Arduino-kontrollerad RGB LED Infinity Mirror (3 / 13 steg)

Steg 3: Hur fungerar kretsen?

Detta är en grov förklaring av hur kretsen fungerar och vilka komponenterna är för. Riktiga veteraner kan hoppa över detta steg, men läste på om du är nyfiken. Jag har inte tid att skriva ett helt inledande kapitel på kretsar så har jag försökt att ge relevanta länkar när det är möjligt.

• Fat jack adapter ger en + 12V tillförsel till bakbord. Detta krävs att driva LED-remsor, och också befogenheter Arduino genom dess Vin fästa. Tekniskt, Arduinos inbyggda fat plug kommer att acceptera en + 12V tillförsel, som du sedan kommer åt genom Vin PIN-koden, men lamporna dra nuvarande - mycket mer än du vill köra genom Arduino styrelsen. Detta sätt, nuvarande "delar upp" - Arduino drar bara vad den behöver, och den höga strömmen går direkt till lysdioderna genom bakbord. Speciellt tack till de Adafruit Supportforum för att hjälpa mig lista ut.
• The SPDT switch bara fungerar som en växla välja vilket "läge" programmet är i. Detaljer i koden förklaras i nästa steg, men i huvudsak växlar bara mellan en "färg tona" som roterar genom olika färger och en direkt-kontroll läge där du styr enskilda röda, gröna och blå LED ljusstyrka. Den mellersta pin av växeln är ansluten till en Arduino's digital input Pins, och yttre två stiften är anslutna till + 5V och jord. Så, beroende på vilket sätt växeln är vänt, programmet läser en digital högt eller lågt med funktionen digitalRead() och agerar därmed (Obs: SPDT står för "enkelpolig tvåställig", Wikipedia sida på växlar har en fin tabell sammanfattar de olika typerna av växlar, med diagram).
• Potentiometrar är din "kontroller" beroende på vilket läge programmet är i. I individ-kontroll läge styra de tre potentiometrar ljusstyrkan på den röda, gröna och blå lysdioder respektive. I färg-fade läge styr en enda potentiometer hastigheten på blekning. Potentiometrar har tre stift. Som switch, en PIN-kod är ansluten till + 5V, och en pin till marken. Men till skillnad från växeln gör roterande potentiometer spänningen på den mellersta pin varierar kontinuerligt mellan 0V och 5V, istället för att bara växla mellan två. Så, de mellersta stiften på potentiometrar är anslutna till den Arduino analoga ingångar. Sedan, med hjälp av funktionen analogRead() , Arduino omvandlar den spänningen till ett tal mellan 0 och 1023 för användning i programmet (se nästa steg).
• Den MOSFETs är förmodligen den svåraste delen att förstå för en nykomling till elektronik. Detta är krävs för att köra "high power" enheter som motorer, solenoider och LED strips, som ofta kräver mer ström än Arduino kan leverera. Wikipedias sida om dessa är faktiskt ganska tät, så jag ska försöka ge en förenklad förklaring här. MOSFET har tre stift, kallas "gate" (G), "avlopp" (D) och "källa" (S). I sin enklaste form fungerar MOSFET som en ventil som låter nuvarande flöde från avloppet till källan. Den "gate" styr denna ventil (tänker på öppna och stänga en ventil till en trädgårdsslang), förutom att kontrollen är elektriska i stället för mekanisk. En spänning tillämpas på grinden från en av den Arduino produktionen stift vänder MOSFET "på" - ger hög ström kan flöda från avloppet till källan, att utan faktiskt dra någon ström från Arduino. Om spänningen till grinden från Arduino är noll, MOSFET stängs av och stoppar nuvarande från att rinna. Detta sätt kan du styra även enorma motorer och lampor med en liten liten Arduino, så länge du har en extern strömkälla som är stor nog att hantera den.
• Jag bör också nämna pulse bredd modulering (PWM). Detta är en vanlig teknik som används för att styra LED ljusstyrka med en Arduino. Kort sagt, produktion Arduino stift är digital, så de kan endast mata en hög eller låg (5V eller 0V). De får inte kontinuerligt variera sin spänning för att justera något som LED ljusstyrka eller varvtal. Istället, vad de kan göra är att skicka ut mycket snabb pulser (ungefär 500 gånger per sekund med Arduino), mycket snabbare än det mänskliga ögat kan se. Varje puls består av en hög segment och en låg segment, och det relativa förhållandet mellan två bestämmer "ljusstyrka" som vi faktiskt se. En puls som är 0% hög och 100% låg kommer bara ser ut som "off". 100% hög och 0% låg kommer att bli "full ljusstyrka" och 50% high/50% låg blir ungefär halv ljusstyrka. Du får idén. I denna krets skickas en PWM-signal till MOSFETs, som kontrollerar sedan den höga nuvarande går igenom lysdioderna, så att en "fading" effekt och justerbar ljusstyrka.