В предверии нового года в детском саду задали сделать игрушку на ёлку. Я решил помочь и взять на себя техническую часть по изготовлению поделки, а дизайнерскую оставить ребенку. Т.к. я не ищу легких путей, то принял решение сделать максимально технологическую игрушку и что-бы это была не просто светяшка в шаре. Не знаю как, но в моей голове сразу созрела идея сделать звезду-трансформер с использование шагового двигателя и адресных светодиодов.
Используемые материалы:
- Оргстекло для торцевой подсветки
- Шаговый двигатель 28BYJ-48
- Драйвер на микросхеме ULN2003
- Микроконтроллер ATTINY85
- Светодиодная лента WS2812
Если посветить в край оргстеклу для торцевой подсветки, то будут светиться не только края, но и сама плоскость. Из-за неоднородности внутренней структуры такого оргстекла свет внутри множество раз переотражается и тем самым подсвечивается плоскость. Распечатал на листе A4 лекало и вырезал 2 части звезды.
В одной из частей примерил шаговый двигатель, нашел центр вращения и вырезал круглое отверстие, в которое вклеил кусочек ленты WS2812 с 5 светодиодами. На вал двигателя прикрепил вторую часть и все это дело подключил к Arduino.
Стандартная библиотека Stepper для управления шаговым двигателем содержит баг и не позволяет крутить против часовой стрелки, поэтому я использовал библиотеку TinyStepper_28BYJ_48. Для анимации светодиодов использовал библиотеку Adafruit_NeoPixel.
Скетч для звезды-трансформер
// Documentation for this library can be found at:
// github.com/Stan-Reifel/TinyStepper_28BYJ_48
//
//
// This library requires that the stepper motor be connected to the Arduino
// using ULN2003 driver board.
// ***********************************************************************
#include <TinyStepper_28BYJ_48.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
// NEO Pixel configuration
#define PIN 0
#define LEDS_COUNT 5
#define RED strip.Color(255, 0, 0)
#define GREEN strip.Color(0, 255, 0)
#define BLUE strip.Color(0, 0, 255)
#define WHITE strip.Color(255, 255, 255)
// pin assignments, any digital pins can be used
#define MOTOR_IN1_PIN 1
#define MOTOR_IN2_PIN 2
#define MOTOR_IN3_PIN 3
#define MOTOR_IN4_PIN 4
// create the stepper motor object
TinyStepper_28BYJ_48 stepper;
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(LEDS_COUNT, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
void setup() {
// connect and configure the stepper motor to its IO pins
stepper.connectToPins(MOTOR_IN1_PIN, MOTOR_IN2_PIN, MOTOR_IN3_PIN, MOTOR_IN4_PIN);
// set the speed and acceleration rates for the stepper motor
stepper.setSpeedInStepsPerSecond(256);
stepper.setAccelerationInStepsPerSecondPerSecond(512);
strip.begin();
strip.show(); // Initialize all pixels to 'off'
}
void loop() {
// Rotate the motor in the forward direction one revolution
stepper.moveRelativeInSteps(410);
for (byte i = 0; i < 20; i++){
fadeInOut(0xff, 0x00, 0x00); // red
}
// rotate backward 1 rotation, then wait 1 second
stepper.moveRelativeInSteps(-410);
for (byte i = 0; i < 20; i++){
fadeInOut(0x00, 0x00, 0xff); // blue
}
}
void fadeInOut(byte red, byte green, byte blue){
float r, g, b;
for(int k = 0; k < 256; k=k+1) {
r = (k/256.0)*red;
g = (k/256.0)*green;
b = (k/256.0)*blue;
setAll(r,g,b);
strip.show();
delay(5);
}
for(int k = 255; k >= 0; k=k-2) {
r = (k/256.0)*red;
g = (k/256.0)*green;
b = (k/256.0)*blue;
setAll(r,g,b);
strip.show();
delay(5);
}
}
void setAll(byte red, byte green, byte blue) {
for(int i = 0; i < LEDS_COUNT; i++ ) {
strip.setPixelColor(i, strip.Color(red, green, blue));
}
strip.show();
}
// github.com/Stan-Reifel/TinyStepper_28BYJ_48
//
//
// This library requires that the stepper motor be connected to the Arduino
// using ULN2003 driver board.
// ***********************************************************************
#include <TinyStepper_28BYJ_48.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
// NEO Pixel configuration
#define PIN 0
#define LEDS_COUNT 5
#define RED strip.Color(255, 0, 0)
#define GREEN strip.Color(0, 255, 0)
#define BLUE strip.Color(0, 0, 255)
#define WHITE strip.Color(255, 255, 255)
// pin assignments, any digital pins can be used
#define MOTOR_IN1_PIN 1
#define MOTOR_IN2_PIN 2
#define MOTOR_IN3_PIN 3
#define MOTOR_IN4_PIN 4
// create the stepper motor object
TinyStepper_28BYJ_48 stepper;
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(LEDS_COUNT, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
void setup() {
// connect and configure the stepper motor to its IO pins
stepper.connectToPins(MOTOR_IN1_PIN, MOTOR_IN2_PIN, MOTOR_IN3_PIN, MOTOR_IN4_PIN);
// set the speed and acceleration rates for the stepper motor
stepper.setSpeedInStepsPerSecond(256);
stepper.setAccelerationInStepsPerSecondPerSecond(512);
strip.begin();
strip.show(); // Initialize all pixels to 'off'
}
void loop() {
// Rotate the motor in the forward direction one revolution
stepper.moveRelativeInSteps(410);
for (byte i = 0; i < 20; i++){
fadeInOut(0xff, 0x00, 0x00); // red
}
// rotate backward 1 rotation, then wait 1 second
stepper.moveRelativeInSteps(-410);
for (byte i = 0; i < 20; i++){
fadeInOut(0x00, 0x00, 0xff); // blue
}
}
void fadeInOut(byte red, byte green, byte blue){
float r, g, b;
for(int k = 0; k < 256; k=k+1) {
r = (k/256.0)*red;
g = (k/256.0)*green;
b = (k/256.0)*blue;
setAll(r,g,b);
strip.show();
delay(5);
}
for(int k = 255; k >= 0; k=k-2) {
r = (k/256.0)*red;
g = (k/256.0)*green;
b = (k/256.0)*blue;
setAll(r,g,b);
strip.show();
delay(5);
}
}
void setAll(byte red, byte green, byte blue) {
for(int i = 0; i < LEDS_COUNT; i++ ) {
strip.setPixelColor(i, strip.Color(red, green, blue));
}
strip.show();
}
Оно живое!!!
Теперь нужно было все компактно собрать и вместо Arduino использовать ATTINY85. Руководствуясь инструкцией с сайта create.arduino.cc можно легко и просто зашить ATTINY85 ардуиновским скетчем. Из 8 ног я использовал 7, 4 на шаговый двигатель, 1 на светодиоды, 2 на питание, свободный остался RESET.
Для крепления на макушку елки отлично подошла ручка от вантуза.
После проведения декоративных работ звезда стала выглядеть намного симпатичнее. Ручку обмотали красной атласной лентой, а оргстекло покрыли прозрачным лаком с блестками, от этого эффект свечения намного усилился.
Всех с наступающим 2020 годом, новогоднего настроения и изобретательности!
