Maklike oneindige spieël met Arduino Gemma en NeoPixels: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Kyk! Kyk diep in die betowerende en bedrieglik eenvoudige oneindige spieël! 'N Enkele strook LED's skyn na binne op 'n spieëlbroodjie om die effek van eindelose refleksie te skep. Hierdie projek pas die vaardighede en tegnieke uit my intro -Arduino -klas toe en pas dit alles saam in 'n finale vorm met 'n kleiner Arduino Gemma -bord.

Kyk na 'n webinar van hierdie projek! Kyk na hierdie webinar wat ek op 28 Junie 2017 gelei het om te sien hoe ek hierdie konstruksie voltooi!

Volg my op YouTube, Instagram, Twitter, Pinterest en teken in op my nuusbrief om tred te hou met waaraan ek werk.

Stap 1: Voorrade

Om hierdie les te volg, benodig u:

• Skerp mes
• Metaal liniaal of T-vierkant
• Snymat of afval karton
• Drukker vir sjabloon of sirkeltekenkompas
• Plastiese mes (opsioneel, maar lekker)
• Smeltlijmpistool, of E6000/Quick Hold -kleefmiddel
• Wasdoek (opsioneel, om as gomklem te gebruik)
• 4 "ronde spieël
• Deurskynende spieël plastiek
• Swart skuimplank, 3/16 "dikte
• Arduino Uno en soldeerlose broodbord op 'n monteerplaat
• USB A-B kabel
• Klein drukknoppie (wat u vroeër gesoldeer het)
• Broodbord drade
• RGBW NeoPixel -strook (of ander WS2812b RGBW LED -strook) (19 pixels, gebruik dieselfde strook as wat u vroeër gesoldeer het)
• Soldeerbout en soldeer
• Draadstroppers
• Spoel diagonale snyers
• Derdehandse gereedskap
• Multimeter (opsioneel)
• Klein naaltang
• Pincet
• Arduino Gemma bord
• Mikro USB kabel
• USB -hub, as u rekenaar slegs USB 3 -poorte het (soos nuwer Mac's)
• USB -verlengkabel (opsioneel)
• USB -kragadapter
• Lipoly battery en laaier (opsioneel)

Hierdie projek lei u deur die bou van 'n elektroniese omhulsel van foamcore -bord, wat 'n beskermde werkoppervlak (snymat of veelvuldige afval karton), metaalliniaal en skerp mes nodig het. U kan 'n warm lijmpistool gebruik om die stukke bymekaar te maak, of kies vir 'n handwerkgom soos E6000. 'N Ronde glasspieël is in die middel van die oneindige spieël, en 'n stuk deursigtige spieëlplastiek is die geheime bestanddeel vir die infinity-tonnel-effek. As u nie 'n plastiese mes het nie, kan u 'n stewige skêr gebruik om die plastiek van die spieël te sny, maar 'n groter kantlyn laat as wat u dink u nodig het, aangesien die spieëlfilm geneig is om 'n bietjie om die skêr te skud. rande gesny. Wees versigtig as u skerp gereedskap gebruik, hou 'n bak yswater naby enige warm gomprojek vir vinnige brandbehandeling, en gebruik behoorlike ventilasie vir gom.

Arduino Gemma - Die oneindige spieëlprojek minimaliseer die Arduino -kring deur die Arduino Uno te vervang deur 'n Arduino Gemma. Gemma is 'n klein bordjie gebou rondom die ATTiny85 -mikrobeheerder, wat minder geheue en minder funksies het as die Uno se Atmega328, maar dit is ook kleiner en laer koste. Die groot pads is baie maklik om aan te soldeer (en vas te maak met geleidende draad, maar dit is 'n onderwerp vir 'n ander klas). Gemma gebruik 'n mikro -USB -kabel om aan te sluit op u rekenaar en het 'n JST -poort om 'n battery aan te sluit. U leer hoe om Gemma te programmeer uit die Arduino -sagteware en dit in te bou in die finale projek. U kan ook 'n Adafruit Gemma gebruik, maar u moet 'n ekstra stap uitvoer om die Arduino -sagteware op te stel.

