RGB LED pildspalva gaismas krāsošanai: 17 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Šī ir pilnīga instrukcija gaismas krāsošanas rīkam, kurā tiek izmantots RGB LED kontrolieris. Es daudz izmantoju šo kontrolieri savos uzlabotajos rīkos un domāju, ka dokumentālā filma par to, kā tas ir veidots un ieprogrammēts, var palīdzēt dažiem cilvēkiem.

Šis rīks ir modulāra RGB gaismas pildspalva, kas paredzēta vieglai rakstīšanai, vieglai zīmēšanai un grafiti apgaismošanai. To ir viegli lietot, jo rokā ir tikai pildspalva, un jūs varat ātri mainīt krāsu.

Instruments sastāv no:

• korpuss, kas ir iespiests 3D formātā
• Arduino Micro
• WS2816B gaismas diode
• divi potenciometri (10K vai 100K)
• divi slēdži
• spiedpoga
• un daži kabeļi.

Arduino Micro tam ir lieliski piemērots, jo tas ir ārkārtīgi mazs un lieliski kontrolē RGB gaismas diodes. Varat arī izmantot vēl mazākus mikrokontrollerus, piemēram, LilyPad vai pat ATtiny85, bet es bieži izmantoju Micro, jo to ir viegli lietot, jo komplektā ir gatavs lietošanai paredzēts USB savienotājs. Gan Arduino, gan LED tiek darbināti ar 5 V spriegumu, tāpēc jums ir jārūpējas par pareizu strāvas atbalstu. Šis rīks ir paredzēts četru AAA uzlādējamu bateriju izmantošanai, jo tām parasti ir 1,2 V un kopā 4,8 V, kas ir pietiekami, lai darbinātu gan Arduino, gan LED. Neizmantojiet parastās AAA baterijas, jo tām ir 1,5 V spriegums, un kopējais spriegums var būt pārāk liels sastāvdaļām un var tās sabojāt. Ja vēlaties izmantot parastās baterijas, lūdzu, izmantojiet tikai trīs, spriegumam joprojām vajadzētu būt pietiekamam. Akumulatora korpusam, ko var atrast šeit, es izmantoju citu lielisku 3D drukātu daļu no kāda cita: "Elastīgi akumulatoru turētāji".

1. solis: programmēšana

Vispirms jums ir nepieciešams Arduino IDE, lai ieprogrammētu mikrokontrolleri, kuru var lejupielādēt un lietot bez maksas. No pirmā acu uzmetiena tas izklausās diezgan sarežģīti, bet patiešām ir diezgan vienkārši. Pēc programmatūras instalēšanas jūs iegūsit vienkāršu teksta redaktora logu, kas tiek izmantots, lai kodētu skici, kas tiek augšupielādēta Arduino. Šis rīks izmanto arī FastLED bibliotēku, kas ir lieliska un viegli lietojama bibliotēka, kas kontrolē gandrīz jebkura veida RGB LED, ko varat iegādāties. Pēc bibliotēkas lejupielādes jums jāinstalē, ievietojot failus Arduino IDE izveidotajā bibliotēkas mapē. To parasti var atrast sadaļā “C: / Users {User Name} Documents / Arduino / libraries”, ja neesat to mainījis. Pēc bibliotēkas ievietošanas šajā mapē jums ir jārestartē IDE, ja tā jau darbojas. Tagad mēs esam gatavi izveidot kontroliera kodu.

2. darbība: kods

Lai izmantotu FastLED bibliotēku, tā vispirms ir jāiekļauj mūsu kodā. Tas tiek darīts koda augšdaļā pirms visa cita ar šo rindu:

#iekļaut

Tālāk mēs definēsim dažas konstantes. Tas tiek darīts, jo šīs vērtības nemainīsies, kamēr kods darbojas, kā arī lai tas būtu vieglāk lasāms. Jūs varētu ievietot šīs vērtības tieši kodā, bet tad, ja jums kaut kas jāmaina, jums jāiet cauri visam kodam un jāmaina katra rinda, kurā vērtība tiek izmantota. Izmantojot noteiktas konstantes, jums tas jāmaina tikai vienā vietā un nevajag pieskarties galvenajam kodam. Vispirms mēs definējam tapas, kuras izmanto šis kontrolieris:

