Светомузыка на основе Ардуино MEGA2560

Светомузыка на ArduinoСветомузыка на 32 канала на основе Arduino состоит из: платы MEGA 2560 R3, макетной платы, светодиодов, диодов, резисторов, готовых соединительных проводов, акрилового корпуса и программы WinLpt, запускаемой на любом ноутбуке или компьютере.

Предыдущая светомузыка-мигалка содержала 12 светодиодов и была собрана на основе Arduino UNO. Данная светомузыка-мигалка содердит уже 32 светодиода (канала). В качестве основы выбрана Arduino MEGA 2560 R3, поскольку в ней есть достаточное количество цифровых выходов.

Общая концепция устройства светомузыки наглядно видна на следующей картинке.

Светомузыка на Arduino

Светодиоды просто подключены к цифровым выходам платы Ардуино Мега 2560, которая подключена к ноутбуку через USB интерфейс и управляется программой WinLpt (wndlpt).

Итак, главный элемент — это сама плата Arduino MEGA 2560. Купил оригинальную мегу прямо у китайцев по «китайской» цене всего за 10$. Вот как выглядит плата:

Советую покупать именно такую, т.к. она оригинальная, лучше дружит с компьютерами и программой Arduino IDE, и, самое главное, лишь к ней хорошо подходят акриловые корпуса , продаваемые китайцами. С обратной стороны платы видна характерная ардуиновская маркировка:

Обратная сторона Arduino

В комплекте также есть USB-кабель длиной полметра:

Да что там кабель, даже фирменная картонная коробка в комплекте идет:

Для защиты платы сразу купил акриловый корпус:

В нераспечатанном виде он выглядит некрасиво, поэтому с каждой детали надо отодрать две защитные оболочки:

А вот так корпус собирают.

Оказалось, что в комплекте не хватает двух втулочек, пришлось делать самодельные из пластмассовой трубочки.

В корпусе Ардуина выглядит очень приятно:

В верхней части крышки можете заметить небольшие трещинки — они появились из-за того, что я решил смыть остатки промышленной грязюки с помощью спирта. Грязюка смылась хорошо, но общеизвестно, что акриловые материалы портятся от спирта, а наш корпус как раз акриловый. Не знаю по какому закону так происходит, но попадание спирта на торец этой акриловой крышки привело к стремительному появлению трещинок. В общем, спирт я быстро смыл и рост трещин прекратился. Трещины никуда не исчезли, но на работу они никак не влияют и крушка остается крепкой. Как пишется в интернетах, спирт является растворителем для акрила и поэтому им можно даже склеивать акриловые предметы. Таким образом, я полагаю, что эти трещины склеили сами себя.

Вот вид с нижней стороны, всё красиво, сделано в Италии:

Далее требуются светодиоды, например такие:

Или такие:

Также понадобятся различные резисторы или выпрямительные диоды для ограничения тока и напряжения. Соединительные провода типа ПАПА-ПАПА длиной 10 см (тут) и 20 см (тут):

С помощью соединительных проводов и макетной платы платы надо соединить аноды светодиодов (длинная ножка) с цифровыми выходами ардуины (с контактами с 22 по 53 включительно). Катоды светодиодов (короткие ножки) можно соединить в кучу и через 4 последовательно соединенных выпрямительных диода подключить к контакту GND платы. Вот как выглядит эта схема:

Здесь показано подключение только для 6 светодиодов, чтобы не загромождать схему. Остальные светодиоды подключаются аналогично.

В данном случае светодиоды выстроены в один ряд, для одного из них не хватает места на макетной плате, поэтому он ставится своим катодом к катоду своего соседа. Каждый длинный провод, отмеченный красным соединяет выход платы Arduino с анодом светодиода. Далее, катод каждого светодиода подключается на общую минусовую шину с помощью коротких проводников, отмеченных зеленым цветом. В свою очередь, минусовая шина подключена к цифровому минусу (GND) платы Arduino через 4 последовательно соединённых выпрямительных диода с помощью длинных проводников, отмеченных синим цветом.

Выпрямительные диоды могут быть, например 1N5399 или 1N4007. Главное, чтобы допустимый постоянный прямой ток был не меньше 1 А. Данные диоды ограничат напряжение, подаваемое на светодиоды до нужного уровня. При такой схеме включения катодов все применяемые светодиоды должны быть строго одинаковыми, иначе у них будет разная яркость свечения.

Также можно ограничить ток через светодиоды традиционным методом: установив ограничительные резисторы последовательно с каждым светодиодом, но это более утомительно, придется покупать слишком много резисторов и как-то придётся решать проблему со светодиодом, который не влазит. Зато из схемы будут исключены короткие перемычки и можно использовать светодиоды разных номиналов и цветов.

Макет схемы с резисторами

Здесь цифровые сигналы подключены также напрямую к анодам светодиодов, а резисторы соединяют катоды с минусовой шиной, которая подключена к цифровой земле платы Arduino синими проводниками.

В схеме с резисторами очень важно подобрать их номиналы так, чтобы ток через каждый светодиод не превышал номинальный, а суммарный ток всех светодиодов не превышал 0,4-0,45 Ампер, иначе USB порт не справится с нагрузкой. Простой подсчет показывает, что ток светодиода не должен превышать 14 мA. Таким образом, для красных светодиодов резистор должен быть 220 Ом. Для любых других светодиодов номинал резисторов подбирается экспериментально.

Остается подключить это чудо к USB порту, залить прошивку в контроллер, запустить программу WinLpt, указать в настройках номер порта, количество светодиодов, характеристики протокола и включить светомузыку.

Все фотки статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *