Arduino Interactive LED Coffee Table: 6 Cov Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:24

Kuv tau ua lub rooj kas fes sib tham uas tig coj teeb nyob rau hauv ib qho khoom, thaum cov khoom raug muab tso rau saum rooj. Tsuas yog cov leds uas nyob hauv qab qhov khoom ntawd yuav ci tuaj. Nws ua qhov no los ntawm kev siv cov khoom sib thooj sib xws, thiab thaum qhov sib thooj sensor hnov tias ib yam khoom nyob ze txaus, nws yuav pom lub teeb nyob hauv qab qhov khoom ntawd. Nws kuj tseem siv Arduino los tso rau hauv cov duab uas tsis xav tau lub ntsuas qhov sib thooj, tab sis ntxiv cov txiaj ntsig zoo heev uas kuv tsuas yog nyiam.

Cov sensor nyob sib ze yog ua los ntawm photodiodes thiab IR emitters. Cov emitters siv lub teeb infrared (uas tib neeg lub qhov muag tsis tuaj yeem pom) kom ci lub teeb tawm ntawm lub rooj, thiab cov photodiodes tau txais lub teeb infrared pom los ntawm ib yam khoom. Qhov ntau lub teeb pom kev (cov khoom ze dua), qhov ntau qhov hluav taws xob hloov pauv los ntawm cov photodiodes. Qhov no tau siv los ua qhov taw qhia los qhia qhov twg ntawm lub teeb pom kev. Cov nodes yog sau los ntawm ws2812b leds thiab qhov sib thooj sensor.

Cov vis dis aus txuas mus hla tag nrho cov txheej txheem tsim, thaum kuv piav qhia ntau ntxiv ntawm cov ntsiab lus hauv qab no.

Khoom siv

1. ws2812b LED Qij -
2. 5V Cov Khoom Siv Hluav Taws Xob -
3. Ib qho Arduino Kuv tau siv 2560 -
4. Photodiodes
5. IR Emitters
6. 10 Ohms resistors
7. 1 MOhms Resistors
8. 47 pF cov khoom siv hluav taws xob
9. CD4051B Multiplexers
10. SN74HC595 Hloov Chaw Sau Npe
11. ULN2803A Darlington Arrays
12. Ib qho txheej txheem los siv ua lub rooj tsav xwm loj rau cov coj, kuv tau siv daim ntawv sib xyaw ua ke los ntawm lub tsev muag khoom

Kauj Ruam 1: Tsim lub Rooj Tswjhwm Saib thiab ntxig cov LEDs

Thawj qhov kuv tau ua yog tsim lub rooj tsavxwm uas yuav muaj cov coj uas peb yuav tso rau hauv lub rooj kas fes. Kuv siv daim ntawv sib xyaw ua ke los ntawm lub tsev muag khoom thiab txiav nws kom haum rau qhov rooj kas fes uas kuv muaj. Tom qab txiav lub rooj tsavxwm kom loj me, Kuv tau laum tawm txhua lub qhov rau qhov chaw coj mus. Lub rooj tsavxwm nws tus kheej muaj 8 kab thiab 12 kab ntawm ws2812b leds cais 3 ntiv sib nrug, thiab lawv tau txuas nrog tus qauv nab. Kuv siv cov kua nplaum kub los tiv thaiv lawv.

Kuv kuj yuav tsum tau tho qhov nyob hauv nruab nrab ntawm qhov uas yuav dhau los ntawm: 4 ws2812b leds uas ua ib lub xwmfab, 2 daim duab duab thiab 2 IR tso tawm hauv lub xwmfab me hauv nruab nrab ntawm qhov ntawd. Cov 4 qhov nyob hauv nruab nrab ntawm qhov yuav yog qhov me me rau cov duab photodiodes thiab ir emitters (2 ntawm txhua tus). Kuv hloov lawv kom ntseeg tau tias muaj kev kis tau zoo tshaj plaws, thiab tso lawv li 1 ntiv sib nrug nyob hauv nruab nrab ntawm txhua qhov ntawm. Kuv tsis tas yuav muab cov kua nplaum kub tso rau hauv qhov chaw, Kuv tsuas yog khoov txoj hlua ntawm lwm sab kom ntseeg tau tias lawv yuav tsis tawm sab nraud. Kuv kuj tau ua kom ntseeg tau tias yuav khoov qhov zoo thiab qhov tsis zoo nyob rau qee qhov kev qhia, yog li ntawd lawv tau taw qhia kom raug hauv Circuit Court. Txhua qhov ua tau zoo yog nyob rau sab laug ntawm sab nraum qab ntawm lub rooj tsavxwm, thaum txhua qhov tsis zoo ua rau sab xis ntawm lub rooj tsavxwm.

