Cum se construiește o lanternă LED RGB

Ce veți crea

Lucrul cu LED-urile poate varia de la simplu LED-uri la afișaje avansate pline colorate cu matrice de perete. Acest proiect se uită la lumea LED-urilor cu culori RGB adresabile și cum să le folosiți în proiectele electronice distractive. În acest tutorial vă voi arăta cum să construiți o lanternă RGB unde culoarea luminii, luminozitatea și viteza clipirii pot fi controlate cu cadrane pe lanternă.

Îți arăt cum să folosești un Atmega Tiny85 platformă pentru proiectele compatibile Arduino cu costuri reduse, lucrați cu LED-uri RGB adresabile, citiți și utilizați valorile din butoanele potențiometrului și întrerupătoarele de comutare și aflați câteva sfaturi de bază pentru a lucra cu componente electronice într-un proiect de pe panou.

Adunați componentele și instrumentele

Componente

Lanternă
16 Inel Neopixel cu LED
3.3V Trinket (placă mini-microcontroler compatibilă cu Arduino)
Trei potențiometre cu rotițe
Comutator rotitor On / Off
Comutare întrerupător de moduri
JST Jumper Wire
Lipo baterie
Lipo încărcător de baterie
Sârmă de conectare 26-Gauge (roșu, negru, galben, verde)
O bordură Prototype Strip cu racorduri de legare a plăcilor de cupru
Căldură termocontractabilă

Componente

Unelte

Hobby cuțit
Trageți cu un bit de 5/64 inch
Pistol cu lipici și lipici
Îndepărtarea sârmei care poate benzi sârmă de calibru 26
Computer cu IDE Arduino pentru programarea lui Trinket
Cablu USB A-Male la Mini-B (pentru programarea telefonului)
Cu clește cu ac
Marcator permanent cu punct final
Ciocan de lipit
Ajutând instrumentul de mână
Foarfece de utilitate
Banda electrică

Prezentare generală

Urmând instrucțiunile pentru acest proiect, veți crea circuitul, așa cum se arată în diagrama de mai jos, în interiorul corpului unei lanterne și fără un panou.

Teoria din spatele ei este simplă. Arduino-compatibil Breloc bord va citi valorile potențiometrelor. Acesta va folosi aceste valori pentru a manipula culoarea, luminozitatea și rata de clipire a inelului LED. Comutatorul comutator va aduce un alt pin pe trinket ridicat și scăzut pentru a comuta modurile lanternei de la modul de schimbare a culorii la luminozitate și modul clipire.

Examinați diagrama de mai jos și observați modul în care componentele sunt conectate la dispozitivul Trinket. Instrucțiunile vă vor conduce prin instalarea circuitului în corpul unei lanterne. Înainte de a merge mai departe, totuși, luați încărcătorul lipo și începe să vă încărcați bateria lipo de la un port USB. Veți avea nevoie de această taxă în câțiva pași.

Circuit Diagramă

Pregătiți corpul și reflectorul lanternei

Pentru acest proiect, veți elimina interiorul lanternei și veți folosi corpul pentru a găzdui proiectul. În această etapă veți pregăti lanterna pentru a deveni noua dvs. creație.

Pregătiți corpul lanternei

Deșurubați inelul care ține lentila clară și reflectorul în poziție. Deconectați inelul, obiectivul și reflectorul pentru următoarea jumătate a acestei etape.
Utilizând cleștele cu acul, scoateți comutatorul din partea laterală a lanternei și arcul bateriei din interior. Dacă ați utilizat modelul legat mai sus în lista componentelor, utilizați cleștii pentru a împinge urechea din interiorul comutatorului spre exterior, până când comutatorul se desface. O mică forță va fi necesară. Îndepărtați sau îndepărtați componentele metalice din interiorul lanternei până când aveți doar corpul din plastic gol.

Setați fiecare componentă pe corpul lanternei și marcați locul unde pinii componentei vor trece prin plastic cu marcatorul. Structura pe care am folosit-o arata ca imaginile de mai jos.

