שולחן קפה Arduino LED נשלט על ידי Bluetooth: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

זה היה הפרויקט האמיתי הראשון שלי של ארדואינו והוא גם ההוראה הראשון שלי אז היו אדיבים בתגובות:) רציתי לנסות לענות על השאלות שלקח לי זמן להבין ולספק הוראות מפורטות כך שאם אתם מכירים מאוד חובבנים אלקטרוניקה אז אתה כנראה יכול לרפרף על כל שלב, אבל אם אתה חדש בתחום זה אמור לספק לך את כל מה שאתה צריך.

מטרת הפרויקט הייתה ליצור מסך בגודל 12 על 12 פיקסלים בשולחן קפה שניתן לשלוט בו באמצעות בלוטות 'ולשמש בו תאורה מגניבה/לשחק עליו.

לצורך בנייה זו תזדקקו לחלקים הבאים:

1. Arudino Mega (או שיבוט)-https://www.amazon.co.uk/Arduino-Mega-2560-R3-Micr…
2. מגן כרטיס מיקרו SD Arduino (השתמשתי בזה והלחמתי את הכותרות) -
3. כרטיס מיקרו SD - כל גודל יסתדר אך יש לעצב אותו ב- FAT32
4. רצועת LED WS2812B 5 מטר הניתנת לרכישה -
5. מודול Bluetooth HC05 -
6. ספק כוח 5 V 6 אמפר-(השתמשתי בזה אבל יש מאה אחרים ב- eBay)
7. שולחן LACK של איקאה (הקלאסיקה של החובבים) -
8. גישה לחותך לייזר עבור דיקט 3 מ"מ (או יד יציבה מאוד). ניתן להזמין חלקים לחיתוך לייזר באינטרנט במקומות שונים (https://www.hobbytronics.co.uk/laser-cutting למשל)
9. צבע ריסוס לבן
10. 2 מ 'אלומיניום קטע T (1 1/2 x 1 1/2 x 1/8) -
11. 450 מ"מ x 450 מ"מ x 6 מ"מ זכוכית (רוב הזגגים המקומיים יכולים לחתוך עבורך חתיכות מותאמות אישית אבל השתמשתי בחבר'ה האלה
12. 1 x 100 קבלים Farad מיקרו
13. נגד 2x1k
14. נגד 1 x 2k
15. 1 x פוטנציומטר סיבובי ליניארי
16. מגשרים שונים (כנראה תריסר במהלך אב הטיפוס)
17. לפחות שלושה צבעים של כבלים עבים יחסית להלחמה (זה יכול למשוך כמה זרמים גדולים ולכן לא הייתי ממליץ על חוטי מגשר לצורך ההספק)
18. לוח חשמל למעגל הפנימי (אל תדאג זה פשוט מאוד)

כלים נדרשים:

1. מגהץ + הלחמה
2. זוג חתיכות
3. חשפניות חוטים
4. דרמל או פאזל מסוג כלשהו לפרוץ את השולחן. השתמשתי ב https://www.amazon.co.uk/gp/product/B0078LENZC/ref… עם פיסות חיתוך ספיראליות

שלב 1: בדיקה ופריסה ראשונית

יציאת השיחה הראשונה היא לחתוך את רצועת ה- LED לאורכים הדרושים לך. רצועת LED זו ממש קלה לשימוש מכיוון שיש לה רק 3 סיכות וגורמת ל- Arduino לבצע את העבודה האמיתית. חתכתי את הסליל ל -12 חלקים כל אחד באורך 12 נוריות LED כפי שמוצג באיור והנחתי אותם על גב השולחן כדי לעזור לי לדמיין לאן אני הולך עם זה.