RGBW NeoPixel -strook - Hierdie digitaal adresseerbare strook bevat WS2812b -skyfies wat saamgestelde LED's in rooi, groen, blou en wit beheer. NeoPixel is die handelsnaam van Adafruit, maar u kan hierdie strook ook vind deur te soek na 'WS2812b RGBW -strook' op die webwerf van u gunsteling verskaffer. Die voorbeeldkode wat in hierdie klas verskaf word, werk nie met RGB -strook (geen wit), analoog LED -strook of met enige ander digitale kontrole -chip (soos APA104 aka DotStar)

Stap 2: Sny raamstukke

Maak gereed vir papierwerk! Hierdie stap behels skerp gereedskap en vereis aandag aan detail, dus wees gerus, maar ook nie te kafeïen nie. Gebruik helder beligting en 'n groot, skoon werkoppervlak wat beskerm word deur 'n snymat of karton.

As u nuut is in die sny en plak van foamcore-bord, kry ekstra vir oefening en foute. 'N Drie-pak 16x20-in-borde behoort voldoende te wees (en u kan ander projekte daarmee maak as u ekstra oor het). Om beserings te voorkom, gebruik 'n skerp lem, 'n metaalliniaal, 'n stadige pas en baie versigtigheid. Dit is normaal om 'n paar stukke weer te maak as gevolg van 'n foutiewe lemmetjie -glip of -vlek.

Daar is twee maniere om die vorms te maak wat u gaan sny: druk die sjabloon uit of teken die vorms met 'n sirkel-kompas. Daar is ook geen duidelike voordeel nie, maar u vaardighede en gereedskap kan u op die een of ander manier beïnvloed. Die sjabloon is beskikbaar as 'n geteëlde PDF vir lettergrootte papier, wat u aanmekaar plak en 'n gomstok gebruik om dit aan u skuimkern te plak. Daar is ook 'n bewerkte weergawe van die sjabloonlêer as u dit op 'n grootformaatdrukker wil druk of veranderings wil aanbring.

Dit is egter baie eenvoudig om die vorms met die hand te teken, maar ek belowe! Teken eers 'n sirkel om by u spieëlgrootte te pas deur die kompas op sy radius te stel (4 "spieël = 2" radius) en teken 'n sirkel op u skuimbalk minstens 5 duim van elke rand. U kan seker die omtrek van die spieël opspoor, maar dan moet u die middelpunt vind en merk! Die kompas maak 'n inkeping in die middelpunt wat handig is om die tweede konsentriese sirkel te maak.

Maak nou u kompas groter tot 4 en trek die groter sirkel om die eerste. Dit is die volledige onderkant/agterkant van u spieël. Benoem dit as sodanig.

Die boonste/voorste stuk moet net 'n bietjie groter wees, dus vergroot u kompas tot 4 3/16 en trek dit op 'n veilige afstand van die onderste stuk.

Die kykvenster moet net 'n bietjie kleiner wees as die spieël, maar dit is nie belangrik presies hoeveel nie. Stel u kompas ongeveer 1/8 duim kleiner as die spieëlradius, en trek dan die sirkel met dieselfde middelpunt as die groter voor-/bo -omtrek.

Benoem hierdie stuk in die kleiner sirkel, wat binne 'n paar oomblikke weggesny word.

Merk en sny een strook op 1/2 "breed en een langs 1" breed langs die lang kant van u foamcore.

Die smal strook sal die spieël omhels en jou NeoPixel -strook ondersteun, terwyl die breër een die buitenste muur van die sirkelvormige raam sal vorm.

Om die sirkels te sny! Bietjie finesse en geduld is hier nuttig. Ek hou daarvan om 'n kleiner mes te gebruik om sirkels te sny omdat ek voel dat ek meer beheer het. Die spesifieke mes wat ek hier gebruik, neem gewone X-acto-lemme, en ek het dit in die plakboekgang gevind.

Sleep eers u mes liggies om die hele omtrek van die onderste stuk, deursteek slegs die boonste laag papier. Tydens hierdie pas kan u die lem hoekig, maar dit is die gemaklikste en gee die presiese vorm.

