Parapluie LED avec Arduino : 14 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

Le parapluie LED avec Arduino combine un parapluie, une matrice LED 8x10 et un microcontrôleur Arduino pour créer une expérience LED programmable et contrôlable dans l'intimité de votre propre parapluie. Ce projet a été inspiré par le parapluie électrique de sockmaster et un certain nombre d'instructables de matrice LED sur ce site, en particulier celui très complet de barney_1.

Préparez-vous à pimper mon parapluie ! Toute personne entreprenant ce projet doit avoir accès à des outils de soudage standard - pinces, pinces coupantes diagonales, coupe-fil et dénudeurs, fer à souder et soudure, multimètre - et avoir de l'expérience avec l'Arduino. La configuration Arduino n'est pas difficile et un programme comprenant plusieurs animations différentes des LED est inclus dans cette instructible. La vidéo est en route ! Un exemple de code (voir la dernière étape) est également en route. Le code que j'ai ne profite pas de l'interrupteur à bouton-poussoir et j'y travaille maintenant.

Étape 1: Pièces

Il y a très peu de pièces pour ce projet et elles sont pour la plupart génériques. Ils peuvent être facilement obtenus auprès de n'importe quel nombre de détaillants en ligne - Adafruit Industries, DigiKey, Jameco et All Electronics, entre autres. Remplacez comme cela semble raisonnable. Électronique 1 x Microcontrôleur -- Arduino Diecimilia 1 x Umbrella 1 x MIC2981 -- Matrice de pilotes source 8 canaux, haute tension et courant élevé -- 576-1158-ND1 x Protoshield pour Arduino avec petite planche à pain -- Adafruit Industries 80 x LED -- de nombreuses options sont possibles 8 x résistances -- dépend du choix de la LED et de la tension de la source Fil Beaucoup de fil est nécessaire pour ce projet. Chaque nervure du parapluie a un fil noir (pour les cathodes des LED) et chaque cercle de LED autour du parapluie nécessite une pleine longueur de fil rouge (pour les anodes des LED). Certains sont également nécessaires pour renvoyer les extrémités des chaînes à l'Arduino. Fil noir de 24 pieds pour les chaînes cathodiques (suivre les nervures jusqu'au centre) Fil rouge de 70 pieds pour les anneaux d'anode (anneaux autour du parapluie) Divers Embases mâles standard -- Tube thermorétractable 1/16 -- environ sept pieds de tube sont nécessaires Interrupteur tactile -- Off-MomPatience … et compétences en soudure. La matrice de LED doit être soigneusement construite et les anodes et cathodes isolées les unes des autres avec des gaines thermorétractables. Cela peut prendre un certain temps.

Étape 2: Réflexions après coup - Averti est prévenu

Parapluie N'utilisez pas votre meilleur parapluie ! Ou même le meilleur parapluie de quelqu'un d'autre. Le parapluie est engagé dans le projet et, même si vous pouvez retirer la matrice LED, vous ne voudrez plus le faire une fois que vous aurez terminé. Placement Bien que les LED offrent une expérience personnalisable sous le parapluie, elles ne sont pas particulièrement visibles de l'extérieur /au-dessus du parapluie. Déterminez si vous voulez les LED à l'extérieur du parapluie. Ils seraient beaucoup plus visibles et l'installation serait beaucoup plus facile. Vous devrez percer des trous dans le tissu pour faire descendre les fils dans l'Arduino. Le style dans ce cas l'emporte sur l'imperméabilité. LED Choisissez une belle couleur avant de consacrer beaucoup de temps à la fabrication de cette chose. Les LED sont apparemment moins chères sur eBay que sur les catalogues, alors explorez vos options. Fil Un fil plus petit ou multibrin est probablement meilleur que le fil solide AWG xxx. J'ai utilisé du fil solide et cela rend le pliage du parapluie presque impossible. De plus, je n'utiliserais pas de fil rouge pour les anneaux d'anode. J'aurais choisi une couleur plus foncée qui est moins visible.

