Интерактивные светящиеся грибы: 10 шагов (с картинками)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Из этого руководства вы узнаете, как сделать грибы, которые будут светиться в темноте. Вы можете выключить и снова включить отдельные грибы, нажав на верхнюю часть.

Я начал этот проект для школьного задания, где нам нужно было что-то создать с помощью Arduino Uno.

Я хотел создать что-то красивое и волшебное и быстро решил, что хочу сделать светящиеся грибы. Изначально я хотел не только заставить их светиться, но и заставить их двигаться и играть мелодию. Однако из-за крайнего срока проекта мне пришлось отказаться от этих идей.

Этот проект был вдохновлен видео о перках DIY:

Здесь вы найдете процесс, который я использовал для создания этих источников света, а также инструкции о том, как это сделать.

Для этого проекта вам понадобятся:

• Arduino Uno;
• Макет;
• Перфорированная доска;
• 5 светодиодов из неопиксельной светодиодной ленты;
• 5 датчиков давления;
• Датчик освещенности;
• Резистор 470 Ом;
• 6 резисторов любого номинала;
• Жесткая проволока (непроводящая!);
• Прозрачный силиконовый герметик;
• Акварельная краска;
• Упаковочная пленка
• Бревно дерева;
• Бур;
• Долото и молоток;
• Провода в нескольких цветах;
• Электроизоляционная лента;
• Другая, прочная лента;
• Горячий клей;
• Термоусадочная трубка;
• Тепловая пушка;
• Паяльная станция;
• Плоскогубцы;
• бумажные салфетки;
• Твердая рука, много времени и терпения;

Шаг 1. Концептуальный дизайн

Я почти сразу понял, что хочу сделать для этого проекта. Поскольку я давно хотел сделать светящиеся грибы, я подумал, что это была прекрасная возможность сделать это. Чтобы получить представление о технологии, лежащей в основе грибов, я набросал, как их делать. Это был важный шаг в моем процессе, потому что таким образом я мог фактически визуализировать оборудование и разобраться во всем в своей голове. В конце концов, дизайн немного изменился (я поместил светодиод над датчиком давления, добавил жесткий провод, чтобы прижать датчик и удерживать верхнюю часть гриба, а также удалил компоненты движения и звука).

Перед тем, как начать этот проект, у меня не было опыта работы с Arduino и я только немного знал, как кодировать на Python, поэтому я провел небольшое исследование. Я примерно знал, что мне понадобится для моего проекта, поэтому я поискал в Интернете и начал экспериментировать с кодом. Я быстро столкнулся с проблемами с сервоприводом (который я хотел использовать, чтобы заставить грибы двигаться), поэтому решил отказаться от этой идеи. Позже, когда я обнаружил, что мне нужно больше времени, чем я первоначально думал, чтобы выяснить, как кодировать то, что я хочу, и выдолбить бревно, я также решил отказаться от музыкальной идеи и просто придерживаться только грибов.

Я также понял, что, вероятно, было бы неплохо разместить датчик давления под светодиодом, чтобы датчик не блокировал свет.

Шаг 2: Подготовка журнала

Одной из самых трудоемких задач этого проекта было выдолбление бревна. Я бы посоветовал либо взять одну из мягкой древесины, которая легко обрабатывается (в отличие от меня), либо купить уже выдолбленное бревно.

Если вы хотите выдолбить свое собственное бревно, вы можете либо прожечь отверстие, либо использовать метод, который я использовал. Для моего метода вам понадобится дрель, долото, молоток и много терпения.

Перед тем, как начать сверление, вы должны подумать о том, насколько глубоко вы хотите выдолбить дерево. Примечание: если вы удалите больше дерева, проект станет менее тяжелым, но и менее прочным.

Когда вы примерно знаете, на какую глубину вы хотите зайти, можете начинать сверлить отверстия. Удалите древесину между просверленными отверстиями с помощью стамески и молотка. Повторяйте этот процесс, пока не будете удовлетворены.

Помните, что сторона бревна с отверстием будет нижней частью!