Kauj Ruam 2: Nkag Siab Lub Circuit

Nco tseg: Txhua daim duab kos duab tsis yog qhov tseeb rau kev siv (qee tus pin arduino sib txawv, thiab kuv daisy saw ob peb, ntau ntxiv tom qab ntawd). Qhov kawg tshwm sim yog qhov sib txawv me ntsis vim yog qhov nyuaj ntawm lub Circuit Court, tab sis txhua qhov kev ua yeeb yaj kiab ua haujlwm yog lub hauv paus zoo kom nkag siab yuav ua li cas ua qauv rau txhua ntu. Cov xwm txheej niaj hnub thiab cov duab kos yog zoo li nws tau siv hauv PCB siv hauv txoj haujlwm.

Cov lej PCB uas muaj cov phiaj xwm KiCad thiab cov ntaub ntawv gerber tuaj yeem pom ntawm no: https://github.com/tmckay1/interactive_coffee_tabl…, yog tias koj xav xaj PCBs koj tus kheej thiab tsim qhov haujlwm zoo sib xws. Kuv siv NextPCB los tsim cov laug cam.

Muaj peb qhov kev sib txawv sib txawv uas ua rau lub rooj no. Thawj zaug peb yuav tsis mus rau hauv kev nthuav dav thiab yog ib qho yooj yim Circuit Court uas powers ws2812b leds. PWM cov ntaub ntawv teeb liab xa los ntawm Arduino mus rau ws2812b coj qhov muag teev thiab tswj cov xim uas pom nyob qhov twg. Peb tab tom siv ws2812b leds vim tias lawv tuaj yeem hais qhia tus kheej, yog li peb yuav tuaj yeem tswj tau qhov twg ntawm cov leds kom qhib, thiab qhov twg tua. Ws2812b leds tau siv los ntawm 5V lub zog sab nraud, txij li arduino ib leeg tsis muaj lub zog txaus los qhib txhua lub teeb. Hauv daim duab kab ntawv txuas nrog lawv siv rub tawm qhov tawm tsam ntawm 330 Ohms, txawm li cas los xij kuv tsis siv qhov ntawd hauv kuv qhov kev tsim.

Qhov thib ob Circuit Court tig rau IR emitters. Qhov kev siv hluav taws xob no siv daim ntawv teev npe hloov pauv kom tswj tau qhov chaw darlington uas xa lub zog mus rau IR emitters. Kev hloov npe yog ib qho kev sib txuas uas tuaj yeem xa HIGH thiab LOW cov cim rau ntau tus pin los ntawm tsuas yog me me ntawm tus pin. Hauv peb qhov xwm txheej peb siv daim ntawv SN74HC595 hloov pauv uas tuaj yeem tswj tau los ntawm 3 lub tswv yim, tab sis tswj tau txog 8 qhov tawm. Cov txiaj ntsig ntawm kev siv qhov no nrog arduino yog tias koj tuaj yeem daisy saw mus txog 8 kev hloov pauv npe hauv ib kab (arduino tuaj yeem ua haujlwm tau txog 8 ntawm lawv). Qhov no txhais tau tias koj tsuas xav tau 3 tus pin los ntawm arduino kom qhib thiab tua 64 IR emitters. Lub darlington array ua rau koj ua kom lub zog ntaus ntawv los ntawm lwm qhov chaw yog tias lub teeb liab nkag mus yog HIGH, lossis tig lub zog tua rau lub cuab yeej ntawd yog tias lub teeb liab nkag mus qis. Yog li hauv peb qhov piv txwv, peb siv ULN2803A darlington array, uas tso cai rau 5V lub zog sab nraud los tso rau thiab tawm mus txog 8 ntawm IR emitters. Peb siv 10 Ohm resistor nrog IR emitters hauv koob kom tau txais qhov siab tshaj plaws los ntawm IR emitters.

