Savvaļas uguns: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Šo projektu iedvesmoja mistiskais meža ugunsgrēks Troņu spēlē - zaļgans šķidrums, kas, iedegoties, uzsprāga zaļās liesmās. Projekts koncentrējas uz RGB SMD5050 LED sloksņu izmantošanu pielāgotiem krāsu efektiem. Trīs stikla priekšmeti ir aprīkoti ar sloksni ar sešām RGB gaismas diodēm katrā. Arduino Uno rada ugunīm līdzīgu mirgojošu rakstu. RGB gaismas diodes ir vajadzīgas, lai izveidotu gradienta krāsu modeli no tumši zaļas līdz spilgti zaļai līdz spilgtāk baltajai krāsai. Nepietiek ar vienkāršu zaļu gaismas diodi, tam ir nepieciešami sarkanie un zilie komponenti, lai radītu spilgti baltu krāsu. Kā bonuss šī aparatūra var radīt citas krāsas. Stikla priekšmeti ir nepieciešami, lai lauztu gaismu un maskētu faktisko gaismas avotu, t.i., mazās, ļoti tehniskā izskata RGB SMD5050 LED sloksnes.

Ideju var attiecināt uz tik daudziem objektiem, kādus vien vēlaties, un jebkuras dinamiskas krāsas shēmas. Šajā pamācībā aprakstīts, kā es īstenoju iestatījumu ar trim stikla priekšmetiem ar šādām krāsu shēmām. Meža ugunsgrēka shēma ir redzama ievadvideo. Pārējās shēmas ir redzamas videoklipā šīs instrukcijas 6. darbības lapā.

• Ugunsgrēks. Troņu spēle iedvesmoja uguni kā briļļu.
• Vienradzis Atraktors. Briļļu, kas izgaist caur varavīksnes krāsām.
• Mirgo. Nejauša krāsas maiņa divos dažādos ātrumos.
• Izbalēt. Gluda nejaušu krāsu maiņa divos dažādos ātrumos.
• Dzīvas krāsas. Krāsojiet objektus ar gaismu, kas maigi svārstās ap vienu konkrētu krāsu.
• Sveces. Ļaujiet gaismas diodēm atdarināt dabisku sveces liesmu.

Uzstādīšana

Pamata iestatījumos ar vienu pogu noklikšķiniet uz sešām krāsu shēmām. Dubultklikšķis vienā krāsu shēmā pāriet no viena iestatījuma uz citu, ja piemērojams. Krāsu iestatījumus var pievienot, rediģējot Arduino programmu.

Turpmākajā paplašinātajā versijā pogu aizstās ar ESP8266 plati, kas sasaistīsies ar tīmekļa lapu, kas kontrolēs krāsu shēmas. Web lapu savukārt var kontrolēt ar mobilās ierīces pārlūkprogrammu. Tas dod daudz vairāk iespēju lietu pielāgošanā:

• iestatiet izmaiņu ātrumu un virzienu
• iestatiet mirgojošo sveču krāsu
• iestatiet krāsu spilgtumu un piesātinājumu

Šī pamācība koncentrējas uz pamata iestatījumiem, kas kā lietotāja interfeiss ietver tikai spiedpogu.

1. darbība. Kas jums nepieciešams

• Lēta RGB LED sloksne, kuru varat sagriezt īsākās sloksnēs
• Barošanas bloks, vēlams 12 V 1,5 A lieta, kas tika piegādāta kopā ar RGB LED sloksni
• Arduino UNO vai līdzīgs
• Divi ULN2803AP IC: s
• Vienkārša spiedpoga
• Perma-Proto maizes dēlis
• Vads
• Kastīte elektronikai
• Daži stikla priekšmeti jāapgaismo ar RGB LED sloksnēm
• Instrumenti (stieples noņēmējs, lodāmurs, lodēt …)

Vadītā sloksne

Es nopirku lētu LED sloksni, kas sastāv no aptuveni 90 RGB SMD gaismas diodēm. Neliela vienība vada gaismas diodes, mainot to krāsu. Iekārta tiek vadīta ar tālvadību, un sloksne var mainīt krāsas dažādos veidos. Bet visai sloksnei ir tāda pati krāsa. Jautrākais ir tas, ka jūs varat sagriezt sloksni mazās sloksnēs, kurās katrā sloksnē ir tikai trīs rgb gaismas diodes. Katrai sloksnei, neatkarīgi no tā, cik ilgi tā ir, jābūt barotai ar 12 V. Katrai trīs rgb LED sekcijai ir savs rezistoru komplekts, kas rūpējas par gaismas diodes sprieguma kritumu. Jums ir jānodrošina tikai 12 V un pietiekami daudz ampēru, labi, miliampēri. Šim projektam es izmantoju trīs LED sloksnes sloksnes, katrā 6 vienības, un 12 V 1,0 A barošanas bloku. Vadības bloks un tālvadības pults nav nepieciešami.

