Bộ chọn màu Arduino RGB - Chọn màu từ các đối tượng trong cuộc sống thực: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Dự án Tinkercad »

Dễ dàng chọn màu từ các đối tượng vật lý với bộ chọn màu RGB dựa trên Arduino này, cho phép bạn tạo lại màu sắc mà bạn nhìn thấy trong các đối tượng ngoài đời thực trên máy tính hoặc điện thoại di động của mình. Chỉ cần nhấn một nút để quét màu của đối tượng bằng mô-đun cảm biến màu TCS34725 giá rẻ và bạn sẽ được cung cấp các giá trị màu RGB cũng như chỉ báo về màu đo được trên đèn LED RGB.

Nếu bạn thích Nội dung có thể hướng dẫn này, hãy bình chọn cho nó trong Cuộc thi Make It Glow.

Tôi đã thiết kế một vỏ bọc in 3D đơn giản cho thiết bị điện tử để làm cho thiết bị di động, chỉ cần cắm thiết bị vào cổng USB, bộ sạc hoặc bộ sạc dự phòng để bật nguồn. Bạn cũng có thể sửa đổi thiết kế để chứa pin để làm cho nó di động hơn.

Tôi thường cố gắng sử dụng Arduino Uno vì đây là một trong những bảng Arduino được sử dụng rộng rãi nhất, nhưng để làm cho thiết bị này di động, nó đã được thiết kế xung quanh một bảng Arduino Pro Micro. Tuy nhiên, nó có thể dễ dàng điều chỉnh để chạy trên hầu hết các bảng tương thích Arduino khác với đủ IO, chẳng hạn như Uno, Leonardo hoặc Mega.

Hướng dẫn này giả định rằng bạn đã làm việc với bộ điều khiển vi mô Arduino trước khi biết kiến thức cơ bản về lập trình Arduino và kết nối bảng điều khiển LCD với nó. Nếu bạn không, hãy làm theo các hướng dẫn được liên kết để biết thêm thông tin và giải thích chuyên sâu.

Quân nhu

• Arduino Pro Micro (Hoặc loại khác) - Mua tại đây
• Cảm biến RGB TCS34725 - Mua tại đây
• Bảng điều khiển LCD 16 x 2 - Mua tại đây
• Nút bấm - Mua tại đây
• Điện trở 2 x 10K - Mua tại đây
• Điện trở 3 x 220Ω - Mua tại đây
• Điện trở 470Ω - Mua tại đây
• LED RGB - Mua tại đây
• Dải tiêu đề nữ 7 ghim (Cắt theo chiều dài) - Mua tại đây
• Chiết áp 10K - Mua tại đây
• Breadboard & Jumpers để thử nghiệm - Mua tại đây
• Máy in 3D & Dây tóc trắng / đen (Tùy chọn cho nhà ở) - Cái này được sử dụng

Ngoài những thứ này, bạn sẽ cần các công cụ cơ bản để làm việc với thiết bị điện tử, bao gồm cả mỏ hàn nếu bạn đang chế tạo vĩnh viễn mạch điện của mình để sử dụng trong vỏ bọc.

Bước 1: Kết nối mạch kiểm tra bộ chọn màu RGB

Trước tiên, bạn nên lắp ráp các thành phần của mình vào một breadboard để kiểm tra chúng và đảm bảo rằng mạch và phần mềm của bạn đang hoạt động chính xác trước khi thực hiện bất kỳ kết nối hàn nào.

Các thành phần được kết nối vào breadboard như trong sơ đồ mạch.

Không có gì đặc biệt khác biệt hoặc kỳ lạ với bất kỳ kết nối nào giữa các thành phần và Arduino, chúng là cấu hình mạch cơ bản điển hình để kết nối màn hình LCD, nút nhấn và đèn LED với Arduino.

Điện trở 10K được sử dụng cho kết nối nút nhấn và điện trở 220Ω cho đèn LED cảm biến màu và chân màu xanh lam của đèn LED RGB. Điện trở 470Ω được sử dụng cho chân màu xanh lá cây của đèn LED để giảm độ sáng của nó một chút để tạo ra màu sắc trông trung thực hơn.

