Apkārtnē plaši sinhronizētas gaismas diodes: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Man bija daži bezvadu LED stieņi, kurus, manuprāt, varētu izlikt brīvdienām. Bet manā pagalmā tos tikpat labi varēja pieslēgt vadiem. Tātad, kāds ir vēsāks izaicinājums? LED dekorācijas visās manā kvartāla mājās ar sinhronizētu displeju! Šajā trakajā gadā tas ir veids, kā savienot mūs kopā.

Tie ir ar ESP8266 darbināmi LED pavedieni, un tie ir savienoti ar WiFi tīklu, tāpēc tie visi vienlaikus parāda vienu un to pašu darbību animācijas secībā. Tā kā viņi savienošanai izmanto acu kodu, tie var būt dažu māju attālumā, un ziņojumi tiek nodoti no mezgla uz mezglu.

Tie darbojas ar 5 voltiem, un es izmantoju strāvas adapterus, taču tie kādu laiku var darboties arī ar USB baterijām. Tātad tie ir pārnēsājami, vada savu WiFi tīklu, kas nav savienots ar internetu, un var palaist no tīkla.

Visi mūsu kaimiņi bija sajūsmā par šo kopīgo rotājumu, un ir patiešām jauki, kā jūs redzat, ka, ejot pa ielu, viņi visi parāda to pašu displeju. Man šeit ir dažas bildes no dažām, kas atrodas manas mājas priekšā testēšanai, taču bija ļoti grūti tās nofotografēt pa ielu.

1. darbība: detaļas

ESP8266 D1 Mini - Es izmantoju D1 Mini moduļus, jo viss, kas man nepieciešams, ir viens I/O kontakts gaismas diodēm. Šo projektu varētu veikt bez lodēšanas, izmantojot šādu termināļa vairogu un citu ESP8266 moduli. Ir D1 Mini versija ar labāku antenu - D1 Mini Pro. Tam ir keramikas antena un U. FL savienotājs ārējai antenai, bet jums ir jāpārvieto virsmas stiprinājuma 0 omu rezistors ārējai antenai. Vairāk diskusiju vēlāk.

WS2811 LED pavedieni - es izmantoju WS2811 pavedienus, jo tie ir ūdensizturīgi (izņemot JST savienotājus) un ar tiem ir viegli strādāt. WS2812b "Neopixel" sloksnes izmantotu tieši to pašu kodu utt. Es izmantoju 5v, bet jūs varat tos iegūt 12v (izmantojiet mazāk strāvas) - tad jums būs nepieciešams sprieguma pārveidotājs ESP8266s. Ja vēlaties, varat iegūt arī WS2811 LED šķipsnas ar ūdensnecaurlaidīgiem savienotājiem. Manis izmantotajiem LED pavedieniem abos galos ir JST SM savienotāji - ieeja ir sieviete, lai gan esmu redzējis, ka tie ir savienoti citā veidā (vīrieši kā ieeja). Virziens ir atzīmēts arī uz pašām gaismas diodēm. Ir arī strāvas iesmidzināšanas vadi - es nogriezu galus, lai konservētās detaļas nevarētu saīsināt. Jūs varat tos iegādāties arī 10 iepakojumos.

330 omu 1/4 vatu rezistors - tas tiek izmantots ESP8266 datu tapā, lai novērstu gaismas diodes mirgošanu.

JST SM 3 kontaktu vīriešu savienotājs - tie ir savienojami ar LED sloksnēm. Ņemiet vērā, ka "vīriešu" savienotājam ir pārsegs.

2,1 mm videonovērošanas sieviešu savienotājs - tos izmanto barošanas savienotājam. Ja vēlaties, varat izmantot citu savienotāju sistēmu.

5V barošanas avots - pastiprinātāja reitings ir atkarīgs no tā, cik gaismas diodes jums būs. 2A, iespējams, ir piemērots 50 vai 100 gaismas diodēm, kuras nekad nav pilnībā ieslēgtas (lai iegūtu vairāk informācijas, skatiet vadu soli).

JST SM 3 kontaktu pagarinātājs vai 2,1 mm pagarinājuma vads - tā kā D1 Mini JST savienotājs ir tuvu gaismas diodēm, jūs parasti vēlaties pagarinājumu, lai gaismas diodes varētu novietot tālāk no CPU. Manā gadījumā es galu galā ievietoju CPU augstāk dekorācijā, lai iegūtu labāku WiFi diapazonu, tāpēc es turēju CPU pie gaismas diodēm un tā vietā izmantoju 2,1 mm pagarinātāju.