Étape 3: Considérations relatives à la conception

Arduino J'ai choisi d'utiliser l'Arduino plutôt qu'un autre microcontrôleur Atmel AVR pour rendre ce projet accessible. Avec l'Arduino, il n'est pas nécessaire de concevoir une carte personnalisée et la programmation et la personnalisation sont beaucoup plus faciles avec la plate-forme Arduino. Le seul inconvénient de l'Arduino est qu'il est grand et ne rentre pas bien dans un parapluie. Les avantages, cependant, l'emportent sur les coûts. Ce projet est basé sur l'Arduino Diecimilia mais (je pense) les brochages sont les mêmes sur les versions plus récentes. Dans tous les cas, si vous entreprenez ce projet, assurez-vous de bien comprendre les états et les broches du modèle Arduino que vous utilisez. Cela rendra tous les changements entre ce qui est décrit ici et ce que vous devez faire facile à mettre en œuvre. MIC2981 La puce MIC2981 de Micrel peut alimenter 8 chaînes de LED. Cela signifie que les 8 rangées/anneaux circulaires de dix LED entourant le parapluie ont leurs anodes reliées au MIC2981 (une broche alimentant chaque rangée/anneau) et les LED dans les chaînes le long des nervures (les colonnes) ont leurs cathodes reliées à une broche sur l'Arduino. Cela permet la possibilité que les 10 LED d'une rangée/anneau soient allumées simultanément avec suffisamment de courant pour les allumer uniformément. Cette puce n'est actuellement pas utilisée dans ce projet. J'ai l'intention de l'utiliser pour alimenter et éclairer les anneaux LED. Proto Shield pour l'Arduino d'AdaFruit Industries J'ai utilisé ce protoshield avec une petite planche à pain afin de pouvoir détacher l'Arduino du parapluie pour d'autres projets. La petite planche à pain a juste assez de place pour les connexions nécessaires à ce projet.

Étape 4: Maquette

Afin de m'assurer de bien comprendre comment le réseau de LED doit être fabriqué, j'ai créé un réseau 3x3 pour voir si la soudure et la programmation fonctionneraient. Ils l'ont fait ! J'ai donc décidé d'aller de l'avant avec le projet. Si vous êtes sûr de comprendre la matrice de LED, ignorez cette étape. Sinon, investissez quelques LED, du fil, du film rétractable et environ une heure pour fabriquer le réseau 3x3 et le tester. Les détails de la création du tableau se trouvent dans les étapes suivantes, mais s'appliquent à la maquette.

Pour créer la matrice LED 3x3, suivez et modifiez les étapes Création de la matrice LED qui décrivent la matrice complète. L'exemple de code ci-dessous pour la maquette ne tire pas parti du MIC2981 (je l'ai écrit avant d'en avoir un:-). Chaque LED est allumée à tour de rôle. Cela fonctionne pour un tableau 3x3 mais ne s'adapte pas bien. [En fait, il s'adapte assez bien à la matrice complète mais les LED sont un peu faibles.]