Cảm biến màu RGB được kết nối với Arduino bằng giao diện I2C đơn giản. Đảm bảo rằng bạn đang sử dụng đúng chân cắm cho giao diện này nếu bạn đang sử dụng một bảng khác. Nó được điều khiển bằng cách sử dụng thư viện Adafruit được thảo luận trong phần mã.

Nếu bạn đang sử dụng bảng Arduino khác, hãy đảm bảo rằng bạn có cùng chức năng trên mỗi chân như được sử dụng trên Pro Micro. Ví dụ: bạn cần các chân kích hoạt PWM để điều khiển đèn LED RGB để mô phỏng màu RGB đã chọn.

Bước 2: Lập trình bộ chọn màu Arduino RGB của bạn

Bây giờ bạn đã lắp ráp các thành phần của mình vào breadboard và thực hiện các kết nối cần thiết, bạn có thể tải mã lên Arduino bằng PC của mình và kiểm tra xem các thành phần có hoạt động chính xác hay không.

Kiểm tra lại tất cả các kết nối trước khi cắm cáp USB vào Arduino để đảm bảo rằng chúng chính xác. Cáp USB cấp nguồn cho bo mạch và các thành phần được kết nối có thể làm hỏng chúng nếu chúng không được kết nối đúng cách.

Bo mạch cụ thể này, Arduino Pro Micro hoạt động như một Leonardo khi được kết nối với PC của bạn, vì vậy hãy đảm bảo chọn đúng loại bo mạch trong Arduino IDE, nếu không bạn sẽ gặp lỗi khi thử và tải mã lên.

Đây là liên kết đến mã bộ chọn màu RGB: Tải xuống mã bộ chọn màu RGB

Đoạn mã chứa các nhận xét để giải thích mỗi phần đang làm gì. Phần nhận dạng màu và đèn LED dựa trên mã ví dụ về chế độ xem màu Adafruit. Nếu bạn muốn thử viết mã của riêng mình thì đây là một ví dụ hữu ích để làm việc và bắt đầu.

Bạn sẽ cần cài đặt các thư viện Adafruit. Điều này có thể dễ dàng thực hiện bằng cách nhấp vào Công cụ -> Quản lý Thư viện trong IDE của bạn và sau đó nhập “Adafruit TCS” vào thanh tìm kiếm và cài đặt thư viện được tìm thấy.

Một số điều cần chú ý trong mã:

Các chân được gán trên màn hình LCD có thứ tự kỳ lạ (15, 14, 16, 4, 5, 8, 7). Tôi thường thử và giữ các chân tuần tự nhưng trong ví dụ này, chúng hơi lẫn lộn vì hai điều, một vì tôi cần làm việc xung quanh các chân PWM cho đèn LED và thứ hai vì các chân trên Pro Micro không phải là tất cả. theo thứ tự tuần tự.

Nút nhấn và đèn LED cảm biến màu được kết nối với đầu vào tương tự của Pro Micro, được sử dụng làm IO kỹ thuật số, vì không có đủ chân IO kỹ thuật số. Chúng vẫn được định nghĩa trong mã là các chân IO kỹ thuật số tiêu chuẩn.

Có một thói quen ngắn gọn để làm mờ đèn LED giữa màu đỏ, xanh lục và xanh lam khi khởi động. Đây chỉ là một hiệu ứng hình ảnh mất khoảng 1,5 giây để chạy qua và có thể bị xóa nếu bạn muốn công cụ chọn màu của mình khởi động nhanh hơn.

Chương trình sẽ không tiến triển trong quá trình thiết lập nếu không thiết lập kết nối với cảm biến màu, chương trình sẽ hiển thị là “Lỗi cảm biến” trên màn hình LCD của bạn nếu không thể thiết lập kết nối. Nếu đèn LED bật sáng, cho biết nguồn điện cho cảm biến, sau đó kiểm tra kết nối SDA và SCL của bạn và bạn đang sử dụng đúng các chân Arduino.

Bảng gamma chỉ đơn giản là chuyển đổi các giá trị RGB đo được từ cảm biến thành các giá trị sẽ dẫn đến biểu thị LED trung thực hơn so với màu thực, điều này chỉ để cải thiện hiệu ứng hiển thị LED và không ảnh hưởng đến các giá trị RGB đo được hiển thị.

