Muzikos butelių stovas su reguliuojamais žibintais: 14 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Prieš kurį laiką vienas mano draugas užsisakė 16 bitų LED žiedą, kad galėtume aplink jį pasidaryti, ir tai darydamas sumanė ant jo uždėti butelį. Kai pamačiau, mane sužavėjo kolbą apšviečiančios šviesos išvaizda ir prisiminiau nuostabų „Hackaday“naudotojo Tobiaso Blumo projektą „Mc Lighting“:

hackaday.io/project/122568-mc-lighting

Vienas jo projekto aspektas buvo valdyti WS2812 šviesos diodus per savarankiškai parašytą žiniatinklio sąsają, nenaudojant jokių išorinių paslaugų. Įkvėptas jo požiūrio į LED žiedo valdymą, nusprendžiau sujungti šias dvi idėjas ir pakelti jas į kitą lygį. Mintyse turėjau iki trijų butelių butelių stovą, valdomą vietiniame tinklalapyje, kuriame yra keli žaibai režimai, įskaitant tuos, kurie sąveikauja su aplinkos muzika. Norint sukurti nešiojamąjį įrenginį, jis maitinamas ličio jonų akumuliatoriaus elementu.

Šioje pamokoje apžvelgsiu kūrimo procesą ir išmokysiu jus apie jo pagrindinę funkciją. Po to turėtumėte sugebėti sukurti savo versiją ir turėti idėją, kaip prie projekto pridėti žiniatinklio valdymą nenaudojant jokios išorinės paslaugos.

1 žingsnis: pastato parinktys

Kalbant apie šio projekto elektroniką, galite naudoti „NodeMCU“plokštę, kuri yra paprasta naudoti ir gana pigi, arba galite sukurti savo plokštę kaip aš. Tai padaryti nėra jokios ypatingos naudos, aš tiesiog gulėjau ESP8226-12E mikroschemoje ir nusprendžiau ją naudoti, kad galėčiau išlaikyti „NodeMCU“plokštę greitam prototipų kūrimui. Yra tik vienas esminis skirtumas: jums reikia 3.3V USB į nuosekliąją plokštę, kad užprogramuotumėte savarankiškai sukurtą valdiklio plokštę. Nepaisant to, kad nėra jokio skirtumo, kokį tipą pasirinksite, tiesiog nepamirškite apie reikiamas dalis.

Tačiau yra galimybė, kuri labai skiriasi: muzikos režimas. Jei nuspręsite jį įtraukti, butelio stovas gali būti naudojamas kaip VU matuoklis ir taip pat gali pakeisti šviesos diodų spalvą, kai muzikos bosas pasiekia tam tikrą slenkstį. Tačiau tam reikia papildomos aparatūros. Turite sukurti stiprintuvą, kuris sustiprintų kondensatoriaus mikrofono kapsulės išvestį ir žemųjų dažnių filtrą žemųjų dažnių dažniams. Nors tai gali atrodyti sunku, tai tikrai nėra. Tam nereikia jokių specialių dalių, ir aš primygtinai rekomenduoju įtraukti šią grandinę, nes ji labai pagerina įrenginį.

2 žingsnis: reikalingos dalys ir medžiagos

Byla:

Galbūt sunkiausia šio projekto dalis yra tokia. Kadangi norėjau išbandyti kažką naujo, nusprendžiau naudoti 18 mm storio MDF plokštes ir jas dažyti. Palyginti su kitomis medienos rūšimis/medžiagomis, MDF pranašumas yra tas, kad jo paviršius gali būti šlifuojamas ypač lygiu, todėl dažai ant jo gali atrodyti itin blizgūs. Be to, jums reikia akrilo stiklo, kurio storis 4 mm, kaip LED žiedų dangtis.

