Spalvotos sinchronizuotos jutiklinės lempos: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šiam projektui pagaminsime dvi lempas, kurios gali pakeisti spalvą liečiant ir kurios gali sinchronizuoti šią spalvą tarpusavyje internetu. Mes tai panaudojome kaip Kalėdų dovaną draugui, persikėlusiam į kitą miestą. Ji gavo vieną lempą, o kita lieka pas mus. Tokiu būdu mes abu turime gražiai atrodančią lempą, o taip pat galime siųsti spalvas vienas kitam. Tai puikus ir šaunus būdas bendrauti tarpusavyje, net ir atskirai, ir daug lengvesnė bendravimo forma nei tekstu, balsu ar paveikslėliais.

Šį projektą įkvėpė vokiečių radijo laidos „Netzbasteln“projektas „Syncenlight“, nors mes šiek tiek pakeitėme programinę įrangą ir sukūrėme sudėtingesnes lempas. Vaizdo įraše galite pamatyti, kaip tai veikia. Demonstraciniais tikslais abi lempos stovi tiesiai viena šalia kitos, tačiau tai net veiktų, jei jos būtų priešingose planetos pusėse (jei yra „WiFi“).

1 žingsnis: reikalingi įgūdžiai, įrankiai ir dalys

Kadangi mums reikia lituoti lempos elektroniką, vieninteliai specialūs įgūdžiai, reikalingi šiam projektui, yra litavimo įgūdžiai ir pagrindinis elektronikos supratimas. Jei suprantate kai kuriuos pagrindinius dalykus, susijusius su programinės įrangos kūrimu, tai būtų pliusas, nes galite pakeisti programinę įrangą pagal savo poreikius. Bet jei norite ją naudoti taip, kaip mes tai padarėme, galite tiesiog atsisiųsti programinę įrangą ir įkelti ją į savo lempą.

Žibintui reikalingos dalys matomos aukščiau esančiame paveikslėlyje. Jei norite jį sukurti tiksliai taip, kaip mes padarėme, tai jums reikia:

• 100 kΩ rezistorius
• „Wemos D1 mini“(arba bet kuri kita ESP8266 pagrindu pagaminta plokštė)
• kai kurie WS2812B šviesos diodai (pavieniai arba juostelė)
• kai kurie kabeliai
• USB kabelis (tas pats, kuris naudojamas daugumai išmaniųjų telefonų, turi būti duomenų kabelis)
• metalinis vazonas
• stiklinė vaza
• skardinė ledo gėlių purškimo (ar kažkas panašaus)
• dvi medinės lazdelės
• mažas kartono gabalas („Wemos D1 mini“dydžio)

Paskutiniai penki šio sąrašo elementai yra tie, kuriuos naudojome kurdami vieną iš konkrečių lempų. Tai yra lempos dizainas, kurį naudosime kaip pavyzdį šioje instrukcijoje. Jūs galite sukurti savo lempą, tokią kaip ši, bet, žinoma, galite būti kūrybingi šioje dalyje ir suprojektuoti savo lempą, kaip norite. Kaip matote paveikslėliuose, antrasis mūsų sukurtas atrodo kitaip nei pirmasis, ir mes jau turime naujų lempų dizaino idėjų. Taigi tai yra ta dalis, kurioje yra beveik neribotos galimybės.

Žinoma, mums reikia ne tik dalių, bet ir įrankių, kad viską sujungtume. Tam mums reikia šių elementų:

• lituoklis (plius lydmetalis)
• šiek tiek švitrinio popieriaus
• žirklių pora
• karšto lydymosi pistoletas
• medžio pjūklas

Dabar, kai turime viską, ko mums reikia, paaiškinsime pagrindinę lempos idėją, kaip visa tai veikia ir, žinoma, kaip pastatyti lempą.