Găuriți găurile din corp care vor permite ca pinii să treacă
Tăiați orificiul comutatorului prin intermediul cuțitului de hobby. Comutatorul pe care l-am folosit avea o aripă pe o parte și trebuia să scot cercul pentru a se adapta. Nu potriviți încă piesele. Veți avea nevoie de lipire înainte de al asambla.

Pregătiți Reflectorul

Centurați inelul LED pe janta reflectorului
Marcați locația ÎN, VCC, și GND pinii de pe marginea reflectorului folosind marker-ul
Trageți o gaură în paharul reflectorului pentru a permite unui cablu să treacă prin inelul LED. Ignorați a patra gaură din reflector. M-am rătăcit puțin. Veți avea nevoie doar de cele trei menționate mai sus.

Reflectorul pregătit

Lipiți firele între componente

Fiecare dintre componente va avea nevoie de cabluri atașate. Se pot utiliza diferite tehnici pentru a conecta firul blocat la pinii componentelor și unul la celălalt. Iată câteva sfaturi:

Înainte de a lipi sârmă torsadată pe un știft, rețineți firul, aplicând o acoperire ușoară de lipire la fir
Utilizați un instrument de ajutor pentru a ține firul și componentele împreună, astfel încât să puteți ține soldul și fierul în celelalte două mâini
Când utilizați un instrument de mână de ajutor pentru a ține clema de sârmă, un fir sau doi în afară de punctul de lipire sau căldura de la lipire va face acoperirea din PVC moale și puteți obține cleme de prindere sau chiar găuri în sârmă
Utilizați tuburi termocontractante ori de câte ori puteți pentru a acoperi îmbinările și conexiunile. Acest lucru va împiedica scurgerile accidentale și va acționa ca o reducere a tensiunii
NU aplicați tuburi termocontractabile la fire înainte de a le introduce prin corpul lanternei sau nu se vor potrivi. Împrăștierea tubului este mai greu decât v-ați imagina, deci planificați înainte
Utilizați un pistol brichetă sau de încălzire pentru a micsora tubulatura (când este timpul)

Un bun instrument de ajutor este o necesitate pentru proiectele în care veți fi îmbinate și lipite componentele fără o placă de prototipuri. Îmi recomand foarte bine SparkFun Third Hand deoarece este stabil și ușor de utilizat. Puteți, de asemenea, să alegeți să vă construiți singur pe baza linkului Instrucțiuni de pe pagina de produs dacă sunteți înclinat.

potențiometre

Tăiați câte trei lungimi de 4 "de fire negre, roșii și galbene și lăsați la o distanță de 1/4" de la capăt
Lipiți firele roșii, galbene și negre pe potențiometrul de pe roată, unde roșu și negru sunt tensiune și respectiv sol. Rezistoarele nu sunt polarizate, astfel încât nu contează care pin este tensiunea și care este sol, dar să fie coerente
Lipiți firul galben pe pinul de ieșire al potențiometrului, pinul central al părții de mai sus. Acest fir va transporta tensiunea ajustată la pinul analogic de pe trinket, astfel încât să poată citi valoarea când o schimbi

Comutator basculant

Tăiați, lipiți și lipiți o sârmă roșie de 4 "pe o flanșă a comutatorului basculant. Comutatorul basculant va întrerupe alimentarea cu tensiune a acumulatorului.În multe componente este util să atașați la masă mai întâi când aplicați curentul.
Tăiați jumătatea firului jumperului JST și depozitați capătul mascul. Nu o veți folosi pentru acest proiect
Trageți firul roșu și cel negru separat de jumperul JST cu mufa JST de sex feminin, astfel încât să aveți aproximativ două inimi separate
Lipiți firul roșu din jumperul JST de sex feminin pe cealaltă flanșă a comutatorului basculant

