loyihaning umumiy qiymati 80 dollar atrofida. Tajriba va ba'zi kodlash bilan siz buni kamroq qilishingiz mumkin.

Shlyapa bilan maqsad quyidagicha edi:

1. Chiroqlar to'plamini shlyapaning markaziy old qismidan orqa tomonga o'tkazing, har tomondan bitta yorug'lik
2. Shlyapaning oldinga va orqaga burilishi bilan belgilanadigan yorug'lik tezligini o'zgartiring
3. Shlyapa tasmasi pastga egilganida, chiroqlarning teskari yo'nalishiga ruxsat bering (ya'ni, gravitatsiyaning chiroqlarga ta'sirini taqlid qiling)
4. Shlyapaning chapdan o'ngga burilishiga qarab rangni o'zgartiring
5. Shoklarni sezing va maxsus effektni namoyish eting
6. Egasining aylanayotganini sezing va maxsus effektni namoyish eting
7. Shlyapa ichida to'liq bo'lsin

1 -qadam: kerakli qismlar

Men quyidagi asosiy komponentlardan foydalandim (Amazonga aloqador bo'lmagan havolalar kiritilgan):

• Teensy LC mikrokontroller - Men kichik o'lchamlari tufayli oddiy Arduino -ni tanladim va u mening LED -larimni boshqarish uchun maxsus ulanishga ega, shuningdek, kutubxona va jamoatchilikning kuchli qo'llab -quvvatlashiga ega.
• Bosch BNO055 asosidagi joylashuv sensori - rostini aytsam, men topgan hujjatlarni birinchi bo'lib topdim. Qimmatroq variantlar bor, lekin siz Boschni aniqlaganingizdan so'ng, u siz uchun ko'p narsani qiladi, aks holda siz kodda qilishingiz kerak bo'ladi.
• WS2812 manzilli LED tasmasi - Men har bir metr uchun 144 LEDli 1 metr uzunlikni tanladim. Bu zichlikka ega bo'lish alohida elementlarning ketma -ket yonib turishiga emas, balki yorug'likka ko'proq o'xshaydi.

Va quyidagi kichik komponentlar:

• Shlyapa - qalpoqli har qanday shlyapa qiladi. Bu mahalliy do'konlardan 6 dollarlik shlyapa. Agar uning orqa tomonida tikuv bo'lsa, simni o'tkazish osonroq bo'ladi. Shlyapa yopishtirilganligiga e'tibor bering, chunki bu qo'shimcha qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Bu tepa bo'ylab tikilgan, lekin pastki qismi osongina tortiladi.
• 4,7K ohmli rezistorlar
• 3x AAA akkumulyator qutisi - 3 ta AAA batareyasi yordamida elektronika kerakli darajada voltaj chiqaradi, bu ishni osonlashtiradi. AAA shlyapa bilan taqqoslaganda, AAga qaraganda osonroq va ish vaqti juda yaxshi.
• Kichik o'lchagichli sim - men oldingi LED loyihasida yotqizilgan qattiq simni ishlatardim.
• Lehimlash temir va lehim
• Shlyapa va ipning ichki rangiga mos keladigan ba'zi spandeks

Tavsiya etiladi, lekin ixtiyoriy:

• Batareya simlari uchun tezkor ulagichlar
• Qo'llarga yordam berish vositasi, bu narsalar juda kichik va lehimlash qiyin

2 -qadam: Shlyapani o'zgartiring

Sizga elektronikani o'rnatish uchun shlyapa va batareya uchun joy kerak bo'ladi. Xotinim kiyim bilan professional darajada shug'ullanadi, shuning uchun men undan maslahat va yordam so'radim. Biz spandeksli ikkita cho'ntak yaratdik. Birinchi kichik cho'ntak old tomonidagi shlyapa kabi ishora qilingan, shuning uchun elektronika o'rnatilganda, pozitsion sensor juda yaxshi ushlab turiladi, lekin agar kerak bo'lsa, uni osongina olib tashlash mumkin. Orqa tarafdagi ikkinchi cho'ntak - bu batareyalar to'plamini joyida ushlab turish.

Cho'ntaklar shlyapa rangiga mos keladigan ip bilan ekilgan, toj chizig'i uzun. Shlyapa va materiallarning uslubiga qarab, u YMMVdan shu usulda tayyorlanadi.

Shuningdek, biz bir tomondan shlyapa bog'langanligini aniqladik va u o'sha joyda bosh kiyimga to'liq tikilgan edi. LEDni tarmoqli ostiga qo'yish uchun biz asl tikuvni olib tashlashimiz kerak edi. Qurilish paytida u pim bilan mahkamlangan, so'ngra mos keladigan ip bilan tikilgan.

