Krāsu sinhronizētās skārienlampas: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šim projektam mēs izgatavosim divas lampas, kuras var mainīt krāsu ar pieskārienu un kuras var sinhronizēt šo krāsu savā starpā internetā. Mēs to izmantojām kā Ziemassvētku dāvanu draugam, kurš pārcēlās uz citu pilsētu. Viņa dabūja vienu no lampām, bet otra paliek pie mums. Tādā veidā mums abiem ir jauka izskata lampa, vienlaikus spējot viens otram nosūtīt krāsas. Tas ir jauks un foršs veids, kā sazināties vienam ar otru, pat ja tas ir atsevišķi, un tas ir daudz vieglāks saziņas veids nekā ar tekstu, balsi vai attēliem.

Šis projekts ir iedvesmots no vācu radio šova Netzbasteln Syncenlight projekta, lai gan mēs esam nedaudz pārveidojuši programmatūru un klusāk izstrādājuši mūsu projektam. Video varat redzēt, kā tas darbojas. Demonstrēšanas nolūkos abas lampas stāv tieši blakus viena otrai, taču tas pat darbotos, ja tās atrastos planētas pretējās pusēs (ja vien ir pieejams WiFi).

1. darbība. Nepieciešamās prasmes, rīki un detaļas

Tā kā mums ir nepieciešams lodēt lampas elektroniku, vienīgās īpašās prasmes, kas nepieciešamas šim projektam, ir lodēšanas prasmes un pamatzināšanas par elektroniku. Ja jūs saprotat dažas pamata lietas par programmatūras izstrādi, tas būtu plus, jo jūs varētu modificēt programmatūru atbilstoši savām vajadzībām. Bet, ja jūs vienkārši vēlaties to izmantot tā, kā mēs to darījām, varat vienkārši lejupielādēt programmatūru un augšupielādēt to savā lampā.

Lampai nepieciešamās detaļas var redzēt attēlā iepriekš. Ja vēlaties to izveidot tieši tāpat kā mēs, tad jums ir nepieciešams:

• 100kΩ rezistors
• Wemos D1 mini (vai jebkura cita uz ESP8266 balstīta plate)
• dažas WS2812B gaismas diodes (atsevišķas vai to sloksnes)
• daži kabeļi
• USB kabelis (tāda paša veida, kas tiek izmantots lielākajai daļai viedtālruņu, ir jābūt datu kabelim)
• metāla puķu pods
• stikla vāze
• kārba leduspuķu aerosola (vai kaut kas līdzīgs)
• divas koka nūjas
• neliels kartona gabals (Wemos D1 mini izmērs)

Pēdējie pieci šī saraksta elementi ir tie, kurus mēs izmantojām vienam no mūsu īpašajām lampu konstrukcijām. Šo lampas dizainu mēs izmantosim kā piemēru šajā pamācībā. Jūs varat izveidot savu lampu tieši tāpat kā šo, bet, protams, jūs varat arī būt radošs šajā daļā un izveidot savu lampu, kā vēlaties. Kā redzat attēlos, otrais, ko mēs veidojam, izskatās citādi nekā pirmais, un mums jau ir idejas jauniem lampu dizainiem. Tātad šī ir tā daļa, kurā ir gandrīz bezgalīgas iespējas.

Protams, mums ir vajadzīgas ne tikai detaļas, bet arī instrumenti, lai visu saliktu kopā. Šim nolūkam mums ir nepieciešami šādi priekšmeti:

• lodāmurs (plus lodēšana)
• kāds smilšpapīrs
• šķēres
• karsta kausējuma lielgabals
• koka zāģis

Tagad, kad mums ir viss nepieciešamais, mēs izskaidrosim lampas pamatideju, kā tas viss darbojas un, protams, kā uzbūvēt lampu.

2. solis: pamatideja un kā tā darbojas

Pamatideju var redzēt elektroinstalācijas shēmā. Projekta pamatā ir mini plate Wemos D1, kurai ir mikrokontrolleris ESP8266. ESP8266 priekšrocība ir tā, ka tā ir lēta un tai ir WiFi tieši uz klāja, kas ir tieši tas, kas mums vajadzīgs. Mēs izmantojām mini plati Wemos D1, jo ar šo plāksni jums nav nepieciešami papildu rīki, lai augšupielādētu programmatūru mikrokontrollerī (izņemot standarta USB datu kabeli). Bet jebkurai ESP8266 balstītai plāksnei vajadzētu strādāt šim projektam.

Lai kontrolētu lampu, mēs vēlamies izmantot kapacitatīvu pieskāriena sensoru (tātad tas pats pamatprincips, ko izmanto lielākajā daļā viedtālruņu displeju). Šādu pieskāriena sensoru var izveidot, savienojot 100 kΩ rezistoru ar divām ESP8266 tapām (mūsu gadījumā tapas D2 un D5) un pēc tam pievienojot papildu vadu tapai D5 un pēc tam lodējot šo vadu uz metāla plāksnes. Šī stieples lodēšanas vieta ir atkarīga no jūsu izvēlētā luktura dizaina. Elektroinstalācijas shēmā mēs tikko izmantojām vispārēju metāla plāksni, bet mūsu īpašajam luktura dizainam mēs šo kabeli pielodējām pie luktura metāla katla daļas. Ja jūs interesē, kā tas darbojas, Arduino bibliotēkas tīmekļa vietnē ir labs skaidrojums, ko izmantojām kapacitatīvā skārienjutēja programmēšanai.

Tagad, kad mums ir kaut kas, kam varam pieskarties, lai kontrolētu lampu, nākamā lieta, kas mums nepieciešama, ir gaismas avots. Šim nolūkam mēs izmantojām WS2812B gaismas diodes. Tos plaši izmanto dažādos projektos, un to galvenā priekšrocība ir tā, ka jūs varat kontrolēt daudzu gaismas diožu krāsu, izmantojot tikai vienu datu savienojumu starp pirmo gaismas diodi un mikrokontrolleri (mūsu gadījumā tas ir savienots ar ESP8266 D8). Mūsu projektā mēs izmantojam četras WS2812B gaismas diodes. Elektroinstalācijas shēmā ir parādīti divi, bet papildu gaismas diožu pievienošana darbojas tieši tāpat kā otrā: otrās gaismas diodes DOUT tapa ir jāpievieno trešās DIN, un VSS un VDD ir jāpievieno zemējuma tapai un 5V pin attiecīgi. Šīs WS2812B gaismas diodes var viegli ieprogrammēt, piem. ar Adafruit NeoPixel bibliotēku.

Tagad mums ir visas nepieciešamās sastāvdaļas: mikrokontrolleris ar WiFi iespēju, pieskāriena sensors lampas un paša gaismas avota vadīšanai. Nākamajās darbībās mēs aprakstīsim, kā izveidot faktisko lampu un kā augšupielādēt programmatūru, un kas jādara, lai divas (vai vairākas) lampas varētu sinhronizēt internetā.

3. solis: elektronikas lodēšana

Tātad vispirms mums ir jāpielodē visas elektroniskās detaļas kopā. Mēs sākām, lodējot kopā atsevišķas WS2812B gaismas diodes (kā parādīts un aprakstīts iepriekšējā solī). Ja mēs atkārtotu šo projektu, mēs, iespējams, vienkārši iegādātos WS2812B gaismas diodes sloksnes formā. Šīs sloksnes var sagriezt tā, lai jums būtu tieši tik daudz gaismas diožu, cik vēlaties, un tad jums vienkārši jāpielodē šīs sloksnes DIN, VDD un VSS savienotāji ar ESP8266 tapām D8, 5V un G. Tas būtu vieglāk, nekā to darīt tā, kā mēs to darījām, taču ir iespējama arī atsevišķu WS2812B LED lodēšana kopā, kā redzams attēlos (lai gan mūsu lodēšanas savienojumi nav ļoti skaisti, bet tie darbojas)

Tālāk mēs pielodējām rezistoru starp tapām D2 un D5. Pie tapas D5 mums ir arī jālodē pie papildu stieples, kas vēlāk tiks pielodēta uz luktura daļas, kurai vajadzētu darboties kā skārienjutīgajam sensoram. Attēlos var redzēt, ka mēs nelodējām rezistoru tieši pie tāfeles, bet tā vietā pielodējām savienotājus pie tāfeles, kurā pēc tam ievietojām rezistoru. Tas bija tāpēc, ka mēs vēlējāmies noskaidrot, kurš rezistors vislabāk atbilst šim projektam, bet jūs varat arī pielodēt rezistoru tieši pie tāfeles.

Pēdējais solis tagad mēs varam savienot savu USB kabeli ar Wemos D1 mini USB spraudni (pārliecinieties, vai jums ir USB datu kabelis - ir arī kabeļi, kas darbojas tikai uzlādēšanai, bet ne datu pārsūtīšanai, bet mums ir nepieciešams datu iespēja programmatūru uzliesmot vēlāk).

4. solis: lampas izveide

Tagad, kad elektroniskās detaļas ir gatavas, mēs varam sākt izgatavot patieso lampu. Šim nolūkam mēs vēlamies apgaismot vāzi no augšas ar mūsu gaismas diodēm un vēlamies, lai lampas gaisma būtu izkliedēta. Tā kā atrastās vāzes stikls ir ļoti dzidrs, mēs izmantojām Ice Flower Spray, lai stiklam piešķirtu matētāku izskatu. Ir pieejamas vairākas smidzināšanas versijas, kas stiklam var piešķirt matētāku vai izkliedētāku izskatu, lai jūs varētu vienkārši apskatīt to, ko varat atrast. Ja lietojat šo aerosolu, pirms turpināt, pārliecinieties, ka viss ir labi izžuvis. Tas var ilgt vairākas stundas atkarībā no izmantotā aerosola.

Lai tagad izveidotu lampu, mums jāpārliecinās, ka metāla puķu pods atrodas vāzes augšpusē pareizajā augstumā un elektronika ir piestiprināta katla iekšpusē tā, lai gaismas diodes apgaismotu vāzi. Lai to izdarītu, mēs izmantojām divas koka nūjas, smilšpapīru un koka zāģi, lai izveidotu krustu. Šis krusts sēdēs virs vāzes, un krusta gali tiks pielīmēti pie katla. Tādā veidā mēs varam pārliecināties, ka katls atrodas pareizajā augstumā (ja koka krustam ir atbilstošs izmērs).

Lai to izdarītu, mēs vispirms izmantojām zāģi, lai koka nūjas iegūtu pareizā izmēra. Tad mēs izmantojām smilšpapīru, lai noslīpētu rievu vienas nūjas vidū. Tagad mēs ar karsta kausējuma pistoles palīdzību pielīmējām otru rievā. Ja mēs to uzliktu virs vāzes, tas labi nederētu, jo nūjas nav vienā līmenī. Tāpēc mēs noslīpējām divas jaunas rievas nūjas galos, kas atrodas zemākajā līmenī, lai krusts lieliski iederētos vāzē. To labi var redzēt bildēs.

Ja viss labi iederas, nākamais solis ir pielīmēt kartona gabalu krusta augšpusē. Tam jāatrodas krusta pusē, kur nav rievu. Tad mēs pielīmējām Wemos D1 mini dēli virs kartona un gaismas diodes krusta otrā pusē.

Nākamais solis ir pielodēt pretestības pieskāriena sensora kabeli pie metāla katla. Tādā veidā mēs varam kontrolēt lampas krāsu, pieskaroties katlam. Ja tas ir izdarīts, koka krustu ar karstās kausēšanas pistoli var pielīmēt pie metāla katla, un pēc tam krustu un katlu var pielīmēt virs vāzes.

Pēdējais solis tagad mēs varam pielīmēt USB kabeli ar super līmi pie vāzes, lai viss izskatās jauki un kārtīgi. Tagad esam gandrīz pabeiguši.