LED Ring

Tăiați și lipiți o lungime de 4 "de fir roșu, negru și verde
Lipiți firele roșii și negre către VCC și GND găurile din inelul LED din spate, astfel încât firele să se extindă din partea din spate a inelului
Lipiți firul verde la ÎN gaura din spate
Filetați firele prin orificiile din reflector
Asigurați-vă că inelul LED este centrat pe reflector și puneți o pată de lipici fierbinte pe partea din spate a reflectorului unde traversează firele, astfel încât să mențină firele și, ulterior, inelul LED în loc

Comutator

Tăiați și lipiți o lungime de 4 "de fir roșu
Lipiți firul roșu pe un știft al comutatorului de comutare
Tăiați și lipiți o lungime de 2 "a firului negru
Lipiți firul negru la celălalt capăt al comutatorului

Atașați componentele la lanternă

Înainte de a lipi componentele în trinket, firele vor trebui să fie alimentate prin peretele lanternei. Urmați pașii de mai jos pentru a atașa toate componentele corpului lanternei.

Întoarceți ușor firele pentru potențiometru prin orificiile din lanternă, tragând firele din gură

Puneți o mică picătură de clei fierbinte pe partea inferioară a potențiometrului și apăsați-l ferm pe corpul lanternei
Repetați pentru toate cele trei potențiometre
Utilizați același proces pentru a plasa comutatorul de comutare pe corp
Alimentați firele pentru comutatorul basculant prin orificiul pe care l-ați tăiat și apăsați pe butonul de fixare

Componente atașate

Adunarea completa de lipit

Comutator

Comutatorul comutator va conecta alimentarea de 3.3V la un pin pe trinket care este setat la modul INPUT. Când energia electrică este permisă să curgă, pinul se va înregistra ca HIGH și programul va comuta modul în care lanterna funcționează. Rezistorul conectează pinul de pe trinket la sol trage în jos pin astfel încât să nu ridice schimbările tranzitorii de tensiune și să decidă să aleagă aleatoriu la un nivel ridicat.

Lipiți un rezistor la firul negru de la comutatorul de comutare. Dacă vă simțiți aventuros, puteți încerca să folosiți stilul NASA, dar am găsit o îmbinare dreaptă care funcționează foarte bine
Trageți tubul termocontractabil peste rezistență și până la fir. Acest lucru va fi folosit pentru a acoperi rezistorul îmbinare, rezistor și îmbinare la celălalt capăt al rezistorului, astfel încât o piesă de doi inch poate face. Utilizați o dimensiune a tubului care va aluneca peste două fire împreună. Veți vedea de ce într-o etapă următoare
Tăiați și lipiți o secțiune de 3 "din firul verde și firul negru
Rotiți un capăt al firului verde și negru împreună și aliniați-l cu lipit
Lipiți celălalt conductor al rezistorului la firele verde și negre conservate pe care tocmai le-ați pregătit. Aceasta va face o conexiune Y
Glisați tubul termocontractabil peste rezistor și îmbinarea Y
Răsuciți ușor o flacără sub tubulatură până când se strânge în poziție. Aveți grijă să nu ardeți tubul sau stratul din PVC al firului. Miroase rau si fumurile nu sunt bune. Nu mă întrebați cum știu

Putere nereglementată

În timp ce puterea nereglementată este foarte interesantă, nu este bine pentru electronică. Inelul LED și trinket pot accepta tensiunea bateriei brute de la întrerupător, dar restul ar trebui să fie reglat până la 3.3V de către regulatorul de tensiune al firmei Trinket. Pașii de mai jos vă arată cum să îmbinați împreună cablurile de alimentare nereglementate.