Korpuso ilgis yra 33 cm, o plotis - 9 cm, todėl rekomenduoju šių matmenų plokštelę:

MDF plokštė 400 x 250 x 18 mm

Šviesos diodų žiedų dangtelių skersmuo yra apie 70 mm, todėl jūsų akrilo stiklo plokštės matmenys turėtų būti bent šie:

Akrilo plokštė 250 x 100 x 4 mm

Norėdami jį dažyti, aš gavau 125 ml baltų akrilinių dažų ir 125 ml blizgaus skaidraus lako. Be to, aš rekomenduoju naudoti putų volelį, nes tai leidžia dažus dažyti tolygiau. Šlifavimo daliai naudoju švitrinio popieriaus lakštą, kurio šiurkštumas yra 180, vienas - 320, o kitas - 600.

Elektronika:

Elektronikai reikalingi trys 16 bitų WS2812 LED žiedai. Tiesiog būkite atsargūs, nes radau dviejų tipų 16 bitų LED žiedus, jums reikia didesnio skersmens (apie 70 mm), taigi ir didesnio tarpo tarp šviesos diodų.

Maitinimo šaltiniui jums reikia ličio jonų akumuliatoriaus elemento, atitinkamo įkroviklio ir jungiklio. Be to, norint valdyti mikrovaldiklį, jums reikia 3,3 V įtampos reguliatoriaus su maža išėjimo įtampa (LDO) ir dviejų kondensatorių. Kodėl jums reikia LDO reguliatoriaus, paaiškinu 7 žingsnyje.

Jei nuspręsite sukurti papildomą muzikos stiprintuvo ir filtro grandinę, jums reikia „Op-Amp“ir kai kurių pasyvių komponentų. Ir jei nuspręsite sukurti savo valdymo bloką, jums reikia ESP lusto, pertraukimo plokštės, kai kurių rezistorių, mygtuko ir kai kurių kaiščių.

Ir aš primygtinai rekomenduoju gabalėlį perfboard, kad ant jo būtų lituotas viskas.

LED žiedas

3,7 V ličio jonų elementas (vieną iš TW18650 tipo išgelbėjau iš nepanaudotos baterijos)

Ličio jonų įkroviklis

Jungiklis (nieko ypatingo, naudojau seną, kurį išgelbėjau iš sugedusio garsiakalbių rinkinio)

LDO įtampos reguliatorius (papildomai duomenų lape nurodyti kondensatoriai: 2 x 1uF keramikos kondensatorius)

perforatorius

Muzikos grandinė (neprivaloma):

Pagal schemą

Mikrovaldiklis:

NodeMCU

ESP8266 12E (adapterio plokštė, mygtukas, rezistoriai ir kaiščiai pagal schemą)

USB į nuoseklųjį (reikalingas programuojant savarankiškai sukurtą valdiklio plokštę, jei jau turite, nereikia įsigyti kitos)

3 žingsnis: korpuso frezavimas

Mano draugas pasistatė sau MP-CNC ir buvo toks malonus man išmalti dvi MDF dalis ir tris akrilo žiedus. Medinės dalys yra tabletės formos dėžutės viršuje ir apačioje. Dėžutės viršuje yra trys LED žiedų ir jų akrilo dangtelių vietos. Kadangi šie gilinimai yra tik truputį didesni už PCB, jie tinka ir sėdi vietoje be klijų ar varžtų. Tas pats pasakytina apie akrilo dangčius. Kadangi jų skersmuo yra didesnis nei šviesos diodų žiedų, jie dedami ant krašto virš šviesos diodų (žr. Paveikslėlį).

4 žingsnis: Užbaikite bylą

Galbūt pastebėjote, kad šiuo metu frezuotoje byloje trūksta kelių dalykų. Tokie dalykai, kaip angos žiedo kabeliams, skylė USB lizdui ir kišenė akumuliatoriui. Be to, jei nuspręsite įtraukti muzikos grandinę, taip pat reikia skylės mikrofonui. Be to, rekomenduoju gręžti skyles po LED žiedais, kad galėtumėte jas išstumti iš dėklo. Aš naudoju rotacinį šlifavimo įrankį, kad pridėčiau aukščiau aprašytas skyles.

Trečioje nuotraukoje galite pamatyti žiedo „techninę priežiūrą“ir kabelių skyles. Kaip jau pastebėjote, aš sukūriau dvi kabelių skyles. Tai nebuvo tyčia. Tai buvo ankstyvoje stadijoje, kai maniau, kad žiedų kampai bus nesvarbūs, bet jie nėra. Sumontuokite visus tris su kabeliais toje pačioje pusėje. Galų gale aš juos sumontavau priekyje.

