Zjarri i egër: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Ky projekt u frymëzua nga zjarri mistik në Game of Thrones, një lëng i gjelbër, i cili, kur u ndez, shpërtheu në flakë jeshile. Projekti përqendrohet në përdorimin e shiritave LED RGB SMD5050 për efekte të personalizuara të ngjyrave. Tre objekte qelqi janë të pajisura me një shirit prej gjashtë LED RGB secila. Një Arduino Uno krijon një zjarr si model dridhës për dritat. LED -të RGB janë të nevojshme për të krijuar një model ngjyre nga jeshile e errët deri në jeshile të ndritshme deri në të bardhë më të ndritshme. Një LED i thjeshtë jeshil nuk është i mjaftueshëm, ai ka nevojë për përbërësit e kuq dhe blu për të krijuar të bardhë të ndritshme. Si bonus, ky harduer mund të prodhojë çdo ngjyrë tjetër. Objektet e qelqit janë të nevojshme për të thyer dritën dhe për të maskuar burimin aktual të dritës, domethënë shiritat e vegjël, shumë teknikë RGB SMD5050 LED.

Ideja mund të shtrihet në sa më shumë objekte që dëshironi dhe çfarëdo ngjyre dinamike ngjyrash që dëshironi. Ky udhëzues përshkruan se si zbatova një konfigurim me tre objekte qelqi me skemat e mëposhtme të ngjyrave. Skema e zjarrit është parë në videon hyrëse. Pjesa tjetër e skemave shihet në një video në faqen Hapi 6 të këtij udhëzuesi.

• Zjarr i egër. Një Game of Thrones frymëzoi zjarr si spektakël.
• Tërheqës njëbrirësh. Një spektakël, i cili zbehet përmes ngjyrave të ylberit.
• Vezullim Ndryshim i rastësishëm i ngjyrës me dy shpejtësi të ndryshme.
• Zbehet. Ndryshim i qetë i ngjyrave të rastësishme në dy shpejtësi të ndryshme.
• Ngjyrat e gjalla. Ngjyrosni objektet tuaja me një dritë që lëkundet butë rreth një ngjyre të veçantë.
• Qirinj. Lërini LED tuaj të imitojnë një flakë qiri natyror.

Konfigurimi

Në konfigurimin bazë ju përparoni përmes gjashtë skemave të ngjyrave me një klik të vetëm butoni. Një klikim i dyfishtë do të përparojë brenda një skeme ngjyrash nga një cilësim në tjetrin, nëse është e aplikueshme. Konfigurimet e ngjyrave mund të shtohen duke redaktuar programin Arduino.

Në një version të ardhshëm të zgjeruar, butoni zëvendësohet nga një tabelë ESP8266, e cila do të lidhet me një faqe në internet, e cila do të kontrollojë skemat e ngjyrave. Faqja e internetit nga ana tjetër mund të kontrollohet me një shfletues të pajisjes celulare. Kjo jep shumë më tepër larmi në rregullimin e gjërave:

• caktoni shpejtësinë dhe drejtimin e ndryshimit
• vendosni ngjyrën për qirinjtë që vezullojnë
• vendosni shkëlqimin dhe ngopjen e ngjyrave

Ky udhëzues fokusohet në konfigurimin bazë, i cili përfshin vetëm një buton shtyse si ndërfaqen e përdoruesit.

Hapi 1: Ajo që ju nevojitet

• Një shirit LED i lirë RGB, të cilin mund ta prisni në shirita më të shkurtër
• Një njësi energjie, mundësisht 12 V 1.5 A gjë që erdhi me shiritin LED RGB
• Një Arduino UNO ose të ngjashme
• Dy IC ULN2803AP: s
• Shtypni një buton të thjeshtë
• Një pjatë bukë Perma-Proto
• Tela
• Një kuti për pajisjet elektronike
• Disa objekte qelqi të ndriçohen nga shiritat LED RGB
• Mjetet (heqës teli, hekur bashkues, saldim …)