Étape 5: Fabrication de la matrice LED - Préparation des pièces

LED Préparez les LED en pliant leurs fils. Ce qui suit oriente les LED avec leurs bords plats orientés dans la même direction. Le choix est arbitraire, mais standardiser une orientation réduit le risque d'erreur. Tenez la LED avec son côté plat (côté cathode) tourné vers votre droite. Pliez la cathode vers vous. Cela pointe les cathodes vers la terre, la direction dans laquelle l'électricité veut circuler:-). Créez le coude à environ 1-2 mm sous le bas de la LED. Cela permettra à la LED de se tenir fière du fil. L'anode sera pliée vers la gauche une fois les cathodes soudées en place. Cela évitera toute confusion lors de la soudure. Les deux fils doivent former un angle droit avec la cathode pointant vers vous et l'anode pointant vers votre gauche. Tube thermorétractable Coupez deux morceaux de 1/2" de long de tube thermorétractable 1/16" pour chaque LED. Cela fait cent soixante pièces et nécessite environ sept pieds rien que pour celles-ci. Coupez dix-huit (18) morceaux supplémentaires pour les en-têtes. Fil Coupez les fils noirs en nombre égal aux nervures du parapluie. Faites-les suffisamment plus longs que les nervures pour qu'il y ait suffisamment de fil pour créer les en-têtes qui se connectent à l'Arduino. Il y a 8 anneaux de LED qui entourent le parapluie (c'est le nombre de broches de sortie sur le MIC2981) donc chaque chaîne ou colonne cathodique se composera de 8 LED. Disposez les fils et marquez les emplacements des LED le long des nervures. L'espacement à ce point établit la distance entre les anneaux concentriques. Dénudez un petit morceau d'isolant (environ 3 mm) à chaque point. Coupez l'isolant avec des pinces à dénuder à deux endroits distants d'environ un quart de pouce. Ensuite, écrasez l'isolant avec une pince et découpez l'isolant avec un couteau tout usage ou retirez-le avec vos doigts. Dans chaque espace ouvert, mettez une petite quantité de soudure. Ceci est en préparation pour souder les cathodes LED à ces spots.

Étape 6: Fabrication de la matrice LED - Chaînes cathodiques

La première étape de la fabrication de la matrice LED consiste à construire les chaînes pour les cathodes LED. À l'étape précédente, vous avez coupé dix (ou le nombre de nervures de votre parapluie) fils noirs et dénudé l'isolant aux points de soudure des LED. Dans cette étape, vous souderez les cathodes des LED.

Obtenez une petite goutte de soudure sur la pointe de votre fer. Positionnez la LED de manière à ce que le fil passe entre les deux fils de la LED et appliquez le fer chaud pour souder la cathode. La soudure sur le fer et le fil doivent couler pour établir une connexion. Tu te brûleras le doigt et ils te taquineront. Après la soudure, coupez l'anode pour qu'elle soit la plus courte possible. Pour éviter les courts-circuits, chaque joint de soudure est recouvert d'un morceau de gaine thermorétractable. Le tube doit être appliqué après une connexion et avant que la prochaine LED ne soit fixée (une confusion? vous comprendrez bientôt:-) alors glissez un morceau maintenant. Chauffer pour rétrécir en place. Répétez l'opération pour les LED restantes dans la chaîne et les chaînes restantes. Remarque Dans ce instructable, les chaînes de LED qui suivent les nervures du parapluie sont appelées colonnes et chacune se termine sur une broche de l'Arduino. Les cathodes LED sont soudées à ces fils (noirs). Les anneaux de LED qui entourent le parapluie sont appelés rangées et chacun commence à l'une des broches de sortie MIC2981. Les anodes LED sont soudées à ces fils (rouges).

Étape 7: Fabrication de la matrice LED - Anneaux d'anode

Cette étape est la plus longue et la plus frustrante. Espacez votre travail sur plusieurs jours, ou tant que vous pouvez occuper la table de la salle à manger.