USB līdz 2.1 mm kabelis - tas nav obligāts - ļauj barot strāvu no jebkura USB avota vai akumulatora.

3 mm termiski saraušanās caurule - jums ir nepieciešams tikai apmēram 1 collas, lai segtu D1 Mini rezistoru.

20 mm caurspīdīga termiski saraušanās caurule - tas daļēji nav obligāts, lai aizsargātu D1 Mini savienotājus. Noteikti saspiediet ap atiestatīšanas slēdzi pēc uzklāšanas, ja caurule saspiež slēdzi.

Ūdensnecaurlaidīga kaste - lai aizsargātu barošanas avotu un centrālo procesoru. Lielākā daļa manu kaimiņu vienkārši izmantoja plastmasas maisiņus.

1/2 EMT cauruļvads - 29 collu gabals atbilst konfekšu nūjas formai - es turēju 4 rāvējslēdzējus, lai to noturētu. Es mēģināju 1/2 collu PVC, un tas der, bet pieskaras gaismas diodēm abās pusēs.

3/8 "x 3 'armatūra - kad EMT ir piestiprināta pie formas, jūs varat sasist armatūru zemē un uzlikt tai EMT cauruli. 1/2" stiegras derēs, bet jums būs jānogriež viss saliektas detaļas, un tas ir tuvu - ja tas tiek saplacināts vai kaut kas, to ielejot, tas būs ļoti cieši. Tātad 3/8 collas, visticamāk, viegli notīrīs EMT caurules iekšējo diametru.

Candy Cane forma - skatiet šo soli, jūs varat izgatavot formu, pārklāt to ar krūmu vai izmantot šādu formu.

2. solis: kontroliera montāža

Kontrolieri veido D1 Mini (ESP8266), 2,1 mm videonovērošanas ligzda, 330 omu rezistors un 3 kontaktu JST savienotājs.

Šī projekta pieņēmums ir tāds, ka jūs izmantosit 50-100 gaismas diodes. Ja vēlaties izmantot vairāk, visu gaismas diožu barošanai būs jāizmanto jaudas iesmidzināšana. Lai iegūtu dziļāku diskusiju par to, skatiet šo citu pamācību.

Ja 50 gaismas diodes ir pilnīgi baltā krāsā, tās patērē 50 x 0,06A = 3 ampēri. Tātad, izmantojot 2A adapteri, mēs pieņemam, ka tie nekad nebūs pilnībā ieslēgti. 100 gaismas diodēm maksimālais ir 6A, tāpēc vēl vairāk jāuzmanās, lai vienlaikus būtu ieslēgti tikai daži. Pat ar 100 gaismas diodēm, kuru katra ir 0,02A, tiek izmantoti 2 ampēri. Tātad, ieteicams izmantot strāvas padevi ar lielāku strāvu, lai gan es noregulēju displejus, lai tie neizmantotu visas gaismas diodes vai krāsas uzreiz, tos ļoti aptumšoju un esmu sācis ar 2A barošanas avotiem ar lielākiem rezervē. Šis ir lielisks raksts par jaudas prasību samazināšanu.

330 omu rezistors ar datu vadu ir paredzēts, lai novērstu mirgošanu no elektroniskā zvana, jo dati ir diezgan augstas frekvences. Tas ir vairāk faktors ar daudzām gaismas diodēm, taču ir laba prakse to pievienot.

Es tieši pielodēju rezistoru pie D1 Mini, bet atstāju apmēram 1/8 collu svina virs tāfeles, lai varētu saliekt tos līdzenus. Es izmantoju apmēram 1 collu 3 mm siltuma saraušanās uz rezistora, lai tas nenonāktu īssavienojumā dēlis.

Es izmantoju 20 mm caurspīdīgu saraušanos, lai pasargātu D1 Mini no metāla pieskaršanās utt. Noteikti pārbaudiet atiestatīšanas slēdzi sānos - iespējams, jums vajadzēs nedaudz samazināt siltuma sarukumu, lai pārliecinātos, ka tas nenospiež slēdzi. Man tas bija vajadzīgs visā manā.