אז נשארו לי כמה נוריות אז חיברתי אותן ל- UNO של Arduino שהייתי צריך לבדוק אם הן עובדות (אתה יכול להשתמש גם במגה המוזכרת במתווה הפרויקט). לשם כך חתכתי והפשטתי כמה כותרות זכר לזכר והלחמתי אותן לרפידות בקצה רצועת הלד. ברצועת WS2812 השתמשתי בחוט 5V אדום, הקרקע לבנה והנתונים ירוקים. הקפד לשים לב לחץ הכיוון המודפס ברצועת WS2812B, כך שלא תנסה לשלוח נתונים בכיוון הלא נכון. חיברתי את קו 5V ל- 5V ב- Arduino, Ground to GND ו- Data לסיכה 6 עם נגד 1k בסדרה. זכור כי סכמטת ה- Fritzing של נוריות ה- WS2812B שונה במקצת מאלה שסיפקתי - די לומר, רק וודא שהחיבור של הנתונים לסיכה 6, ה- Gnd מחובר לקרקע ו -5 מחובר ל- 5V.

עם כל כך מעט נוריות (5 בערך) הארדואינו אמור להיות בסדר לספק את הכוח; עם זאת אתה לא יכול להפעיל הרבה כמו כאשר הם על לבן מלא נוריות לצייר עד 60mA כל יכול במהירות להציף את Arduino.

בהנחה שיש לך את Arduino IDE (אם לא הורד והתקן אותו) הגדר את סוג ערכת השבבים ל- Arduino שיש לך והגדר את יציאת ה- COM לזה שמציג Arduino באפשרויות. כעת הורד את ספריית FastLED והתקן אותה (https://fastled.io/). פתח את הדוגמה striptest.h והגדר את מספר הלדים בסקיצה לכמה שיש לך (נותרו לי 5). הקש על אמת ו (בהנחה שהכל בסדר) העלה אותו ל- Arduino וכדאי שתראה את האורות ברצועה הקטנה נדלקים ומשנים את צבעם.

שלב 2: הלחמת המטריצה והלוח

עכשיו הגיע הזמן להתחיל ליצור את מטריצת ה- LED.

גזרו 11 אורכים קצרים מכל אחד משלושת צבעי החוט שיש לכם. וודא שהם ארוכים מספיק כדי לעבור מקצה רצועה אחת לתחילת הרצועה הבאה. בעת הנחת רצועות ה- LED, עליך לוודא שחץ זרימת הנתונים עוקב אחר נחש. לאחר פירוש הדבר, הלחמו בזהירות כל שורה מובילה לשורה הבאה כפי שמוצג באיור. זה הרבה יותר קל אם אתה משתמש באותו צבע לכל סוג חיבור.

כעת, בהלחמה נוספת, עלינו ליצור לוח חשבונות שיטפל בחשמל מרשת החשמל. הלחמתי שני עמודים על לוח החשבונות יחד עבור ה -5 V ו- GND כך שהוא יתמודד טוב יותר עם הזרם. עיין בתרשים המצורף של המעגל שאתה צריך ליצור. בעת הלחמת הקבל, וודא שהקצה השלילי מחובר למעקה ה- GND, לא לזה של 5V. לאחר סיום לוח החשבון עלינו לחבר את ה- +VE וה- GND לרצועת ה- LED וגם להשתמש בחצי השני של המגשרים שחתכנו קודם לכן כדי לחבר את הארדואינו לספק הכוח וללוח הרצועה. עכשיו יהיה זמן טוב להוסיף את לוח הפריצה של SD לארדואינו כדי שנוכל לשמור אליו קבצים ולקרוא ממנו מאוחר יותר. לאחר לוח הפריצה של SD במקומו נוכל לחבר את מסילת 5V לסיכת Vin ואת ה- GND לכל סיכת GND בארדואינו.

לבסוף, אנו יכולים לחבר פוטנציומטר לקלט אנלוגי A0 כפי שמוצג כך שתהיה לנו דרך לשלוט על בהירות הנורות.

לאחר שכל זה נעשה נוכל להעלות שוב את הסקיצה החשפנית ולשנות את מספר הלדים ל 144. ודא שספק החשמל פעיל לפני שתעלה את הסקיצה הזו. יש לקוות שכל הנוריות צריכות להאיר בדפוסי הסקיצה החשפנית כדי שנדע שהכל עובד.