Alunecați o secțiune de 1 "din tubulatură termocontractabilă care va acoperi două lățimi de sârmă deasupra firului roșu de sârmă din comutatorul basculant
Tăiați și lipiți o secțiune de 3 "din fir roșu
Răsuciți capătul firului roșu al comutatorului de rotire împreună cu firul roșu pe care tocmai l-ați tăiat și plasați-l cu lipire. Sârmă liberă va merge până la Trinket în cele din urmă
Împingeți joncțiunea celor două fire pe care tocmai ați făcut-o cu inelul roșu din inelul LED
Alunecați tubul deasupra îmbinării și micsorați cu atenție
Lipiți plumbul roșu liber din această îmbinare Y în BĂŢ+ gaura de pe Trinket. Când faceți acest lucru, glisați vârful firului în trinket din partea de jos. Lăsați un spațiu mic între placa de trinket și acoperirea din PVC a firului. Dacă apăsați ferm pe învelișul PVC împotriva spătarului Trinket, aveți șansa de a vă topi PVC în articulație. Din nou, nu întrebați

Puterea reglementată

Ar trebui să existe patru cabluri de alimentare rămase care se încurcă din gura lanternei. Acestea vor avea nevoie de putere reglementată.

Tăiați și lipiți o secțiune de 4 "din fir roșu
Lipiți un capăt la 3V gaura de pe Trinket
Tăiați un rând al proto-board-ului, asigurându-vă că rândul este conectat cu placa de cupru. O pereche de foarfece grele va face munca rapidă a proto board-ului.

Tăiați o bucată de 5 găuri în afara benzii proto
Lipiți firul roșu din trinket în prima gaură a protoboard-ului. Alimentați firul prin spate, astfel încât să lipiți capătul de metal la cuprul plăcii
Lipiți restul de 4 fire roșii pe banda proto board. Asigurați-vă că le dezasamblați și că direcționați-le cu atenție înainte de lipire
Înfășurați firul și bandă expuse în bandă electrică pentru a împiedica scurgerea acestei magistrale de alimentare atunci când este împinsă în corpul lanternei

Masina de teren

Vor fi șase cabluri negre de la lanternă. Acestea trebuie să fie împământate împreună cu Trinket.

Tăiați o bucată cu șapte găuri din pro bandă
Tăiați și lipiți un fir de 4 "negru
Lipiți firul la GND gaura de pe Trinket similar cu felul in care lipiti firul rosu
Lipiți celelalte șase conductori negri către magistrala de la sol
Acoperiți cu bandă electrică

Semnalul duce la trinket

În acest moment ar trebui să rămână cu două verde (unul din inelul LED) și trei fire galbene. Firele verde sunt conexiuni digitale pentru controlul datelor cu inel LED și comutatorul de comutare HIGH / LOW. Firele galbene reprezintă nivelul analogic de tensiune de la potențiometrul pe care îl va avea Trinket-ul analogRead (). Pașii de mai jos descriu unde să le conectați.

Lipiți firul verde de la inelul LED la # 1 gaura de pe Trinket
Lipiți firul verde din îmbinarea comutatorului de comutare la # 0 gaura de pe Trinket
Lipiți firul galben de la potențiometrul pe care îl desemnați pentru a controla valoarea de culoare roșie la # 2 gaura de pe Trinket. În construirea mea acest lucru a fost cel mai stângaci potențiometru. Am setat comenzi roșu, verde, albastru de la stânga la dreapta
Lipiți firul galben de la potențiometrul de control verde la # 3 gaura de pe Trinket
Lipiți firul galben de la potențiometrul de control albastru la # 4 gaura de pe Trinket

Șobolani de șobolani

Toate cablurile ar trebui acum să fie lipite și contabilizate. Înainte de a umple lotul în lanternă, veți programa Trinket-ul și îl veți testa.

Programați Trinket

Trinket este similar cu familia de placi Arduino, deoarece folosește un cip Atmel, în special ATtiny85. Acesta este un cip mai mic decât cei mai mari veri bordenilor de la Arduino, dar totuși destul de puternici.

Pentru a obține costul până la ceva care ar putea fi lipit într-un proiect și lăsat, producătorul a oprit unele dintre cele mai scumpe părți care compun costul într-un fel de Arduino Uno. Din acest motiv, sunt necesare câțiva pași pentru a programa Trinket. Din fericire, există un tutorial strălucit despre cum să configurați ID-ul dvs. existent Arduino sau să instalați un a prefixat versiune. Urmați instrucțiunile din tutorial și împingeți schița de clipire a eșantionului la Trinket. Asigurați-vă că vă convine să împingeți cu succes o schiță către Trinket înainte de a continua.