La matrice LED est complétée en soudant les anodes des LED sur les chaînes cathodiques aux rangées/anneaux circulaires de fils rouges. La mesure à ce stade est un peu plus compliquée que pour les chaînes cathodiques car chaque anneau a un rayon différent et l'espacement des LED est différent pour chaque anneau. Calculez la longueur correcte en localisant l'endroit où chaque anneau tombe sur le parapluie et mesurez la distance entre les nervures du parapluie. Vous utiliserez également cette mesure pour déterminer l'espacement sur l'anneau. Multipliez cette distance par le nombre de côtes puis calculez la longueur du retour. Chaque anneau doit avoir un retour vers l'Arduino. L'anneau le plus à l'extérieur a le retour le plus long, et les retours deviennent progressivement plus courts à mesure que les anneaux deviennent plus petits. Coupez huit (8) morceaux de fil rouge de longueur appropriée. Comme à l'étape précédente, marquez les fils aux espacements corrects, écrasez et retirez l'isolant, et mettez un peu de soudure dans chaque ouverture. Les chaînes cathodiques reposent sur les fils rouges (c'est pourquoi la courbure du fil LED est un peu plus basse). Soudez comme avant et placez une gaine thermorétractable sur chaque joint avant de passer à la chaîne suivante. Collez à chaud les fils à ces jonctions pour protéger les fils LED des contraintes et des ruptures. Ceci est extrêmement important car le travail de la matrice dans le parapluie exerce une pression considérable sur les articulations. À la fin de cette étape, vous devriez avoir un réseau circulaire de LED avec deux jeux de fils (un noir, un rouge) revenant au milieu du cercle. À l'étape suivante, vous créerez des en-têtes de broches pour attacher ces fils à l'Arduino et au pilote.

Étape 8: Création de la matrice LED -- Matrice terminée

À ce stade, vous devriez avoir une matrice LED complète. Les cathodes soudées aux fils noirs, les anodes aux rouges. Il doit avoir la forme d'un parapluie. Vos doigts sont probablement brûlés. Votre famille pense que vous êtes fou.

La version maquette est présentée ci-dessous. La version complète est au mieux lourde et je ne me suis pas arrêté pour prendre des photos. Regardez les photos du parapluie avec la matrice installée pour voir la matrice LED finie.

Étape 9: Création de la matrice LED - En-têtes de broche et résistances

Avant de couper les fils rouge et noir à la bonne longueur, déterminez où et comment vous allez attacher l'Arduino au parapluie. Il doit tenir dans l'espace ouvert en haut. Une fois déterminé, coupez les fils à longueur et soudez-les aux en-têtes.

Faites glisser des morceaux de gaine thermorétractable sur les huit fils rouges, soudez-les à un connecteur à 8 broches et rétractez la gaine à chaud. Assurez-vous d'établir les connexions de manière logique. Je considère que la plus petite bague intérieure est la rangée 1, elle est donc attachée à la broche 1 de l'en-tête et à la broche appropriée du MIC2981. Si vous faites une erreur, vous pouvez soit ressouder les fils, soit corriger dans le code. Ne vous trompez pas. [J'ai regroupé les fils d'anode et j'étais trop paresseux pour trier l'ordre logique. Il s'avère tout aussi facile à contrôler dans le code. Voir les notes dans la section de programmation.] De même, créez des en-têtes pour les chaînes cathodiques. Cette fois, cependant, les emplacements des broches sur l'Arduino imposent que vous fassiez deux en-têtes. Vous devez également souder une seule résistance en ligne. La résistance dépend de la LED et de la tension - consultez un calculateur de résistance LED en ligne pour la valeur appropriée. Chaque en-tête doit avoir cinq (5) broches. Assurez-vous d'établir les connexions de manière logique. Collez à chaud les connexions car elles subiront une flexion et des contraintes. L'image ci-dessous est de la maquette.

Étape 10: interrupteur à bouton-poussoir pour changer de programme

L'interrupteur à bouton-poussoir est utilisé pour basculer entre les programmes. Il déclenche une interruption sur l'Arduino qui fait avancer le numéro de programme. L'Arduino Diecimilia (et d'autres; vérifiez votre version) ont deux interruptions externes qui peuvent être activées sur les broches numériques 2 et 3 à l'aide de la fonction attachInterrupt (interruption, fonction, mode). Réserver la broche numérique 3 pour le bouton-poussoir. Cela laisse les broches numériques 0, 1 et 2 et 4, 5, 6, 7, 8 comme blocs pour les broches d'anode.

