Ziemassvētku eglītes gaisma, ko kontrolē rotaļlieta: 12 soļi (ar attēliem)

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

Sveicieni veidotājiem!

Tuvojas Ziemassvētki un Jaunais gads. Tas nozīmē svētku noskaņu, dāvanas un, protams, Ziemassvētku eglīti, ko rotā spilgtas krāsainas gaismas.

Man masveida tirgus eglīšu gaismas ir pārāk garlaicīgas. Lai iepriecinātu bērnus, es izveidoju unikālu Ziemassvētku eglītes rotājumu, ko kontrolē rotaļlieta.

Šajā rokasgrāmatā es pastāstīšu, kā to izdarīt.

1. solis: ideja

Ideja ir zem eglītes nolikt rotaļlietu, piemēram, mīkstu, un padarīt to gudru. Es vēlos, lai rotaļlieta nolasītu jebkura pievienota objekta krāsu un krāsotu koku šajā krāsā. Tādējādi tā būs jautra spēle bērniem, kuri var izmantot dažādas lietas, lai krāsotu Ziemassvētku eglīti dažādās krāsās.

2. solis: Sagatavošana. LED sloksne

Pirmkārt, man jāatrod parasto Ziemassvētku gaismu aizstājējs.

Jauniem lukturiem jābūt spilgtiem, krāsainiem, un pats galvenais - tiem jābūt viegli ieprogrammējamiem.

Ziemassvētku gaismām es izvēlējos adresējamu programmējamu digitālo RGB ws2812b LED sloksni. Šīs LED sloksnes ir ļoti populāras, tās var atrast jebkur. Tos ir viegli savienot ar dažādiem Arduino kontrolieriem. Šādas gaismas diodes tiek pārdotas vairāku desmitu gabalu lentēs un tiek darbinātas ar 5 12 vai 24 V līdzstrāvu. Jūs varat saistīt vairākas lentes pēc kārtas un pārvaldīt milzīgu skaitu gaismas diodes.

Mājās atradu pāris šādas sloksnes. Manās sloksnēs ir 50 gaismas diodes, un tās darbina 5 V līdzstrāva.

2 x WS2812B iepriekš lodēti LED moduļu virkņu mezgli ~ 18 $

Šeit ir iespējama aizstāšana no Amazon veikala:

• WS2812b 5m 60leds/pixels/m Elastīga individuāli adresējama LED sloksne
• ALITOVE 16.4ft WS2812B Individuāli adresējama LED sloksnes gaisma

LED lentēm ir daudz šķirņu. Tie atšķiras pēc gaismas diožu skaita, attāluma starp gaismas diodēm, grupēšanas, barošanas sprieguma utt. Izvēlieties, ko vēlaties.

Savai rotaļlietai es sagatavoju mazu eglīti, tāpēc man pietiek ar 100LED.

3. solis: Sagatavošana. Rotaļlieta

Atrodiet rotaļlietu un izlemiet, kur novietot LED sloksnes kontrolieri.

Šis solis ir vissvarīgākais, jo rezultātu novērtēs bērni =).

Tuvējā rotaļlietu veikalā es atradu brīnišķīgu jaunā gada lāci. Jūs varat uzlabot rotaļlietu, kas jums jau ir.

Es nolēmu LED sloksnes kontrolieri pārklāt ar audumu un uzšūt lāču ķepām. Es gribu, lai lācis izskatās tā, ka tas tur dāvanu.

Es nopirku divus auduma gabalus ar smieklīgiem rakstiem. Viens ir mīksts pamatnei, bet otrs ir plāns augšējam slānim.

4. solis: Sagatavošana. Elektronika

Lai rotaļlietu padarītu gudrāku, jums ir nepieciešami daži elektroniski komponenti.

Es izmantoju izlaušanās dēļus un Arduino vairogus no veikala Amperka. Kas attiecas uz mani, tie ir ļoti ērti moduļu struktūras dēļ. Moduļus var viegli kombinēt bez lodēšanas.

Jums var būt grūti tos iegādāties, tāpēc es iekļauju saites ar iespējamu nomaiņu.

Kontrolieris

Es izmantoju ESP-12 izstrādes plati, kuras pamatā ir mikroshēma ESP8266. Šie dēļi ir ļoti mazi un tiem ir pietiekami daudz funkcionalitātes. Laba izvēle maziem projektiem, kuriem nepieciešama ierobežota vieta, pat ja neizmantojat WiFi un izveidojat savienojumu ar internetu.