Nihoyat, biz shlyapaning orqa qismidagi tikuvni ochdik, agar u bant bilan qoplangan bo'lsa. Biz LEDlar bilan birga kelgan simlarni shu tikuvdan o'tkazdik va chiziqdagi birinchi LEDni tikuvga to'g'ri joylashtirdik. Keyin biz LEDlarni shlyapaga o'rab, chiziqni kesib tashladik, shunda oxirgi LED birinchisining yonida bo'ladi. LED tasmasini shlyapa bilan mahkamlash mumkin, lekin sizning tasmangiz va materialingizga qarab, siz LEDlarni tikish yoki yopishtirish orqali mahkamlashingiz kerak bo'ladi.

3 -qadam: simni ulang

Teensy taxtasi va LEDlar quvvat uchun 3.3 dan 5V gacha ishlaydi. Shuning uchun men 3 ta AAA batareyasini ishlatishni tanladim, chiqish voltaji 4.5v bu diapazonda juda yaxshi va ular LEDlarning ishlashini dasturlash uchun ko'p vaqtga ega. Siz 8 soatdan ortiq ish vaqtiga ega bo'lishingiz kerak.

Quvvatni ulash

Men batareyalar qutisi va LEDlarning ijobiy va salbiy simlarini bir -biriga bog'ladim, so'ng Teensy -ga tegishli joylarda lehimladim. Batareyaning ijobiy tomoni diagrammada Teensy -ning yuqori o'ng pimiga ulanishi kerak (taxtada Vin yozilgan) va manfiy GND bilan belgilangan har qanday pinga ulanishi mumkin. Qulay, bortning to'g'ridan -to'g'ri qarama -qarshi tomonida yoki Vin pinining yonida. Kengashning to'liq sxemasini ushbu sahifaning pastki qismida topish mumkin. Va ba'zi hollarda, taxtaga buyurtma berganingizda qog'oz nusxasi qo'shiladi.

Agar siz bir vaqtning o'zida bir nechta LEDlar yoqilgan kodni ishlatishni rejalashtirmoqchi bo'lsangiz, LEDlarni Teensy -dan 3.3V chiqishi va GND yordamida quvvatlantirishingiz mumkin, lekin agar siz haddan tashqari kuch sarflamoqchi bo'lsangiz. taxtaga zarar etkazish. O'zingizga eng ko'p variantlarni berish uchun LEDlarni to'g'ridan -to'g'ri batareya manbaiga ulash yaxshidir.

LEDlarni ulash

Men bu loyiha uchun Teensy LC -ni tanladim, chunki u pinli, manzilli LEDlarni ulashni osonlashtiradi. Kengashning pastki qismida pin 17 -sonli oynadan ikkinchi, lekin 3,3V kuchlanishli pin bor. Bu tortishish deb ataladi va boshqa taxtalarda siz bu kuchlanishni ta'minlash uchun rezistorni ulashingiz kerak bo'ladi. Agar Teensy LC bo'lsa, siz shunchaki bu pindan to'g'ridan -to'g'ri LED ma'lumot simingizga ulashingiz mumkin.

Joylashuv sensori ulanishi

Ba'zi mavjud BNO055 platalari kuchlanishga nisbatan ancha qattiqroq va faqat 3,3v kuchlanish talab qiladi. Shu sababli, men Vinni BNO055 taxtasida Teensy -dagi ajratilgan 3.3v chiqishidan sim bilan bog'ladim, bu o'ngdagi 3 -pin. Keyin BNO055 -dagi GND -ni Teensy -dagi har qanday GND -ga ulashingiz mumkin.

BNO055 pozitsion sensori Teensy bilan gaplashish uchun I2c dan foydalanadi. I2c tortishishlarni talab qiladi, shuning uchun men Teensy-dagi 3.3V kuchlanishli ikkita 4.7K ohmli rezistorni 18 va 19-pinlarga uladim. Keyin 19-pinni BNO055 kartasidagi SCL piniga va 18-ni SDA piniga uladim.

Simlarni ulash bo'yicha maslahatlar/fokuslar

Ushbu loyihani amalga oshirish uchun men yopiq emas, balki qattiq simdan foydalandim. Qattiq simning afzalliklaridan biri bu prototipli taxtalarga lehimlashdir. Siz simni kesib, 90 gradusgacha egib, terminallardan birining pastki qismiga kiritishingiz mumkin, shunda simning kesilgan uchi taxtangizga yopishib qoladi. Terminalda ushlab turish uchun sizga ozgina miqdorda lehim kerak bo'ladi va siz ortiqcha qismini osongina kesib qo'yishingiz mumkin.