2 žingsnis: pagrindinė idėja ir kaip ji veikia

Pagrindinę idėją galima pamatyti laidų schemoje. Projekto esmė yra „Wemos D1“mini plokštė, kurioje yra ESP8266 mikrovaldiklis. ESP8266 pranašumas yra tas, kad jis yra pigus ir turi „WiFi“tiesiai laive, o tai yra būtent tai, ko mums reikia. Mes naudojome „Wemos D1“mini plokštę, nes su šia plokšte jums nereikia jokių papildomų įrankių programinei įrangai įkelti į mikrovaldiklį (išskyrus standartinį USB duomenų kabelį). Bet bet kuri ESP8266 pagrįsta plokštė turėtų dirbti šiam projektui.

Norėdami valdyti lempą, norime naudoti talpinį jutiklinį jutiklį (taigi tas pats pagrindinis principas naudojamas daugelyje išmaniųjų telefonų ekranų). Toks jutiklinis jutiklis gali būti sukonstruotas prijungus 100kΩ rezistorių su dviem ESP8266 kaiščiais (mūsų atveju - kaiščiais D2 ir D5), o po to prijungus papildomą laidą prie D5 kaiščio ir tada tą laidą lituojant ant metalinės plokštės. Kur lituoti šį laidą, priklauso nuo pasirinktos lempos konstrukcijos. Elektros instaliacijos schemoje mes tiesiog naudojome bendrą metalinę plokštę, tačiau konkrečiai lempos konstrukcijai šį kabelį litavome prie metalinės lempos dalies. Jei jus domina, kaip tai veikia, „Arduino“bibliotekos svetainėje, kurią mes panaudojome talpinio jutiklinio jutiklio programavimui, yra geras paaiškinimas.

Dabar, kai turime ką nors paliesti, kad galėtume valdyti lempą, kitas dalykas, kurio mums reikia, yra šviesos šaltinis. Tam mes naudojome WS2812B šviesos diodus. Jie yra plačiai naudojami įvairiuose projektuose, o pagrindinis jų pranašumas yra tas, kad galite valdyti daugelio šviesos diodų spalvą, naudodami tik vieną duomenų ryšį tarp pirmojo šviesos diodo ir mikrovaldiklio (mūsų atveju prijungtas prie ESP8266 D8). Mūsų projekte mes naudojame keturis WS2812B šviesos diodus. Elektros instaliacijos schemoje parodytos dvi, tačiau papildomų šviesos diodų pridėjimas veikia taip pat, kaip ir antrojo: antrojo šviesos diodo DOUT kaištis turi būti prijungtas prie trečiojo DIN, o VSS ir VDD - prie įžeminimo kaiščio ir Atitinkamai 5V kaištis. Tuos WS2812B šviesos diodus galima lengvai užprogramuoti, pvz. su „Adafruit“NeoPixel biblioteka.

Dabar turime visus reikalingus ingredientus: mikrovaldiklį su „WiFi“galimybe, jutiklinį jutiklį lempai valdyti ir patį šviesos šaltinį. Tolesniuose žingsniuose aprašysime, kaip sukurti tikrąją lempą ir kaip įkelti programinę įrangą bei ką reikia padaryti, kad dvi (ar daugiau) lempų galėtų sinchronizuoti internetu.

3 žingsnis: Elektronikos litavimas

Taigi pirmiausia turime lituoti visas elektronines dalis kartu. Pradėjome lituoti atskirus WS2812B šviesos diodus (kaip parodyta ir aprašyta ankstesniame žingsnyje). Jei pakartotume šį projektą, tikriausiai tiesiog nusipirktume WS2812B šviesos diodus juostos pavidalu. Tos juostelės gali būti supjaustytos taip, kad turėsite tiksliai tiek šviesos diodų, kiek norite, ir tada jums tiesiog reikia lituoti tos juostos DIN, VDD ir VSS jungtis prie ESP8266 kaiščių D8, 5V ir G. Tai būtų lengviau, nei tai padaryti taip, kaip mes tai darėme, tačiau taip pat galima lituoti atskirus WS2812B šviesos diodus, kaip matyti paveikslėliuose (nors mūsų litavimo jungtys nėra labai gražios, bet jos veikia)