Svarbu: pjaudami, gręždami ar frezuojant į MDF, visada dėvėkite dulkių kaukę. Tas pats pasakytina ir apie šlifavimą.

5 veiksmas: bylos užbaigimas

Dabar korpusas dažomas. Prieš tai darydamas, rekomenduoju pažiūrėti ar perskaityti vadovėlį apie tai, nes tai pasirodė sunkiau, nei maniau. Tai apima viską, ką reikia žinoti šia tema.

Pirmiausia kruopščiai nušlifuokite MDF dalių išorę. Tam naudojau grit 160 popierių. Po to daugelis pamokų rekomenduoja paviršių, ypač kraštuose, užsandarinti specialiu MDF gruntu. Aš praleidau šią dalį, nes gruntas yra gana brangus ir, nors rezultatas nėra toks geras, koks galėjo būti, aš tai daryčiau dar kartą.

Po to galite pradėti dažyti paviršių norima spalva. Aš nusprendžiau savo spalvą nudažyti balta spalva. Palaukite, kol spalva išdžius, tada nušlifuokite smulkiu švitriniu popieriumi (aš naudojau smėlio 320), nuvalykite dulkes ir užtepkite kitą spalvos sluoksnį. Kartokite šį procesą, kol būsite patenkinti spalvos neskaidrumu. Užtepiau keturis spalvų sluoksnius.

Po paskutinio spalvos sluoksnio nušlifuokite jį dar smulkesniu švitriniu popieriumi nei anksčiau (mano atveju šiurkštumas 600) ir pašalinkite visas ant paviršiaus likusias dulkes. Po to galite užtepti pirmąjį blizgaus lako sluoksnį. Kaip ir spalvą, tepkite tiek sluoksnių, kiek jums reikia. Aš naudoju tris viršuje ir šonuose, o du - apačioje. Rezultatą galite pamatyti vienoje iš nuotraukų. Nors paviršius galėtų būti lygesnis (daugiau šlifavimo ir MDF grunto), džiaugiuosi pasiektu blizgesio efektu.

6 žingsnis: žiedų paruošimas

Lygiagrečiai pirmojo spalvos sluoksnio džiovinimo procesui galite šlifuoti akrilo stiklo žiedus. Po to šie žiedai išsklaido šviesos diodų žiedų skleidžiamą šviesą. Kalbant apie tai, patyriau, kad šių žiedų PCB gamybos procese liko nepageidaujamų briaunų, todėl gali tekti juos pašalinti. Priešingu atveju jie netelpa į dėklą.

Vėliau prie žiedų reikia lituoti kai kuriuos laidus. Rekomenduoju naudoti lanksčią vielą. Aš naudojau standųjį ir turėjau problemų, kad jie išskyrė dvi korpuso dalis, todėl reikėjo negražiai sulenkti. Be to, standžioji viela greičiausiai nutrūks, o tai sukels nemalonų litavimo procesą, nes jūs turite išimti atitinkamą žiedą ir valdiklio plokštę.

7 žingsnis: maitinimo šaltinis

Kaip maitinimo šaltinis naudojamas vienas ličio jonų akumuliatorius. Jis įkraunamas per įkroviklio grandinę. Ši grandinė turi perkaitimą ir apsaugą nuo srovės. Norėdami išjungti įrenginį, įmontuotas jungiklis, kuris nutraukia teigiamą įkroviklio plokštės išvestį.

Kadangi maksimali akumuliatoriaus elemento įtampa yra 4,2 V, ESP8266 negalima tiesiogiai maitinti. Įtampa yra per aukšta 3,3 V mikrovaldikliui, nes ji išgyvena tik nuo 3,0 V iki 3,6 V. Žemo iškritimo (LDO) įtampos reguliatorius yra įtampos reguliatorius, kuris veikia net tada, kai įėjimo įtampa yra artima nurodytai išėjimo įtampai. Taigi, 200 mV išėjimo įtampa 3,3 V LDO reiškia, kad ji išleidžia 3,3 V tol, kol įėjimo įtampa yra didesnė nei 3,5 V. Kai ši vertė yra mažesnė, išėjimo įtampa pradeda mažėti. Kadangi ESP8266 veikia iki 3,0 V įtampos, jis veikia tol, kol LDO įėjimo įtampa nukrenta iki maždaug 3,3 V (nusileidimas nėra tiesinis). Tai leidžia mums įjungti valdiklį per akumuliatoriaus elementą, kol jis visiškai išsikraus.

