Das Arbeiten mit LEDs kann vom einfachen Bereich reichen LED-Wurf zu fortgeschrittenen Vollfarb-Wand-Matrix-Displays. Dieses Projekt befasst sich mit der Welt der adressierbaren RGB-Farb-LEDs und deren Verwendung in Spaßelektronikprojekten. In diesem Tutorial zeige ich Ihnen, wie Sie eine RGB-Taschenlampe konstruieren, bei der Lichtfarbe, Helligkeit und Blinkgeschwindigkeit mit den Drehreglern der Taschenlampe gesteuert werden können.
Ich zeige dir, wie man eine verwendet Atmega Tiny85 Plattform für kostengünstige Arduino-kompatible Projekte, arbeiten mit adressierbaren RGB-LEDs, lesen und verwenden Sie die Werte von Potentiometer-Drehschaltern und Kippschaltern und lernen Sie einige grundlegende Tipps für das Arbeiten mit elektronischen Komponenten in einem Projekt von der Steckdose aus.
Ein Prototyp-Strip-Board mit Kupferumhüllungsreihen
Schrumpfschlauch
Komponenten
Werkzeuge
Hobbymesser
Bohren Sie mit 5/64 Zoll Bohrer
Heißklebepistole und Klebstoff
Abisolierzange, die 26-Gauge-Draht abisolieren kann
Computer mit Arduino IDE zur Programmierung von Schmuck
USB-A-Stecker an Mini-B-Kabel (zur Programmierung von Trinket)
Spitzzange
Feinpunktmarkierung
Lötkolben
Helfendes handwerkzeug
Gebrauchsschere
Isolierband
Überblick
Wenn Sie die Anweisungen für dieses Projekt befolgen, erstellen Sie die Schaltung wie in der nachstehenden Abbildung gezeigt im Körper einer Taschenlampe und ohne Steckbrett.
Die Theorie dahinter ist einfach. Das Arduino-kompatibel Trinket Das Board liest die Werte der Potentiometer. Diese Werte werden verwendet, um Farbe, Helligkeit und Blinkrate des LED-Rings zu ändern. Mit dem Kippschalter wird ein weiterer Pin am Trinket hoch und niedrig gesetzt, um den Modus der Taschenlampe vom Farbwechselmodus in den Helligkeits- und Blinkmodus umzuschalten.
Untersuchen Sie das Diagramm unten und stellen Sie fest, wie die Komponenten mit dem Schmuckstück verbunden sind. Die Anweisungen führen Sie durch den Einbau der Schaltung in das Gehäuse einer Taschenlampe. Bevor Sie jedoch weitergehen, nehmen Sie das Lipo-Ladegerät und laden Sie den Lipo-Akku über einen USB-Anschluss auf. Sie benötigen diese in wenigen Schritten.
Schaltplan
Bereiten Sie den Taschenlampenkörper und den Reflektor vor
Für dieses Projekt werden Sie die Taschenlampen-Innenseiten entfernen und den Körper verwenden, um das Projekt unterzubringen. In dieser Phase bereiten Sie die Taschenlampe vor, um Ihre neue Kreation zu werden.
Bereiten Sie den Taschenlampenkörper vor
Schrauben Sie den Ring ab, der die klare Linse und den Reflektor hält. Legen Sie den Ring, die Linse und den Reflektor für die nächste Hälfte dieser Stufe beiseite.
Entfernen Sie mit der Spitzzange den Schalter von der Seite der Taschenlampe und die Batteriefeder von innen. Wenn Sie das in der Komponentenliste oben verknüpfte Modell verwendet haben, drücken Sie die Zunge an der Innenseite des Schalters nach außen, bis sich der Schalter löst. Ein wenig Kraft wird benötigt. Schnappen oder hebeln Sie die Metallteile aus der Taschenlampe, bis Sie nur noch den leeren Kunststoffkörper haben.
Taschenlampe Körper
Setzen Sie die einzelnen Komponenten auf das Gehäuse der Taschenlampe und markieren Sie mit der Markierung, wo die Komponentenstifte durch den Kunststoff gehen. Das Layout, das ich verwendete, sah wie die Bilder unten aus.