Теперь вы должны наметить, где вы хотите, чтобы ваши грибы, датчик освещенности и шнур питания проходили, и просверлите отверстия снаружи внутрь бревна в этих местах. Я рекомендую размещать датчик освещенности подальше от грибов, потому что, если он находится слишком близко, свет от грибов будет искажать значения датчика.

Шаг 3: Делаем шляпки грибов

Для шляпок грибов вам понадобится прозрачный силиконовый герметик, акварельные краски, пищевая пленка, что-нибудь для перемешивания и круглые предметы (или мятую папиросную бумагу).

смешайте каплю силикона с небольшим количеством акварельной краски. Я выбрал белый цвет, чтобы я мог придать своим грибам любой цвет, который я хотел, используя цвет светодиодов, но если вам нужен только один цвет, вы можете сделать его более интенсивным, сделав грибы того же цвета.

Затем поместите силикон на кусок пищевой пленки и заверните поверх него пищевую пленку так, чтобы силикон был зажат между ними. Расправьте силикон руками до желаемой толщины. Поднесите его к свету, чтобы понять, как он будет выглядеть. Убедитесь, что вы сделали шляпки грибов достаточно большими, чтобы в них поместились светодиоды и датчики давления!

Положите пищевую пленку на круглый предмет и дайте ему высохнуть.

Когда гриб полностью высохнет, выньте его из пищевой пленки, при необходимости удалите доступ по краям, и шляпка гриба готова.

Шаг 4: Подключение светодиодов

Пока шляпки грибов сохнут, можно начинать подготовку компонентов оборудования, начиная со светодиодов. Чтобы подготовить светодиоды, вам потребуется сделать следующее:

1. Отрежьте и зачистите 9 красных проводов, 9 черных проводов (я использовал вместо них синий с некоторыми светодиодами из-за отсутствия черного провода) и 9 кабелей любого цвета по вашему выбору (это будут провода, используемые для передачи данных). Убедитесь, что ваши кабели достаточно длинные, чтобы проходить от нижней части ствола дерева до самого верха и даже немного торчать. Лучше сделать их слишком длинными, чем слишком короткими
2. Отрежьте 5 светодиодов от светодиодной ленты.
3. Припаяйте черные кабели к заземляющим контактам светодиодов. По одному кабелю с каждой стороны светодиода. Повторите то же самое с красными кабелями для вывода 5 В на светодиодах и с другими кабелями для вывода данных. У вас будет один светодиод с проводами только с одной стороны, это будет пятый и последний светодиод, поэтому три других кабеля не потребуются. На светодиодах вы увидите стрелки, указывающие в одном направлении. С помощью перманентного маркера отметьте концы проводов на той стороне, откуда идут стрелки. Это очень важно, так как оно вам понадобится позже!
4. Чтобы защитить провода и предотвратить их соприкосновение, отрежьте кусочки термоусадочной трубки, поместите их на оголенные провода и сожмите их термофеном.
5. Наконец, скрутите кабели, как показано на рисунках.

Примечание. При желании можно снять пластиковую крышку со светодиодов, но я бы рекомендовал оставить ее включенной для защиты светодиода.

Шаг 5: Добавление датчиков давления

Под светодиодами разместим датчики давления.

Для их приготовления вам потребуется сделать следующее:

1. Отрежьте около 15 см жесткой проволоки (убедитесь, что она НЕ проводит электричество!). Я использовал серебряную проволоку;

2. Скрутите проволоку в спираль, как показано на картинках;

3. Приклейте одну сторону спирали к датчикам давления (я для этого использовал суперклей, но подойдет любой клей);

4. Убедитесь, что датчики давления подходят под светодиоды. В противном случае вы можете согнуть провода светодиодов, чтобы они подходили.

5. Поместите датчики давления под светодиоды, поместив светодиод между проволочной спиралью. Посмотрите фото для справки.

6. Если мы хотим, чтобы датчики давления работали правильно, нам нужно будет что-то сделать, чтобы они удерживались, когда вы нажимаете на провода. Для этого я поместил ленту между кабелями под датчиками давления.