ULN2803AP

Vienam ledam nepieciešama tikai neliela strāva. Parasti jūs varat iedegt gaismas diodi tieši no Arduino datu tapas, ja vien jums ir rezistors, kas noved datu tapu no 5 V līdz kādam 3 V. Bet viens RGB SMD5050 LED sastāv no trim gaismas diodēm, sarkanas, zaļas un zilas. Un šim projektam es izmantoju 6 RGB SMD5050 gaismas diodes. Viena Arduino Uno datu tapa kontrolē 6 gaismas diodes. Tikai tas grauzdētu datu tapu, ja gaismas diodes iedegtu no datu tapas. Bet būs tikai deviņas šādas datu tapas, un tas noteikti būs pārāk daudz strāvas Arduino. Tāpēc sākas ULN2803AP. ULN2803AP ir integrēta mikroshēma ar 8 darlington tranzistoriem. Man vajag 9, tāpēc es izmantoju tikai divas ULN2803AP mikroshēmas. Tas man atstāj 7 rezerves tranzistorus, ja vēlos paplašināt projektu līdz pieciem objektiem.

Viens LED vads RGB SMD5050 LED iekšpusē patērē 20 mA. Seši no tiem nozīmētu 120 mA. Viena tapa (viens darlington tranzistors) ULN2803 var nogremdēt 500 mA. Bet visa mikroshēma var izturēt maksimāli 1,44 W siltuma, ko rada strāva. 120 mA rada 0,144 W. Vienai no ULN2803 mikroshēmām es uzlieku piecas līnijas, bet otrai - četras līnijas. Tas būs 0,72 W vienā mikroshēmā un 0,58 W otrā mikroshēmā. Tātad man vajadzētu būt kārtībā. Izmantojot visas 8 ULN2803 līnijas ar 120 mA katrā, mikroshēma tiktu uzsildīta ar 1,2 W. Tas kļūtu karsts, bet tomēr to panestu.

Vienkārši izskaidrojot, RGB SMD LED sloksne saņem 12 V no barošanas avota. No LED sloksnes strāva no katras trīs krāsu gaismas diodēm nonāk savā tapā ULN2803AP un tālāk uz GND. Ķēde ir slēgta un iedegas gaismas diode. Bet ULN2803AP ieslēdz/izslēdz 5 V datu signāli no Arduino. Šie signāli no Arduino piesaistīs tikai dažus miliamperus.

Stikla priekšmeti un LED sloksnes

Man bija šie dīvainie stikla priekšmeti, kas domāti tējas lampām. No bērza apaļkokiem sagriezu šķīvjus, lai tie varētu stāvēt un būtu ar ko uzlīmēt LED sloksnes. Es sloksnēs izveidoju dažas krokas, lai tās kļūtu par gredzeniem, kur atsevišķās gaismas diodes bija vērstas uz augšu. Esiet uzmanīgi ar krokām, lai jūs nesagrieztu līnijas.

2. darbība. Lietotāja norādījumi

Ierīcei būs vienkāršs lietotāja interfeiss. Tas ieslēdzas, pievienojot strāvas avotu sienas kontaktligzdai, un sākas ar pirmo krāsu shēmu, kas ir Wildfire. Tas izslēdzas, atvienojot kontaktdakšu. Noklikšķinot uz pogas, tiks pārvietota uz nākamo krāsu shēmu. Veicot dubultklikšķi, tiks pārvietota katras krāsu shēmas apakšshēma. Es īstenošu šādas krāsu shēmas:

1. Ugunsgrēks. Troņu spēle iedvesmoja uguni kā brilles, kur zaļas liesmas pārvietojas no viena stikla priekšmeta uz otru. Šis efekts izskatīsies iespaidīgāk, ja stikla priekšmeti ir novietoti vertikāli viens pret otru. Trīs dažādas apakšshēmas tiek īstenotas ar dažādu liesmu tempu.
2. Vienradzis Atraktors. Briļļu, kas izgaist caur varavīksnes krāsām. Izbalēšana notiek rotējošā veidā, tāpat kā katra krāsa pārvietojas no viena stikla objekta uz nākamo. Apakšshēmām būs atšķirīgs izbalēšanas ātrums.
3. Mirgo. Nejauša krāsas maiņa divos dažādos ātrumos. Apakššēmēm būs dažādas paletes (tikai pilnībā piesātinātas krāsas, daļēji piesātinātas krāsas, krāsas tikai pusē krāsu apļa)
4. Izbalēt. Gluda nejaušu krāsu maiņa divos dažādos ātrumos. Līdzīgas apakšsems kā #3.
5. Dzīvas krāsas. Krāsojiet objektus ar gaismu, kas maigi svārstās ap vienu konkrētu krāsu. Apakšshēmas krāsas iestatīs uz sarkanu, oranžu, dzeltenu, zaļu, zilu, indigo vai violetu. Svārstības notiek 10 grādu sektorā ap izvēlēto krāsu. Trīs stikla priekšmetiem ir vienāda izvēlēta krāsa, bet katram objektam ir sava nejauši mainīga svārstību frekvence, lai viss komplekts iegūtu dzīvīgu dzīvu krāsu.