Toliau lituodavome rezistorių tarp kaiščių D2 ir D5. Prie D5 kaiščio taip pat turime lituoti ant papildomos vielos, kuri vėliau bus lituojama ant lempos dalies, kuri turėtų veikti kaip jutiklinis jutiklis. Paveikslėliuose matote, kad rezistorių ne litavome tiesiai prie plokštės, o lituotas jungtis prie plokštės, į kurią įdėjome rezistorių. Taip buvo todėl, kad norėjome išsiaiškinti, kuris rezistorius geriausiai tinka šiam projektui, bet jūs taip pat galite lituoti rezistorių tiesiai prie plokštės.

Paskutiniame žingsnyje dabar galime prijungti savo USB kabelį prie „Wemos D1 mini“USB kištuko (įsitikinkite, kad turite USB duomenų kabelį - taip pat yra kabelių, kurie tinka tik įkrovimui, bet ne duomenų perdavimui, tačiau mums reikia duomenų galimybė vėliau atnaujinti programinę įrangą).

4 žingsnis: pastatykite lempą

Dabar, kai elektroninės dalys yra paruoštos, galime pradėti gaminti tikrąją lempą. Tam norime iš viršaus apšviesti vazą savo šviesos diodais ir norime, kad lempos šviesa būtų išsklaidyta. Kadangi rastos vazos stiklas yra labai skaidrus, mes panaudojome „Ice Flower Spray“, kad stiklas taptų labiau matinis. Yra keletas purškimo variantų, kurie stiklui gali suteikti labiau matinį ar išsklaidytą išvaizdą, kad galėtumėte tiesiog ieškoti to, ką galite rasti. Jei naudojate šį purškiklį, prieš tęsdami įsitikinkite, kad viskas gerai išdžiūvo. Tai gali užtrukti kelias valandas, atsižvelgiant į naudojamą purškiklį.

Norėdami pastatyti lempą, turime įsitikinti, kad metalinis gėlių vazonas lieka ant vazos tinkamo aukščio ir kad elektronika yra pritvirtinta puodo viduje, kad šviesos diodai apšviestų vazą. Norėdami tai padaryti, naudojome dvi medines lazdeles, švitrinį popierių ir medinį pjūklą, kad padarytume kryžių. Šis kryžius sėdės ant vazos, o kryžiaus galai bus priklijuoti prie puodo. Taip galime įsitikinti, kad puodas yra tinkamo aukščio (jei medžio kryžius yra tinkamo dydžio).

Norėdami tai padaryti, pirmiausia naudojome pjūklą, kad gautume tinkamo dydžio medines lazdeles. Tada švitriniu popieriumi šlifavome griovelį į vienos lazdelės vidurį. Dabar kitą suklijavome į griovelį karšto lydalo pistoleto pagalba. Jei tai padėtume ant vazos, ji netilptų, nes lazdelės nėra vienodo lygio. Taigi šlifavome du naujus griovelius lazdos galuose, kurie yra žemesniame lygyje, kad kryžius puikiai tilptų ant vazos. Tai gerai matyti nuotraukose.

Jei viskas tinka, kitas žingsnis - klijuoti kartono gabalą ant kryžiaus. Tai turi būti kryžiaus pusėje, kurioje nėra griovelių. Tada ant kartono priklijavome „Wemos D1“mini plokštę, o kitoje kryžiaus pusėje - šviesos diodus.

Kitas žingsnis yra lituoti varžinio jutiklio jutiklio kabelį prie metalinio puodo. Tokiu būdu mes galime valdyti lempos spalvą paliesdami puodą. Jei tai padarysite, medinį kryžių galima priklijuoti prie metalinio puodo karšto lydymosi pistoletu, o vėliau kryžių ir puodą galima klijuoti ant vazos.

Paskutiniame žingsnyje dabar galime priklijuoti USB kabelį super klijais prie vazos, kad viskas atrodytų gražiai ir tvarkingai. Dabar mes beveik baigėme.

