Nepájivé svetlušky / Bleskové chyby: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Na Halloween som chcel na svoj dvor pridať LED svetlušky (chyby bleskov, kde som vyrastal), a rozhodol som sa urobiť niekoľko s LED vláknami a Arduinom. Existuje mnoho podobných projektov, ale väčšina vyžaduje spájkovanie a obvody. Sú skvelé, ale rozhodol som sa zistiť, či sa to dá všetko urobiť bez spájkovania, aby bolo ich vytváranie veľmi jednoduché.

Tiež som napísal kód, aby som ľahko spravoval ľubovoľný počet svetlušiek, ktoré môžu realisticky blikať.

Základným prístupom je použiť vlákna WS2811 LED, pretože sú už vodotesné. Sú obľúbené pre sviatočné osvetlenie a kombinácia čipu WS2811 a LED diódy 5050 v nich je v podstate chunkierovejšou verziou WS2812b alebo „Neopixels“v jazyku Adafruit. Ich ďalšou výhodou je, že na ľubovoľný počet LED diód je potrebná iba jedna dátová linka.

Napájanie je veľmi jednoduché - mini USB kábel k akémukoľvek napájaciemu bloku alebo batérii USB. Nepotrebujú veľa energie a na USB batériu vydržia dlho.

Krok 1: Diely

Zoznam dielov je zámerne jednoduchý:

- Arduino. Použil som Arduino Nano, pretože sú lacnejšie a menšie. Majú takmer rovnaké špecifikácie ako Arduino Uno. Tie na vyššie uvedenom odkaze majú kolíky spájkované a sú dodávané s káblami micro USB. Budete potrebovať mini USB kábel a niektoré sú dodávané s nano prepojenými vyššie.

- Terminálny štít Arduino Nano. Toto je trik pre nespájkovanie - na pripevnenie vodičov môžete použiť skrutkovač. Ak chcete namiesto toho spájkovať tri vodiče, môžete to preskočiť a objednať dosky Arduino Nano s nepripojenými kolíkmi, aby ste mohli spájkovať priamo na doske Nano.

- LED diódy. Použil som vlákna WS2811, ktoré sú naprogramované rovnako ako LED pásy WS2812b. Sú vodotesné a niektoré som dostal s čiernymi drôtikmi, aby boli v rastlinách menej viditeľné. Dodávajú sa tiež so zelenými drôtmi. Dodávajú sa s 50 LED diódami na vlákno a majú konektory, aby ste ich mohli reťaziť. Používam 100-200 LED diód, takže 2 až 4 z týchto prameňov. Napájam ich pre jednoduchosť regulátorom Arduino 5v.

- Batéria. Moju som napájal ľubovoľnou batériou USB, ale môžete ju tiež zapojiť do akéhokoľvek zdroja USB. - Základná batéria - Väčšia batéria - Obrovská batéria - pravdepodobne prehnané Tieto dva posledné sú skvelé pre roboty a LED osvetlenie, pretože majú výstupy 5 V aj 12 V.

- Konektor JST - tieto sú dodávané s vláknami LED, ale pre prípad, že sú to tie, ktoré sú potrebné.

Krok 2: Zostavenie

Montáž je veľmi jednoduchá.

Zapojte Arduino Nano do krytu svoriek. Podľa štítkov skontrolujte, či sú kolíky správne - je možné ich zasunúť dozadu.

Použite náhradný konektor JST, ktorý sa dodáva s diódami LED. Pripojte 5v a Gnd k tým pinom na Arduine. Pripojte dátový riadok k pinu 6 (dá sa zmeniť v kóde, ak chcete).

LED pramene sú dodávané s napájacími vodičmi, ktoré sú odizolované a pocínované. Mohlo by dôjsť k skratu batérie, preto ich odrežte alebo zalepte páskou (alebo použite zmršťovaciu hadičku, ak ju máte). Pocínované hroty som odstrihla a jednu som skrátila ako druhú, aby som sa nedotkol.

Teraz môžete prameň zapojiť do Arduina.

To je všetko!

Počet diód LED a výkon

Každá z 5050 LED diód v prameni môže používať 60 mA, keď je úplne zapnutá. Pretože existujú tri diódy LED (červená/zelená/modrá) a každá z nich môže mať hodnotu 0-256 (v kóde), úplné rozsvietenie bude 256 + 256 + 256 = 768 pre červenú, zelenú a modrú intenzitu. V mojom kóde používam 50 pre červenú, 50 pre zelenú a 0 pre modrú, takže každá dióda LED spotrebuje približne 60mA * 100 /768 = 7,8125mA na LED, keď sú zapnuté.

Kľúčové je, koľko LED diód by súčasne svietilo. Môj kód ich v súčasnej dobe len zapína pri veľmi nízkych náhodných kurzoch - 5/10 000 000. V praxi som ich naraz videl iba niekoľko, ale teoreticky by mohli všetky pokračovať naraz. Mohol by som naraz pridať kód na obmedzenie počtu, ale pravdepodobnosť je veľmi malá. Zapnuté číslo je čiastočne závislé od počtu LED diód a pravdepodobnosť je vypočítaná pre každú LED diódu, takže keď sa pridajú LED diódy, rozsvieti sa viac LED diód.

Regulátor Arduino 5v môže napájať asi 500 mA a niektoré sa používajú pre samotné Arduino, takže je k dispozícii asi 450 mA. Pri 7,8 mA na diódu LED, čo umožňuje rozsvietenie približne 57 diód LED súčasne, a dokonca aj vtedy, keď dióda LED svieti, väčšinou slabne nahor alebo nadol a používa ešte menej energie. Prakticky je napájací adaptér USB Arduino vhodný pre mnoho diód LED.

Počet LED diód a pamäť Arduino

Pri zostavovaní programu so 100 diódami LED Arduino IDE hlásilo, že sa používa 21% pamäte DRAM (väčšinou pre stavové pole LED), pre 300 diód LED to bolo 60%. Niekoľko prameňov je teda v poriadku. Ak potrebujete oveľa viac diód LED, môžete si nechať viesť zoznam diód LED, ktoré sú skutočne zapnuté - bolo by to oveľa efektívnejšie, ale s toľkými vláknami narazíte aj na problémy s napájaním - pokles napätia a budete potrebovať techniky ako vstrekovanie energie. Použil som to v iných pokynoch, ale presahuje rámec tohto rýchleho projektu. Na 100-200 LED diódach je dostatok pamäte DRAM a napájania.

Krok 3: Naprogramujte Arduino

Priložený náčrt bude blikať LED diódy ako svetlušky. Kód je trochu komentovaný, ale hlavnou vecou je nastaviť počet diód LED na počet, ktorý používate.

Krok 4: Poloha, výkon, odolnosť voči poveternostným vplyvom

Tento projekt je napájaný portom USB na Arduine, takže je možné použiť akýkoľvek zdroj napájania USB. Na trvalejšie zobrazenie môžete použiť nástenný adaptér USB.

Ak bude projekt nejaký čas vonku, mal by byť vodotesný. Vodotesný box na elektroniku alebo dokonca nádoba na potraviny je v poriadku.