8 žingsnis: mikrovaldiklio plokštė

Jei naudojate „NodeMCU“plokštę, šis žingsnis yra gana paprastas. Tiesiog prijunkite 3,3 V išvestį ir maitinimo šaltinio įžeminimą prie vienos iš 3V ir G plokštelių. Be to, aš rekomenduoju lituoti plokštę ant perforatoriaus gabalo, nes taip lengviau viską sujungti.

Jei nusprendėte sukurti savo valdiklio plokštę, pirmas žingsnis yra lituoti ESP lustą prie adapterio plokštės. Po to pridėkite visus komponentus ir jungtis, kaip parodyta schemoje. Du mygtukai yra būtini valdikliui iš naujo nustatyti ir mirksėti. Šiose nuotraukose galite pastebėti, kad naudoju tik vieną mygtuką. To priežastis yra ta, kad ką tik radau vieną gulintį, todėl vietoj GPIO0 mygtuko naudoju du smeigtukus ir trumpiklį.

Kitame žingsnyje galite pamatyti mano baigtą grandinę.

9 veiksmas: muzikos grandinė (neprivaloma)

Kaip įvestis muzikai naudojama paprasta kondensatoriaus mikrofono kapsulė. Jis maitinamas per srovės ribojimo rezistorių, prijungtą prie 3,3 V maitinimo bėgio. Trumpai tariant, kapsulė veikia kaip kondensatorius, taigi, kai garso bangos patenka į jos diafragmą, jos talpa ir analogiška įtampa keičiasi. Ši įtampa yra tokia žema, kad vargu ar galime ją išmatuoti naudojant ESP analoginį skaitmeninį keitiklį (ADC). Norėdami tai pakeisti, mes sustipriname signalą „Op-Amp“. Tada sustiprinta išėjimo įtampa filtruojama pasyviu pirmosios eilės žemo dažnio filtru, kurio išjungimo dažnis yra apie 70 Hz.

Jei nuspręsite naudoti „NodeMCU“plokštę, aukščiau aprašytos grandinės išvestį galite prijungti prie plokštės A0 kaiščio. Jei norite sukurti savo valdiklio plokštę, prie grandinės turite pridėti įtampos skirstytuvą. Taip yra dėl to, kad ESC yra įmontuotas ADC, kurio maksimali įėjimo įtampa yra 1 V. „NodeMCU“šis įtampos skirstytuvas jau yra įmontuotas, todėl norint, kad kodas ir stiprintuvas veiktų abiejose plokštėse, to reikia ir pačiam sukurtam.

10 žingsnis: Užbaikite ir sumontuokite elektroniką

Pirmiausia įkiškite šviesos diodų žiedus į korpuso viršuje esančias gilinimo vietas. Po to prijunkite maitinimo šaltinį, mikrovaldiklį, žiedus ir, jei jį pastatėte, stiprintuvo grandinę pagal schemą.

Įspėjimas: prieš tai darydami dar kartą patikrinkite, ar jungiklį išjungėte. Pamiršau tai padaryti ir lituodamas kepiau LDO reguliatorių. Po to esate pasiruošę montuoti elektroniką į dėklo vidų.

Pradėjau pritvirtindamas akumuliatoriaus elementą prie korpuso karštais klijais. Po to aš pastatiau įkroviklio grandinę ir patikrinau, ar galiu prijungti USB kabelį, ar ne. Kadangi nepasitikėjau karštais klijais, kurie atlaikys kabelio įstūmimo jėgą kelis kartus, atsargiai įkišau plonas vinis per įkroviklio lituoklius pagal įėjimo įtampą. Po įkroviklio įklijavau mikrofono kapsulę.