Komponenten am Taschenlampenkörper
Bohren Sie die Löcher in den Körper, damit die Stifte durchgehen können
Schneiden Sie das Wippschalterloch mit dem Hobbymesser aus. Der Schalter, den ich benutzte, hatte eine Flosse auf einer Seite und ich musste den Kreis auskreuzen, um ihn unterzubringen. Passen Sie die Teile noch nicht zusammen. Vor dem Zusammenbau müssen Sie noch löten.
Bereiten Sie den Reflektor vor
Zentrieren Sie den LED-Ring auf dem Reflektorrand
Markieren Sie den Ort der IM, VCC, und GND Stifte am Rand des Reflektors mit dem Marker
Bohren Sie ein Loch in den Becher des Reflektors, damit ein Draht durch den LED-Ring geführt werden kann. Ignorieren Sie das vierte Loch im Reflektor. Ich wurde etwas mitgerissen. Sie benötigen nur die drei oben genannten.
Reflektor vorbereitet
Löten Sie die Drähte auf die Komponenten
Für jede der Komponenten sind Anschlussdrähte erforderlich. Es können verschiedene Techniken verwendet werden, um die Litze mit den Stiften der Komponenten und miteinander zu verbinden. Hier sind ein paar Tipps:
Bevor Sie einen Litzendraht an einen Stift anlöten, verzinnen Sie den Draht, indem Sie zunächst eine leichte Lotschicht auf den Draht auftragen
Verwenden Sie ein Hilfswerkzeug, um den Draht und die Komponenten zusammenzuhalten, sodass Sie das Lot und das Eisen in den anderen beiden Händen halten können
Wenn Sie den Draht mithilfe eines Hilfswerkzeugs festhalten, wird der Draht ein oder zwei Zoll von der Lötstelle entfernt gehalten, oder die Hitze des Lots macht die PVC-Beschichtung weich und Sie können Klemmen oder sogar Löcher im Draht bekommen
Verwenden Sie nach Möglichkeit einen Schrumpfschlauch, um Spleiße und Verbindungen abzudecken. Dies verhindert versehentliche Kurzschlüsse und wirkt als Zugentlastung
Tragen Sie KEINEN Wärmeschrumpfschlauch auf die Drähte auf, bevor Sie sie durch den Körper der Taschenlampe fädeln, da sie sonst nicht passen. Das Aufschrumpfen der Schläuche ist schwieriger als Sie denken, planen Sie also voraus
Verwenden Sie ein Feuerzeug oder eine Heißluftpistole, um den Schlauch zu verkleinern (wenn es Zeit ist)
Ein gutes helfendes Handwerkzeug ist ein Muss für Projekte, bei denen Komponenten ohne Prototyping-Platine zusammengefügt und gelötet werden. Ich kann das SparkFun Third Hand wärmstens empfehlen, da es stabil und einfach zu bedienen ist. Sie können es auch selbst erstellen, indem Sie den Instructable-Link auf der Produktseite verwenden, wenn Sie dazu neigen.