Sny weer om die sirkel en volg die lyn wat u in die vorige pas gemaak het. Let hierdie keer op u lemhoek, wat 90 grade (reguit op en af) moet wees. Druk vas terwyl u hierdie snit maak, en hou u vingers uit die pad van die lem. Tel u bord op en kyk of u dit heeltemal sny. Maak nog een keer met jou lem om deur die oorblywende kolle langs die omtrek te sny.

Sny dan die boonste stuk uit en sny dan die binneste sirkel uit. Hierdie stuk word meer as enige ander gesien, dus gee dit 'n bietjie ekstra opruiming om ongelyke rande reg te maak.

Vir die geboë binneste ring, sny elke 1/4 of so langs die dunner foamcore-strook, maar moenie heeltemal sny nie! Dit is makliker as wat dit klink- maak net twee liggies en jy kry die hang vinnig daaraan toe. Hierdie snitte laat die stuk krom terwyl dit 'n gladde binneoppervlak bied.

Die buitenste raamstuk moet die beste na buite kyk, so ons sny 'n effens ander patroon. Berei eers die skootgewrig voor deur 'n lyn 3/16 "van die rand af te maak. Maak ligte dwarssnitte langs die strook, afwisselend dik en dun afdelings van onderskeidelik 3/8" en 1/8 ".

Om die materiaal te verwyder waar die rand gaan draai, plaas die strook langs die rand van die snyoppervlak en skuif u mes horisontaal om die oortollige skuim te verwyder, en laat die onderste laag papier ongeskonde.

Verwyder nou die dun dele deur dit met 'n pincet of tang uit te ruk. Hulle laat los met 'n bevredigende knalgeluid. Met die ekstra ruimte kan die strook nou op sigself krom en die skoon buitenste dop van die projek vorm!

Sny 'n stuk van u deursigtige spieëlplastiek om groter te wees as u spieël, maar kleiner as die buitenste raam. Moenie moeite doen om dit in 'n sirkel te sny nie. As u 'n plastiese mes het, is dit die beste. Sleep die gat 'n paar keer langs u liniaal en klik dan die plastiek langs die punt. 'N Knipmes sny egter ook hierdie dun materiaal maklik, alhoewel die spieëlmateriaal langs die snykant afskilfer, wat in elk geval in die raam weggesteek sal word.

Stap 3: Monteer die raam

Beskerm u werkoppervlak met afvalmateriaal. Verhit jou gompistool en berei 'n bak yswater voor om dit naby te hou, as jy jouself verbrand. U kan verskillende kleefmiddels vir hierdie projek gebruik as u wil.

Smeer 'n klontjie gom in die middel van die onderste sirkel en plak u spieël daarin. Draai die spieël saggies teen die skuimkern en pas dit met die gemerkte sirkel. Plak dan u dun strook aan die omtrek van die spieël en skeur die oortollige af, en laat 'n klein gaping sodat drade deur kan gaan.

Plaas u voorste "donut" stuk met die gesig na onder op die werkoppervlak en plak dit op die rand vas. Druk hierdie stukke herhaaldelik aanmekaar en af op die werkoppervlak terwyl u aan die onderkant plak, sodat die voorkant mooi skoon word. Die buitenste rand gaan nie heeltemal rond nie, en dit is oké; u kan kies om hierdie gaping later toe te maak as u wil.

Trek die drade van die NeoPixel -strook deur die klein spleet op die spieëlrand en plak dit aan die binnekant vas. Gebruik ook 'n wasknippie om die strook vas te maak terwyl die gom afkoel. Probeer om nie warm gom op die spieël te kry nie, maar as u dit doen, is dit reg! 'N Bietjie vryfalkohol sal nie -poreuse oppervlaktes, soos glas, vashou.

Maak u werkarea skoon om stof en stukkies skuimkern te verwyder. Gebruik 'n lapvrye lap om die spieël heeltemal skoon te vee, gryp dan u deursigtige spieël en trek die beskermende omhulsel van die een kant af. Dien 'n klein hoeveelheid gom op vier punte om die binnemuur toe (hou die bewegings van die gomgeweer teen die spieël om stringe te vermy) en plak die deursigtige spieël vas. Nou is u weerkaatsende oppervlaktes verseël en beskerm teen stof.