שלב 3: שילוב מודול Bluetooth

פיסת החיווט האחרונה כעת, יחידת HC05 מתחברת למגה Arduino כפי שמוצג בתרשים. וודא שיחידת HC05 מתחברת ליציאות Rx1 ו- Tx1 במגה - זה מקל על התכנות הרבה יותר ונמנע מהשימוש בספריית "תוכנות הסידרה".

NB. יחידת HC05 תקבל 5V ב או 3.3V ב ובדרך כלל פועלת על לוגיקה של 3.3V אז חיברתי אותה למעקה 3.3V. כמה מדריכים אחרים הראו את ה- Tx (ב- Arduino) ל- Rx (ביחידת HC05) עם מעגל מפריד פוטנציאלי כדי לדפוק את ההיגיון של 5 V מה- Arduino לרמה המקורית של מודול HC05. זו הסיבה שהיו לי הנגדים 1k ו- 2k ברשימת החלקים; עם זאת, לא טרחתי וזה נראה שמח לחלוטין על השולחן שלי:)

שלב 4: פריצה לשולחן

כעת עלינו להתחיל לחתוך את השולחן בנפרד כדי לתת ללדים ולאלקטרוניקה שלנו בית חדש.

סמנו תחילה ריבוע של 450 מ"מ על 450 מ"מ באמצע החלק העליון של שולחן העבודה LACK. בעזרת ה- Dremel (או פאזל) חותכים את הריבוע כמיטב יכולתכם כדי לשמור אותו ישר. כעת נוכל להסיר את החלק העליון ואת החלקים הפנימיים של הקרטון ולהשאיר אותך עם שולחן חלול כפי שמוצג בתמונה. באמצעות שוב ה- Dremel נוכל לקדוח חור בפינה בתחתית השולחן כך שיהיה לנו לאן לנתב את כבל החשמל.

לאחר שהשולחן מוכן נוכל להקליט את הלדים למטה בערך במיקומים הנכונים לפני שנמשיך לשלב הבא. מצאתי את זה שימושי לוודא שהאלקטרוניקה הייתה נכונה אחרי כל שלב, אז נסה שוב את המערכון החשפני.

ברגע שנוח לך שהכל נמצא במקום הנכון, תוכל לקדוח כמה חורים קטנים כדי להרכיב את ספק הכוח בתוך קצה השולחן באמצעות ברגים קטנים. בחרתי להרכיב את הארדואינו מחוץ לשולחן כדי שאוכל לתכנת מחדש בקלות אם ארצה אך הוא מותקן הפוך לתחתית השולחן ולא ניתן לראות אותו בקלות. הרכבתי גם את הפוטנציומטר בחלק התחתון של השולחן כך שבקרת הבהירות תיראה נחמדה ומקצועית.

שלב 5: חלקי חיתוך בלייזר

כעת עלינו להציג את החלקים החתוכים בלייזר היוצרים את מטריצת הריבועים כך שהגדרנו פיקסלים. צירפתי את קבצי ה- dxf לחלקי החיתוך בלייזר היוצרים את מטריצת העץ וגם תמונות שלהם כך שתדע איך הם צריכים להיראות. הם עשויים משני חלקים נפרדים, האחד עובר לאורך כל שורה של נוריות LED והשני חוצה אותם. בחלקים החוצים יש פער בגובה 10 מ"מ שנחתך בתחתית כדי לאפשר את החיווט לעבור. ניתן לצמצם פער זה ל -5 מ"מ מכיוון שנראה שיש לי מעט דליפת אור מפיקסל אחד למשנהו.