Qattiq sim bilan ishlash qiyinroq bo'lishi mumkin, chunki u egilgan holatda qolishni xohlaydi. Biroq, bu loyiha uchun bu afzallik edi. Men simlarni shunday kesdim va shakllantirdimki, joylashuv sensori yo'nalishi mos keladi, chunki men elektron qurilmani sozlash va dasturlash uchun shlyapadan olib tashladim.

4 -qadam: dasturlash

Endi hamma narsa yig'ilgan bo'lsa, sizga Arduino -ga mos keladigan dasturlash vositasi kerak bo'ladi. Men haqiqiy Arduino IDE -dan foydalanardim (Linux, Mac va kompyuter bilan ishlaydi). Teensyduino bilan ishlash uchun sizga Teensyduino dasturi kerak bo'ladi. Ushbu loyiha LEDlarning rangi va joylashishini dasturlash uchun FastLED kutubxonasidan keng foydalanadi.

Kalibrlanmoqda

Siz qilmoqchi bo'lgan birinchi narsa - Kris Winerning BNO055 uchun ajoyib GitHub omboriga kirib, uning BNO_055_Nano_Basic_AHRS_t3.ino eskizini yuklab olish. Bu kodni ketma -ket monitor ishlayotganda o'rnating, shunda sizga BNO055 platasi to'g'ri ishga tushgani va o'z sinovlaridan o'tganligi haqida xabar beradi. Bu sizga BNO055 -ni kalibrlashda ham yordam beradi, bu sizga keyinchalik izchil natijalar beradi.

Fancy LED eskizini ishga tushirish

Fancy LED shlyapasining kodi, shuningdek GitHub omborimga biriktirilgan. Men kodga ko'proq o'zgartirishlar kiritishni rejalashtirmoqdaman va ular GitHub repo -da joylashtiriladi. Fayl bu ko'rsatma nashr etilgan paytdagi kodni aks ettiradi. Eskizni yuklab olgandan va ochgandan so'ng, siz o'zgartirishingiz kerak bo'lgan ba'zi narsalar mavjud. O'zgartirish kerak bo'lgan muhim qiymatlarning aksariyati #define bayonotlari sifatida eng yuqori qismida joylashgan:

24 -qator: #define NUM_LEDS 89 - buni LED chizig'idagi LEDlarning haqiqiy soniga o'zgartiring

28 -qator: #define SERIAL_DEBUG false - ehtimol siz buni ketma -ket monitorda chiqishini ko'rish uchun haqiqatga aylantirmoqchi bo'lasiz

Joyni aniqlash kodi

Joylashuvni aniqlash va sizning ko'pgina sozlamalaringiz 742 -qatordan boshlanadi va 802 -dan o'tadi. Biz pozitsiya sensori yordamida Pitch, Roll va Yaw ma'lumotlarini olamiz va undan qiymatlarni o'rnatish uchun foydalanamiz. Elektron qurilmangiz qanday o'rnatilganiga qarab, siz ularni o'zgartirishingiz kerak bo'ladi. Agar siz joylashuv sensori chip bilan shlyapaning yuqori qismiga o'rnatilsa va taxtada bosilgan X yonidagi o'q shlyapaning old tomoniga ishora qilsa, siz quyidagilarni ko'rishingiz kerak:

• Pitch boshingizni qimirlatmoqda
• Roll boshingizni egadi, masalan. qulog'ingizni elkangizga tekkizing
• Yaw qaysi yo'nalishda. siz qaraysiz (Shimoliy, G'arb va boshqalar).

Agar sizning taxtangiz boshqa yo'nalishda o'rnatilgan bo'lsa, ular siz xohlagan tarzda harakat qilishlari uchun Pitch/Roll/Yaw -ni almashtirishingiz kerak bo'ladi.

Roll sozlamalarini o'zgartirish uchun quyidagi #define qiymatlarini o'zgartirishingiz mumkin:

• ROLLOFFSET: shlyapangiz barqaror va iloji boricha markazlashtirilgan holda, agar rulon 0 bo'lmasa, buni farq bilan o'zgartiring. Ya'ni Agar siz shlyapangiz markazda bo'lganda -20 da Rollni ko'rsangiz, buni 20 ga qo'ying.
• ROLLMAX: Roll o'lchash uchun ishlatiladigan maksimal qiymat. Shlyapa kiyib, o'ng qulog'ingizni o'ng yelkangizga siljitish orqali topishning eng oson yo'li. Buning uchun sizga seriyali monitordan foydalanish uchun uzun USB kabeli kerak bo'ladi.
• ROLLMIN: boshni chapga burish paytida rulni o'lchash uchun ishlatiladigan eng past qiymat

Xuddi shunday, Pitch uchun:

• MAXPITCH - yuqoriga qarab turganingizda maksimal qiymat
• MINPITCH - pastga qaraganingizda minimal qiymat
• PITCHCENTER - siz oldinga qarab turganingizda, qadam balandligi

Agar siz SERIALDEBUG -ni faylning yuqori qismida rost qilib qo'ysangiz, bu qiymatlarni o'zgartirishga yordam berish uchun ketma -ket monitorda Roll/Pitch/Yaw chiqishining joriy qiymatlarini ko'rishingiz kerak.

O'zgartirishni xohlagan boshqa parametrlar

• MAX_LED_DELAY 35 - LED zarralari harakat qila oladigan eng sekin. Bu millisekundlarda. Bu chiziqdagi bitta LEDdan ikkinchisiga o'tishning kechikishi.
• MIN_LED_DELAY 10 - LED zarrachasi harakat qila oladigan ro'za. Yuqoridagi kabi millisekundlarda.

Xulosa

Agar siz shu qadar uzoqqa ketgan bo'lsangiz, sizda to'liq ishlaydigan va kulgili LED shlyapa bo'lishi kerak! Agar siz bu bilan ko'proq narsani qilishni xohlasangiz, keyingi sahifada sozlamalarni o'zgartirish va o'zingizning ishlaringiz haqida ba'zi qo'shimcha ma'lumotlar mavjud. shuningdek, mening kodimning qolgan qismi nima qilayotgani haqida ba'zi tushuntirishlar.

5 -qadam: Kengaytirilgan va ixtiyoriy: Kodning ichida

Ta'sir va aylanishni aniqlash

Ta'sir/aylanishni aniqlash BNO055 yuqori G sensori funktsiyalari yordamida amalga oshiriladi. InitBNO055 () da quyidagi satrlar yordamida uning sezuvchanligini o'zgartirishingiz mumkin:

• 316 -qator: BNO055_ACC_HG_DURATION - tadbir qancha davom etishi kerak
• 317 -qator: BNO055_ACC_HG_THRESH - ta'sir qanchalik qiyin bo'lishi kerak
• 319 -qator: BNO055_GYR_HR_Z_SET - aylanish tezligi chegarasi
• 320 -qator: BNO055_GYR_DUR_Z - aylanish qancha davom etishi kerak

Ikkala qiymat ham 8 bitli ikkilik, hozirda ta'sir B11000000 ga o'rnatildi, bu 255 dan 192 tasi.

Ta'sir yoki aylantirish aniqlanganda, BNO055 kodni aylananing boshida qidiradigan qiymatni o'rnatadi:

// Tugatilgan har qanday uzilishlarni aniqlang, ya'ni yuqori bayt tufayli intStatus = readByte (BNO055_ADDRESS, BNO055_INT_STATUS); if (intStatus> 8) {ta'sir (); } if if (intStatus> 0) {spin (); }

Ta'sir qilish xatti -harakatlarini o'zgartirish uchun koddagi yuqoridagi void Impact () qatorini yoki aylanish xatti -harakatlarini o'zgartirish uchun void spin () qatorini qidiring.

Yordamchilar

Men barcha LEDlarni bitta rangga tezda sozlash uchun oddiy yordamchi funktsiyani (void setAllLeds ()) yaratdim. Hammasini o'chirish uchun ulardan foydalaning:

setAllLeds (CRGB:: Qora);

Yoki FastLED kutubxonasi tan olgan har qanday rangni tanlashingiz mumkin:

setAllLeds (CRGB:: Qizil);

Bundan tashqari, fadeAllLeds () funktsiyasi mavjud, u barcha LEDlarni 25%ga kamaytiradi.

