Fantasia de Nuvem DIY: Fita LED, Arduino Nano e Peças SparkFun

Componentes e Materiais

Conector Barril DC Fêmea SparkFun	×	1
Fita LED RGB SparkFun - 5V Endereçável, Vedada (5m)	×	1
Arduino Nano R3	×	1
Chave Pushbutton 12mm SparkFun	×	1
Conector Barril DC Macho SparkFun	×	1
Suporte de Bateria 5V	×	1
Capacitor 1000mF	×	1
Resistor 330 ohm	×	1
Lanterna de Papel 30"	×	1
Polyfil (Enchimento de Travesseiro)	×	1
Proteção Tecido Anti-Chamas No-Burn	×	1
Carregador de Bateria	×	1

Ferramentas e Máquinas Necessárias

Pistola de Cola Quente (genérica)

Ferro de Solda (genérico)

Sobre o Projeto

Este projeto é adaptado do tutorial "cloud connected cloud" de Shawn Hymell.

Você pode ter visto estas nuvens divertidas e fofas penduradas na casa ou escritório de alguém como luminárias. Vamos adaptar o design para ser vestível. Sim, uma nuvem gigante, fofa e vestível. Também não será conectada à nuvem, mas usará um botão para mudar padrões, o que para nossos propósitos funciona melhor.

Reúna seus Materiais

Estou usando um Arduino Nano neste projeto porque era o que eu tinha. Gosto de usar meu hardware antigo antes de comprar coisas novas.

O Circuito

O circuito consiste em um carregador portátil USB (não mostrado) conectado ao Arduino. A fita LED 5V tem um capacitor de 1000mF entre terra e alimentação e é conectada via resistor de 330ohm ao pino 6 no Arduino. Há um botão conectado ao pino 3.

O conector barril conecta à fonte de alimentação. Conectores barril vêm em diferentes polaridades. O que eu tinha, que acredito ser este da Sparkfun, funcionava assim:

O seu pode precisar ter o ground conectado ao pino do meio.

Alimentando o Projeto

Como isto é uma fantasia, modifiquei para incluir duas fontes portáteis de 5V - um suporte para 4 pilhas AA para os LEDs e um carregador portátil para o Arduino.

Estou usando um Nano 3.0.

Da documentação:

O carregador portátil que estamos usando é regulado a 1 amp. É 5V, então deve funcionar.

Alimentando os LEDs

Vamos alimentar os LEDs e nosso microcontrolador separadamente. Usei um pack de bateria simples para o microcontrolador, e um suporte de 4 pilhas AA para os LEDs.

Solde um conector de 3 fios de 8"-12" nos LEDs que você vai alimentar (o que tem a seta útil apontando para longe).

Por que há um capacitor entre o ground e a alimentação do LED?

• Antes de conectar NeoPixels a qualquer fonte de alimentação grande (DC "wall wart" ou até bateria grande), adicione um capacitor (1000 µF, 6.3V ou superior) entre os terminais + e – como mostrado acima. O capacitor amortece mudanças súbitas na corrente consumida pela fita.

Por que há um resistor de 330 ohm no pino de dados?

• Coloque um resistor de 300 a 500 Ohm entre o pino de saída de dados do Arduino e a entrada do primeiro NeoPixel. O resistor deve ficar na ponta do fio mais próxima dos NeoPixel(s), não do microcontrolador. Alguns produtos já incorporam este resistor… se não tiver certeza, adicione um… não há mal em duplicar!

Por que há um fio de ground indo da placa para o ground das fontes de alimentação?

• Se seu microcontrolador e NeoPixels são alimentados de duas fontes diferentes (ex: baterias separadas para cada), deve haver uma conexão de ground entre as duas.

Se não usar o capacitor e resistor no circuito, você reduzirá drasticamente a vida útil dos seus LEDs. Provavelmente notará que os LEDs azuis falham primeiro, deixando você com vermelhos e verdes sem graça. Siga as boas práticas e evite dor de cabeça e cores feias!