Shiriti led

Bleva një shirit të lirë led, i cili përbëhet nga rreth 90 LED RGB SMD. Një njësi e vogël drejton ledet, duke ndryshuar ngjyrën e tyre. Njësia kontrollohet nga distanca dhe shiriti mund të ndryshojë ngjyrat në mënyra të ndryshme. Por e gjithë shiriti ka të njëjtën ngjyrë. Gjëja argëtuese është se ju mund ta shkurtoni shiritin në shirita të vegjël që përmbajnë vetëm tre led rgb në secilën shirit. Çdo rrip, pa marrë parasysh se sa i gjatë është, do të mundësohet me 12 V. Çdo seksion prej tre led rgb ka grupin e vet të rezistorëve që kujdesen për rënien e tensionit për leds. Ju vetëm duhet të siguroni 12 V dhe mjaft amper, mirë, miliampere. Për këtë projekt, unë përdor tre shirita të shiritit led, të cilët 6 njësi në secilën, dhe njësinë e energjisë 12 V 1.0 A. Njësia e kontrollit dhe telekomanda nuk janë të nevojshme.

ULN2803AP

Një led i vetëm ka nevojë për vetëm pak rrymë. Zakonisht mund të ndizni një led direkt nga një kunj i të dhënave Arduino, për sa kohë që keni një rezistencë që e ul pinin e të dhënave 5 V në disa 3 V për led. Por një LED i vetëm RGB SMD5050 përbëhet nga tre led, një të kuq, një gren dhe një blu. Dhe për këtë projekt, unë jam duke përdorur shirita prej 6 LED RGB SMD5050. Një pin i të dhënave të Arduino Uno kontrollon 6 LED. Vetëm kjo do të therte pinin e të dhënave, nëse fuqia për të ndezur leds do të vinte nga kunja e të dhënave. Por do të ketë nëntë kunja të tilla të të dhënave dhe sigurisht që do të jenë shumë aktuale për Arduino. Kjo është arsyeja pse fillon ULN2803AP. ULN2803AP është një çip i integruar me 8 transistorë darlington. Më duhen 9, kështu që unë përdor vetëm dy çipa ULN2803AP. Kjo më lë me 7 transistorë rezervë, nëse dua ta zgjas projektin për të thënë pesë objekte.

Një led i vetëm brenda LED RGB SMD5050 tërheq 20 mA. Gjashtë prej tyre do të thoshin 120 mA. Një kunj (një transistor darlington) në ULN2803 mund të fundoset 500 mA. Por i gjithë çipi mund të përballojë maksimum 1.44 W nxehtësi të prodhuar nga rryma. 120 mA prodhon 0.144 W. Po vendos pesë rreshta në njërën nga patate të skuqura ULN2803 dhe katër rreshta në tjetrën. Do të jetë 0.72 W në njërin çip dhe 0.58 W në çipin tjetër. Kështu që unë duhet të jem në rregull. Përdorimi i të 8 linjave të një ULN2803 me 120 mA në secilën do të ngrohte çipin me 1.2 W. Do të nxehej, por prapë do ta toleronte atë.

E shpjeguar thjesht, shiriti LED RGB SMD merr 12 V nga burimi i energjisë. Nga shiriti LED, rryma nga secila prej tre LEDS me ngjyra shkon në kunjin e vet në ULN2803AP dhe më tej në GND. Qarku është i mbyllur dhe LED ndizet. Por ULN2803AP ndizet/fiket nga sinjalet e të dhënave 5 V nga Arduino. Këto sinjale do të tërheqin vetëm disa miliamps nga Arduino.

Objektet e xhamit dhe shiritat LED

Unë kisha këto objekte të çuditshme qelqi, të cilat janë menduar për dritat e çajit. Kam prerë pllaka nga shkrimet e thuprës që ato të qëndrojnë dhe të kenë diçka për të ngjitur shiritat LED. Unë bëra disa palosje në shirita për t'i bërë ato unaza, ku njësitë individuale LED u përballën lart. Kini kujdes me palosjet, në mënyrë që të mos shkurtoni linjat.