5. darbība: nododiet to ekspluatācijā

Pēdējais solis ir augšupielādēt programmatūru lampā un konfigurēt serveri, kas tiks izmantots lampas sinhronizēšanai. Ja jūs interesē, kā programmatūra darbojas, jūs esat laipni aicināti izpētīt avota kodu, mēs šeit pārāk neiedziļināsimies. Bet pamatideja ir tāda, ka katrai lampai, kuru vēlaties sinhronizēt, jābūt savienotai ar to pašu MQTT serveri. MQTT ir ziņojumapmaiņas protokols lietu internetam un sakariem starp mašīnām. Ja kāda no spuldzēm maina krāsu, tā to publicēs MQTT serverī, kas pēc tam nosūtīs signālu visām pārējām lampām, kas arī liks tām mainīt krāsu.

Bet neuztraucieties, jums nekas nav jāsaprot par MQTT, kā tas darbojas vai kā izveidot MQTT serveri, ja vēlaties tikai izmantot lampu. Protams, ja vēlaties, varat iestatīt un konfigurēt savu serveri. Bet, ja nevēlaties to darīt, ir pieejami arī vairāki pakalpojumi, kuros varat iznomāt MQTT serveri, kas tiek mitināts mākonī. Šim nolūkam mēs izmantojām CloudMQTT, kur pat bez maksas varat iegūt ļoti ierobežotu serveri (bet ar pietiekamu funkcionalitāti un joslas platumu mūsu vajadzībām). Bezmaksas plānu sauc par Cute Cat, un, ja jums ir kāds no tiem, jums vienkārši jāizpēta Detaļas → Instances informācija, un tur jūs varat redzēt MQTT instances serveri, lietotāju, paroli un portu. Šīs vērtības ir viss, kas jums nepieciešams, tāpēc pierakstiet tās:-)

Tagad, lai augšupielādētu programmatūru lampā, jums jāpievieno USB kabelis klēpjdatoram vai datoram, un pēc tam varat augšupielādēt programmatūru, izmantojot Arduino programmatūru. Šajā instrukcijā ir labi izskaidrots, kā instalēt un konfigurēt Arduino programmatūru lietošanai ar ESP8266 balstītām plāksnēm, tāpēc mums šīs darbības šeit nav jāatkārto.

Kad esat instalējis un konfigurējis visu nepieciešamo, Arduino programmatūrā dodieties uz Rīki → Pārvaldīt bibliotēkas un instalējiet šim projektam nepieciešamās bibliotēkas: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (versijā 0.11) un ArduinoJson (5. versijā, nevis beta 6 versija). Ja tie ir instalēti, varat lejupielādēt lampas avota kodu no mūsu Github krātuves šim projektam un augšupielādēt to lampā, izmantojot Arduino programmatūru.

Ja viss noritēja labi, lampa tagad sāks darboties un ir gatava lietošanai:-) Palaišanas laikā tā mirgos zilā krāsā un mēģinās izveidot savienojumu ar zināmu WiFi. Pirmajā palaišanas reizē lampa acīmredzot nezina par nevienu WiFi, tāpēc tā sāks savu Hotspot (ar nosaukumu, kas ir kombinācija no "Syncenlight" un jūsu izmantotā ESP8266 unikālā identifikatora). Jūs varat savienot, piem. viedtālruni uz šo WiFi, un jūs tiksit novirzīts uz lampas konfigurācijas lapu, kur varēsit konfigurēt savus WiFi akreditācijas datus, kā arī ievadīt nepieciešamos MQTT servera iestatījumus (tos, kas jums vajadzēja pierakstīt dažas rindkopas iepriekš). Ja esat to izdarījis, lampa tiks atsāknēta un tagad ir pilnībā gatava lietošanai!

Pastāstiet mums, kā jums patika šis projekts vai ja jums ir kādi jautājumi, mēs ceram, ka jums patika šis pamācības:-)