#define HUE_PIN A0

#definēt BRIGHT_PIN A1 #define LED_PIN 3 #define LIGHT_PIN 6 #define COLOR_PIN 7 #define RAINBOW_PIN 8

Cipari vai nosaukumi ir vienādi, kas ir uzdrukāti uz Arduino. Analogās tapas numura priekšā identificē ar A, digitālās tapas izmanto tikai kodu kodā, bet dažreiz uz tāfeles tiek drukātas ar pirmo D.

Potenciometrs uz tapas A0 tiek izmantots, lai kontrolētu krāsas nokrāsu, bet potenciometrs uz tapas A1 - lai kontrolētu spilgtumu. Pin D3 tiek izmantots kā signāls gaismas diodei, lai Arduino varētu nosūtīt datus, lai kontrolētu krāsu. Spraudni D6 izmanto, lai pārslēgtu gaismu, un tapu D7 un D8 izmanto, lai iestatītu kontroliera režīmu. Esmu ieviesis režīmus šajā kontrollerī, viens vienkārši ievieto krāsu potenciometra noteikto krāsu uz LED, bet otrs izbalēs caur visām krāsām. Tālāk mums ir vajadzīgas arī dažas FastLED bibliotēkas definīcijas:

#define COLOR_ORDER GRB

#define CHIPSET WS2811 #definēt NUM_LEDS 5

Mikroshēmu komplekts tiek izmantots, lai bibliotēkai pateiktu, kāda veida LED mēs izmantojam. FastLED atbalsta gandrīz jebkuru pieejamo RGB LED (piemēram, NeoPixel, APA106, WS2816B utt.). Gaismas diodes, ko izmantoju, tiek pārdotas kā WS2816B, taču šķiet, ka tās ir nedaudz atšķirīgas, tāpēc vislabāk darbojas, izmantojot WS2811 mikroshēmojumu. Baitu secība, ko nosūta LED, lai iestatītu krāsu, var atšķirties arī starp ražotājiem, tāpēc mums ir arī baitu secības definīcija. Šeit esošā definīcija tikai liek bibliotēkai nosūtīt krāsu zaļā, sarkanā, zilā secībā. Pēdējā definīcija attiecas uz pievienoto gaismas diožu daudzumu. Jūs vienmēr varat izmantot mazāk gaismas diodes, nekā jūs definējat kodā, tāpēc es iestatīju skaitli uz 5, jo ar šo rīku es neveidošu pildspalvas ar vairāk nekā 5 gaismas diodēm. Jūs varētu iestatīt skaitli daudz lielāku, bet veiktspējas dēļ es to saglabāju tik mazu, cik nepieciešams.

Galvenajam kodam mums nepieciešami arī daži mainīgie:

int spilgtums = 255;

neparakstīts int pot_Reading1 = 0; neparakstīts int pot_Reading1 = 0; neparakstīts garš lastTick = 0; neparakstīts int wheel_Speed = 10;

Šie mainīgie tiek izmantoti spilgtumam, potenciometru rādījumiem, atceroties pēdējo reizi, kad kods tika izpildīts, un cik ātri tiks izbalēta krāsa.

Tālāk mēs definējam gaismas diožu masīvu, kas ir vienkāršs veids, kā iestatīt krāsu. Noteiktais gaismas diožu daudzums tiek izmantots, lai iestatītu masīva lielumu šeit:

CRGB gaismas diodes [NUM_LEDS];

Rūpējoties par definīcijām, mēs tagad varam uzrakstīt iestatīšanas funkciju. Tas ir diezgan īss šai programmai:

void setup () {

FastLED.addLeds (gaismas diodes, NUM_LEDS).setCorrection (tipiskaLEDStrip); pinMode (LIGHT_PIN, INPUT_PULLUP); pinMode (COLOR_PIN, INPUT_PULLUP); pinMode (RAINBOW_PIN, INPUT_PULLUP); }

Pirmā rinda inicializē FastLED bibliotēku, izmantojot iepriekš noteiktās definīcijas. Pēdējās trīs līnijas norāda Arduino, ka šīs tapas tiek izmantotas kā ieeja un ka, ja tās nav savienotas ar neko, to spriegumam jābūt iestatītam uz augstu (PULLUP). Tas nozīmē, ka mums ir jāpievieno šīs tapas GND, lai kaut ko iedarbinātu.