Sau đó, mã sẽ đợi đầu vào nút nhấn để đọc từ đó cảm biến và hiển thị các giá trị trên màn hình LCD và thông qua đèn LED. Ba độ trễ trong câu lệnh if vòng lặp chỉ đơn giản là để tránh thực hiện các lần đọc lặp lại trước khi nút được nhả lại vì thời gian đọc và chu kỳ thực tế sẽ là khoảng 100 mili giây, bạn cũng có thể thử với các giá trị này nếu bạn muốn làm bộ chọn của mình nhanh hơn hoặc chậm hơn.

Bước 3: Lắp đặt các thành phần vào vỏ máy

Để tạo ra một thiết bị hữu ích và di động, tôi quyết định hàn các thành phần lại với nhau và gắn chúng vào một vỏ máy in 3D đơn giản.

Một mạch phức tạp này có lẽ nên được thiết kế trên PCB nhưng hầu hết mọi người không có quyền truy cập vào các dịch vụ sản xuất PCB, vì vậy tôi gặp khó khăn với việc hàn các thành phần cùng với các đoạn cáp ruy-băng.

Bước 4: In 3D Bao vây

Tôi đã thiết kế một vỏ hình chữ nhật cơ bản cho bộ chọn màu, các tệp in 3D có thể được tải xuống tại đây. Bạn cũng có thể sáng tạo và thay đổi thiết kế để phù hợp với các thành phần của mình và cách bạn sẽ sử dụng công cụ chọn màu của mình.

Cảm biến màu ở mặt sau để bạn có thể giữ thiết bị trên một vật thể và chọn màu bằng cách đọc hiển thị ở mặt trước.

Tôi đã in vỏ bằng PLA trắng và 20% in chìm, tôi sẽ tránh sử dụng dây tóc màu cho mặt sau vì bạn không muốn đưa ánh sáng màu phản chiếu lên bề mặt được chọn.

Kích thước vỏ là khoảng 110mm (4,3”) x 46mm (1,8”) x 20mm (0,78”) với cả hai nửa được lắp ráp. Mỗi nửa cao 10mm (0,39”).

Bước 5: Hàn mạch

Khi bạn đã in 3D phần vỏ, bạn sẽ có ý tưởng về vị trí lắp đặt tất cả các thành phần và thời gian thực hiện các kết nối cáp ruy-băng được hàn.

Bắt đầu bằng cách hàn từng thành phần vào Arduino của bạn khi bạn tháo nó khỏi breadboard và cố gắng loại bỏ các thành phần để tạo thành một mạch đầy đủ tại một thời điểm.

Ví dụ: bắt đầu với mạch LED và hàn các điện trở vào LED rồi kết nối chúng với Arduino trước khi tháo các thành phần nút nhấn. Bằng cách này, bạn sẽ có thể theo dõi các thành phần và đảm bảo rằng bạn đang kết nối chúng riêng lẻ với các đầu vào và đầu ra Arduino chính xác.

Hãy cẩn thận với bảng điều khiển LCD và cảm biến Màu để đảm bảo rằng bạn thực hiện kết nối với các cổng IO Arduino chính xác.

Các kết nối Cảm biến màu có thể được hàn vào dải đầu cắm cái 7 chân (cắt dải tiêu đề 8 chân xuống còn 7 chân) để có thể cắm nó qua phần sau của vỏ. Điều này chỉ cho phép hai nửa được tách ra đúng cách nếu bạn cần mở nó ra. Bạn cũng có thể hàn trực tiếp vào Cảm biến màu bằng một đoạn cáp ruy-băng, chỉ cần đảm bảo rằng cáp ruy-băng chạy qua khe trong vỏ trước khi hàn các kết nối.

Có một số kết nối được thực hiện với GND và 5V và nó giúp bạn hàn dễ dàng hơn để kết nối chúng với các điểm trung tâm lớn hơn thay vì cố gắng hàn tất cả chúng vào hai chân Arduino. Tôi đã kết nối tất cả chúng vào hai chân bên ngoài của chiết áp LCD vì nó gần như nằm ở trung tâm của vỏ và có diện tích bề mặt lớn nhất để thực hiện các kết nối.