Qhov thib peb Circuit Court siv tus lej multiplexer kom tau txais ntau lub tswv yim los ntawm cov photodiodes, thiab xa cov zis tawm hauv cov ntaub ntawv teeb liab. Multiplexer yog lub cuab yeej siv los siv ntau lub tswv yim uas koj xav nyeem los ntawm, thiab tsuas yog xav tau ob peb tus pin los nyeem los ntawm cov tswv yim ntawd. Nws kuj tseem tuaj yeem ua qhov sib txawv (demultiplex), tab sis peb tsis siv nws rau daim ntawv thov ntawm no. Yog li hauv peb qhov xwm txheej peb siv CD4051B multiplexer coj mus txog 8 lub cim qhia los ntawm cov duab, thiab peb tsuas xav tau 3 lub tswv yim los nyeem los ntawm cov cim ntawd. Ntxiv rau peb tuaj yeem daisy saw txog 8 tus lej sib txawv (arduino tuaj yeem ua haujlwm tau txog 8 ntawm lawv). Qhov no txhais tau tias arduino tuaj yeem nyeem los ntawm 64 ntawm cov duab photodiode los ntawm tsuas yog 3 tus pin. Cov photodiodes tau hais txog qhov rov qab tsis zoo, uas txhais tau tias hloov pauv mus rau qhov kev coj ua ib txwm nrog cov hlau lead zoo txuas rau qhov ntsuas hluav taws xob zoo, peb muab qhov tsis zoo coj mus rau qhov zoo qhov hluav taws xob. Qhov no ua tau zoo hloov cov photodiodes rau hauv cov duab resistors, uas hloov pauv tsis kam nyob ntawm seb muaj pes tsawg lub teeb uas nws tau txais. Peb tom qab ntawd tsim qhov faib hluav taws xob txhawm rau nyeem qhov hluav taws xob nyob ntawm qhov sib txawv ntawm qhov tsis sib xws ntawm cov duab thaij duab los ntawm kev ntxiv qhov tiv taus ntau 1 MOhms resistor rau hauv av. Qhov no tso cai rau peb kom tau txais qhov siab dua thiab qis dua mus rau arduino nyob ntawm seb IR ntau npaum li cas lub teeb duab photodiodes tau txais.

Kuv ua raws qhov kev tsim qauv no los ntawm lwm tus neeg uas ua qhov no: https://www.instructables.com/Infrared-Proximity-S… siv los tsim qhov faib hluav taws xob nrog cov photodiodes. Yog vim li cas nws ntxiv nws yog vim nws tau hloov pauv IR emitters rau thiab tawm nrog PWM teeb liab thiab ua qhov no kos qhov me me poob qis los ntawm photodiodes thaum IR emitters tau qhib tam sim. Qhov no ua rau cov duab diodes hloov pauv txawm tias thaum nws tsis tau txais ntau lub teeb IR los ntawm ib qho khoom vim tias IR emitters sib koom tib 5V lub zog siv ib yam li cov photodiodes. Lub ntsuas hluav taws xob tau siv los xyuas kom tsis muaj qhov hluav taws xob poob thaum IR tso tawm thiab qhib. Kuv tau npaj ua thawj lub tswv yim tib yam, tab sis tsis muaj sijhawm los sim nws, yog li ntawd kuv thiaj li tso IR cov emitters ib txwm ua. Kuv xav hloov qhov no yav tom ntej, tab sis kom txog thaum kuv rov tsim kho cov cai thiab Circuit Court, tam sim no PCB tau tsim los kom muaj cov teeb IR nyob rau txhua lub sijhawm, thiab kuv khaws cov capacitors lawm. Koj yuav tsum tsis xav tau lub ntsuas hluav taws xob yog tias koj siv qhov PCB tsim no, tab sis kuv yuav qhia lwm qhov ntawm PCB uas lees txais cov lus qhia ntxiv rau kev hloov pauv npe uas yuav tso cai rau koj hloov pauv IR emitters rau thiab tawm. Qhov no yuav txuag tau ntau ntawm kev siv fais fab.

Koj tuaj yeem tshawb xyuas cov kab kos duab txuas rau tus qauv teeb tsa rau kev sim ntawm koj li arduino. Kuj tseem muaj cov xim piav qhia ntxaws ntxiv rau txhua qhov Circuit Court uas qhia txog kev teeb tsa thiab kev taw qhia ntawm cov khoom siv hluav taws xob. Hauv cov txheej txheem PCB txuas nrog, peb muaj 4 lub voj voog tag nrho, 2 lub voj voos siv los qhib lub IR emitters, thiab 2 lub vojvoog nyeem los ntawm cov duab thaij duab. Lawv tau tsom mus rau PCB 2 pawg nyob ib sab nrog ib pawg uas muaj 1 IR emitter Circuit thiab 1 photodiode Circuit, yog li 2 kab ntawm 8 nodes tuaj yeem muab tso rau hauv PCB nkaus xwb. Peb kuj daisy saw ob txoj kab hluav taws xob ua ke, yog li peb tus pin los ntawm arduino tuaj yeem tswj hwm ob txoj haujlwm hloov pauv, thiab 3 tus pin ntxiv tuaj yeem tswj ob tus lej sib dhos ntawm lub rooj tsavxwm. Muaj qhov tso tawm ntxiv lub taub hau kom muaj peev xwm daisy saw mus rau PCBs ntxiv.