Tagad mēs varam rūpēties par galveno programmu. Tas tiek darīts cilpas funkcijā. Vispirms mēs iestatām dažus mainīgos un nolasām potenciometrus:

void loop () {

statiskais uint8_t nokrāsa = 0; statisks uint8_t wheel_Hue = 0; pot_Reading1 = analogRead (HUE_PIN); nokrāsa = karte (pot_Reading1, 0, 1023, 0, 255); pot_Reading2 = analogRead (BRIGHT_PIN); spilgtums = karte (pot_Reading2, 0, 1023, 0, 255);

Pirmās divas rindas nosaka mainīgos, kas vēlāk tiek izmantoti krāsai. Šie divi bloki rūpējas par potenciometra vērtību nolasīšanu. Tā kā jūs iegūstat vērtību no 0 līdz 1023, ja nolasāt tapu, izmantojot “analogRead”, bet nokrāsai un spilgtumam nepieciešama vērtība no 0 līdz 255, mēs izmantojam funkciju “map”, lai tulkotu rādījumu no viena vērtību reģiona uz citu. Šīs funkcijas pirmais parametrs ir vērtība, kuru vēlaties tulkot, pēdējie četri ir minimālais un maksimālais to reģionu skaits, kurus vēlaties izmantot tulkošanai.

Tālāk mēs novērtēsim spiedpogu:

ja (digitalRead (LIGHT_PIN) == LOW) {

Mēs pārbaudām rādījumu pret LOW, jo mēs definējām, ka tapa ir augsta, ja tā netiek iedarbināta. Tātad, nospiežot spiedpogu, tapa tiks savienota ar GND un būs zema. Ja tapas nav nospiestas, nav daudz darāmā.

Vispirms parūpēsimies tikai par LED apgaismojumu vienā krāsā:

ja (digitalRead (COLOR_PIN) == LOW) {

ja (nokrāsa <2) {FastLED.showColor (CRGB:: White); FastLED.setBrightness (spilgtums); } else {FastLED.showColor (CHSV (nokrāsa, 255, spilgtums)); FastLED.setBrightness (spilgtums); } kavēšanās (10);

Mums jānovērtē krāsas piespraude, lai zinātu, ka vēlamies izmantot šo režīmu. Tad mēs varam pārbaudīt, kāda krāsa ir nepieciešama. Tā kā šeit tiek izmantots HSV krāsu modelis, mums ir nepieciešama tikai nokrāsa, lai definētu krāsu. Bet tas arī rada problēmu, ka mums nav iespējas iestatīt krāsu uz baltu. Tā kā nokrāsa 0 un nokrāsa 255 tiek tulkotas sarkanā krāsā, es šeit izmantoju nelielu triku un pārbaudu, vai nolasījuma potenciometra rādījums ir mazāks par 2. Tas nozīmē, ka potenciometrs ir pagriezts līdz vienai pusei, un mēs varam to izmantot, lai iestatītu baltu krāsu. Mums joprojām ir sarkana otrā pusē, tāpēc šeit neko nezaudēsim.

Tātad vai nu mēs iestatām krāsu uz baltu un pēc tam spilgtumu, vai arī krāsu, pamatojoties uz nokrāsas nolasījumu un arī spilgtumu.

Pēc tam es pievienoju nelielu aizkavi, jo daudz labāk ir dot kontrolierim nelielu dīkstāvi, lai taupītu enerģiju, un 10 milisekundes kavēšanās nebūs jūtama.