5 žingsnis: pradėkite naudoti

Paskutinis žingsnis yra įkelti programinę įrangą į lempą ir sukonfigūruoti serverį, kuris bus naudojamas lempos sinchronizavimui. Jei jus domina programinės įrangos veikimas, kviečiame ištirti šaltinio kodą, čia per daug nesigilinsime. Tačiau pagrindinė idėja yra ta, kad kiekviena lemputė, kurią norite sinchronizuoti, turi būti prijungta prie to paties MQTT serverio. MQTT yra pranešimų siuntimo protokolas, skirtas daiktų internetui ir bendravimui tarp mašinų. Jei viena iš lempų pakeis savo spalvą, ji paskelbs apie tai MQTT serveriui, kuris pasiųs signalą visoms kitoms lempoms, kurios taip pat lieps pakeisti spalvą.

Bet nesijaudinkite, jums nereikia nieko suprasti apie MQTT, kaip jis veikia ar kaip nustatyti MQTT serverį, jei norite tik naudoti lempą. Žinoma, jei norite, galite nustatyti ir konfigūruoti savo serverį. Bet jei nenorite to padaryti, taip pat yra keletas paslaugų, kuriose galite išsinuomoti MQTT serverį, priglobtą debesyje. Tam naudojome „CloudMQTT“, kur net nemokamai galite gauti labai ribotą serverį (tačiau turint pakankamai funkcijų ir pralaidumo mūsų tikslams). Nemokamas planas vadinamas „Cute Cat“ir, jei gausite vieną iš tų, jums tiesiog reikia pažvelgti į „Informacija“→ „Instance Info“ir ten galite pamatyti MQTT egzemplioriaus serverį, vartotoją, slaptažodį ir prievadą. Šios vertybės yra viskas, ko jums reikia, todėl užsirašykite:-)

Dabar, norėdami įkelti programinę įrangą į lempą, turite prijungti USB kabelį prie nešiojamojo kompiuterio ar kompiuterio ir tada įkelti programinę įrangą naudodami „Arduino“programinę įrangą. Kaip įdiegti ir sukonfigūruoti „Arduino“programinę įrangą, skirtą naudoti su ESP8266 pagrįstomis plokštėmis, gerai paaiškinta šioje instrukcijoje, todėl mums nereikia kartoti šių veiksmų.

Įdiegę ir sukonfigūravę viską, ko reikia, eikite į Įrankiai → Tvarkyti bibliotekas „Arduino“programinėje įrangoje ir įdiekite šiam projektui reikalingas bibliotekas: „Adafruit NeoPixel“, „CapacativeSensor“, „PubSubClient“, „WifiManager“(0.11 versijoje) ir „ArduinoJson“(5 versijoje, ne beta 6 versija). Jei jie yra įdiegti, galite atsisiųsti lempos šaltinio kodą iš mūsų šio projekto „Github“saugyklos ir įkelti jį į lempą naudodami „Arduino“programinę įrangą.

Jei viskas klostėsi gerai, lemputė dabar įsijungs ir bus paruošta naudoti:-) Įjungus ji mirksės mėlyna spalva ir bandys prisijungti prie žinomo „WiFi“. Pirmą kartą paleidus lemputė akivaizdžiai nežino apie jokį „WiFi“, todėl ji paleidžia savo viešosios interneto prieigos tašką (pavadinimu, kurį sudaro „Syncenlight“ir unikalus jūsų naudojamo ESP8266 identifikatorius). Galite prijungti pvz. savo išmanųjį telefoną į šį „WiFi“ir būsite nukreipti į lempos konfigūracijos puslapį, kuriame galėsite sukonfigūruoti „WiFi“prisijungimo duomenis ir įvesti reikiamus MQTT serverio nustatymus (tuos, kuriuos reikėjo užrašyti keliomis pastraipomis anksčiau). Jei tai padarysite, lempa bus paleista iš naujo ir dabar bus visiškai paruošta naudoti!

Praneškite mums, kaip jums patiko šis projektas, arba jei turite klausimų, tikimės, kad jums patiko šis pamokomasis:-)