1 x Amperka Wi-Fi slots ~ 19 $

Es izmantoju šo izstrādes plati, jo tā ir saderīga ar citiem tā paša ražotāja moduļiem.

Turklāt tam ir kvadrātveida forma! Tam vajadzētu viegli iekļauties nelielā lāča kastītē.

Iespējamā nomaiņa:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Krāsu sensors

Lai noteiktu krāsu, es izmantoju Amperka Troyka TCS34725 krāsu sensoru sadalīšanas paneli. Mans sensors ir saderīgs ar kontroliera plati, bet to var aizstāt ar šo:

1 x RGB krāsu sensors ar IR filtru un baltu LED - TCS34725 ~ 8 $

Šis sensors saziņai izmanto I2C saskarni. Tam ir iebūvēta spilgta gaismas diode un plaši iestatījumi, piemēram, krāsu pastiprināšana vai krāsu integrācija precīzākai atpazīšanai.

Poga

Vienkārša ar Arduino saderīga poga. Es to izmantoju kā pieskāriena sensoru, paziņojot kontrolierim, ka ir jālasa jauna vienuma krāsa.

1 x Amperka Troyka pogu modulis ~ 1 $

Iespējamā nomaiņa:

• Adafruit spiedpogu barošanas slēdzis
• Elektronisko celtniecības bloku pogu modulis

AC-DC sprieguma pārveidotājs

Lai barotu LED sloksni un kontrolieri, es iegādājos barošanas avotu AC-DC 5V 8A.

1 x 5V 8.0A 40W barošanas avots ~ 16 $

Manu LED sloksni darbina 5V. 8A strāva ir pietiekama daudziem gaismas diodēm. Es arī baroju ESP kontrolieri no šī barošanas avota. Noteikti iegādājieties barošanas avotus izolētos korpusos, bez atvērtiem kontaktu paliktņiem!

Iespējamā nomaiņa:

• ALITOVE 5V 8A 40W maiņstrāvas līdzstrāvas adaptera barošanas avota pārveidotājs
• MEAN WELL oriģināls LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Neobligāti:

DC-DC sprieguma pārveidotājs un WS2812b draiveris

Arduino kontrolieriem ws2812b LED sloksnes signāla vadu var tieši savienot ar tapām kontroliera panelī. Lielākā daļa ESP8266 izstrādes plates tapu nav saderīgi ar 5V loģiku. Tagad labāk ir tieši savienot LED sloksni ar šādiem kontrolieriem. Lai atrisinātu šo problēmu, es izmantoju šo moduli.

1 x Amperka Troyka ws2812 LED sloksnes draiveris ~ 9 $

Es izmantoju šo moduli, jo tas ir viegli pievienojams manam kontrolierim. Modulim ir arī 5 voltu loģiskais buferis un līdzstrāvas līdzstrāvas sprieguma pārveidotājs 5 vai 3,3 V. Tādā veidā ESP kontrolieri var darbināt ar vienu vadu kopā ar 12 vai 24 V LED sloksni.

5. solis: salikšana. Elektronika

Salieciet elektroniskos komponentus. Es pievienoju komponentus, kā parādīts pievienotajā diagrammā.

Shēma var atšķirties atkarībā no jūsu komponentiem, taču nozīme paliek nemainīga.

• Pievienojiet pogu regulatoram. Es to savienoju ar A2 Esp8266 tapu. Ja neizmantojat moduli, caur rezistoru varat savienot parastu īslaicīgu pogu.
• Pievienojiet kontrolleram krāsu sensoru. TCS34725 krāsu sensoru sadalīšanas dēļi sazinās, izmantojot I2C kopni. Saistiet SDA un SCL tapas starp sensoru un kontrolieri. Ja jūsu sensoru panelī ir LED tapa, lai kontrolētu integrēto LED, pievienojiet to. Es saistīju savu LED tapu ar A0 Esp8266 tapu.
• Savienojiet vienu LED sloksnes galu ar kontrolieri. ws2812b LED sloksne tiek savienota ar kontrolieri, izmantojot DI tapu. Loģiskais spriegums ws2812b LED sloksnēm ir 5 V. Ja izmantojat Arduino līdzīgus dēļus, varat savienot DI tapu tieši ar kontroliera tapu. Loģiskā līmeņa spriegums lielākajai daļai Esp8266 plates ir 3,3 V, tāpēc izmantojiet loģiskā līmeņa pārveidotāju vai LED sloksnes draiveri. Es pielodēju DI Strip vadu pie vadītāja plates un savienoju vadītāja paneli ar A5 Esp8266 tapu.
• Pievienojiet citu LED sloksnes galu pie barošanas avota. Tas, kuram ir DO tapa. Ja nepieciešams, pielodējiet kontaktdakšu pie barošanas avota. Neaizmirstiet izolēt vadus.