Khi bạn đã tạo tất cả các kết nối của mình và bạn hài lòng với độ dài cáp ruy-băng. Thử cấp nguồn lại cho mạch của bạn để xác minh rằng mọi thứ hoạt động bình thường trước khi lắp các thành phần vào vỏ. Đảm bảo rằng không có thành phần nào hoặc các đầu nối tiếp xúc chạm vào nhau, điều này có thể dẫn đến đoản mạch. Bạn có thể cần thêm một chút băng dính hoặc giấy cách điện giữa các thành phần để tránh đoản mạch.

Nếu mạch của bạn hoạt động bình thường thì bạn có thể gắn các thành phần của mình vào vỏ máy in 3D.

Bước 6: Gắn các thành phần vào trong vỏ

Bước cuối cùng là gắn các thành phần của bạn vào vỏ của bạn. Tôi đã sử dụng súng bắn keo nóng chảy để gắn các thành phần, bạn cũng có thể sử dụng epoxy hoặc một lượng nhỏ superglue.

Cảm biến màu sắc có thể được dán vào khoang ở mặt sau của vỏ với dải đầu ghim dính vào bên trong vỏ. Sau đó, dải tiêu đề cái sẽ được sử dụng để cảm biến cắm vào mạch.

Gắn nút bấm, màn hình LCD và đèn LED qua các lỗ trên bảng điều khiển phía trước và dán chúng vào vị trí bên trong vỏ.

Arduino của bạn phải vừa khít với khe cắm trên đế và không cần bất kỳ loại keo nào để giữ nó vào vị trí nhưng nếu có, hãy đảm bảo rằng bạn không đặt keo lên các thành phần ở mặt sau của bảng. Thay vì đặt keo dọc theo các cạnh của bảng.

Cổng micro USB có thể dễ dàng truy cập thông qua mặt bên của vỏ.

Dán hai nửa lại với nhau, sử dụng các chốt ở hai góc làm hướng dẫn. Chúng phải ép chặt vào nhau và hỗ trợ giữ hai nửa lại với nhau. Đảm bảo rằng không có thiết bị đầu cuối hoặc dây dẫn tiếp xúc nào trên điện trở, đèn LED hoặc chiết áp của bạn chạm vào bất kỳ thứ gì khác trong mạch của bạn như đã đề cập trước đó, bạn có thể sử dụng một số băng hoặc giấy cách điện để tách các thành phần - Tôi đã sử dụng một số băng màu vàng ở mặt sau của màn hình LCD.

Bước 7: Sử dụng Bộ chọn màu RGB của bạn

Để sử dụng bộ chọn màu của bạn, hãy cắm cáp micro USB vào cổng ở phía bên của bộ chọn màu để bật nguồn.

Trình tự khởi động sẽ chạy và sau đó bạn sẽ có thể chọn một màu, được chỉ ra bởi Color Picker Ready.

Đặt cảm biến lên màu bạn muốn chọn rồi nhấn nút để chọn màu. Đèn LED trên cảm biến sẽ bật sáng trong giây lát, sau đó bạn sẽ nhận được chỉ số RGB trên màn hình LCD và đèn LED sẽ thay đổi để phản ánh màu đã được chọn.

Đèn LED RGB nhằm cung cấp cho bạn dấu hiệu về màu đã được xác định. Đây chỉ là một cách nhanh chóng để bạn kiểm tra xem cảm biến đã chọn đúng màu hay chưa và không phải lúc nào cũng thể hiện chính xác màu do những hạn chế của đèn LED. Ví dụ: chúng không thể hiển thị màu đen hoặc xám vì vật liệu LED thực tế là màu trắng và chỉ có thể tạo ra ánh sáng để tái tạo màu sắc. Vì lý do tương tự, các màu tối hơn cũng không hiển thị tốt trên đèn LED.

Nếu bạn thích Nội dung có thể hướng dẫn này, hãy bình chọn cho nó trong Cuộc thi Make It Glow.

Hãy xem blog của tôi để biết thêm các hướng dẫn, dự án và ý tưởng về Arduino.

Về nhì trong cuộc thi Make it Glow