Далее нам нужно припаять провода к датчикам давления. (Вы также можете выполнить этот шаг до того, как сделаете все остальные, но я сделал это в таком порядке)

7. Отрежьте и зачистите 15 проводов: 5 для земли, 5 для данных и 5 для 5 вольт. Я бы рекомендовал использовать для них другие цвета, чем вы использовали для светодиодов. Я использовал оранжевый, зеленый и серый.

8. Припаяйте провода данных и 5 вольт к датчикам давления. Мы будем использовать заземляющий провод при добавлении резисторов (на следующем шаге).

ПРИМЕЧАНИЕ. Вы можете также добавить к этим пучкам проводов жесткую проволоку. В итоге это придаст стеблям грибов немного больше прочности. Я не сделал этого, потому что не понимал, насколько тяжелыми будут грибы.

Шаг 6: датчик освещенности и резисторы

На этом этапе мы подготовим датчик освещенности и добавим резисторы там, где это необходимо.

Начнем с датчика освещенности:

1. Еще раз отрежьте и зачистите провод для земли, данных и один для 5-вольтового.

2. Припаиваем провод данных и 5 вольт к датчику освещенности.

Теперь мы добавим все резисторы.

Для датчиков давления и светового датчика вам потребуется сделать следующее:

1. Разрежьте заземляющий провод пополам, зачистите каждый конец провода и припаяйте резистор между двумя концами. Неважно, какой номинал резистора. Используйте термоусадочную трубку по всему резистору, чтобы он был защищен и надежно закреплен внутри провода.

2. Затем либо аккуратно отрежьте резину / пластик примерно в середине провода передачи данных, чтобы обнажить часть самого провода, либо разрежьте провод передачи данных пополам, еще раз зачистите каждый конец и спаяйте их вместе.

3. Припаяйте заземляющий провод с резистором внутри к оголенному проводу на проводе данных, как показано на рисунках. Чтобы закрыть оголенные провода, используйте изоленту или термоусадочную трубку (обязательно наденьте их на провод перед пайкой!)

Для светодиодов нам понадобится всего один резистор.

1. Выберите один из только что созданных жгутов светодиодных проводов (я бы посоветовал выбрать тот, у которого самые длинные провода, так как он будет идти дальше всего по стволу дерева). Примечание: не выбирайте светодиод с проводами только с одной стороны! Это будет последний из 5!

2. Добавьте резистор 470 Ом к проводу данных этого светодиода так же, как вы это делали с датчиками давления и датчиком освещенности.

3. Еще раз используйте термоусадочную трубку для защиты и фиксации резистора.

Шаг 7: Делаем стебли

Чтобы сделать стебли, мы сначала должны выяснить, какой длины они должны быть примерно:

1. Протяните жгуты светодиодных кабелей через отверстия, которые вы сделали в бревне.

2. Поиграйте немного с длиной торчащих кабелей, пока не будете удовлетворены их внешним видом. Если вы хотите получить представление о том, как это будет выглядеть, вы можете надеть на них силиконовые шляпки грибов.

3. Как только вы будете удовлетворены, отметьте место на жгуте проводов, где он входит в бревно, с помощью перманентного маркера.

4. Снова извлеките жгуты кабелей и закрепите их лентой, чтобы убедиться, что провода надежно соединены.

Теперь о той части, где мы на самом деле делаем стебли:

1. Покрасьте провода в цвет ваших грибов. Я бы посоветовал нарисовать немного ниже того места, где вы хотите, чтобы стебли уходили, на всякий случай.

2. Смешайте прозрачный силиконовый герметик с акварельными красками так же, как вы это делали с шляпками грибов.

3. Поместите цветной силикон на лист пищевой пленки и наложите на него жгут проводов. Убедитесь, что силикон находится примерно посередине того места, где вы хотите, чтобы стержень был на проводах.

4. Сложите пищевую пленку пополам так, чтобы складка была как можно ближе к жгуту проводов.

5. Прижмите силикон к жгуту проводов и поиграйте с ним, пока провода в том месте, где должен проходить стержень, не будут полностью покрыты. Примечание. Рекомендуется поднять силикон как можно выше, но не закрывать датчик давления.