Manu ws2812b LED sloksni darbina 5V. Es baroju gan sloksni, gan kontrolieri no viena AC-DC 5V barošanas avota. Ja jūsu LED sloksne darbojas ar 12 vai 24 V spriegumu, izmantojiet pazeminošā sprieguma pārveidotāju, lai barotu visu elektroniku no viena barošanas avota.

6. darbība: XOD

Programmēsim kontrolieri.

Tāpat kā iepriekšējos projektos, kontroliera programmaparatūrai es izmantoju XOD vizuālās programmēšanas vidi.

Esmu publicējis pāris bibliotēkas, kas jums būs nepieciešamas, lai izveidotu programmu. Tāpēc noteikti pievienojiet tos savai XOD darbvietai.

• gabbapeople/Ziemassvētku eglīte - bibliotēkā ir ws2811 Neopixel draiveris un tcs34725 krāsu sensora iesaiņojums.
• gabbapeople/color - bibliotēka darbam ar krāsu XOD.

Tālāk es aprakstīšu, kā programmēt šo ierīci XOD.

7. solis: programmēšana

Šeit ir nepieciešami mezgli:

Tsc-krāsu sensora mezgls.

Šis ir pirmais mezgls, ko novietot uz plākstera. To izmanto, lai izmērītu krāsas vērtību no sensora. Node datu apmaiņai izmanto I2C saskarni.

Krāsu sensors nosaka virsmas krāsu RGB skalā. Krāsa ir gaismas avota, objekta un novērotāja mijiedarbības rezultāts. Atspoguļotas gaismas gadījumā gaisma, kas nokrīt uz objekta, tiks atstarota vai absorbēta atkarībā no virsmas īpašībām. Lielākajā daļā krāsu sensoru ir balts gaismas izstarotājs un trīs gaismas intensitātes sensori ar krāsu filtriem.

• LED un LUM ievades tapas ir paredzētas iebūvētajai gaismas diodei uz sensora sadalīšanas paneļa. Šī iebūvētā gaismas diode ir sensora gaismas izstarotājs. Saskaņā ar manu shēmu es ievietoju A0 vērtību LED tapai un iestatīju 1 spilgtuma vērtību uz LUM tapu.
• IT tapa nosaka integrācijas laika vērtību. Šis faktors apraksta vairākus ciklus, lai integrētu krāsu. Iespējamās IT vērtības ir 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• GAIN tapas vērtība ir pastiprinājuma koeficients. Šis koeficients uzlabo krāsu. Jūs varat uzlabot krāsas vērtību 4, 16 vai 60 reizes. Jūs nevarat uzlabot krāsu. Tad GAIN tapas vērtībai jābūt vienādai ar 1. Es saņēmu visprecīzāko rezultātu, izmantojot 20 IT vērtību un 60 GAIN vērtību.
• INIT tapa aktivizē sensora inicializāciju un nosaka pielāgotus faktorus. Es mainu INIT pin vērtību uz On boot.
• UPD tapa aktivizē jaunu sensora nolasīšanu. Ļaujiet šai vērtībai būt nepārtrauktai.

Tcs-color-node izvada krāsas vērtību pielāgota tipa krāsā.

Mezgls ws2811

Šo mezglu izmanto, lai iestatītu LED sloksni vai matricu.

• DI tapa ir tā dēļa porta numuram, kuram ir pievienota LED sloksne vai matrica. Saskaņā ar manu shēmu es tam pieliku A5 vērtību.
• Ievietojiet izmantoto gaismas diožu skaitu SIZE tapā. Man ir savienotas 2 50 LED diodes, tāpēc es iestatīju SIZE vērtību uz 100.
• B tapa nosaka visu gaismas diožu kopējo spilgtumu diapazonā no 0 līdz 100. Es iestatīju spilgtumu līdz 80.

Šis mezgls inicializē jūsu LED sloksni vai matricu un izveido pielāgotu tipu ws2811 turpmākajām darbībām.

Krāsu mezgls

Kad ir instalēts mezgls ws2811, varat kontrolēt LED sloksni, izmantojot dažādus funkcionālos mezglus.