Ontdek die dubbele reflektiwiteit deur u NeoPixel -strook aan te sluit op u Arduino -bord volgens die voorbeeld NeoPixel -kode wat in my Arduino Class -les oor die onderwerp beskryf word.

Stap 4: Kringdiagram en pseudokode

Alhoewel u welkom is om na die diagram te kyk gedurende u hele konstruksie, raai ek u ten sterkste aan om u eie te teken. U kry in 'n oogopslag 'n verwysing terwyl u u broodplank en finale prototipes bou, en die diagram van u kringe sal dit makliker maak om u eie projekte in die toekoms te ontwerp. Die doel van 'n stroombaandiagram is om al die elektriese verbindings in 'n stroombaan aan te toon, nie noodwendig hul fisiese posisies of oriëntasies nie.

Die verbindings is soos volg:

NeoPixel 5V -> Arduino 5V

NeoPixel GND -> Arduino GND

NeoPixel Din (data in) -> Arduino digitale I/O -pen (konfigureerbaar)

een kant van die kort drukknopskakelaar -> Arduino digitale I/O -pen (konfigureerbaar)

ander kant van die kort drukknopskakelaar -> Arduino GND

Hierdie stroombaan kombineer NeoPixel-strook met 'n drukknop om verskillende LED-animasies te aktiveer, en gebruik 'n interne optrekweerstand soos u in die invoer/uitsetles gesien het. Deur al hierdie inligting te gebruik, kan ons 'n mens-leesbare weergawe van ons Arduino-program skryf, genaamd "pseudocode:"

Veranderlikes: NeoPixel -speldnommer, knoppiespennommer, hoeveel LED's daar is, hoe helder die LED's moet wees

Eenmalige take: initialiseer knoppiespen as invoer met interne optrekweerstand, initialiseer NeoPixel-strook, beskryf LED-animasies

Lustake: kyk of die knoppie ingedruk is, en skakel oor na 'n ander LED -animasie

Dit lyk miskien eenvoudig, maar die tyd neem om pseudokode vir u projek te skryf, sal u help om u finale Arduino -skets vinniger en met minder verwarring te skryf. Dit funksioneer 'n bietjie soos 'n taaklys en 'n verwysingsgids vir wanneer u in die kode swem en nie kan onthou wat u probeer bereik nie!

Stap 5: Breadboard prototipe

Gryp jou Arduino en broodbord en maak seker dat die USB -koord losgekoppel is. Is u NeoPixels nog ingeprop van vroeër? Puik! Indien nie, koppel hulle: 5V aan die kragrail, Din na Arduino -pen 6, GND na die grondrail.

Voeg dan 'n kort drukknop op u broodbord, langs die middellyn. Koppel die een been aan die grondrail en sy buurbeen aan die Arduino -pen 2. Laai die kode vir hierdie projek direk of in die Autodesk Circuits -module hierbo af, klik op die "Code Editor" -knoppie, dan "Download Code" en maak die lêer oop Arduino, of kopieer en plak die kode in 'n nuwe leë Arduino -skets.

Koppel u USB -kabel en laai die kode op u Arduino -bord op. Druk die knoppie; dit moet 'n nuwe animasie veroorsaak om oor die NeoPixels te speel. Die 5V -spoor is voldoende vir hierdie paar pixels met beperkte helderheid, maar vir toekomstige projekte met meer LED's benodig u 'n aparte kragtoevoer, soos bespreek in die vaardigheidsles van my intro Arduino -klas.

Stap 6: Kode

Kom ons kyk meer na die kode:

#define BUTTON_PIN 2 // Digitale IO -pen wat aan die knoppie gekoppel is. Dit sal so wees