Potentiometer
Schneiden Sie jeweils drei 4 "lange schwarze, rote und gelbe Drähte ab und streifen Sie am Ende 1/4" ab
Löten Sie die roten, gelben und schwarzen Drähte auf das Daumenradpotentiometer, wobei rot und schwarz Spannung und Masse sind. Widerstände sind nicht polarisiert, so dass es nicht wichtig ist, welcher Pin Spannung und welcher Masse ist, sondern gleichbleibend sein
Löten Sie den gelben Draht auf den Ausgangsstift des Potentiometers, den mittleren Stift des oben aufgelisteten Teils. Dieser Draht überträgt die eingestellte Spannung an einen analogen Pin am Trinket, sodass er den Wert ablesen kann, wenn Sie ihn ändern
Wippschalter
Schneiden Sie ein rotes 4-Zoll-Kabel ab, löten Sie es aus und löten Sie es an einen Flansch des Wippschalters. Der Wippschalter unterbricht die Spannung der Batterie. Bei vielen Bauteilen ist es hilfreich, beim Anlegen der Spannung zuerst an Masse zu gelangen
Schneiden Sie den JST-Überbrückungsdraht in zwei Hälften und verstauen Sie das männliche Ende. Sie werden es nicht für dieses Projekt verwenden
Ziehen Sie die roten und schwarzen Drähte am JST-Jumper mit der weiblichen JST-Buchse auseinander, so dass Sie etwa zwei Zoll voneinander entfernt sind
Löten Sie die rote Leitung von der weiblichen JST-Brücke an den anderen Flansch des Wippschalters
LED-Ring
Schneiden Sie ein 4 "langes Kabel aus rotem, schwarzem und grünem Draht ab
Löten Sie die roten und schwarzen Drähte an VCC und GND Löcher im LED-Ring von hinten, so dass sich die Drähte von der Rückseite des Rings erstrecken
Löten Sie das grüne Kabel an IM Loch von hinten
Fädeln Sie die Drähte durch die Löcher im Reflektor
Stellen Sie sicher, dass der LED-Ring auf dem Reflektor zentriert ist, und platzieren Sie auf der Rückseite des Reflektors, wo die Drähte durchgehen, einen Heißkleber, damit er die Drähte und anschließend den LED-Ring fixiert
Kippschalter
Schneiden Sie einen 4 "langen roten Draht ab und streifen Sie ihn ab
Löten Sie den roten Draht an einen Pin des Kippschalters
Schneiden und entfernen Sie einen 2 "langen schwarzen Draht
Löten Sie den schwarzen Draht an den anderen Pin des Schalters
Befestigen Sie die Komponenten an der Taschenlampe
Bevor die Komponenten an das Trinket gelötet werden, müssen die Drähte durch die Wand der Taschenlampe geführt werden. Führen Sie die folgenden Schritte aus, um alle Komponenten am Gehäuse der Taschenlampe anzubringen.
Führen Sie die Drähte für das Potentiometer vorsichtig durch die Löcher in der Taschenlampe und ziehen Sie die Drähte aus dem Mund
Anbringen der Komponenten
Tragen Sie einen kleinen Tropfen Heißkleber auf die Unterseite des Potentiometers auf und drücken Sie ihn fest gegen den Körper der Taschenlampe
Wiederholen Sie dies für alle drei Potentiometer
Verwenden Sie den gleichen Vorgang, um den Kippschalter auf dem Körper zu platzieren
Führen Sie die Drähte für den Wippschalter durch das Loch, das Sie durchschneiden, und drücken Sie den Schalter in Position
Komponenten angebracht
Komplettbaulötung
Kippschalter
Der Kippschalter verbindet die 3,3-V-Stromversorgung mit einem Pin im Trinket, der auf den INPUT-Modus eingestellt ist. Wenn der Strom fließen darf, registriert sich der Pin als HIGH und das Programm wechselt den Modus, in dem die Taschenlampe betrieben wird. Der Widerstand verbindet den Pin des Trinkets mit Masse an runterziehen Der Pin nimmt also keine transienten Spannungsänderungen auf und beschließt, zufällig hoch zu werden.