Zarrachalar sinfi

Kabel o'tkazishni soddalashtirish uchun men bitta LED chizig'idan foydalanishni xohlardim, lekin ularni bir nechta simlar kabi tutishlarini xohlardim. Bu mening birinchi urinishim bo'lgani uchun, men uni iloji boricha sodda saqlashni xohlardim, shuning uchun men bitta chiziqni ikkiga bo'laman, bunda o'rta LED (lar) bo'linadi. Bizda juft raqam yoki toq raqam bo'lishi mumkinligi uchun, biz buni hisobga olishimiz kerak. Men ba'zi global o'zgaruvchilardan boshlayman:

/ * * O'zgaruvchilar va LEDlar uchun idishlar */ CRGB LEDlari [NUM_LEDS]; statik imzosiz int curLedDelay = MAX_LED_DELAY; statik int centerLed = NUM_LEDS / 2; statik int maxLedPos = NUM_LEDS / 2; statik bool oddLeds = 0; statik bool zarrachaDir = 1; statik bool speedDir = 1; belgisiz uzun dirCount; imzosiz uzun hueCount;

Va setup () da ba'zi kodlar:

agar (NUM_LEDS % 2 == 1) {oddLeds = 1; maxLedPos = NUM_LEDS/2; } boshqa {oddLeds = 0; maxLedPos = NUM_LEDS/2 - 1; }

Agar bizda g'alati raqamlar bo'lsa, biz 1/2 nuqtani o'rtada ishlatmoqchimiz, aks holda biz 1/2 nuqtani xohlaymiz - 1. Buni 10 yoki 11 LED bilan ko'rish oson:

• 11 ta LED: 11/2 tamsayılar bilan 5 ga baholanishi kerak va kompyuterlar 0 dan boshlanadi. Shunday qilib, 0 - 4 - yarmi, 6 - 10 - ikkinchi yarmi, 5 - ular orasida. Biz bu holatda #5 ga xuddi ikkalasining bir qismi bo'lganidek munosabatda bo'lamiz, ya'ni har ikkala LED diodli simlar uchun ham 1 -o'rinda.
• 10 ta LED: 10/2 - 5. Lekin kompyuterlar 0 dan hisoblagani uchun, biz ulardan birini olib tashlashimiz kerak. Keyin bizda yarim - 0 - 4, ikkinchisi - 5 - 9. Birinchi virtual satr uchun #1 bo'ladi, ikkinchi virtual satr uchun #1 bo'ladi.

Keyin bizning zarracha kodimizda biz umumiy pozitsiyamizdan LED chizig'idagi haqiqiy pozitsiyalarigacha hisoblashimiz kerak:

if (oddLeds) {Pos1 = centerLed + CurrPos; Pos2 = centerLed - CurrPos; } boshqa {Pos1 = centerLed + CurrPos; Pos2 = (centerLed -1) - CurrPos; }

Kodda, shuningdek, zarracha yo'nalishini o'zgartirishi mumkin bo'lgan shartlar mavjud, shuning uchun biz buni ham hisobga olishimiz kerak:

if (particleDir) {if ((CurrPos == NUM_LEDS/2) && oddLeds) {CurrPos = 0; } boshqa if ((CurrPos == NUM_LEDS/2 - 1) && (! oddLeds)) {CurrPos = 0; } boshqa {CurrPos ++; }} boshqa {agar ((CurrPos == 0) && oddLeds) {CurrPos = centerLed; } boshqa if ((CurrPos == 0) && (! oddLeds)) {CurrPos = centerLed - 1; } boshqa {CurrPos--; }}

Shunday qilib, biz keyingi yo'nalishda qaysi LEDni yoqish kerakligini hisoblash uchun mo'ljallangan yo'nalishdan (particleDir) foydalanamiz, lekin biz LED chizig'ining haqiqiy uchiga yoki markaziy nuqtamizga etib kelganimizni ham hisobga olishimiz kerak. virtual satrlarning har biri.

Bularning barchasini aniqlab bo'lgach, kerak bo'lganda keyingi chiroqni yoqamiz:

if (particleDir) {if (oddLeds) {Pos1 = centerLed + CurrPos; Pos2 = centerLed - CurrPos; } boshqa {Pos1 = centerLed + CurrPos; Pos2 = (centerLed -1) - CurrPos; }} boshqa {agar (oddLeds) {Pos1 = centerLed - CurrPos; Pos2 = centerLed + CurrPos; } boshqa {Pos1 = centerLed - CurrPos; Pos2 = (centerLed -1) + CurrPos; }} leds [Pos1] = CHSV (CurrHue, 255, 255); leds [Pos2] = CHSV (CurrHue, 255, 255); FastLED.show ();}

Nega buni umuman sinf qilib qo'yish kerak? Odatdagidek, bu juda oddiy va sinfda bo'lish shart emas. Ammo menda bir vaqtning o'zida bir nechta zarrachalarning paydo bo'lishini ta'minlash uchun kodni yangilash rejalari bor, ba'zilari esa teskari ishlaydi, boshqalari esa oldinga siljiydi. O'ylaymanki, bir nechta zarrachalar yordamida aylanishni aniqlash uchun ajoyib imkoniyatlar mavjud.