11 עותקים של שני החלקים צריכים לחתוך בלייזר מתוך דיקט 3 מ מ ולאחר מכן להרכיב אותם כדי לוודא שהם מתאימים כראוי. ברגע שאתה שמח, פרק את המטריצה שוב והרסס אותה בלבן כדי לשפר את המאפיינים הרפלקטיביים של השולחן. כשהן יבשות, החזירו אותן שוב והניחו אותן מעל הלדים. אולי יהיה קצת יותר קשה להתאים אותם לאחר הריסוס מכיוון שהם עכשיו קצת יותר עבים אבל אל תדאג פשוט הקש אותם בעדינות למקום לפני שאתה מכניס את המטריצה לשולחן.

שלב 6: גלדיאטור

כעת יש לנו את כל החומרה המיושמת שנוכל להתחיל להסתכל על תוכנות. הורדתי והתקנתי תוכנה בשם Glediator ליצירת אנימציות עבור הלדים (https://www.solderlab.de/index.php/software/glediat…). הוראות ההתקנה יכולות להיות מעט מסובכות אבל עקוב מקרוב אחר האתר ואתה אמור להיות בסדר. עלינו גם להוריד את הסקיצה מאתר Glediator להעלאה ל- Arduino (https://www.solderlab.de/index.php/downloads/catego…). אנו משתמשים בנורות WS2812B, לכן הקפד להוריד את הנורית הנכונה (WS2812 Glediator Interface). לאחר שתפתח את המערכון הזה, שנה את NUMBER_OF_PIXELS ל- 144 והעלה אותו ל- Arduino.

לאחר התקנת Glediator נוכל להתחיל לשחק אנימציות על השולחן. ראשית עלינו להגדיר את גודל המטריצה ל -12 x 12 בתוכנת Glediator וגם להגדיר את סוג הפלט ל- HSBL - נחש אופקי (התחלתי) תחתון שמאל מכיוון שזו הדרך חיברנו את הנורות ולשנות את סדר הצבע ל- GRB (בשביל זה נוריות LED לוקחות נתונים). בכרטיסיית הפלט, פתח את יציאת ה- COM ומטריצת ה- LED צריכה להתחיל להציג את תבנית ה- LED במסך האמצעי של תוכנת הגלידאטור.

אתה יכול ליצור אנימציות ולהקליט אותן לקובץ.dat שנוכל להעלות לכרטיס ה- SD, כלומר ניתן להציג את האנימציות האהובות עליך על השולחן ללא צורך בחיבור מחשב. יש כמה הדרכות מקוונות בנושא (https://hackaday.io/project/5714-glediator-from-sd… למשל). שיניתי כמה מקורות קוד שונים כדי לעבוד בשביל זה אז הקוד שלי אמור להיות תקין.

בעת שמירת האנימציות שלך, הקפד לשמור אותן כ- "animX.dat" כאשר X הוא מספר כלשהו בין 1-15. תוכל ליישם יותר על ידי שינוי מספר שורות בקוד שלי.

הערה- בעת הקלטת קבצי Glediator, התוכנה מכילה באג, מה שאומר שהיא לא זוכרת כיצד חיברת את רצועת ה- LED. בקוד שלי יישמתי פונקציה פשוטה להפוך את סדר השורות הזוגיות כלומר הכל מוצג בצורה נכונה

שלב 7: שליטה טורית Bluetooth

התקנת תקשורת בלוטות 'בין סמארטפון לארדואינו הוכיחה את עצמה מסובכת להפליא אך ישנם כמה צעדים פשוטים שיקלו על זה הרבה יותר. ראשית, יהיה עליך להוריד אפליקציה לסמארטפון שלך. השתמשתי ב https://play.google.com/store/apps/details?id=com…. אבל כנראה שיש מקבילה לאייפון (שעליה לשלם; p)

אולי שמת לב שלמודול HC05 יש מתג קטן. אם אתה מפעיל אותו עם מתג זה לחוץ למטה הוא נכנס למצב AT מה שאומר שתוכל לחקור בו פרמטרים ולשנות אותם אם תרצה.