• krāsa-viss. Mezgls krāso visas sloksnes vai matricas gaismas diodes izvēlētajā krāsā.
• krāsu pikseļi. Mezgls krāso konkrētu gaismas diodi uz sloksnes izvēlētajā krāsā. Ievietojiet pikseļa numuru PN tapā.
• krāsa-n pikseļi. Mezgls iekrāso N gaismas diodes grupu izvēlētajā krāsā. Izmantojot STRT tapu, norādiet grupas sākuma LED numuru. Norādiet grupas sakārtotību pie STEP tapas. Piemēram, lai krāsotu katru otro gaismas diodi, sākot ar skaitli 30 un beidzot ar skaitli 70, ievietojiet šādas vērtības: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); SOLIS = 2.

Šajā projektā es vienlaikus kontrolēju visas gaismas diodes un izmantoju visu krāsu mezglu.

Es saistu visu krāsu mezgla pirmo ievades tapu ar mezgla ws2811 izejas tapu. Tad es saistu ievades CLR tapu, kas ņem krāsas vērtību, ar sensora izejas tapu.

Visu krāsu mezgla SET tapas impulss aktivizē jaunu krāsu kopu.

Pogas mezgls

Es izmantoju pogu, lai informētu kontrolieri par jaunu objektu krāsu sensora priekšā. Šim nolūkam es ievietoju pogas mezglu uz plākstera un saistu tā izejas PRS tapu ar visu krāsu mezgla SET tapu. Tādā veidā, noklikšķinot uz pogas, tiek ģenerēts impulsa signāls, lai mainītu krāsu.

Es pievienoju pogu A2 Esp8266 tapai, tāpēc es ievietoju A2 vērtību PORT tapai.

Attīrīšanas mezgls

Krāsu sensors var izvadīt krāsu vērtības milzīgā diapazonā. Bet LED sloksne nevar parādīt starp toņiem. Lai to atrisinātu, es izmantoju tikai tā sauktās tīras krāsas. Viņiem ir patvaļīgs nokrāsa, bet vienmēr to maksimālais piesātinājums. Lai attīrītu krāsas vērtību, es ievietoju attīrīšanas mezglu starp tsc-color-sensor un color-all mezgliem.

Plāksteris ir gatavs. Jūs varat nospiest Izvietot, izvēlēties tāfeles veidu un augšupielādēt to ierīcē.

8. solis: salikšana. Rāmis

Es varu sākt veidot mīkstu korpusu, pārliecinoties, ka ierīce darbojas tā, kā vajadzētu.

Kā rāmi es uz bieza kartona iespiedu kastītes rakstu.

Pēc tam salieciet kastes malas un izveidojiet kvadrātveida caurumu krāsu sensoram.

Piezīme:

Es izveidoju šo lietu īpaši savām elektroniskajām sastāvdaļām, kas, visticamāk, atšķiras no jūsu. Korpuss nav universāls, turklāt jums var būt pavisam cita rotaļlieta. Tāpēc izmantojiet iztēli!

9. solis: salikšana. Audums

Es uzliku divus dažādus audumus viens otram.

Mīksts biezs audums ir paredzēts apjomam, bet plāns - izskatam. Abos audumos es izveidoju arī caurumu sensoram.

Kartona rāmi nostiprināju uz auduma ar parasto līmlenti. Tādā pašā veidā es fiksēju cauruma malas.

Tad es nogriezu papildu auduma gabalus un ar rokām nošuvu cauruma kontūru no iekšpuses.

Man jāsaka, ka neesmu labākais šuvējs, tāpēc nevērtējiet kvalitāti. =)

10. solis: salikšana. Mīksts futrālis

Izstiepju audumu un fiksēju ar to pašu līmlenti. Lente paliks korpusa iekšpusē un nebūs redzama.

Pēc tam es ievietoju ierīci rāmī un pilnībā sašuju to ap kontūru, izņemot vienu stūri, kur iet vadi.

11. solis: salikšana. Rotaļlieta un ierīce

Es piešuvu savu ierīci pie lācīša ķepām.

Es gribēju, lai izskatās, ka viņš tur rokās mazu Ziemassvētku dāvanu.

12. solis: rezultāts

Kad ierīce ir ieprogrammēta un piestiprināta pie rotaļlietas, jūs varat savienot LED sloksni un ievietot rotaļlietu zem koka!

Piestipriniet rotaļlācīšu dāvanai krāsainus priekšmetus, un koks tiks krāsots tādā pašā krāsā!

Abonēt Ja jums patīk šis mini projekts! =)

Būs daudz dažādu smieklīgu norādījumu.