Se estiver com problemas no circuito, aqui estão mais práticas de troubleshooting do guia completo NeoPixel uberguide da Adafruit: https://learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberguide/best-practices

Nossa Fonte de Alimentação Vai Durar a Festa Toda?

Temos 300 pixels, e estimamos 20mA por pixel.

300 NeoPixels X 20mA ÷ 1000 = 6 Amps

Uma pilha alcalina ou NiMH típica no tamanho padrão "AA" tem 2 a 3 Ah. Quatro destas nos dão 8-12 Ah, então a fantasia vai durar cerca de 1.5-2 horas. Você provavelmente vai precisar de pilhas reservas.

Resultados reais podem variar.

A minha durou das 19h à meia-noite, provavelmente porque os padrões de perseguição não usavam muita energia.

Fazendo Durar

Cola quente é o segredo para fazer o projeto durar. Acabei perdendo minha placa de circuito inteira quando dancei forte demais e ela caiu cerca de 6 horas na minha primeira festa de Halloween. Ao recriar para a segunda festa, colei todos os fios com cola quente. Também coloquei a placa de circuito em uma pochete.

Criando a Nuvem

Agora que você criou o circuito, é hora da parte difícil - colar enchimento de travesseiro em uma lanterna de papel de forma que dure uma festa de Halloween.

Corte o arame da parte superior e inferior da lanterna de papel. Corte uma linha de 4 polegadas em dois lados do topo da lanterna, e dobre para criar um buraco no topo grande o suficiente para seus quadris. Cole a parte dobrada. Repita na parte inferior.

Rasgue o poly-fil em pedaços pequenos e torça para ficar interessante. Cole os pedaços firmemente na lanterna, tomando cuidado para não queimar os dedos. Recomendo usar luvas. Considerando que é a ferramenta com que mais me machuco, pistolas de cola quente podem ser a ferramenta mais perigosa que uso.

Não precisa cobrir cada centímetro da lanterna - um saco de poly-fil será mais que suficiente. Para obter um visual fofo que funcione bem com os LEDs, varie a espessura dos pedaços.

Para as alças, corte dois pedaços de elástico de 30 cm. Eles darão um balanço divertido. Podem parecer curtos, mas o elástico estica bastante então a nuvem deve cair na altura da cintura. Para fazer as alças, amarre ambas as pontas de uma alça a cerca de 15 cm de distância em um dos suportes de arame da lanterna 5-7 cm do topo. Adicione uma gota de cola. Se você tem dois braços, faça o mesmo no lado oposto do topo da lanterna. Não amarre o elástico nos suportes de arame do topo, pois isso os arrancará.

Agora cole a fita LED voltada para dentro na fantasia. Com 5 metros consegui fazer 3 voltas ao redor da nuvem, o que ficou ótimo.

Admito que após oito horas dançando, minha própria fantasia estava em frangalhos. Tive que recriar usando muito mais cola para minha segunda festa.

Não esqueça de borrifar sua fantasia com spray retardante de chamas! Se algo der curto, você não quer pegar fogo.

Adicionando o Código

Adicionei a biblioteca Bounce2 para fazer debounce do meu botão. Também personalizei o código para usar millis, em vez de interrupção, já que o Arduino Nano que estava usando estava travando muito e não processava a interrupção corretamente.

O Nano tem algumas particularidades, e especialmente parece ter dificuldade com cabos USB, então você pode precisar testar várias portas e cabos USB se seu código não estiver fazendo upload corretamente.

Este código certamente não é perfeito pois não tive tempo de atualizá-lo desde que escrevi na última hora antes da minha festa de Halloween.

Também Fiz um Chapéu

O chapéu é opcional, mas acho que me fez parecer mais respeitável.

Código

Fantasia de Nuvem

Oito padrões imitam "clima" para esta fantasia de nuvem: https://github.com/zebular13/CloudCostume/blob/master/LED_Button_Demo/

Esquemáticos

Arquivo Fritzing do circuito da nuvem ledcloud_Zdl7mM6iAb.fzz