העלה את הסקיצה המצורפת למגה והגדר את התעריף הטורי במחשב שלך ל- 9600. נתק את החשמל ליחידת HC05 ולאחר מכן לחץ על הלחצן עליו למטה כאשר אתה מחבר אותו מחדש. המהבהב אמור להיות בערך אחת לשתי שניות - כעת HC05 נמצא במצב AT.

כעת במסך הטורי אנו יכולים לשלוח פקודות ל- HC05 ולראות את תגובתו. הקלד "AT" ולחץ על שלח ואתה אמור לראות "אישור" חוזר על הצג הטורי - כעת אנו יודעים שהוא מקשיב. ניתן לשנות את שם ה- bluetooth של המכשיר על ידי הקלדת "AT+NAME = XYZPQR" כאשר XYZPQR הוא מה שאתה רוצה שיקרא למודול. התקשרתי שלי LightWave. קוד הסיסמה המוגדר כברירת מחדל עבור מודול ה- Bluetooth הוא 1234 (או 0000) אך ניתן לשנות זאת גם על ידי שליחת "AT+PSWD = 9876" למשל. לבסוף, אנו יכולים לשנות את קצב התקשורת של HC05 על ידי שליחת "AT+UART = 38400". זהו שיעור ברירת המחדל עבור רוב המודולים של HC05, אך שלי נקבע באופן שונה ולכן מומלץ להגדיר אותו כדי להיות בטוח. יש הרבה יותר פרטים על הפקודות האלה כאן: https://www.itead.cc/wiki/Serial_Port_Bluetooth_M… ויש גם הוראות לגבי שלב זה שיש בהן הרבה יותר פרטים https://www.instructables.com/id/Modify -ה-HC-05-…

כעת נוכל לשלוח פקודות למודול באמצעות מכשיר Bluetooth. ראשית נתק את החשמל למודול HC05 ולאחר מכן חבר אותו מחדש. אתה צריך לראות שקצב המהבהב של ה- LED מהיר בהרבה - פירוש הדבר שהוא מחכה כעת להתאמה. בסמארטפון שלך, פתח את אפליקציית בקר ה- Bluetooth של Arduino ומצא את מודול HC05. אם לא שינית את השם סביר להניח שהוא יקרא HC05 או דומה. כאשר ניתנות לך האפשרויות כיצד ברצונך להתחבר, בחר במצב מסוף. עכשיו נסה לשלוח מספרים וטקסט ולראות אם הצג הטורי במחשב האישי מדווח שהם התקבלו. אני מקווה שיש להם את זה כדי שנוכל להמשיך הלאה, אם לא יש הרבה מדריכים שיכולים לתת לך כמה רמזים (https://www.instructables.com/id/Bluetooth-Hc-05-W… למשל).

הדבר האחרון שצריך לעשות כאן הוא למפות את כניסות הבקר למספרים ש Arduino יכול לעשות איתם משהו. השתמשתי בערכים הבאים:

למעלה = 1, למטה = 2, שמאל = 3, ימין = 4, התחל = 5, בחר = 6.

שלב 8: משחקים

אני לא לוקח קרדיט על קוד המשחק. השתמשתי בקוד המקור שנמצא כאן https://github.com/davidhrbaty/IKEA-LED-Table שנכתב על ידי davidhrbaty. עם זאת, שיניתי אותו בכמה דרכים שונות:

1. הוספתי פונקציית מגבלת בהירות המבוססת על ערך הפוטנציומטר כדי שנוכל לשנות את הבהירות
2. הסרתי את משחק הלבנים כי לא הצלחתי לגרום לו להרכיב
3. שיניתי את קידוד הצבעים של קוביות הטטריס כך שכולם היו בצבעים שונים
4. סידרתי מחדש את התפריט
5. יישמתי אפשרות להפעיל אנימציות מכרטיס ה- SD
6. הוספתי בתפריט מעקב אחר ציונים גבוהים ואפשרות תצוגה של ציונים גבוהים

הקוד המצורף אמור פשוט לפעול מיד אבל אם לא ההצעה שלי תהיה הפשטת משחקים שנראים כגורמים להודעות שגיאה ואימות הקוד שוב עד שתגלה היכן הבעיה. לאחר מכן הוסף בהדרגה במורכבות רבה יותר.