Hapi 2: Udhëzimet e Përdoruesit

Pajisja do të ketë një ndërfaqe të thjeshtë përdoruesi. Ndizet duke futur burimin e energjisë në prizën e murit dhe fillon me skemën e parë të ngjyrave, e cila është Wildfire. Fiket duke u shkëputur. Një klikim butoni do të kalojë në skemën tjetër të ngjyrave. Një klikim i dyfishtë do të përparojë përmes nën -skemave të secilës skemë ngjyrash. Unë do të zbatoj skemat e mëposhtme të ngjyrave:

1. Zjarr i egër. Një Game of Thrones frymëzoi zjarr si spektakël, ku flakët e gjelbra udhëtojnë nga një objekt qelqi në objektet e tjera. Ky efekt do të duket më spektakolar, kur objektet e qelqit vendosen vertikalisht me njëri -tjetrin. Tre nënkema të ndryshme zbatohen me ritëm të ndryshëm të flakëve.
2. Tërheqës njëbrirësh. Një spektakël, i cili zbehet përmes ngjyrave të ylberit. Zbehja ndodh në një mënyrë rrotulluese, si çdo ngjyrë lëviz nga një objekt qelqi në tjetrin. Nënkemat do të kenë shpejtësi të ndryshme të zbehjes.
3. Vezullim Ndryshim i rastësishëm i ngjyrës me dy shpejtësi të ndryshme. Nën -skemat do të kenë paleta të ndryshme (vetëm ngjyra plotësisht të ngopura, ngjyra gjysmë të ngopura, ngjyra nga vetëm gjysma e rrethit të ngjyrave)
4. Zbehet. Ndryshim i qetë i ngjyrave të rastësishme në dy shpejtësi të ndryshme. Nënçemë të ngjashme si në #3.
5. Ngjyrat e gjalla. Ngjyrosni objektet tuaja me një dritë që lëkundet butë rreth një ngjyre të veçantë. Nënkemat do të vendosin ngjyrat në të kuqe, portokalli, të verdhë, jeshile, blu, indigo ose vjollce. Lëkundja ndodh brenda një sektori 10 gradë rreth ngjyrës së zgjedhur. Të tre objektet prej qelqi kanë të njëjtën ngjyrë të zgjedhur, por secili objekt ka frekuencën e tij të ndryshimit të lëkundjes rastësisht, për t'i dhënë të gjithë grupit një ngjyrë të gjallë të gjallë.

6. Qirinj. Lërini LED tuaj të imitojnë një flakë qiri natyror. Tre nën -skema:

   1. "sa më i qetë të jetë e mundur"
   2. "një dritare e hapur diku"
   3. "Ishte një natë e errët dhe e stuhishme"

Hapi 3: Disa fjalë për ngjyrat RGB

Në këtë pjesë unë diskutoj pikëpamjen time mbi hapësirën e ngjyrave RGB. Mund ta kaloni fare mirë këtë seksion. Unë thjesht jap një sfond pse i trajtoj ngjyrat e LED -ve RGB si unë.

Pra, RGB LED ka vetëm dritë të kuqe, jeshile dhe blu. Përzierja e këtyre do të krijojë të gjitha ngjyrat që syri i njeriut mund të njohë (pothuajse). Sasia e secilës pjesë - e kuqe, jeshile ose blu - është në botën dixhitale e përcaktuar zakonisht me një numër nga 0 në 255. Një ngjyrë plotësisht e ngopur ka nevojë që një prej përbërësve të ngjyrave të jetë zero dhe një komponent ngjyrash të jetë 255. Në këtë kuptojmë që ne kemi vetëm 1530 ngjyra të ndryshme plotësisht të ngopura në botën tonë dixhitale.

