第1篇：用Arduino控制曲別針電動(dòng)機(jī)
第2篇：非接觸式開(kāi)關(guān)的制作與控制
第3篇：自制電磁執(zhí)行器的制作方法

我們推出了一項(xiàng)新計(jì)劃，即通過(guò)使用了Arduino的簡(jiǎn)單制作來(lái)學(xué)習(xí)電子制作的原理和基礎(chǔ)知識(shí)。此次為我們分享的嘉賓是伊藤尚未先生，他活躍于媒體藝術(shù)領(lǐng)域，并且在書籍領(lǐng)域以講解“更深層次的原理”而聞名。第4篇我們將用Arduino來(lái)控制RGB LED燈。

目錄

前言

閃光燈動(dòng)畫

用Arduino控制電機(jī)

控制三色LED

享受千變?nèi)f化的動(dòng)畫

1. 前言

大家好！我是伊藤尚未。

這次我想嘗試制作一個(gè)可以稱之為動(dòng)畫的原理和鼻祖的“走馬盤”?！白唏R盤”也被稱為“詭盤（phenakistiscope）”，不過(guò)相比之下“走馬盤（Zoetrope）”這個(gè)詞對(duì)于喜歡電子制作的人來(lái)說(shuō)可能更熟悉。無(wú)論哪種，都是在具有某種主題的轉(zhuǎn)盤上設(shè)置一些狹縫，當(dāng)人通過(guò)狹縫觀看時(shí)，狹縫便起到快門的作用，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)讓人感覺(jué)像在看動(dòng)畫。

這是1830年代在歐洲發(fā)明的視覺(jué)玩具，有平面的、立體的、鏡像的和另設(shè)快門的，產(chǎn)品形式多樣。類似于翻書動(dòng)畫，也可以說(shuō)是當(dāng)今影視技術(shù)的鼻祖。

如果嘗試以電子作品的形式展現(xiàn)出來(lái)的話，就需要通過(guò)使LED等光源閃爍來(lái)使人看到的瞬間連續(xù)起來(lái)。通過(guò)將LED燈控制為連續(xù)閃光燈并使繪有連續(xù)圖畫的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)起來(lái)，即可表現(xiàn)出動(dòng)畫的效果。這也是因?yàn)榘咨獿ED的發(fā)明，加之電路配置變得更簡(jiǎn)單了，才讓我們能夠享受其中的制作樂(lè)趣。

雖然在書籍和網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有多種多樣的制作介紹，但我突發(fā)奇想，如果不僅僅用白色LED閃爍，而是用RGB閃爍的方式，應(yīng)該會(huì)有更豐富的表現(xiàn)吧，所以我決定制作出來(lái)，并介紹給大家。

2. 閃光燈動(dòng)畫

我通常在工作室等進(jìn)行電子制作，但最近，用簡(jiǎn)單的電路使LED閃爍的制作，以及將其燈光照射到繪有圖畫的轉(zhuǎn)盤上形成動(dòng)畫的項(xiàng)目多起來(lái)了。

這種裝置通常采用由晶體管、電阻器和電容器組成的簡(jiǎn)單振蕩電路，不過(guò)在這次的作品中，我讓閃爍速度也成為可調(diào)的了。

很遺憾的是，不知道是視頻中的幀率問(wèn)題還是什么原因，效果沒(méi)有很好地拍攝出來(lái)。從視頻中可以看到，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速會(huì)逐漸變慢并最終停止，動(dòng)畫的速度也隨之變化。

3. 用Arduino控制電機(jī)

我希望它一直以相同的速度旋轉(zhuǎn)，所以我決定制作一個(gè)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的裝置。電機(jī)使用的是“萬(wàn)寶至”公司生產(chǎn)的“FA-130RA”。

從包裝上看，正常轉(zhuǎn)速是6500rpm，感覺(jué)這個(gè)速度有點(diǎn)太快了，所以我決定通過(guò)控制讓轉(zhuǎn)速慢一些。

我做了一個(gè)支架用來(lái)將轉(zhuǎn)盤的軸固定在上方，用皮帶輪將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)傳遞給轉(zhuǎn)盤，并使用Arduino的模擬輸出來(lái)控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。

我使用了ROHM的晶體管“2SD1866”進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

完整的作品樣子如下：

由于電機(jī)在開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要一定的動(dòng)力，因此很難從一開(kāi)始就減速，所以我先讓電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)，然后再使之低速轉(zhuǎn)動(dòng)。為此，我做了一個(gè)可以用手旋轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)的半可調(diào)電阻器旋鈕裝置，這樣就可以手動(dòng)控制轉(zhuǎn)速了。

使用Arduino進(jìn)行模擬輸入，以控制電機(jī)。電路圖如下：

使用電機(jī)控制用的晶體管“2SD1866”進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并由一節(jié)干電池提供1.5V電壓。將這些部件組裝在面包板上之后的示意圖如下：

草圖如下。其機(jī)制是通過(guò)A0引腳將半可調(diào)電阻器的值模擬輸入，并通過(guò)引腳9經(jīng)由20kΩ的電阻器驅(qū)動(dòng)連接到晶體管集電極的電機(jī)。

int Value01 = 0;

void setup() {

Serial.begin(9600);
pinMode(9, OUTPUT);

}

void loop() {

int Value01 = analogRead(A0);
Serial.println(Value01);
analogWrite(9, Value01 / 4);