Tālāk mēs kodējam krāsu izbalēšanu:

cits ja (digitalRead (RAINBOW_PIN) == LOW) {

riteņa_ātrums = karte (pot_Reading1, 0, 1023, 2, 30); ja (lastTick + wheel_Speed 255) {wheel_Hue = 0; } lastTick = milis (); } FastLED.showColor (CHSV (riteņa nokrāsa, 255, spilgtums)); }

Vispirms tiek pārbaudīta tapa, lai pārslēgtu šo režīmu. Tā kā es negribēju pievienot trešo potenciometru, lai kontrolētu izbalēšanas ātrumu, un, tā kā šajā režīmā netiek izmantots nokrāsu potenciometrs, mēs varam izmantot šo potenciometru, lai iestatītu ātrumu. Atkal izmantojot kartes funkciju, mēs varam pārvērst lasījumu kavējumā, kas tiek pārvērsts izbalēšanas ātrumā. Aizkavēšanai es izmantoju vērtību no 2 līdz 30, jo pēc pieredzes tas ir labs ātrums. Funkcija “millis” atgriezīs milisekundes kopš Arduino ieslēgšanas, tāpēc mēs to varam izmantot laika mērīšanai. Pēdējās nokrāsas izmaiņas tiek saglabātas iepriekš definētā mainīgajā, un tas katru reizi tiek salīdzināts, lai noskaidrotu, vai mums atkal ir jāmaina nokrāsa. Pēdējā rindā tiek iestatīta krāsa, kas jāparāda tālāk.

Lai pabeigtu kodu:

} vēl {

FastLED.showColor (CRGB:: melns); }}

Mums vienkārši jāizslēdz LED, ja poga netiek nospiesta, iestatot krāsu uz melnu un aizveriet visas atvērtās iekavas.

Kā redzat, tas ir diezgan īss un vienkāršs kods, ko var izmantot daudziem instrumentiem, kas izmanto RGB gaismas diodes.

Kad esat ieguvis pilnu kodu, varat to augšupielādēt Arduino. Lai to izdarītu, savienojiet Arduino ar datoru, izmantojot USB kabeli, un IDE izvēlieties Arduino veidu.

Šajā instrukcijā es izmantoju Arduino Pro Micro. Pēc Arduino modeļa iestatīšanas jums jāizvēlas ports, kurā IDE to var atrast. Atveriet ostas izvēlni, un jums vajadzētu redzēt pievienoto Arduino.

Tagad vienīgais, kas jādara, ir augšupielādēt kodu Arduino, nospiežot otrās kārtas pogu loga augšpusē. IDE izveidos kodu un augšupielādēs to. Kad tas bija veiksmīgs, varat atvienot Arduino un turpināt kontroliera montāžu.

3. darbība: kontroliera elektronikas montāža

Tā kā mēs rūpējāmies par Arduino kodēšanu, mēs tagad varam salikt kontroliera aparatūru. Mēs sākam, ievietojot komponentus korpusa iekšpusē. Potenciometri iet divos apaļos caurumos kreisajā pusē, strāvas slēdzis atrodas apakšā, režīma slēdzis atrodas augšējā labajā stūrī, un Arduino iet turētājā vidū.

4. solis:

Sāciet lodēt sarkano kabeli no barošanas slēdža uz Arduino RAW tapu. Šī tapa ir strāvas padeves pāreja, jo tā ir pievienota sprieguma regulatoram, tāpēc pat tad, ja spriegums ir augstāks par 5 V, šo tapu var izmantot, lai darbinātu Arduino. Pēc tam pie VCC tapas pielodējiet vēl vienu sarkanu vadu, jo mums ir nepieciešams potenciometra augsta līmeņa spriegums. Lodējiet divus baltus vadus pie A0 un A1 tapām, lai izmantotu potenciometra rādījumus.

5. darbība

Tagad caur atveri augšpusē ievietojiet garu baltu un garu zaļu vadu, ko vēlāk izmanto gaismas diodes savienošanai. Lodējiet zaļo līdz tapai 3 un balto līdz tapai 6 un piespiediet tos līdzenumam uz Arduino. Lodējiet divus melnus vadus pie GND tapām Arduino kreisajā pusē, tos izmanto potenciometru zema līmeņa spriegumam. Lodējiet divus zilus vadus līdz 7. tapai un 8. tapai, kas jāizmanto režīma slēdzim.