Një mënyrë për të modeluar hapësirën RGB është një kub. Një kulm i kubit është i zi. Nga ai kulm mund të udhëtojmë përgjatë skajit të kuq, blu ose jeshil. Çdo pikë në kub është një ngjyrë e përcaktuar nga koordinatat e saj të kuqe, jeshile dhe blu. Duke udhëtuar në kulmin më të madh nga kulmi i zi, ne arrijmë në kulmin e bardhë. Duke u fokusuar në gjashtë kulmet duke përjashtuar të zezën dhe atë të bardhë, ne mund të formojmë një shteg që përshkon të gjashtë kulmet duke ndjekur skajet. Çdo skaj ka 256 pikë ose ngjyra. Çdo kulm ndahet me dy skaje, kështu që numri i përgjithshëm i pikave është 6 * 255 = 1530. Duke ndjekur këtë rrugë po përshkon të gjitha 1530 ngjyrat plotësisht të ngopura në spektrin e ngjyrave. Ose ylberin. Kulmet përfaqësojnë ngjyrat e kuqe, të verdhë, jeshile, cian, blu dhe magenta.

Çdo pikë tjetër në kub përfaqëson një ngjyrë, e cila nuk është e ngopur plotësisht.

• Ose pika është brenda kubit, që do të thotë se koordinatat e kuqe, jeshile dhe blu ndryshojnë të gjitha nga zero. Mendoni për diagonën nga kulmi i zi në kulmin e bardhë si vija e të gjitha nuancave gri. Dhe të gjitha "ngjyrat jo të ngopura plotësisht" brenda kubit po veniten nga ngopja e plotë në buzë drejt kësaj diagonale të "ngopjes zero".
• Ose pika qëndron në njërën nga tre sipërfaqet e rrafshit të kubit që prek kulmin e zi. Një ngjyrë e tillë mund të konsiderohet plotësisht e ngopur, por e errësuar. Sa më shumë ta errësoni atë, aq më shumë humbet ngopjen e tij të perceptuar të ngjyrave.

Në vend që të kemi shtegun me gjashtë buzë rreth kubit që përshkruan të gjitha ngjyrat plotësisht të ngopura, ne mund t'i vendosim këto 1530 ngjyra në një rreth, ku kemi 255 ngjyra të ndryshme në një sektor 60 gradë - si kur zbehet nga e kuqja në të verdhë duke shtuar gjelbër në të Me Vrapimi nëpër të gjitha ngjyrat në rrethin e ngjyrave është si rrëshqitja e tre kontrollorëve të ngjyrave, njëri me radhë, ndërsa dy të tjerët janë në pozicionet e kundërta. Meqenëse do të përdor rrethin e ngjyrave, ose spektrin e ylberit, në disa nga skemat e ngjyrave, do të përcaktoj një ngjyrë (ngjyrën) si një pikë në rreth, duke përdorur shkallën time 1530:

1530 shkallë standarde 360 shkallë

=========================== e kuqe 0 0 portokalli 128 30 e verdhë 256 60 jeshile 512 120 bruz 768 180 blu 1024 240 indigo 1152 270 vjollce 1280 300 rozë 1408 330

Kjo shkallë 1530 thjeshton konvertimin e ngjyrave të ylberit në vlera për LED -të RGB.

Pse 255 ngjyra në secilin seksion? Pse jo 256? Epo, ngjyra 256 e një sektori është ngjyra e parë e sektorit tjetër. Ju nuk mund ta llogaritni atë ngjyrë dy herë.

Disa fjalë për PWM

Një LED tipik është krijuar për të shkëlqyer shkëlqyeshëm në një tension të caktuar. Ulja e atij tensioni mund të ulë shkëlqimin, por vetë LED nuk është projektuar të jetë i zbehtë vetëm duke rënë tensionin. Me gjysmën e tensionit mund të mos ndizet fare. Në vend të kësaj, zbehja arrihet duke kaluar midis tensionit të plotë dhe tensionit zero. Sa më i shpejtë të jetë kalimi, aq më pak dridhje mund të njohë syri i njeriut. Nëse LED është gjysmë i ndezur dhe gjysmë i pushimit, syri i njeriut e percepton dritën sikur të ndriçojë me gjysmën e efektit të një LED të ndritshëm të plotë. Rregullimi i raportit midis kohës së efektit të plotë dhe kohës së efektit zero është ajo që zbeh një LED. Kjo është PWM, ose modulim i gjerësisë së pulsit.