}

當(dāng)我實(shí)際嘗試使其轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)時(shí)，轉(zhuǎn)盤竟然能夠以很低的速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)我用前面用過(guò)的閃光燈照射轉(zhuǎn)盤時(shí)，它表現(xiàn)如下：

4. 控制三色LED

現(xiàn)在，為了提高亮度，我打算增加LED的數(shù)量。此外，為了制作出最初想象中的RGB LED，我分別采用了5個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色的LED。

為了讓Arduino控制這些LED，我決定也用晶體管“2SD1866”來(lái)驅(qū)動(dòng)。

電路圖如下：

每個(gè)晶體管由Arduino的引腳11、引腳12和引腳13驅(qū)動(dòng)，紅色對(duì)應(yīng)引腳13，綠色對(duì)應(yīng)引腳12，藍(lán)色對(duì)應(yīng)引腳11。外部電源為3節(jié)干電池，4.5V。我把它們焊接到了萬(wàn)用板上并接線。電路板接線圖如下：

為了便于照亮安裝在電機(jī)底座上的轉(zhuǎn)盤，我將該LED板安裝在傾斜的底座上，另外還在電機(jī)底座上安裝了Arduino和面包板等部件。由于LED的光線不夠均勻，所以我為L(zhǎng)ED安裝了擴(kuò)散罩。

從電機(jī)底座的后面看，樣子如下：

將其與Arduino連接。首先，為了讓所有的LED同時(shí)閃爍，在前面提到的電機(jī)控制部分基礎(chǔ)上，草圖中又增加了部分內(nèi)容：

int Value01 = 0;

void setup() {

pinMode(13, OUTPUT);
pinMode(12, OUTPUT);
pinMode(11, OUTPUT);

Serial.begin(9600);
pinMode(9, OUTPUT);
}

void loop() {

int Value01 = analogRead(A0);
Serial.println(Value01);
analogWrite(9, Value01 / 4);

digitalWrite(13, HIGH);
digitalWrite(12, HIGH);
digitalWrite(11, HIGH);
delay(1);

digitalWrite(13, LOW);
digitalWrite(12, LOW);
digitalWrite(11, LOW);
delay(49);

}

當(dāng)前設(shè)置為點(diǎn)亮0.001秒，熄滅0.049秒，每秒閃爍20次。由于RGB同時(shí)閃爍，光的三原色合在一起發(fā)出白色的光，所以動(dòng)畫看起來(lái)像之前的閃光燈動(dòng)畫。

5. 享受千變?nèi)f化的動(dòng)畫

下面，我們讓RGB錯(cuò)開(kāi)時(shí)間亮起。除了全部亮起形成白色光之外，還可以通過(guò)錯(cuò)開(kāi)時(shí)間讓紅色、綠色和藍(lán)色LED分別亮起，來(lái)使轉(zhuǎn)盤上的圖形顯示不同的顏色。草圖如下：

int Value01 = 0;
 
void setup() {
 
  pinMode(13, OUTPUT);
  pinMode(12, OUTPUT);
  pinMode(11, OUTPUT);
 
    Serial.begin(9600);
    pinMode(9, OUTPUT);
}
 
void loop() {
 
    int Value01 = analogRead(A0);
     Serial.println(Value01);
    analogWrite(9, Value01 / 4);
     
  digitalWrite(13, HIGH);               
  digitalWrite(12, HIGH);  
  digitalWrite(11, HIGH);  
  delay(1);                
 
  digitalWrite(13, LOW);   
  digitalWrite(12, LOW);  
  digitalWrite(11, LOW); 
  delay(13); 
 
  digitalWrite(13, HIGH);               
  delay(1);                
  digitalWrite(13, LOW);   
  delay(11); 
 
  digitalWrite(12, HIGH);               
  delay(1);                
  digitalWrite(12, LOW);   
  delay(11); 
 
  digitalWrite(11, HIGH);               
  delay(1);                
  digitalWrite(11, LOW);   
  delay(11); 

}

這樣，雖然沒(méi)有改變整體的周期，但看起來(lái)像紅色、綠色、藍(lán)色的人在白色人中間奔跑。

如果用來(lái)表演，還可以增加更多表達(dá)方式。可以分別混合顏色，還可以讓它們一會(huì)兒出現(xiàn)一會(huì)兒消失，是不是很有趣？

這讓我想起當(dāng)我還是個(gè)學(xué)生的時(shí)候，在節(jié)目中創(chuàng)造各種模式演出的樂(lè)趣。如今，當(dāng)我確定某個(gè)創(chuàng)意“可行”的時(shí)候，在考慮把創(chuàng)意做成作品時(shí)傾向于直接進(jìn)入完成期了。這種現(xiàn)象也稱為“擱置”（笑）。

最后，把電路圖合在一起，整個(gè)電路圖如上圖所示。1.5V電源用于電機(jī)，4.5V電源用于LED，當(dāng)然Arduino也連接了USB。另外，我還進(jìn)行了焊接并使用了面包板。

如您所見(jiàn)，這次的電子作品制作中使用了各種手法，不過(guò)我更希望大家也來(lái)挑戰(zhàn)一下！

本系列連載一覽

第1篇：用Arduino控制曲別針電動(dòng)機(jī)
第2篇：非接觸式開(kāi)關(guān)的制作與控制
第3篇：自制電磁執(zhí)行器的制作方法
第4篇：享受控制RGB LED燈的樂(lè)趣（本章）
第5篇：用Arduino控制伺服電機(jī)來(lái)演奏樂(lè)器！

審核編輯黃宇