6. Повторите процесс с остальными 4 пучками проводов и дайте им высохнуть.

Шаг 8: Тестирование (и код)

Прежде чем паять все вместе, вы, вероятно, захотите проверить, работают ли ваши компоненты.

Используйте макетную плату для быстрого подключения всех светодиодных пучков и датчика освещенности и загрузите код в Arduino, чтобы проверить, все ли по-прежнему работает. Обратите внимание, что вам, вероятно, придется настроить параметры датчиков для вашего проекта.

ПРИМЕЧАНИЕ. У меня нет опыта программирования, так что это не самый эффективный способ сделать это. Вероятно, было бы лучше использовать несколько функций и пропустить через них различные переменные светодиодов. Я попытался заставить это работать, но в конце концов решил сделать это более простым и менее эффективным способом, потому что я тратил слишком много времени на код и должен был двигаться дальше.

Код:

#define NUM_LEDS 5

#define DATA_PIN 6

Светодиоды CRGB [NUM_LEDS];

// светодиод 0

int inPinPressureSensor0 = A0;

int ledState0 = ВЫСОКИЙ;

давление поплавкаReading0;

давление поплавкаPrevious0 = LOW;

// светодиод 1

int inPinPressureSensor1 = A1;

int ledState1 = ВЫСОКИЙ;

float pressureReading1;

давление поплавкаPrevious1 = LOW;

// светодиод 2

int inPinPressureSensor2 = A2;

int ledState2 = ВЫСОКИЙ;

float pressureReading2; давление поплавкаPrevious2 = LOW;

// светодиод 3

int inPinPressureSensor3 = A3;

int ledState3 = ВЫСОКИЙ;

давление поплавкаReading3;

давление поплавкаPrevious3 = LOW;

// светодиод 4

int inPinPressureSensor4 = A4;

int ledState4 = ВЫСОКИЙ;

давление поплавкаReading4;

давление поплавкаPrevious4 = LOW;

//Световой датчик

int inPinLightSensor = A5;

плавающий светЧтение;

float lightPrevious;

установка void ()

{

Serial.begin (9600);

FastLED.addLeds (светодиоды, NUM_LEDS);

// светодиод датчика давления 0

pinMode (inPinPressureSensor0, ВХОД);

// датчик давления LED 1

pinMode (inPinPressureSensor1, ВХОД);

// датчик давления LED 2

pinMode (inPinPressureSensor2, ВХОД);

// датчик давления LED 3

pinMode (inPinPressureSensor3, ВХОД);

// датчик давления LED 4

pinMode (inPinPressureSensor4, ВХОД);

//Световой датчик

pinMode (inPinLightSensor, ВХОД);

}

пустой цикл ()

{

// индикатор давления чтения 0

pressureReading0 = analogRead (inPinPressureSensor0);

задержка (20);

// индикатор давления чтения 1

pressureReading1 = analogRead (inPinPressureSensor1);

задержка (20);

// индикатор давления чтения 2

pressureReading2 = analogRead (inPinPressureSensor2);

задержка (20);

// индикатор давления чтения 3

pressureReading3 = analogRead (inPinPressureSensor3);

задержка (20);

// индикатор давления чтения 4

pressureReading4 = analogRead (inPinPressureSensor4);

задержка (20);

//Световой датчик

lightReading = analogRead (inPinLightSensor);

// Если он светится, светодиод не горит.

если (lightReading> 28.0)

{

ledState0 = LOW;

ledState1 = LOW;

ledState2 = LOW;

ledState3 = LOW;

ledState4 = LOW;

}

// Если темно и раньше было светло, то светодиод загорится.

если (lightReading 28.0)

{

ledState0 = ВЫСОКИЙ;

ledState1 = ВЫСОКИЙ;

ledState2 = ВЫСОКИЙ;

ledState3 = ВЫСОКИЙ;

ledState4 = ВЫСОКИЙ;

}

// если контакт 0 датчика давления показывает 38.0 (не нажат) if (pressureReading0> = 38.0 && pressurePrevious0 <38.0 && lightReading <= 28.0)

{

// если горит светодиод 0, выключить. в противном случае (так когда он выключен) включите его.