Ņemiet vērā, ka man, šķiet, nebija vajadzīgs līmeņa pārslēdzējs no 3.3 V ESP8266 izejām un gaismas diodēm, kas darbojas ar 5 V spriegumu (jo LED mikroshēmas specifikācijai jābūt, lai datu līnija būtu ne mazāk kā 70% no piegādes). Iepriekšējos projektos (3. darbība) man bija nepieciešama diode/upurēšanas gaismas diode ar WS2812b sloksnēm, bet tiešās WS2811 mikroshēmas gaismas diodēs līdz šim šķiet OK.

Jūs to varētu izdarīt bez lodēšanas! ESP8266 termināļa vairogs ar citu CPU darbotos tikpat labi. D1 Mini formas faktors ir jauks un mazs, taču tie visi darbojas aptuveni vienādi.

3. solis: formas

Gaismas diodes var būt brīvas formas, vai arī tās var veidot formās - vai nu DIY, vai interneta veikalā. Es pasūtīju dažas formas no HolidayCoro - dažus mazus LED kokus, ganāmpulku un konfekšu nūju. Ganāmpulks labi paņēma 50 gaismas diodes - vienas šķipsnas garumu. Mazajam kokam ir vajadzīgas 100 gaismas diodes, bet, ja vēlaties, varat to izdarīt tikai pusi - ar skatu uz ielu. Galu galā konfekšu nūja bija kaimiņu iecienītākā, jo tā bija nedaudz lielāka. 99 gaismas diodes, un pēdējo atstāju aizmugurē ar domu, ka to varētu izmantot atkļūdošanai.

Tā kā formas bija baltas, mēs nolēmām uz tām uzkrāsot sarkanas svītras, lai dienas laikā tās izskatītos labāk. Es tos maskēju, uztaisīju ātras smalkas smiltis, noslaucīju ar acetonu (pilna stipruma nagu lakas noņēmējs) un izmantoju divas aerosola krāsas kārtas, kas darbojas uz plastmasas. Šķita, ka tas labi pielīp. Mēs to darījām galvenokārt vienā pusē un dažas otrā pusē pāris mājām, kurās bija 2 no tām.

4. darbība: kods un WiFi

D1 Mini izmanto Espressif ESP8266 moduli. Es to ieprogrammēju, izmantojot Arduino IDE, tāpēc šķiet, ka tas ir spēcīgs Arduino ar iebūvētu WiFi. Internetā ir daudz instrukciju, kā konfigurēt Arduino IDE ESP8266 un D1 Mini, tāpēc es tos šeit neatkārtošu.

Kods ir balstīts uz iepriekšējo Instructable. Tā izmanto bibliotēku Painless Mesh, lai visi procesori runātu savā starpā. Es izmantoju FastLED bibliotēku, jo iepriekš man bija problēmas ar acu bibliotēku un Neopixel bibliotēku, un šoreiz to nepārbaudīju.

Es neesmu pārliecināts, kāds ir maksimālais mezglu skaits. Daži ziņojumi norāda, ka to ierobežos ziņojumu skaits un CPU veidi, un varbūt ierobežojums ir aptuveni 30–60 mezglu. Šī lietojumprogramma nesūta daudz ziņojumu - mainās tikai animācija, lai gan ir daži automātiski ziņojumi, piemēram, acu maiņa un laika sinhronizācijas ziņojumi.

Kodēšanas laikā varat savienot gaismas diodes ar D1 Mini, taču, ja to ir vairāk nekā 50, iespējams, vēlēsities izmantot ārēju barošanas avotu, jo, iespējams, pārsniegsit barošanu no datora USB porta un D1 Mini barošanas regulatora. Tas nozīmē, ka, manam kodam pilnībā neieslēdzot gaismas diodes, es bez problēmām varēju ieprogrammēt 100 gaismas diodes USB savienojumā.

ESP8266 modulī ir iebūvēts WiFi. Tā kā mūsu izmantotais acs kods (PainlessMesh) izveido piekļuves punktu katram modulim, apkārtnei plašas sasniedzamības diapazons ir svarīgs. Es izmantoju konfekšu niedru formas un novietoju CPU augšpusē, lai iegūtu vislabāko diapazonu, un tas bija apmēram 50-100 pēdas - pagalms vai divi manā apkārtnē. Augstāka un labāka redzes līnija (LOS) uzlabo lietas. Diapazons dažos gadījumos šķērsoja ielu (vairāk atkarīgs no automašīnām, kas bloķēja LOS).