Shiriti i lirë RGB SMD LED që bleva për këtë projekt përfshin një pajisje që kujdeset për PWM. Në këtë projekt unë krijoj PWM me Arduino UNO në vend. Hapësira e ngjyrave RGB, siç zbatohet zakonisht në një ekran kompjuteri, është një strukturë teorike, ku imagjinohet secili kanal me ngjyra që mban një vlerë nga 0 në 255 dhe shkëlqimi i kanalit do të ndiqte në mënyrë lineare vlerën. Karta grafike e kompjuterit mund të kompensojë çdo shkurtim nga kjo pritje lineare që mund të kenë led -et aktuale. Nëse LED -të SMD të përdorura në këtë projekt ndjekin ose jo vlerat PWM të përdorura në mënyrë lineare nuk është në fushën e këtij projekti. Një vlerë PWM prej 255 krijon dritën më të ndritshme. Por një vlerë prej 128 mund të mos jetë një shkëlqim i perceptuar si gjysma e shkëlqimit të 255. Dhe 192 mund të mos perceptohet si një shkëlqim pikërisht në mes të 255 dhe 128.

Hapi 4: Skemat

Këtu paraqes skemat e elektronikës. Fotografia tregon se si duket lidhja ime. Unë kam bashkuar patate të skuqura, telat dhe butonin në një bordo proto. Deri më tani përbërësit janë të lidhur vetëm me telat, por jua lë juve të përcaktoni se si t'i vendosni ato në një kuti të bukur dhe si t'i tërheqni telat në shiritat LED. Nëse gjeni një kabllo të sheshtë me 4 tela, përdorni atë, sepse një shirit LED ka nevojë për 4 tela. Unë kisha vetëm kabllo të sheshtë me 3 tela, kështu që kisha nevojë për një tel shtesë, gjë që e bëri atë të dukej pak e shëmtuar.

Hapi 5: Kodi

Kodi është shkruar për një Arduino Uno. Uno ka vetëm 6 kunja të aftë për PWM, por më duhen 9 prej tyre. Kështu që unë përdor një bibliotekë speciale PWM të shkruar nga Brett Hagman. Kjo duhet të instalohet në Arduino IDE tuaj.

wildfire.ino është skedari kryesor i projektit, ai përfshin funksionet setup () dhe loop (), si dhe disa funksione të tjera të zakonshme për të gjitha skemat.

wildfire.h është skedari i zakonshëm i kokës.

Skedarët e ndryshëm të skemës mund të ngjiten si skeda të veçanta në projekt.

Hapi 6: Në veprim

Hapi 7: Zhvillimi i mëtutjeshëm

• Zëvendësoni ndërfaqen me një buton të vetëm me një ESP8266 për të mundësuar kontakt pa tel me një telefon Android, ku ndërfaqja e përdoruesit është një faqe në internet për kontrollin e skemave.
• Kanë mbetur ende rreth 70 LED RGB SMD LED në shiritin për t'u përdorur. Kjo është 24 shirita me 3 në secilën. 24 kanale të tjera kanë nevojë për një qasje të re. Do të kishte nevojë për një Arduino Mega 2560 dhe disa patate të skuqura ULN2803AP, alternativisht dy borde servo me 16 kanale, të cilat shpesh përdoren për LED.
• Të papërdorura janë edhe telekomanda për shiritin LED origjinal, si dhe marrësi i tij. Unë nuk e kam hapur akoma marrësin, por ndoshta mund të ripërdoret disi. Dikush mund të lejojë një Arduino të rrëmbejë logjikën e tij dhe t'i japë atij të dhëna numerike tek Arduino për të kontrolluar shfaqjen e dritës.