если (ledState0 == ВЫСОКИЙ)

{

ledState0 = LOW;

}

еще

{

ledState0 = ВЫСОКИЙ;

}

}

// если вывод датчика давления 1 показывает 100.0 (не нажат) if (pressureReading1> = 100.0 && pressurePrevious1 <100.0 && lightReading <= 28.0)

{

// если горит светодиод 1, выключить. в противном случае (так когда он выключен) включите его.

если (ledState1 == ВЫСОКИЙ)

{

ledState1 = LOW;

}

еще

{

ledState1 = ВЫСОКИЙ;

}

}

// если вывод 2 датчика давления показывает 180.0 (не нажат) if (pressureReading2> = 180.0 && pressurePrevious2 <180.0 && lightReading <= 28.0)

{

// если светодиод 2 горит, выключить его. в противном случае (так когда он выключен) включите его.

если (ledState2 == ВЫСОКИЙ)

{

ledState2 = LOW;

}

еще

{

ledState2 = ВЫСОКИЙ;

}

}

// если контакт 3 датчика давления показывает 6.0 (не нажат) if (pressureReading3> = 6.0 && pressurePrevious3 <6.0 && lightReading <= 28.0)

{

// если светодиод 3 горит, выключить. в противном случае (так когда он выключен) включите его.

если (ledState3 == ВЫСОКИЙ)

{

ledState3 = LOW;

}

еще

{

ledState3 = ВЫСОКИЙ;

}

}

// если контакт 4 датчика давления показывает 10.0 (не нажат) if (pressureReading4> = 10.0 && pressurePrevious4 <10.0 && lightReading <= 28.0)

{

// если горит светодиод 4, выключить. в противном случае (так что когда он выключен) включите его.

если (ledState4 == ВЫСОКИЙ)

{

ledState4 = LOW;

}

еще

{

ledState4 = ВЫСОКИЙ;

}

}

если (ledState0 == ВЫСОКИЙ)

{

светодиоды [0] = CRGB (255, 255, 255);

FastLED.show ();

задержка (30);

}

еще

{

светодиоды [0] = CRGB:: Черный;

FastLED.show ();

задержка (30);

}

если (ledState1 == ВЫСОКИЙ)

{

светодиоды [1] = CRGB (255, 255, 255);

FastLED.show ();

задержка (30);

}

еще

{

светодиоды [1] = CRGB:: Черный;

FastLED.show ();

задержка (30);

}

если (ledState2 == ВЫСОКИЙ)

{

светодиоды [2] = CRGB (255, 255, 255);

FastLED.show ();

задержка (30);

}

еще

{

светодиоды [2] = CRGB:: Черный;

FastLED.show ();

задержка (30);

}

если (ledState3 == ВЫСОКИЙ)

{

светодиоды [3] = CRGB (255, 255, 255);

FastLED.show ();

задержка (30);

}

еще

{

светодиоды [3] = CRGB:: Черный;

FastLED.show ();

задержка (30);

}

если (ledState4 == ВЫСОКИЙ)

{

светодиоды [4] = CRGB (255, 255, 255);

FastLED.show ();

задержка (30);

}

еще

{

светодиоды [4] = CRGB:: Черный;

FastLED.show ();

задержка (30);

}

pressurePrevious0 = pressureReading0;

pressurePrevious1 = pressureReading1;

pressurePrevious2 = pressureReading2;

pressurePrevious3 = pressureReading3;

pressurePrevious4 = pressureReading4;

lightPrevious = lightReading;

// Откройте серийный монитор, чтобы увидеть ваши значения и соответствующим образом изменить параметры.

Serial.println ("Давление0:");

Serial.println (pressureReading0);

Serial.println ("Давление1:");

Serial.println (pressureReading1);

Serial.println ("Давление2:");

Serial.println (pressureReading2);

Serial.println ("Давление3:");

Serial.println (pressureReading3);

Serial.println ("Давление4:");

Serial.println (pressureReading4);

Serial.println ("LightReading:");

Serial.println (lightReading);

задержка (200);

}

Шаг 9: пайка

Теперь самая сложная часть проекта: спаять все вместе… внутри бревна.