Odată ce ați împins cu succes o schiță la Trinket, deschideți-o rgbflashlight schița care este în zip pachet cu acest tutorial. Puteți, de asemenea, să o găsiți și cea mai recentă diagrama Fritzing din depozitul github al rgbflashlight.

Observați că știfturile definite în schiță pentru pinii roșu, verde și albastru nu sunt aceleași cu găurile de ecran de mătase cărora le-au fost lipite cablurile. Acest lucru este cu siguranță confuz, dar dacă vă referiți înapoi la tutorialul de programare a Trinket și citiți imprimarea fină, veți vedea că analogRead funcția de pe platforma Trinket numerele de pini analogic diferit. Nu mă întrebați cât timp am pierdut înainte de a găsi acea bijuterie mică.

Power Up și Test

Acum sunteți gata să conectați alimentarea bateriei și să testați ansamblul.

Deconectați cablul de programare USB
Asigurați-vă că comutatorul basculant este în poziția oprit
Conectați bateria lipo la conectorul JST al proiectului
Răsuciți comutatorul basculant în poziția pornit

Ce se va întâmpla în continuare va depinde de orientarea potențiometrelor și a comutatorului de comutare. După câteva secunde, luminile ar trebui să se aprindă. Cele două tipuri de comportament pe care trebuie să vă așteptați sunt:

Comută întrerupătorul deschis (fără trecerea curentului): În acest mod, butoanele vor controla nivelele de saturație roșii, verzi și albastre prin rotirea lor. Încearcă-le.

Comutatorul de comutare este închis (trecerea curentului, PIN-ul este HIGH): În acest mod, butonul care controlează culoarea roșie în celălalt mod controlează acum luminozitatea inelului LED. Se face foarte luminos. Cadranul verde controlează cât de repede se aude LED-ul clipitor. Distrează-te cu asta.

Acum că ați confirmat că totul funcționează, este timpul să le puneți împreună.

Asamblați lanterna

Asigurați-vă că întrerupătorul este oprit înainte de pornire.

Puneți cu grijă firele într-un pachet și le alunecați în corpul lanternei. Asigurați-vă că nu există contact neintenționat cu firul expus. Dacă ați folosit tubul termocontractabil și banda electrică sugerată, nu trebuie să vă faceți griji
Glisați acumulatorul în corpul lanternei astfel încât să fie ușor să reveniți la încărcare
Puneți inelul LED și reflectorul în gura lanternei și acoperiți-le cu lentilele și inelul
Țineți obiectivul în jos ferm împotriva inelului LED și rotiți ușor inelul blițului. Prin apăsarea în jos a obiectivului, împiedicați inelul LED să se rotească și să încurce firele din interiorul lanternei. Inelul blițului nu se va înșuruba complet închis din cauza spațiului pe care inelul LED-ului îl are între reflector și obiectiv. Strângeți ușor.

rezumat

Acest tutorial vă arată cum să construiți o lanternă de înaltă tehnologie care rulează pe o baterie de litiu-ion și poate străluci în fiecare culoare a curcubeului. Pe deasupra, copiii nu-și pot ține mâinile de pe ea, cel puțin nu pot.

Mai important, v-ați extins abilitățile în lucrul cu electronica bazată pe Arduino. Ai învățat cum să folosești un Atmega Tiny85 bazate pe Trinket pentru proiectele compatibile Arduino cu costuri reduse. Ați lucrat cu LED-uri RGB adresabile și citiți valorile de la cadrele de potențiometru și comutatoarele de comutare pentru a controla culorile, luminozitatea și rata de clipire a luminilor.

De asemenea, ați câștigat câteva sfaturi și o experiență de construire a unui proiect într-un caz non-standard. Efectul intermitent special este probabil cel mai simplu efect care se poate face cu inelul LED, deci nu ezitați să explorați cu codul pentru Trinket și să vedeți ce alte efecte speciale puteți crea.

Competențe informatice