6. darbība:

Sarkanais kabelis, ko mēs pielodējām uz VCC tapas, tagad ir jāpielodē pie viena no pirmā potenciometra ārējām tapām. Izmantojiet citu sarkanu kabeli, lai to turpinātu līdz otrajam potenciometram. Uzmanieties, lai abos potenciometros izmantotu vienu un to pašu pusi, lai pilna būtu abās pusēs. Lodējiet divus melnos kabeļus potenciometru otrā pusē un baltos kabeļus no tapām A0 un A1 uz vidējās tapas. Potenciometri darbojas, vidējās tapas spriegumu iestatot uz spriegumu starp spriegumiem, kas tiek pielietoti ārējām tapām, tādēļ, savienojot augstu un zemu spriegumu, mēs varam iegūt spriegumu starp vidējo tapu. Tas pabeidza potenciometru elektroinstalāciju, un tos var nedaudz pagriezt, lai tapas netiktu novietotas.

7. darbība:

Lodējiet melnu kabeli pie režīma slēdža vidējās tapas un ievietojiet garu melnu kabeli caur atveri, kas ved uz barošanas avotu. Ievietojiet citu garu melnu kabeli caur augšējo atveri, lai to izmantotu kā gaismas diodes GND.

8. darbība

Melnais kabelis, kas nāk no barošanas avota, ir pielodēts pie cita melna stieples, kas ir savienots ar Arduino pēdējo brīvo GND tapu. Lodējiet vadu, kas ved uz gaismas diodi, un melno vadu uz režīma slēdža kopā un, visbeidzot, lodējiet divus melno vadu pārus, kas jums tagad ir kopā. Izmantojiet saraušanās cauruli, lai izolētu lodēšanu, lai novērstu šortus kontroliera iekšpusē.

9. darbība

Pēdējais solis tagad mēs varam pielodēt divus zilos vadus pie režīma slēdža. Šie slēdži darbojas, savienojot vidējo tapu ar vienu no ārējām tapām atkarībā no tā, kurā pusē slēdzis atrodas. Tā kā 7. un 8. tapa ir iestatīta aktivizēšanai, kad tie ir savienoti ar GND, mēs varam izmantot slēdža ārējās tapas tapām un vidējo GND. Tādā veidā vienmēr tiek iedarbināta viena no tapām.

Visbeidzot ievietojiet sarkano vadu caur barošanas atveri un pielodējiet to pie barošanas slēdža vidējās tapas un ievietojiet vēl vienu garu sarkanu vadu caur atveri līdz gaismas diodei un pielodējiet to ar to pašu taustiņu barošanas slēdzī, kuram ir pievienots Arduino.

10. darbība:

Lodējiet strāvas kabeļus pie akumulatora turētāja un ieskrūvējiet skavu, kurā atrodas kabeļi, kas ved uz gaismas diodi. Tas pabeidz kontroliera elektroinstalāciju.

11. solis: gaismas pildspalvas montāža

Tā kā šis rīks ir domāts kā modulārs un tam tiek izmantotas dažādas pildspalvas, LED vadiem ir nepieciešams savienotājs. Es izmantoju lētu 4 termināļu molex savienotāju, ko parasti var atrast uz kabeļiem, ko izmanto datora ventilatoriem. Šie kabeļi ir lēti un viegli iegūstami, tāpēc tie ir ideāli.

12. solis:

Kad es sāku pieslēgt vadu, es nepārbaudīju kabeļu krāsas savienotājos, tāpēc tie ir nedaudz atšķirīgi, bet viegli atcerējami. Es pievienoju melnos vadus, strāvu dzeltenai, zaļu zaļā krāsā un baltu zilu, bet jūs varat izmantot jebkuru kombināciju, kas jums patīk, tikai atcerieties to arī citām pildspalvām. Uzmanieties, lai lodētās vietas izolētu ar saraušanās cauruli, lai novērstu šortus.