Löten Sie einen Widerstand an den schwarzen Draht vom Kippschalter. Wenn Sie abenteuerlustig sind, können Sie den NASA-Stil ausprobieren, aber ich fand, dass ein gerader Spleiß auch gut funktioniert
Schieben Sie den Schrumpfschlauch über den Widerstand und den Draht nach oben. Dies wird verwendet, um die Widerstandsspleißung, den Widerstand und die Spleißstelle am anderen Ende des Widerstands abzudecken, so dass ein 2-Zoll-Stück möglich ist. Verwenden Sie eine Schlauchgröße, die über zwei Drähte zusammen gleiten kann. In den nächsten Schritten sehen Sie warum
Schneiden Sie ein 3 "langes Stück grünen Draht und schwarzen Draht ab
Drehen Sie ein Ende des grünen und schwarzen Drahtes zusammen und verzinnen Sie es mit Lötzinn
Löten Sie die andere Leitung des Widerstands an die soeben vorbereiteten verzinnten grünen und schwarzen Drähte. Dadurch wird eine Y-Verbindung hergestellt
Schieben Sie den Schrumpfschlauch über den Widerstand und den Y-Spleiß
Bewegen Sie leicht eine Flamme unter dem Schlauch, bis sie einrastet. Achten Sie darauf, den Schlauch oder die PVC-Beschichtung des Drahtes nicht zu verbrennen. Es riecht schlecht und die Dämpfe sind nicht gut. Fragen Sie mich nicht, woher ich weiß
Ungeregelte Leistung
Obwohl die ungeregelte Leistung wirklich aufregend klingt, ist sie für die Elektronik nicht gut. Der LED-Ring und das Trinket können die rohe Batteriespannung vom Schalter annehmen, der Rest sollte jedoch durch den On-Board-Spannungsregler des Trinket auf 3,3 V geregelt werden. Die folgenden Schritte zeigen Ihnen, wie Sie die ungeregelten Stromkabel miteinander verbinden.
Schieben Sie einen 1-Zoll-Abschnitt des Schrumpfschlauchs, der zwei Drahtbreiten über den roten Draht vom Wippschalter abdeckt
Schneiden Sie einen 3 "langen Abschnitt aus rotem Draht ab
Drehen Sie das rote Drahtende des Wippschalters zusammen mit dem roten Draht, den Sie gerade schneiden, und verzinnen Sie ihn mit Lötzinn. Der lose Draht wird schließlich zum Schmuckstück gelangen
Verbinden Sie die zwei Drähte, die Sie gerade mit dem roten Kabel vom LED-Ring hergestellt haben
Schieben Sie den Schlauch über den Spleiß und schrumpfen Sie vorsichtig
Löten Sie die lose rote Leitung von diesem Y-Spleiß im FLEDERMAUS+ Loch im Schmuckstück. Wenn Sie dies tun, schieben Sie die Drahtspitze von unten in das Schmuckstück. Lassen Sie etwas Abstand zwischen der Schmuckplatte und der PVC-Beschichtung des Drahtes. Wenn Sie die PVC-Beschichtung fest gegen die Rückseite des Trinket drücken, haben Sie eine Chance, das PVC in Ihre Verbindung einzuschmelzen. Fragen Sie erneut nicht
Geregelte Leistung
Es sollten vier verbleibende Stromkabel vorhanden sein, die an der Öffnung der Taschenlampe hängen. Diese benötigen geregelte Leistung.
Schneiden Sie und schneiden Sie einen 4-Zoll-Abschnitt aus rotem Draht ab
Löten Sie ein Ende an 3V Loch im Schmuckstück
Schneiden Sie eine Reihe der Protoplatte aus und stellen Sie sicher, dass die Reihe mit einer Kupferummantelung verbunden ist. Mit einer kräftigen Schere lässt sich die Protoplatine schnell bearbeiten.
Prototyp Board-Bereich
Schneiden Sie ein 5-Loch-Stück vom Proto-Streifen ab
Löten Sie den roten Draht vom Schmuckstück in das erste Loch der Protoplatte. Führen Sie den Draht durch die Rückseite, so dass Sie das Metallende mit dem Kupfer der Platine verlöten
Löten Sie die restlichen 4 roten Drähte an den Protokartenstreifen. Achten Sie darauf, sie zu entwirren und vor dem Löten sorgfältig zu verlegen
Wickeln Sie den freiliegenden Draht und das Band in Isolierband ein, um zu verhindern, dass dieser Energiebus kurzgeschlossen wird, wenn er in das Gehäuse der Taschenlampe gedrückt wird
Bodenbus
Es gibt 6 schwarze Massekabel von der Taschenlampe. Diese müssen zusammen mit dem Schmuckstück geerdet werden.