// aangedryf met 'n optrekweerstand, sodat die skakelaar // die pen kort na die grond moet trek. By 'n hoë -> lae // oorgang sal die knoppie -logika uitgevoer word. #define PIXEL_PIN 6 // Digitale IO -pin gekoppel aan die NeoPixels. #define PIXEL_COUNT 19 #define BRIGHTNESS 100 // 0-255 // Parameter 1 = aantal pixels in strook // Parameter 2 = speldnommer (die meeste is geldig) // Parameter 3 = pixeltipe vlae, voeg by indien nodig: / / NEO_RGB Pixels word bedraad vir RGB -bitstroom // NEO_GRB Pixels word bedraad vir GRB -bitstroom, korrek as kleure omgeruil word by toets // NEO_RGBW Pixels word bedraad vir RGBW -bitstroom // NEO_KHZ400 400 KHz bitstroom (bv. FLORA -pixels) // NEO_KHZ800 800 KHz bitstroom (bv. High Density LED strip), korrek vir neopixel stick Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel (PIXEL_COUNT, PIXEL_PIN, NEO_GRBW + NEO_KHZ800); bool oldState = HOOG; int showType = 0;

Soortgelyk aan die NeoPixel -voorbeeldkode, stel hierdie eerste afdeling die NeoPixel -strook op en die veranderlikes vir die drukknoppen, pixelbeheerpen, ens.

ongeldige opstelling () {

pinMode (BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); strip.setBrightness (BRIGHTNESS); strip.begin (); strip.show (); // Begin alle pixels na 'af'} Die opstelfunksie stel pen 2 op 'n ingang met sy interne optrekweerstand geaktiveer, stel die globale helderheid van die pixels in en begin die pixeldataverbinding.

leemte -lus () {

// Kry die huidige knoppie toestand. bool newState = digitalRead (BUTTON_PIN); // Kontroleer of die toestand van hoog na laag verander het (druk op die knoppie). if (newState == LOW && oldState == HIGH) {// Kort vertraging om die knoppie te ontkoppel. vertraging (20); // Kontroleer of die knoppie nog laag is nadat dit gestop is. newState = digitalRead (BUTTON_PIN); as (newState == LOW) {showType ++; as (showType> 6) showType = 0; startShow (showType); }}} // Stel die toestand van die laaste knoppie in die ou toestand. oldState = newState; }

Die lusfunksie kontroleer eers die huidige toestand van die knoppie en stoor dit in 'n Booleaanse veranderlike (kan een van twee toestande wees: HOOG of LAAG). Dan kontroleer en kyk of die toestand van HOOG na LAAG gaan. As dit wel die geval is, word showType met een verhoog en word die startShow-funksie genoem, met die huidige showType as 'n argument (showType is beperk tot 0-6). Die veranderlike oldState word opgedateer om weer te gee wat die laaste knoppie was.

leegte beginShow (int i) {

skakelaar (i) {case 0: colorWipe (strip. Color (0, 0, 0), 50); // Swart/afbreek; geval 1: colorWipe (strip. Color (255, 0, 0), 50); // Rooi breek; geval 2: colorWipe (strip. Color (0, 255, 0), 50); // Groen breek; geval 3: colorWipe (strip. Color (0, 0, 255), 50); // Blou breek; geval 4: pulseWhite (5); breek; geval 5: rainbowFade2White (3, 3, 1); breek; saak 6: fullWhite (); breek; }}

Die startShow -funksie bevat 'n skakelaar-/saakverklaring, wat net 'n vinnige manier is om 'n klomp as/anders -stellings te stapel. Die skakelaarkas vergelyk die veranderlike i met die waardes van elke geval, en voer dan die kode in die stelling uit. Die sleutelwoord

breek;

verlaat die skakelaar/saak verklaring. Hierdie skakelaar/kas word gebruik om verskillende animasiefunksies te bel elke keer as u op die knoppie druk.

Noudat u 'n funksionele broodbordprototipe het, is dit tyd om dit van 'n afgehandelde projek te maak deur 'n Arduino Gemma te gebruik, wat kleiner, minder volledig en laer is as die Arduino Uno. U kan ook 'n Adafruit Gemma gebruik, maar u moet 'n ekstra stap uitvoer om die Arduino -sagteware op te stel.

Verander eers die veranderlike van die NeoPixel -pen van 6 na 1 in u kode:

#define PIXEL_PIN 1 // Digitale IO -pin gekoppel aan die NeoPixels.

Sluit u Arduino Gemma aan op u rekenaar met 'n USB -kabel en kies 'Arduino Gemma' as u bordtipe in die menu Arduino Tools.

