Arte del triángulo dinámico

Acerca de este proyecto

Introducción

Este proyecto utiliza 45 LED programables APA-106 controlados por un Arduino UNO. Estos LED son similares a las tiras de LED programables individualmente, por lo que estamos utilizando la biblioteca Neo-pixel de Adafruit para controlarlos. Un solo pin en el UNO programa toda la pantalla, ya que una sola línea de datos se ejecuta a todos los LED en una cadena.

La inspiración para este diseño fueron dos de mis proyectos anteriores. Mi segundo cubo RGB de 5x5x5 (Otro cubo RGB de 5x5x5) usaba LED programables APA-106 y me quedé con unos 75 extras. Podría haber construido un cubo de 4x4x4 con ellos, pero he construido muchos cubos recientemente, es hora de otra cosa. Mi proyecto de Servo Motor Art se construyó como un triángulo y ese diseño de triángulo creó muchos patrones interesantes. Entonces, este proyecto utiliza 45 LED APA-106 dispuestos en un patrón de triángulo para explorar más a fondo el arte de los triángulos.

Este es un proyecto bastante fácil tanto desde la perspectiva del hardware como del software. Veamos primero el hardware y luego el software.

Hardware

El hardware consta solo de UNO y 45 LED. Estos LED son increíblemente brillantes a plena potencia, por lo que tengo el brillo de toda la pantalla en 30 en una escala de 0 a 255. En ese nivel, el UNO y todos los LED se pueden alimentar directamente desde la entrada USB del UNO, por lo que una fuente de alimentación de 1 amperio - 5 voltios es opcional.

El primer paso en la construcción es perforar agujeros en una pieza de madera contrachapada de 1/4 de pulgada. El tablero en sí es de 30 cm (30 cm) en cada borde. Los LED están separados por 1 pulgada en un triángulo equilátero cuidadosamente construido. Los LED son de 8 mm, por lo que perforé orificios de 8 mm que les dieron a los LED un ajuste perfecto; no se movieron en absoluto una vez que se presionaron.

Arriba a la izquierda está el LED APA-106. La ventaja larga es tierra. La salida de datos es el cable de la derecha junto al borde plano del paquete. La primera derivación a la izquierda es la entrada de datos y la siguiente derivación entre la entrada de datos y la tierra es + 5V. Estos 4 cables están doblados como se muestra a la derecha. El cable de tierra tiene una segunda curva al final; su propósito es solo identificar el cable de tierra, ya que es difícil verlo una vez que están todos doblados.

La imagen de arriba muestra cómo está conectada la placa. Primero observe que la línea de datos en azul se mueve hacia adelante mientras los LED están encadenados. Esto significa que en las filas impares los datos fluyen de izquierda a derecha, mientras que en las filas pares, los datos fluyen de derecha a izquierda. Esto también hace que los rieles de potencia sean diferentes para filas impares versus filas pares. Para las filas impares, el cable de tierra sube y el cable de + 5v baja, luego lo contrario para las filas pares.

La foto de arriba muestra el cableado. Todo está hecho con alambre de cobre estañado desnudo de calibre 22. Recogí los rieles de tierra a la izquierda y los rieles de + 5V a la derecha. Deberías hacer todo lo contrario. Cada conexión de línea de datos en mi tablero tenía que pasar por un riel de energía, pero si cambia la tierra a la derecha y + 5v a la izquierda, ¡las líneas de datos no tendrán que cruzar nada!

Arriba hay una vista de cerca del cableado. Observe cómo la línea de datos de la derecha cruza la parte superior del riel de alimentación de 5 voltios.

La foto de arriba muestra el tablero terminado. Usé algunos trozos pequeños de plástico como separadores para el UNO y monté el UNO en el tablero con un poco de pegamento caliente.

La foto de arriba muestra el triángulo en un estuche. Esta es una impresión 3D del archivo .stl incluido aquí. También podría construir uno con bastante facilidad a partir de madera contrachapada.

Software

El software es bastante sencillo gracias a la biblioteca de neopíxeles de Adafruit. Nos da setPixelColor (# en la cadena, color) para definir el color de cualquier LED y show () que actualiza toda la pantalla con los últimos cambios. La biblioteca utiliza un número de 32 bits sin firmar para representar el color de un LED, almacenando 8 bits cada uno para la intensidad de rojo, verde y azul. Usé este esquema directamente para iluminar y atenuar los colores primarios, pero para todo lo demás, usé mi propio esquema de administración de color simple, tomado de mis cubos de LED. Es un esquema simple en el que los números del 1 al 42 representan una paleta de colores del arco iris, agregando 0 para el negro (todo apagado) y 43 para el blanco (todo encendido).

Es posible que haya notado en el diagrama de cableado anterior que los LED se numeraban comenzando con 0 en la parte superior y los números iban de izquierda a derecha por fila. Este es el sistema de numeración que utilicé para identificar los LED. No va de un lado a otro como lo hace la línea de datos, así que creé mi propia versión de setPixelColor que se refiere a los LED por mi asignación numérica y me permite especificar un color usando mi paleta de colores de 0 a 43.

Casi todas las animaciones o efectos que ves en el video están controlados por tablas. Una tabla le dice cómo barrer desde la esquina superior. Otras dos tablas traducen ese efecto a las otras dos esquinas. Otra tabla le indica los LED en el triángulo exterior, luego en el medio y luego en el triángulo más interior. Todas estas diversas tablas se almacenan en la memoria del programa en lugar de en la RAM. Inicialmente me preocupaba que todas estas tablas ocuparan demasiado espacio de programa valioso. Pero el uso de este método de tabla demostró ser muy eficiente y el espacio del programa nunca fue un problema.

El programa o boceto se divide en cuatro archivos o pestañas en el IDE de Arduino. El primero son las declaraciones, las tablas y la rutina de configuración. El segundo es el bucle principal que simplemente llama una lista de las diversas animaciones. El tercero son las animaciones en sí mismas. La cuarta son las funciones o subrutinas de propósito general que admiten todas las animaciones.

En el video de arriba ves el programa original con 15 animaciones. Dura unos 3 minutos antes de repetir. Desde entonces, sin embargo, he ampliado el programa para incluir varias animaciones nuevas que puedes ver en el video a continuación.

Todas las animaciones en el video anterior se realizan con llamadas a una sola subrutina llamada rotación (). El triángulo está formado por un triángulo exterior de 24 LED, un triángulo medio de 15 LED y un triángulo interior de 6 LED. El denominador común de estos tres números es 120. Entonces, en 120 pasos podemos rotar el contenido de todo el triángulo 360 grados. Eso es lo que hace la rutina rotate (). Cambie los patrones de inicio, cambie la dirección de rotación, cambie la velocidad de rotación y obtendrá todos los efectos que ve en el video de arriba.

El programa en la descarga ahora incluye el programa original, así como todas las animaciones anteriores, produciendo un programa con 26 animaciones que dura 5 minutos antes de repetirse.

Código

• Código Arduino para Art Triangle

Código Arduino para Art Triangle Arduino

Este es un archivo zip con una rutina de prueba, un programa con 26 animaciones e instrucciones para usar la biblioteca Neo-pixel

 Sin vista previa (solo descarga). 

Piezas y carcasas personalizadas

Un archivo .stl para un gabinete

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