Schneiden Sie ein Stück mit sieben Löchern aus dem Protostreifen
Schneiden Sie einen 4 "schwarzen Draht ab und entfernen Sie ihn
Löten Sie den Draht an GND Loch auf dem Schmuckstück ähnlich wie Sie den roten Draht löten
Löten Sie die anderen 6 schwarzen Leitungen an den Bodenbus
Mit Isolierband abdecken
Signal führt zum Schmuckstück
An diesem Punkt sollten Sie zwei grüne (eine vom LED-Ring) und drei gelbe Drähte haben. Die grünen Drähte sind digitale Anschlüsse für die LED-Ringdatensteuerung und den HIGH / LOW-Kippschalter. Bei den gelben Drähten handelt es sich um den analogen Spannungspegel des Potentiometers, den das Trinket verwenden wird analogRead (). In den folgenden Schritten wird beschrieben, wo sie angeschlossen werden sollen.
Löten Sie den grünen Draht vom LED-Ring an den # 1 Loch im Schmuckstück
Löten Sie das grüne Kabel von der Spleißstelle des Kippschalters an # 0 Loch im Schmuckstück
Löten Sie das gelbe Kabel vom Potentiometer, das Sie zur Steuerung des roten Farbwerts verwenden # 2 Loch im Schmuckstück. In meinem Aufbau war dies das linke Potentiometer. Ich setze rote, grüne und blaue Steuerelemente von links nach rechts ein
Löten Sie das gelbe Kabel vom grünen Steuerpotentiometer an das #3 Loch im Schmuckstück
Löten Sie den gelben Draht vom blauen Steuerpotentiometer an das # 4 Loch im Schmuckstück
Drahtratten nisten
Alle Drähte sollten jetzt gelötet und berücksichtigt werden. Bevor Sie das Los in die Taschenlampe füllen, programmieren Sie das Schmuckstück und testen den Build.
Programmieren Sie das Schmuckstück
Das Schmuckstück ähnelt der Arduino-Board-Familie, da es einen Atmel-Chip verwendet, insbesondere den ATtiny85. Dies ist ein kleinerer Chip als bei den größeren Arduino-Board-Cousins, aber immer noch recht leistungsstark.
Um die Kosten auf etwas zu reduzieren, das in ein Projekt eingelötet werden konnte und übrig blieb, verzichtete der Hersteller auf einige der teureren Teile, die die Kosten in etwa wie ein Arduino Uno ausmachen. Aus diesem Grund sind einige weitere Schritte erforderlich, um das Trinket zu programmieren. Glücklicherweise gibt es ein brillantes Tutorial, wie Sie Ihre vorhandene Arduino IDE einrichten oder eine installieren vorfixiert Ausführung. Befolgen Sie die Anweisungen in diesem Tutorial und schieben Sie die Beispielblinzelskizze zum Schmuckstück. Stellen Sie sicher, dass Sie mit dem erfolgreichen Übertragen einer Skizze in Ihr Trinket vertraut sind, bevor Sie fortfahren.
Nachdem Sie erfolgreich eine Skizze zum Schmuckstück geschoben haben, öffnen Sie die rgbflashlight Skizze, die in der ist Postleitzahl Paket mit diesem Tutorial. Sie finden es und das neueste Fritzing-Diagramm auch im rgbflashlight github-Repository.
Beachten Sie, dass die Stifte, die in der Skizze für die roten, grünen und blauen Stifte definiert sind, nicht mit den Siebdrucklöchern identisch sind, in die die Leiter gelötet wurden. Dies ist sicherlich verwirrend, aber wenn Sie sich auf das Tutorial zum Programmieren des Trinkets beziehen und das Kleingedruckte lesen, werden Sie sehen, dass das analogRead Funktion auf der Trinket-Plattform nummeriert die analogen Pins unterschiedlich. Fragen Sie mich nicht, wie viel Zeit ich verschwendet habe, bevor ich das kleine Juwel gefunden habe.
Einschalten und testen
Sie können jetzt die Batterie anschließen und die Baugruppe testen.