Vėliau mikrovaldikliui pritvirtinti panaudojau kai kuriuos sulenktus vielinius kaiščius. Šis metodas leidžia man išimti valdiklį iš korpuso taisyti, kai tik man to reikia, nereikia perpjauti karštų klijų ir sugadinti MDF.

Dabar laidams pritvirtinti naudojau keletą kabelių jungčių ir sulenktų vielos kaiščių. Paskutinis dalykas, kurį reikia padaryti, yra įdėti akrilo dangos žiedus. Tai darydami būkite atsargūs, kad nepažeistumėte dažų, nes jie yra gana tvirti. Jūs netgi galite sumažinti vidinį ir (arba) išorinį akrilo žiedų skersmenį, nes MDF plokštė sugeria šiek tiek dažų, todėl gilinimas tapo šiek tiek mažesnis.

11 veiksmas: mirksi mikrovaldiklis

Užbaigus techninės įrangos kūrimą, lieka tik programinės įrangos mirksėjimas. Tam naudojau „Arduino IDE“. Tačiau prieš programuodami valdiklį, turite pridėti keletą bibliotekų ir pasirinkti tinkamą plokštę.

Bibliotekos

Galite juos naudoti naudodami IDE bibliotekų tvarkytuvę (Eskizas -> Įtraukti bibliotekas -> „Mange“bibliotekos), arba atsisiųskite ir perkelkite jas į savo IDE bibliotekos aplanką. Rekomenduoju vadybininką, nes taip patogiau, ir ten rasite visas reikalingas bibliotekas.

Kristijan Novoselic DNSServer (būtina „WiFiManager“)

„WiFiManager by tzapu“ir „tablatronix“(atidaro AP, kur galite įvesti vietinius „WiFi“prisijungimo duomenis)

„WebSockets“, kurį sukūrė Markusas Sattleris (būtinas bendravimui tarp vartotojo įrenginio ir dugno)

„Adafruit NeoPixel by Adafruit“(būtina LED žiedams valdyti)

Lenta

Nesvarbu, kokio tipo valdiklį pasirinkote naudoti, skiltyje Įrankiai -> Valdyba pasirinkite „NodeMCU 1.0“(ESP -12E modulis). Įsitikinkite, kad blykstės dydis yra 4M (1M SPIFFS), o įkėlimo greitis - 115200.

Mirksi

Norėdami įjungti „NodeMCU“plokštę, tiesiog prijunkite ją prie kompiuterio, pasirinkite tinkamą prievadą ir įkelkite programą. Savarankiškai pagamintos valdiklio plokštės mirksėjimas yra šiek tiek sudėtingesnis. Prijunkite USB prie serijos keitiklį prie trijų plokštės kaiščių. Prijunkite GND ir GND, RX ir TX, taip pat TX ir RX. Norėdami įjungti valdiklio blykstės režimą, paleiskite jį iš naujo paspausdami RST mygtuką ir tuo pat metu laikykite nuspaudę GPIO0 mygtuką. Po to įsitikinkite, kad jūsų keitiklio plokštė nustatyta į 3.3V. Užbaikite procesą įkeldami programą.

Svarbu: prieš mirksėdami įjunkite įrenginį.

12 veiksmas: įkelkite tinklalapį

Tinklalapiui reikalingi failai saugomi mikrovaldiklių „flash“atmintyje. Prieš pirmą kartą naudodami, turite juos įkelti rankiniu būdu. Norėdami tai padaryti, įjunkite įrenginį (galbūt pirmiausia turite jį įkrauti). Šviesos diodai turėtų šviesti raudonai (dėl mano fotoaparato nuotraukoje tai atrodo oranžinė), o tai reiškia, kad buteliuko stovas nėra prijungtas prie tinklo. Po kurio laiko turėtų būti atidarytas „WiFi“prieigos taškas, pavadintas „bottleStandAP“. Numatytasis slaptažodis yra „12345678“, jį galite pakeisti „Ino“faile. Prijunkite savo išmanųjį telefoną/planšetinį kompiuterį/nešiojamąjį kompiuterį. Turėtų pasirodyti pranešimas ir nukreipti jus į tinklalapį. Jei nieko panašaus neatsitiks, tiesiog atidarykite naršyklę ir įveskite 192.168.4.1. Šiame puslapyje spustelėkite Konfigūruoti „WiFi“ir įveskite savo tinklo kredencialus. Po to prieigos taškas turėtų būti uždarytas, o šviesos diodai pakeis savo spalvą į šviesiai mėlyną. Tai reiškia, kad įrenginys sėkmingai prisijungė prie jūsų tinklo.