Die beperkte funksies van die ATTiny85 -mikrobeheerder aan boord ondersteun nie 'n seriële poort op dieselfde manier as die Uno nie, dus hoef u niks uit die poortmenu te kies nie. Maak egter seker dat u "Arduino Gemma" onder die menu -item Programmer kies.

Die bord het 'n bietjie hulp nodig om te weet wanneer u dit wil programmeer, druk dus op die reset -knoppie op die bord, en terwyl die rooi LED knipper, druk die Upload -knoppie om u skets op die Gemma te laai. As u rooi LED nie pols as u op die reset-knoppie druk nie, is u USB-kabel moontlik slegs krag, en moet dit vervang word vir 'n USB-kabel met krag- en dataverbindings. Nog 'n rede waarom u LED moontlik nie pols nie, is as u 'n USB 3 -poort gebruik (alle nuwer Mac's), wat probleme ondervind om die Gemma -laaiprogram te herken. Gebruik 'n USB 2 -poort op u rekenaar of 'n USB -hub tussen u rekenaar en Gemma.

Stap 7: Soldeerkring

Om die kring met u Gemma te laat loop, soldeer ons die drade direk aan die pads op die bord. Knip die broodbordverbinder af en strooi, draai en trek die leidings van die NeoPixel -strookdrade vas. Soldeerdrade op dieselfde manier aan die diagonale drade van 'n drukknop (u kan die knoppie van die soldeerles gebruik). Draai en soldeer die twee gronddrade saam.

Gemma se groot gate maak dit maklik om hierdie kring te monteer sonder bykomende onderdele- trek net die blikkiesdrade deur die gate en draai die oortollige om die soldeerplaat. Die verbindings is soos volg:

• NeoPixel 5V -> Gemma Vout
• NeoPixel Din -> Gemma 1 ~ (digitale pen 1)
• NeoPixel GND -> een kant van die drukknop -> Gemma GND
• ander kant van drukknop -> Gemma 2 (digitale pen 2)

Plaas u printplaat in 'n derdehandse gereedskap en verhit die verbindings met u soldeerbout voordat u nog soldeer aanwend om die kussing en draad te verswelg. Nadat al die verbindings afgekoel het, sny u oortollige draad weg met u spoelsnitte.

Plak jou Gemma warm vas met die USB -poort na die rand van die sirkel.

Pas die voorste/boonste omslag toe en manipuleer die rand om die stukke skoon bymekaar te sit. Miskien moet u u onderste sirkel net 'n bietjie snoei om dit te pas, en u moet ook die rand oopmaak om by sy maat te pas. Plak die drukknop vas waar u wil.

Stap 8: Gebruik dit

Koppel 'n USB -kabel, druk die drukknop en geniet dit! U kan die kleure en animasies verander deur die kode te verander. Gebruik 'n USB -adapter as u dit teen 'n muur wil monteer. Op hierdie punt kan u nog 'n klein skuimagtige randstuk maak om die oorblywende gaping te sluit, as u wil. Enkele voorgestelde gebruike: hang dit aan u muur, hou dit by u lessenaar, gee dit aan 'n vriend!

U kan hierdie projek maklik met 'n interne battery uitvoer in plaas van om 'n USB -kabel aan te sluit. Die rigting waarin u die Gemma plak, bepaal die toegang tot die batterypoort, sodat u dit moontlik weer in 'n ander hoek wil plak. 19 RGBW -pixels x 80ma maksimum stroomverbruik (plus ~ 10ma vir die Gemma) is gelyk aan 1530ma, wat beteken dat ons tegnies 'n battery nodig het met ten minste soveel mAh. Die kode vir die spieël is egter nie naby aan die gebruik van al vier pixels se LED's op volle helderheid saam nie, so in werklikheid is die maksimum stroomopname baie minder. 'N Gesonde batterykompromis is 'n herlaaibare lipolybattery van 1200 mAh.

Dankie dat u saam met hierdie Arduino -projek gevolg het! Kyk na my inleidende Arduino -klas vir meer basiese beginsels. Ek kan nie wag om u weergawes in die kommentaar te sien nie en verwelkom u gedagtes en terugvoer.