13. darbība

Ielieciet garu sarkanu un garu zaļu vadu caur pildspalvu un lodējiet melnos vadus uz spiedpogu vienu pusi un balto vadu uz otru pusi. Šāda veida spiedpogām ir četras tapas, no kurām divas ir savienotas pa pāriem. Jūs varat redzēt, kuras tapas ir savienotas, skatoties pogas apakšā, starp pāriem, kas ir savienoti, ir atstarpe. Nospiežot pogu, abas puses ir savienotas ar otru. Baltais un viens melnais kabelis tiek izvilkti līdz pildspalvas galam, sākot ar pogas atveri. Otrs melnais kabelis ir izvilkts uz priekšu. Pārliecinieties, ka abās pusēs ir pietiekami daudz kabeļu, ar kuriem strādāt.

14. darbība:

Nospiediet pogu atverē un sagatavojiet pārējos kabeļus. Vislabāk ir pielodēt kabeļus pie gaismas diodes tā, lai tie būtu vērsti uz gaismas diodes vidusdaļu, jo kabeļi iet cauri pildspalvas vidum. Lodējiet sarkano vadu pie 5V lodēšanas spilventiņa, melno vadu pie GND lodēšanas spilventiņa un zaļo vadu pie Din lodēšanas paliktņa. Ja jums ir vairāk nekā viena gaismas diode, pirmās gaismas diodes lodēšanas spilventiņš ir savienots ar nākamās gaismas diodes Din un tā tālāk.

15. darbība:

Tagad nospiediet pildspalvveida pilnšļirces priekšpusē esošo pogu un aiz tās ielieciet līmes pilienu, lai to noturētu vietā.

Tagad jums vienkārši jāpielodē vadi pildspalvas galā uz savienotāja otru pusi, paturot prātā krāsas.

Vislabāk ir izmantot līmes pilienu un kādu lenti, lai atbrīvotu kabeļus pildspalvas galā, lai tie nesaplīst. Tas pabeidz gaismas pildspalvas montāžu.

16. darbība. Piemēri

Visbeidzot es vēlos parādīt dažus piemērus, kur es izmantoju šo rīku. Leņķveida pildspalva ir lieliska, lai izgaismotu grafiti līnijas, un taisna pildspalva ir lieliska, lai zīmētu un rakstītu lietas gaisā (par ko man ir tikai mazs talants).

Tas ir šī rīka galvenais mērķis. Kā redzat, iespējas ir pārsteidzošas, ja ar šo rīku apvienojat ilgas ekspozīcijas.

Lai sāktu ar šāda veida fotografēšanu, mēģiniet izmantot zemāko ISO iestatījumu, ko atbalsta jūsu kamera, un lielu diafragmu. Labs veids, kā atrast pareizos iestatījumus, ir kameras iestatīšana diafragmas atvēruma režīmā un aizvēršana, līdz kamera parāda ekspozīcijas laiku, kas ir aptuveni laiks, kas nepieciešams, lai zīmētu to, ko vēlaties pievienot attēlam. Pēc tam pārslēdzieties uz manuālo un izmantojiet šo ekspozīcijas laiku vai izmantojiet spuldzes režīmu.

Izklaidējieties izmēģināt šos! Tā ir pārsteidzoša mākslas forma.

Es pievienoju šo instrukciju izgudrotāju un neparastu lietojumu izaicinājumam, tāpēc, ja jums patīk, atstājiet balsojumu;)

17. darbība: faili

Es pievienoju arī modeļus siksnu turētājiem, kas ir paredzēti līmēšanai kontrollera korpusa apakšā, lai jūs varētu to piesprādzēt pie rokas un pildspalvas skavu, kuru var pielīmēt pie vāka, kad jums nav nepieciešama pildspalva tavā rokā.

Ir arī difuzora vāciņi, kurus var izmantot, lai padarītu gaismu vienmērīgāku un novērstu uzliesmojumus, kad pildspalva norāda tieši kamerā.