6. Sveces. Ļaujiet gaismas diodēm atdarināt dabisku sveces liesmu. Trīs apakšshēmas:

   1. "pēc iespējas mierīgāk"
   2. "kaut kur atvērts logs"
   3. "tā bija tumša un vētraina nakts"

3. solis: daži vārdi par RGB krāsām

Šajā sadaļā es apspriedu savu viedokli par RGB krāsu telpu. Jūs varat diezgan labi izlaist šo sadaļu. Es tikai sniedzu priekšstatu par to, kāpēc es izturos pret RGB gaismas diožu krāsām tāpat kā es.

Tātad RGB LED ir tikai sarkana, zaļa un zila gaisma. To sajaukšana radīs visas krāsas, ko cilvēka acs var atpazīt (gandrīz). Katras daļas daudzums - sarkans, zaļš vai zils - digitālajā pasaulē parasti tiek noteikts ar skaitli no 0 līdz 255. Pilnībā piesātinātai krāsai ir nepieciešams, lai viena no krāsu sastāvdaļām būtu nulle un viena krāsas sastāvdaļa būtu 255. nozīmē, ka mūsu digitālajā pasaulē ir tikai 1530 dažādas pilnīgi piesātinātas krāsas.

Viens veids, kā modelēt RGB telpu, ir kubs. Viena kuba virsotne ir melna. No šīs virsotnes mēs varam ceļot pa sarkano, zilo vai zaļo malu. Jebkurš kuba punkts ir krāsa, ko nosaka tā sarkanās, zaļās un zilās koordinātas. Braucot uz vistālāko virsotni no melnās virsotnes, mēs nonākam pie baltās virsotnes. Koncentrējoties uz sešām virsotnēm, izņemot melno un balto, mēs varam izveidot ceļu, kas šķērso visas sešas virsotnes, sekojot malām. Katrai malai ir 256 punkti vai krāsas. Katru virsotni dala divas malas, tāpēc kopējais punktu skaits ir 6 * 255 = 1530. Pēc šī ceļa tiek šķērsotas visas 1530 pilnīgi piesātinātās krāsas krāsu spektrā. Vai varavīksne. Virsotnes attēlo sarkanās, dzeltenās, zaļās, ciānās, zilās un purpursarkanās krāsas.

Jebkurš cits kuba punkts apzīmē krāsu, kas nav pilnībā piesātināta.

• Vai nu punkts atrodas kuba iekšpusē, tas nozīmē, ka sarkanās, zaļās un zilās koordinātas atšķiras no nulles. Domājiet par diagonāli no melnās virsotnes līdz baltajai virsotnei kā visu pelēko toņu līniju. Un visas "ne pilnībā piesātinātās krāsas" kuba iekšpusē izbalē no pilnīgas piesātinājuma pie malas uz šo "nulles piesātinājuma" diagonāli.
• Vai arī punkts atrodas uz vienas no trim kuba plaknes virsmām, kas pieskaras melnajai virsotnei. Šādu krāsu varētu uzskatīt par pilnībā piesātinātu, bet aptumšotu. Jo vairāk jūs to aptumšojat, jo vairāk tas zaudē uztverto krāsu piesātinājumu.

Tā vietā, lai ap kubu būtu sešu malu ceļš, kas apraksta visas pilnībā piesātinātās krāsas, mēs varam izvietot šīs 1530 krāsas aplī, kur mums ir 255 dažādas krāsas 60 grādu sektorā - piemēram, izbalējot no sarkanas līdz dzeltenai, pievienojot tai zaļu krāsu. Riņķot cauri visām krāsu aplī esošajām krāsām, ir līdzīgi trīs krāsu kontrolleru slīdēšanai, vienu pēc kārtas, bet pārējie divi atrodas pretēji tālu lielākajai daļai pozīciju. Tā kā dažās krāsu shēmās es izmantošu krāsu apli vai varavīksnes spektru, es definēšu krāsu (nokrāsu) kā apļa punktu, izmantojot savu 1530 skalu:

1530 mēroga standarta 360 mērogs

========== ================== sarkans 0 0 oranžs 128 30 dzeltens 256 60 zaļš 512 120 tirkīzs 768 180 zils 1024 240 indigo 1152 270 violets 1280 300 rozā 1408 330

Šī skala 1530 vienkāršo varavīksnes krāsu pārveidošanu par RGB gaismas diodes vērtībām.