המחבר המקורי של הקוד הזה עשה עבודה נהדרת בבניית משהו שהוא ממש מודולרי וקל להוסיף אותו. לא כל כך קשה להוסיף במקרים נוספים כדי להוסיף פונקציות נוספות לטבלה.

האפשרויות בתפריט הן:

1. כרטיס SD - משחק אנימציות המאוחסנות בכרטיס ה- SD
2. טטריס
3. נָחָשׁ
4. פונג
5. קוביות - מחולל עצבים אקראי בין 1 ל -6
6. אנימציה - אוסף אנימציות מספריית FastLED
7. אנימציה של כוכבים - עריכה - יישמתי כעת את משחק החיים של קונוויי במקום האנימציה הזו
8. הנפשת קשת
9. ציונים גבוהים - מציג ציונים גבוהים עבור טטריס ונחש

לפני שתתחיל לשחק עליך ליצור שני קבצי txt בכרטיס ה- SD, האחד נקרא "teths.txt" והשני נקרא "snkhs.txt". בשני הקבצים הללו יש לשים את המספר 0 ואז לשמור אותם בתיקיית הבסיס של כרטיס ה- SD. אלה הם קבצי המעקב אחר ציונים גבוהים והם יעודכנו בכל פעם שהניקוד הגבוה יובס. אם אתה רוצה לאפס אותו, פשוט שנה את הערכים בחזרה ל- 0 במחשב.

לאחר שתעלה את תוכנית LED_table ל- Arduino תוכל לפתוח את הצג הטורי ואתה אמור להיות מסוגל לראות את פקודות ה- bluetooth בזמן שאתה שולח אותן - כך תדע שהכל עובד בסדר.

שלב 9: תהנה

כל שנותר לעשות הוא להעלות את קוד שולחן ה- LED הראשי למגה ואז ליהנות מהמשחק ולספר לי על הציונים הגבוהים שלך!

אני עדיין מחכה לחלקים שיגיעו שולחן השולחן (קטע אלומיניום T וזכוכית) אבל השולחן עכשיו מתפקד מצוין ואני יכול לשחק עליו משחקים.

הודע לי אם יש לך הערות, עריכות או זיהוי טעויות שעשיתי.

שלב 10: עדכון

עכשיו זה נגמר לגמרי!:)

לבסוף קיבלתי את קטע ה- T מאלומיניום לשוליים ועשיתי את מיטב עבודתי בביטול המפרק (מסתבר ש 45 מעלות היא אחת הזוויות הקשות יותר) אך היא מרובעת כמעט לחלוטין. בחלק העליון החלטתי לקבל דף זכוכית עבה יותר (425 x 425 x 8 מ מ) והקפאתי את החלק התחתון בעזרת תרסיס זילוף זכוכית רוסטולאום. השתמשתי בחבילה רגילה (איטום סיליקון) לחיבור החלק העליון וחתיכות הזווית כך שיהיה מעט גמישות במפרקים במידת הצורך.

עדכון מעודכן. עכשיו הוספתי במשחק החיים של קונוויי כאופציה 7 בתפריט ולא באנימציה של הכוכבים מכיוון שמעולם לא השתמשתי בו. אם אינך יודע מהו המשחק הזה, גוגל אותו, אך בעצם זהו משחק שחקן אפס המציג אבולוציה המבוססת על שלושה כללים פשוטים. משחק החיים של קונוויי

עדכון^3. ביצעתי כמה שינויים בקוד כך שהוא כולל כעת תיקון באגים בנוגע לעמעם של נוריות LED אדומות וכולל גם אנימציה של עץ חג המולד כאפשרות 11 בתפריט. תהנה.