Trennen Sie das Programmier-USB-Kabel
Stellen Sie sicher, dass sich der Wippschalter in der Aus-Position befindet
Verbinden Sie Ihre Lipo-Batterie mit dem JST-Anschluss Ihres Projekts
Klappen Sie den Wippschalter in die Ein-Position
Was als nächstes passiert, hängt von der Ausrichtung der Potentiometer und dem Kippschalter ab. Nach einigen Sekunden sollten die Lichter aufleuchten. Die zwei Arten von Verhalten, die Sie erwarten sollten, sind:
Kippschalter offen (kein Stromdurchgang): In diesem Modus regeln die Drehregler die Rot-, Grün- und Blau-Sättigungsstufen durch Drehen. Probiere sie aus.
Kippschalter geschlossen (Strom fließt, Pin ist HIGH): In diesem Modus steuert der Drehregler, der im anderen Modus die rote Farbe steuert, nun die Helligkeit des LED-Rings. Es wird sehr hell. Das grüne Zifferblatt steuert, wie schnell der LED-Ring blinkt. Viel Spaß damit.
Nun, da Sie bestätigt haben, dass alles funktioniert, ist es Zeit, es zusammenzusetzen.
Montieren Sie die Taschenlampe
Vergewissern Sie sich vor dem Start, dass der Wippschalter ausgeschaltet ist.
Falten Sie die Drähte vorsichtig zu einem Bündel und schieben Sie sie in den Körper der Taschenlampe. Stellen Sie sicher, dass es keinen unbeabsichtigten Kontakt mit freiliegendem Draht gibt. Wenn Sie den Schrumpfschlauch und das elektrische Klebeband wie vorgeschlagen verwenden, müssen Sie sich keine Sorgen machen
Schieben Sie den Akku so in das Gehäuse der Taschenlampe, dass Sie ihn zum Aufladen leicht wieder herausnehmen können
Setzen Sie den LED-Ring und den Reflektor in den Mund der Taschenlampe und decken Sie sie mit der Linse und dem Ring ab
Halten Sie das Objektiv fest gegen den LED-Ring und drehen Sie den Taschenlampenring vorsichtig. Durch Drücken des Objektivs verhindern Sie, dass sich der LED-Ring dreht und die Drähte in der Taschenlampe hängen. Der Taschenlampenring lässt sich nicht vollständig verschrauben, da der LED-Ring zwischen dem Reflektor und dem Objektiv Platz einnimmt. Leicht anziehen.
Zusammenfassung
Dieses Tutorial hat Ihnen gezeigt, wie Sie eine High-Tech-Taschenlampe konstruieren, die mit einer Lithium-Ionen-Batterie betrieben werden kann und in jeder Farbe des Regenbogens leuchten kann. Außerdem können Kinder ihre Hände nicht davon abhalten, zumindest meine nicht.
Noch wichtiger ist, dass Sie Ihre Fähigkeiten im Umgang mit Arduino-basierter Elektronik erweitert haben. Sie haben gelernt, wie man eine Atmega Tiny85 basiertes Trinket für kostengünstige Arduino-kompatible Projekte. Sie haben mit adressierbaren RGB-LEDs gearbeitet und Werte von Potentiometer-Drehreglern und Kippschaltern gelesen, um die Farben, die Helligkeit und die Blinkrate der Lichter zu steuern.
Sie haben auch ein paar Tipps und Erfahrungen gesammelt, um ein Projekt in einen nicht standardmäßigen Fall zu integrieren. Der Blink-Spezialeffekt ist wahrscheinlich der einfachste Effekt, der mit dem LED-Ring erzielt werden kann. Erkunden Sie also den Code für das Schmuckstück und sehen Sie, welche anderen Spezialeffekte Sie erstellen können.
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Was Sie erstellen werden
Komponenten 
Schaltplan
Taschenlampe Körper
Komponenten am Taschenlampenkörper 
Reflektor vorbereitet 
Anbringen der Komponenten
Komponenten angebracht
Prototyp Board-Bereich
Drahtratten nisten
Accentsconagua