Kāpēc 255 krāsas katrā sadaļā? Kāpēc ne 256? Nu, viena sektora 256. krāsa ir nākamā sektora 1. krāsa. Jūs nevarat divreiz saskaitīt šo krāsu.

Tomēr daži vārdi par PWM

Tipisks LED ir paredzēts spožam spīdumam pie noteiktā sprieguma. Šī sprieguma pazemināšana var samazināt spilgtumu, bet pati gaismas diode nav paredzēta tā, lai tā būtu aptumšojama, vienkārši samazinot spriegumu. Pie pusi no sprieguma tas var pat vispār neieslēgties. Tā vietā aptumšošana tiek panākta, pārslēdzoties starp pilnu spriegumu un nulles spriegumu. Jo ātrāk notiek pārslēgšanās, jo mazāk mirgo cilvēka acs. Ja gaismas diode ir puse laika ieslēgta un puse izslēgta, cilvēka acs uztver gaismu tā, it kā tā spīdētu ar pusi no spilgtas gaismas diodes efekta. Gaismas diodes aptumšošana ir attiecība starp pilnīgas iedarbības laiku un nulles efekta laiku. Tā ir PWM jeb impulsa platuma modulācija.

Lētā RGB SMD LED sloksne, ko es nopirku šim projektam, ietver ierīci, kas rūpējas par PWM. Šajā projektā es izveidoju PWM ar Arduino UNO. RGB krāsu telpa, kā parasti tiek ieviesta datora ekrānā, ir teorētiska struktūra, kurā var iedomāties, ka katram krāsu kanālam ir vērtība no 0 līdz 255, un kanāla spilgtums lineāri seko vērtībai. Datora grafiskā karte var kompensēt jebkuru saīsinājumu no šīs lineārās cerības, kāda varētu būt faktiskajām gaismas diodēm. Neatkarīgi no tā, vai šajā projektā izmantotās SMD gaismas diodes lineāri seko izmantotajām PWM vērtībām, šis projekts neietilpst. PWM vērtība 255 rada spilgtāko gaismu. Bet vērtība 128 var nebūt spilgtums, kas tiek uztverts kā puse no spilgtuma 255. Un 192, iespējams, netiks uztverts kā spilgtums tieši 255. un 128. vidū.

4. solis: shēmas

Šeit es piedāvāju elektronikas shēmas. Fotoattēls parāda, kā izskatās mans savienojums. Esmu pielodējis mikroshēmas, vadus un pogu uz perma proto plates. Līdz šim sastāvdaļas ir tikai savienotas ar vadiem, bet es atstāju jūsu ziņā, kā tās ievietot jaukā kastē un kā novilkt vadus pie LED sloksnēm. Ja atrodat 4 vadu plakanu kabeli, izmantojiet to, jo vienai LED sloksnei nepieciešami 4 vadi. Man bija tikai 3 vadu plakans kabelis, tāpēc man vajadzēja papildu vadu, kas padarīja to mazliet neglītu.

5. darbība: kods

Kods ir rakstīts Arduino Uno. Uno ir tikai 6 PWM spējīgas tapas, bet man vajag 9 no tām. Tāpēc es izmantoju īpašu PWM bibliotēku, ko uzrakstījis Brets Hagmans. Tas ir jāinstalē jūsu Arduino IDE.

wildfire.ino ir galvenais projekta fails, tas ietver setup () un loop () funkcijas, kā arī dažas citas kopīgas funkcijas visām shēmām.

wildfire.h ir parasts galvenes fails.

Dažādos shēmas failus projektā var ielīmēt kā atsevišķas cilnes.

6. darbība: darbībā

7. solis: tālāka attīstība

• Nomainiet vienas pogas saskarni ar ESP8266, lai iespējotu bezvadu kontaktu ar Android tālruni, kur lietotāja interfeiss ir tīmekļa lapa shēmu kontrolei.
• Izmantojamā sloksnē vēl ir palikušas aptuveni 70 RGB SMD gaismas diodes. Tas ir 24 sloksnes ar 3 katrā. Vēl 24 kanāliem nepieciešama jauna pieeja. Tam būtu nepieciešama Arduino Mega 2560 un vēl dažas ULN2803AP mikroshēmas, kā arī divas 16 kanālu servoplates, kuras bieži izmanto gaismas diodēm.
• Neizmantotās ir arī oriģinālās LED sloksnes tālvadības pults, kā arī tās uztvērējs. Es vēl neesmu atvēris uztvērēju, bet varbūt to varētu kaut kā atkārtoti izmantot. Varētu ļaut Arduino nolaupīt savu loģiku un likt tai piegādāt skaitliskus datus Arduino, lai kontrolētu gaismas šovu.