Nov yog qee qhov peev txheej uas kuv tau ua raws rau kev tsim qauv:

• https://lastminuteengineers.com/74hc595-shift-regi…
• https://techtutorialsx.com/2016/02/08/using-a-uln2…
• https://tok.hakynda.com/article/detail/144/cd4051be…

Kauj Ruam 3: Cov Hluav Taws Xob Hluav Taws Xob rau ntawm Node

Tam sim no koj nkag siab tias yuav ua li cas lub Circuit Court, mus tom ntej thiab muab cov xov hlau txuas rau ntawm txhua qhov. Kuv soldered cov photodiodes nyob rau hauv parallel (daj thiab grey xov hlau) thiab ir emitters nyob rau hauv series (txiv kab ntxwv xaim). Tom qab ntawd kuv tau txuas cov xov hlau daj ntev dua mus rau cov duab sib txuas uas yuav txuas rau 5V lub zog siv hluav taws xob, thiab xaim xaim uas yuav txuas rau cov duab photodiode ntawm lub pcb. Kuv tau siv cov xaim liab liab ntev mus rau IR lub tshuab xa hluav taws xob uas yuav siv los txuas rau 5V lub zog siv hluav taws xob thiab cov xaim dub uas yuav txuas rau IR cov khoom tso tawm ntawm PCB. Kuv tau ua cov xov hlau me me kom luv luv ntawm lub sijhawm, yog li kuv tsuas tuaj yeem txuas 5 ntawm cov nodes hauv txhua kab lus thaum kawg (tsis yog 7). Kuv npaj yuav kho qhov no tom qab.

Kauj Ruam 4: Muab cov PCB los ua ke thiab muab txuas rau hauv Pawg Thawj Coj

Nco tseg: PCB hauv daim duab txuas yog thawj qhov kuv tau ua uas tsis muaj lub zog siv hluav taws xob nkag thiab tso tawm thiab tseem muaj cov saw daisy tawm rau txhua qhov hauv Circuit Court. Tus qauv PCB tshiab kho qhov yuam kev no.

Ntawm no koj tsuas yog yuav tsum ua raws PCB cov txheej txheem txhawm rau txhawm rau ua cov khoom sib txuas rau PCB thiab tom qab ntawd ib zaug ua tiav, muab cov PCB tso rau hauv pawg thawj coj. Kuv siv cov rooj sib tham sab nrauv los txuas 5V lub zog teeb liab, uas kuv tau faib rau txhua lub xov tooj daj thiab liab. Hauv qhov pom tom qab, Kuv tsis xav tau cov xov liab thiab daj ntev thiab tuaj yeem txuas cov kab sib rau ib leeg (tsis txhob txuas lawv mus rau lwm lub rooj sib tham sab nrauv). Qhov no yuav tau txo qis qhov kev sib tsoo nyob tom qab ntawm lub rooj tsavxwm.

Txij li thaum kuv muaj 8 kab ntawm ws2812b leds thiab 12 kab, Kuv xaus nrog 7 kab thiab 11 kab ntawm cov nodes (77 nodes tag nrho). Lub tswv yim yog siv ib sab ntawm PCB rau ib kab ntawm cov nodes thiab ib sab rau lwm kab. Yog li txij li kuv muaj 11 kab, Kuv xav tau 6 PCBs (qhov kawg tsuas yog xav tau ib pab pawg ntawm cov khoom siv). Txij li thaum kuv ua cov xov hlau luv dhau, kuv tsuas tuaj yeem txuas 55 kab, 11 kab thiab 5 kab. Koj tuaj yeem pom hauv daim duab, kuv tau ua yuam kev thiab muab cov xov hlau nyoos txuas rau lub rooj tsavxwm, uas yuav zoo yog tias cov xov hlau nyias nyias txaus, tab sis hauv kuv cov ntaub ntawv lawv tuab heev. Qhov no txhais tau tias kuv tau fraying xaim nyob ze rau ib leeg rau txhua tus IR emitter input thiab photodiode input, yog li muaj ntau qhov debugging tshwm sim los ntawm tag nrho cov xaim luv. Yav tom ntej kuv yuav siv cov txuas txuas txuas PCB mus rau cov xov hlau ntawm lub rooj tsavxwm kom tsis txhob luv thiab ntxuav cov khoom.