Bija pāris mājas, kas nebija sinhronizētas WiFi šķēršļu dēļ, bet gaismas izskatās jauki pat tad, ja tās nav sinhronizētas. Es izveidoju "atkārtotāja" mezglu tikai ar D1 Mini uz nūjas, ko darbina USB akumulators. Novietojot starp mājām, tās tika pareizi sinhronizētas. Attālākam retranslatoram jūs, iespējams, varētu izmantot saules bateriju USB, lai gan tie neuzlādējas ļoti ātri.

Es joprojām redzēju neregulāras sinhronizācijas problēmas, pēc tam atradu šo piezīmi par pārāk daudziem mezgliem vai to izplatīšanu:

gitlab.com/painlessMesh/painlessMesh/-/wik…

Izmantojot šo iestatījumu, tas sāka darboties daudz labāk! Tas nozīmē vienu konkrētu mezglu kā galveno, tāpēc mans kods, lai vienotos par kontroles mezglu, nav vajadzīgs, un tas var sadalīt acu tīklu. Esmu pievienojis atjauninātu/alternatīva koda paraugu. Šī pieeja prasa, lai galvenais mezgls būtu ieslēgts, lai tos varētu sinhronizēt, tāpēc acs nav tik izturīga pret kļūdām, bet darbojas labāk, ja tā ir izkliedēta kā mana. Noteikti rediģējiet šīs versijas kodu - saknei ir jāiestata tikai viens mezgls - skatiet koda komentārus.

Es arī pievienoju vēl vienu atjauninājumu SetRoot variantam: es pievienoju kodu, lai atiestatītu ESP8266, ja 10 minūtes nav bijis nevienas komandas. Tas dod mezglam iespēju no jauna atklāt saknes mezglu. Šķiet, ka tas palīdzēja dažiem attālākiem mezgliem.

Sezonas beigās es varēju pārbaudīt dažus D1 Mini Pro moduļus. Uz tāfeles ir keramikas antena, un, pārvietojot nulles omu rezistoru, varat izmantot arī U. FL savienotāju un ārējo antenu. Es izmēģināju pāris, kam bija sinhronizācijas problēmas ar D1 Mini Pros ar keramikas antenām, un viņi strādāja labāk. Es veicu vēlākas pārbaudes ar vienu mezglu visā manā mājā. Pamatojoties uz rezultātiem, nākamgad mēs pāriesim uz D1 Mini Pro moduļiem ar keramikas antenām.

Ar tālvadības pulti D1 Mini to redzēja tikai D1 Mini Pro ar ārējo antenu, un signāla stiprums bija zems

Ar tālvadības pulti D1 Mini Pro ar keramikas antenu: D1 Mini, D1 Mini Pro ar keramisko antenu un D1 Mini Pro ar ārējo antenu redzēja to ar aptuveni vienādu signāla stiprumu, tāpēc tas bija uzlabojums. Dēļu (antenu) orientācijai zināmā mērā ir nozīme

Ar tālvadības pulti D1 Mini Pro ar ārēju antenu: visi pārējie dēļi to redzēja, taču signāla stiprums nebija daudz labāks par testiem ar iebūvēto keramikas antenu, tāpēc es neuztraucos pārvietot šos nulles omu rezistorus un uzlikt antenas uz konfektes

5. solis: galīgā montāža

Kad kontrolieris ir gatavs un ieprogrammēts, viss, kas jums jādara, ir savienot gaismas diodes ar kontrolieri ar JST vadiem un 5 V barošanas avotu uz 2,1 mm ligzdas.

JST paplašinājumam vajadzētu būt noderīgam, lai kontrolieris un strāvas adapteris vienmēr atrastos no gaismas diodēm. Vai arī, lai paceltu CPU augstāk, es uzliku tiem nelielu plastmasas maisiņu, kas nostiprināts ar savērpjamām saitēm, un barošanas avotam izmantoju 2,1 mm pagarinātāju.

Ūdensnecaurlaidīgā kaste palīdzēs aizsargāt adapteri un CPU, taču lielākā daļa manu kaimiņu izmantoja vienkāršus plastmasas maisiņus.

Svētku rotājumu ātruma izaicinājuma otrā balva