Примечание: вам нужно будет защитить оголенные провода термоусадочной трубкой, поэтому не забудьте надеть ее перед пайкой кабелей! Если вы все же забудете, вы также можете закрыть их изолентой.

1: Начните с припайки кабеля от 5-вольтового контакта вашего Arduino к монтажной плате. Проделайте то же самое с землей, контактом данных ~ 6 и A0 - A5.

2. Затем протяните датчик освещенности через отверстие в бревне. Припаяйте землю к земле на монтажной плате, 5 В к 5 В на монтажной плате, а данные - к A5 на монтажной плате. Используйте термоусадочную трубку, чтобы закрыть оголенные провода.

3. Протяните свой первый грибной стержень через отверстие в бревне (это стержень с резистором на проводе данных!). Тщательно припаяйте каждый провод на своем месте: (вы также можете посмотреть схему, чтобы понять, что куда идет)

• Припаяйте провод данных датчика давления к A0 на плате перфорации;
• Припаяйте заземляющий провод датчика давления к земле на печатной плате;
• Припаяйте 5-вольтовый провод датчика давления к 5-вольтовому проводу на печатной плате.
• Припаяйте провод данных, который вы отметили светодиода, к ~ 6 на плате перфорации;
• Припаяйте провод заземления светодиода к земле на печатной плате;
• Припаяйте 5-вольтовый провод светодиода, который вы пометили, к 5-вольтовому проводу на монтажной плате;

4. Закройте оголенные провода термоусадочной трубкой.

5. Свяжите вместе припаянные провода в жгуты для лучшего обзора.

6. Вытащите второй гриб.

• Припаяйте провод данных первого светодиода, который вы не отметили, к проводу данных, который вы отметили второго светодиода (того, через который вы только что протянули);
• Припаяйте заземляющий провод первого светодиода, который вы не отметили, к заземляющему проводу, который вы отметили второго светодиода (того, через который вы только что протянули);
• Припаяйте 5-вольтовый провод первого светодиода, который вы не отметили, к 5-вольтовому проводу, который вы отметили второго светодиода (того, через который вы только что протянули);

Повторите тот же процесс для других проволок и стеблей грибов. Проверьте схему, чтобы увидеть, какой провод данных соединяется с каким выводом данных.

Когда вы закончите пайку, используйте горячий клей (или скотч, если вы хотите их удалить), чтобы закрепить перфокарту и Arduino внутри журнала.

Наберитесь терпения и убедитесь, что вы подключаете правильные провода друг к другу, иначе вы рискуете взорвать один из своих светодиодов! (Вот почему было очень важно отметить на светодиодах конец трех проводов)

Шаг 10: Сборка и изменение параметров

Когда все запаяно, пора собирать грибы!

1: Очистите ножницами ту часть ствола, где он встречается с бревном, и приклейте их к дереву. Лучше всего для этого использовать силикон.

2: Выберите шляпки грибов, которые вы хотите использовать, и приклейте к внутренней части кусок папиросной бумаги. Так вы не увидите проволоку внутри гриба.

3: Используйте горячий клей, чтобы склеить части проволочной спирали, которую вы создали, чтобы убедиться, что она сохраняет форму после нажатия на нее.

4: Приклейте шляпку гриба к проволочной спирали.

5: Вырежьте кружок из папиросной бумаги размером с гриб и закройте нижнюю часть грибов. Это очистит его и даже станет немного похожим на споры! Обратитесь к фотографии, чтобы увидеть, как я режу папиросную бумагу.

Теперь грибы все собраны, пора менять параметры датчиков.

Запустите свой код Arduino и откройте монитор последовательного порта. Посмотрите на значения датчиков и регулируйте их, пока не будете довольны. Вы можете сделать так, чтобы грибы реагировали на давление, а датчик освещенности - на свет, насколько вам удобно.