L'interruption est configurée pour se déclencher lorsque la broche 3 devient faible. Il doit donc être maintenu haut jusqu'à ce que le bouton soit enfoncé, auquel cas la goupille descend. Cela nécessite une résistance pull-up de 10K pour maintenir la broche haute. Voir l'image de la maquette et en savoir plus sur les résistances pull-up et pull-down.

Étape 11: Faire de la planche à pain

Ce projet utilise le Protoshield d'Adafruit Industries avec une petite planche à pain (bien que toute configuration qui s'intègre dans le parapluie devrait fonctionner). La petite planche à pain a dix-sept (17) rangées et ce projet les utilise toutes ! Notez que la maquette illustrée n'inclut pas le MIC2981. Je n'en ai pas. Encore. Le parapluie fonctionne assez bien sans lui, que j'ai décidé d'écrire cette instructable avant d'en obtenir un.

De nombreuses configurations différentes sont possibles, alors utilisez ceci comme un guide. Notez cependant l'emplacement de l'interrupteur à bouton-poussoir. Deux broches de l'Arduino peuvent être (facilement) configurées comme interruptions, et le bouton-poussoir doit se connecter à l'une d'entre elles. L'image ci-dessous est SANS la puce MIC2981. Je téléchargerai une image lorsque je recevrai la pièce et modifierai la maquette en conséquence.

Étape 12: Test de la matrice LED

C'est probablement tard dans le jeu pour envisager des tests, mais mieux vaut tard que trop tard. Avant d'installer la matrice LED dans le parapluie (étape suivante), connectez la matrice à l'Arduino et exécutez le code de test inclus ci-dessous. Le code parcourt simplement chaque LED et la teste. Si des connexions sont mauvaises ou que les LED sont cassées, réparez-les maintenant pendant que tout est accessible.

C'est aussi le moment de déterminer quelle broche correspond à quelle ligne ou colonne. Si vous avez fait attention lors de la création des en-têtes de broches, vous le savez déjà. Sinon, vous devrez le découvrir en ralentissant l'animation et en déterminant quelle broche contrôle quelle ligne ou colonne. Vous définissez un tableau dans le code qui contient les numéros de broche dans le bon ordre.

Étape 13: Assemblage des LED dans l'Umbrella

Une fois la matrice LED terminée et les en-têtes de broches et les résistances en place, il est temps de terminer l'assemblage. La matrice LED doit être positionnée entre le tissu du parapluie et les baleines. Le tissu d'un parapluie est tendu sur les côtes et généralement cousu à un seul endroit sur chaque côte. Celui-ci devra être coupé avant que toute la matrice LED puisse être glissée entre les nervures et le tissu. Après avoir positionné la matrice LED, recousez ce que vous avez coupé. Cela sécurisera la matrice dans le parapluie. Ne recousez pas si vous pensez vouloir retirer les LED. Je ne peux pas imaginer pourquoi.

C'est un processus qui prend beaucoup de temps. Si vous n'avez pas encore collé à chaud les fils LED, faites-le maintenant. Si vous ne le faites pas, vous allez certainement casser quelques LED lors de l'installation. J'ai travaillé avec le parapluie suspendu à un manche à balai suspendu entre deux chaises (pas de photo:-). Le parapluie était maintenu ouvert par gravité et le tissu n'était pas tendu. Je pourrais me déplacer. Commencez par glisser une colonne complète sous l'une des nervures. Avancez-le et la colonne suivante. Répéter. C'est un processus fastidieux. Lorsque vous positionnez enfin les LED, assurez-vous que les nervures reposent sur le tube thermorétractable. Cela minimisera les risques d'abrasion. Le parapluie ne ferme pas bien. Je suppose que j'aurais dû le mentionner plus tôt. Bien que je ne l'ai pas encore fait, je vais coudre quelques boucles autour des LED et dans la couture du tissu pour les maintenir en place. Regardez attentivement les coutures des panneaux et vous verrez un peu de tissu dans lequel vous pouvez coudre.