Txij li Arduino tuaj yeem tsuas yog daisy saw txog 8 hloov npe thiab multiplexers, Kuv tau tsim ob txoj hlua sib cais, ib qho siv thawj 8 kab thiab lwm qhov siv 3 kab ntxiv. Tom qab ntawd kuv txuas txhua txoj saw mus rau lwm lub pcb uas muaj tsuas yog 2 tus lej sib txuas, yog li kuv tuaj yeem nyeem txhua txoj saw ntawm cov lej sib npaug ntawm cov ntaub ntawv teeb tsa los ntawm ob lub multiplexers mus rau hauv arduino. Ob lub multiplexers no kuj tau daisy raug kaw. Qhov ntawd txhais tau tias muaj tag nrho ntawm 16 lub cim tso tawm thiab 2 cov khoom siv sib piv siv hauv arduino: 1 lub teeb liab tso tawm los tswj ws2812b leds, 3 lub cim tso tawm rau thawj cov saw ntawm kev hloov pauv rau npe, 3 tso tawm cov cim rau thawj cov saw ntawm cov sib txuas, 3 tso tawm cov cim rau cov saw thib ob ntawm kev hloov pauv rau npe, 3 lub cim tso tawm rau ob txoj hlua sib txuas, 3 tso tawm cov cim rau 2 tus lej sib txuam uas sib sau ua ke txhua lub PCB cov ntaub ntawv teeb liab, thiab thaum kawg 2 qhov kev nkag mus sib piv rau txhua cov ntaub ntawv teeb liab los ntawm 2 pawg sib txig sib luag.

Kauj Ruam 5: Txheeb Xyuas Txoj Cai

Nco tseg: Ntxiv rau cov cai sib tham hauv qab no, Kuv siv lub tsev qiv ntawv thib peb los tsim cov duab rau ws2812b leds. Koj tuaj yeem pom qhov ntawd ntawm no:

Koj tuaj yeem pom cov cai kuv siv ntawm no:

Nyob rau sab saum toj kuv txhais cov arduino pins uas yuav txuas rau txhua feem ntawm PCB. Hauv txheej txheem teeb tsa, kuv teeb tus pin tso zis rau tus lej sib txuas, tig rau IR emitters, teeb lub hauv pausVal array uas ua raws cov teeb pom kev ib puag ncig nyeem ntawv rau txhua tus photodiode, thiab pib ua ntej FastLED uas yuav sau rau ws2812b leds. Hauv txoj kev voj, peb rov pib dua cov npe ntawm cov teeb uas tau muab tso rau hauv ws2812b sawb. Tom qab ntawd peb nyeem qhov tseem ceeb los ntawm photodiodes hauv cov sib txuas sib txuas, thiab teeb ws2812b leds ntawm qhov uas yuav tsum tau ua yog tias kev nyeem ntawv los ntawm photodiode hauv lub node yog dhau qhov tau teev tseg los ntawm lub hauv paus tus nqi ntawm cov teeb pom kev ib puag ncig. Peb tom qab ntawd ua cov LEDs yog tias muaj kev hloov pauv ntawm qhov uas yuav tsum tau ua. Txwv tsis pub, nws ua looping kom txog thaum muaj qee yam hloov pauv kom nrawm dua.

Cov cai tuaj yeem txhim kho thiab kuv tab tom nrhiav ua qhov no, tab sis muaj qhov ncua sijhawm 1-2 thib ob txij thaum lub teeb qhib tom qab cov khoom raug muab tso rau ntawm lub rooj. Kuv ntseeg tias qhov teeb meem tseem ceeb yog FastLED siv sijhawm me ntsis los ua 96 leds ntawm lub rooj thiab cov lej yuav tsum tau rov ua dua thiab nyeem 77 cov lus nkag los ntawm lub rooj. Kuv sim cov cai no nrog 8 leds thiab pom nws yuav luag tam sim, tab sis kuv tab tom saib mus rau qhov chaw qab zib ntawm LEDs uas yuav ua haujlwm nrog tus lej no thiab yuav luag tam sim, ntxiv rau txhim kho cov cai.

Kauj Ruam 6: Qhib Arduino

Tam sim no txhua yam koj yuav tsum ua yog tig rau arduino thiab pom cov lus ua haujlwm! Siv cov tsev qiv ntawv ua yeeb yaj kiab uas tau hais yav tas los koj tuaj yeem tso rau qee qhov txias ws2812b coj cov duab ua haujlwm, lossis koj tuaj yeem tso rau ntawm lub rooj kas fes cov cai thiab pom nws pom nyob hauv txhua ntu. Zoo siab tawm tswv yim txog cov lus nug lossis kev xav, thiab kuv yuav sim rov qab rau koj raws sijhawm. Cheers!