Dabar turite nustatyti įrenginio IP adresą. Norėdami tai padaryti, galite jį prijungti prie kompiuterio, atidaryti „Arduino IDE“serijos monitorių (duomenų perdavimo sparta yra 115200) ir iš naujo paleisti įrenginį. Arba galite atidaryti „WiFi“maršrutizatoriaus tinklalapį. Sužinoję įrenginio IP, atidarykite naršyklę ir įveskite xxx.xxx.xxx.xxx/upload (ten, kur xs reiškia apatinio stovo IP). Ištraukite failus iš.rar ir įkelkite juos visus. Po to tiesiog įveskite savo įrenginio IP ir turėtų būti atidarytas valdymo puslapis. Ir tuo jūs baigėte statyti savo butelį. Sveikinu!

13 veiksmas: tinklalapis

Tinklalapis leidžia valdyti buteliuko stovą. Kai atidarote pagrindinį puslapį, viršuje viduryje galite pamatyti tris mėlynus apskritimus. Tai leidžia pasirinkti, kurio žiedo nustatymus norite pakeisti. Spalvų ratas pakeičia pasirinktą žiedų spalvą, kai jį spustelėjate. Žemiau esančiame lauke rodoma pasirinkta spalva. Paspaudus atsitiktinį mygtuką, pasirinkti žiedai įjungiami atsitiktinės spalvos režimu. Tai reiškia, kad spalva pasikeičia, kai kvėpavimo režimo ciklas baigiasi.

Antrame puslapyje galite pasirinkti skirtingus režimus. Fiksuota spalva ir fiksuotas ryškumas daro tiksliai tai, ką reiškia jų pavadinimas. Įkvėpimo režimas sukuria „kvėpavimo“efektą, o tai reiškia, kad žiedų ryškumas padidėja maksimaliai, o vėliau sumažėja iki minimumo. Ciklo režimas tam tikrą laiką uždega tik vieną šviesos diodą, tada uždega kitą, tada kitą ir pan. Muzikos slenksčio režimas keičia spalvą, kai mikrofonas aptinka didesnį signalą nei pasirinkta slenkstis. Tai gali sukelti ne tik muzika, bet ir, pavyzdžiui, plojimai. VU skaitiklio režimu šviečiančių šviesos diodų skaičius priklauso nuo muzikos boso garsumo.

Pastaba: galite naudoti liniuotes neįjungę atitinkamų režimų. Pavyzdžiui: Jei naudojate ciklo režimą ir keičiate ryškumą per fiksuoto ryškumo liniuotę, žiedai liks ciklo režimu, tačiau pakeis savo ryškumą pagal tai, ką nustatėte.

14 žingsnis: kaip visa tai veikia?

Funkcinį principą gana lengva suvokti. Kai atidarote tinklalapį, ESP8266 siunčia žiniatinklio failus į jūsų įrenginį. Tada, kai ką nors pakeisite puslapyje, specialusis simbolis, dažniausiai po sveiko skaičiaus vertės, siunčiamas į mikrovaldiklį per interneto lizdo ryšį. Tada valdiklis apdoroja šiuos duomenis ir atitinkamai keičia šviesas.

Žiniatinklio dalis parašyta html, css ir javascript. Kad palengvintume šią užduotį, sukūriau „Materialize CSS“sistemą ir „jQuery“. Jei norite pakeisti svetainės išvaizdą, peržiūrėkite sistemos dokumentus. Arba galite tiesiog parašyti savo puslapį ir jį įkelti. Jums tereikia užmegzti „Websocket“ryšį ir siųsti tuos pačius duomenis.