Naapuruston laajat synkronoidut LEDit: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Minulla oli joitain langattomia LED -baareja, jotka ajattelin voivani laittaa lomalle. Mutta pihallani ne olisi voitu yhtä hyvin johdottaa. Joten mikä on viileämpi haaste? LED -koristeet kaikissa korttelini taloissa synkronoidulla näytöllä! Tänä hulluna vuonna se on tapa yhdistää meidät yhteen.

Nämä ovat ESP8266 -virtalähteellä toimivat LED -säikeet, ja ne on yhdistetty WiFi -verkkoon, joten ne kaikki näyttävät saman vaiheen animaatiosekvenssissä samanaikaisesti. Koska he käyttävät verkkokoodia yhteyden muodostamiseen, ne voivat olla muutaman talon päässä toisistaan, ja viestit välitetään solmulta solmulle.

Ne toimivat 5 voltilla, ja käytin verkkolaitteita, mutta ne voivat toimia jonkin aikaa myös USB -paristoilla. Joten ne ovat kannettavia, käyttävät omaa WiFi -verkkoa, joka ei ole yhteydessä Internetiin, ja voivat ajaa pois verkosta.

Kaikki naapurimme olivat innoissaan saadessaan tämän jaetun sisustuksen, ja on todella mukavaa, että näet ne kaikki näyttämässä samaa näyttöä kävellessäsi kadulla. Minulla on täällä muutamia kuvia taloni edessä testattavaksi, mutta niitä oli todella vaikea kuvata kadulla.

Vaihe 1: Osat

ESP8266 D1 Mini - Käytin D1 Mini -moduuleja, koska tarvitsen vain yhden I/O -nastan LEDeille. Tämä projekti voitaisiin tehdä ilman juottamista käyttämällä tällaista päätelaitteen suojaa ja erilaista ESP8266 -moduulia. D1 Ministä on olemassa versio, jossa on parempi antenni - D1 Mini Pro. Siinä on keraaminen antenni ja U. FL -liitin ulkoista antennia varten, mutta sinun on siirrettävä pinta -asennettava 0 ohmin vastus ulkoista antennia varten. Lisää keskustelua myöhemmin.

WS2811 LED -säikeet - Käytin WS2811 -säikeitä, koska ne ovat vedenpitäviä (paitsi JST -liittimiä) ja helppoja työskennellä. WS2812b "Neopixel" -nauhat käyttäisivät täsmälleen samaa koodia jne. Käytin 5 voltteja, mutta voit saada ne 12 voltissa (käytä vähemmän virtaa) - tarvitset sitten jännitteenmuuntimen ESP8266 -laitteille. Halutessasi voit myös hankkia WS2811 LED -säikeet vedenpitävillä liittimillä. Käytetyissä LED -säikeissä on JST SM -liittimet molemmissa päissä - naaras on tulo, vaikka olen nähnyt ne johdotettuna toisin (uros tulona). Suunta on merkitty myös itse LED -valoihin. On myös tehonsyöttöjohtoja - katkaisin päät, jotta tinatut osat eivät voisi oikosulkea. Voit myös ostaa niitä 10 kpl: n pakkauksissa.

330 ohmin 1/4 watin vastus - tätä käytetään ESP8266: n datanastassa estääkseen LEDien välkkymisen.

JST SM 3 -nastainen urosliitin - Nämä liitetään LED -nauhoihin. Huomaa, että "uros" -liittimen päällä on huppu.

2,1 mm: n CCTV -naarasliitin - näitä käytetään virtaliittimessä. Halutessasi voit käyttää tähän jotain muuta liitäntäjärjestelmää.

5 V: n virtalähde - vahvistimen luokitus riippuu siitä, kuinka monta LEDiä sinulla on. 2A -valo sopii luultavasti 50 tai 100 LED -valolle, jotka eivät koskaan pala kokonaan (katso lisätietoja johdotusvaiheesta).

JST SM 3 -nastainen jatkojohto tai 2,1 mm: n jatkojohto - koska D1 Minin JST -liitin on lähellä LED -valoja, haluat yleensä laajennuksen, jonka avulla LED -valot voidaan sijoittaa kauemmas suorittimesta. Minun tapauksessani päädyin asettamaan CPU: n korkeammalle koristeluun saadakseni paremman WiFi -alueen, joten pidin suorittimen lähellä LED -valoja ja käytin sen sijaan 2,1 mm: n jatkojohtoa.

USB - 2,1 mm: n kaapeli - tämä on valinnainen - mahdollistaa virran käytön mistä tahansa USB -lähteestä tai akusta.

3 mm: n kutisteputki - tarvitset vain noin 1 tuuman kattaaksesi D1 Minin vastuksen.

20 mm: n kirkas kutisteputki - tämä on osittain lisävaruste D1 Minin liittimien suojaamiseksi. Varmista, että kiinnität nollauskytkimen ympärille levityksen jälkeen, jos letku puristaa kytkintä.

Vedenpitävä laatikko - suojaa virtalähdettä ja CPU: ta ulkona. Suurin osa naapureistani käytti vain muovipusseja.

1/2 "EMT -putki - 29" pala sopii karkkikappaleen muotoon - pidin sitä 4 vetoketjulla. Kokeilin 1/2 "PVC: tä ja se sopii, mutta koskettaa LED -valoja molemmin puolin.

3/8 "x 3 '' raudoitus - kun EMT on kiinnitetty muotoon, voit lyödä raudoitusta maahan ja laittaa EMT -putken sen päälle. 1/2" raudoitus sopii, mutta sinun on katkaistava kaikki taipuneet osat ja se on lähellä - jos se litistyy tai jotain, kun sitä lyö, se on erittäin tiukka. Joten 3/8 "tyhjentää todennäköisemmin helposti EMT -putken sisähalkaisijan.

Candy Cane -muoto - katso näiden vaiheet, voit DIY -muodon, peittää ne holkin päälle tai käyttää tällaista muotoa.

Vaihe 2: Ohjainkokoonpano

Ohjain koostuu D1 Ministä (ESP8266), 2,1 mm: n CCTV -naaraspistorasiasta, 330 ohmin vastuksesta ja 3 -nastaisesta JST -urosliittimestä.

Tämän projektin oletus on, että käytät 50-100 LEDiä. Jos haluat käyttää enemmän, sinun on käytettävä tehonsyöttöä kaikkien LED -valojen virtalähteeksi. Katso tämä toinen Instructable saadaksesi syvemmän keskustelun siitä.

Kun kaikki 50 LEDiä ovat täysin valkoisia, ne vetäisivät 50 x 0,06A = 3 ampeeria. Joten 2A -sovittimella oletamme, että ne eivät koskaan ole täysin päällä. 100 LED -valon enimmäisarvo on 6A, joten vielä enemmän on huolehdittava siitä, että vain osa niistä on päällä kerrallaan. Jopa 100 LEDillä 0,02A, meillä on 2 ampeeria käytössä. Joten suositellaan korkeamman virran virtalähdettä, vaikka viritin näytöt käyttämään kaikkia LED -valoja tai värejä kerralla, himmennin niitä paljon ja aloin 2A -virtalähteillä suuremmilla varauksella. Tämä on loistava artikkeli tehontarpeen vähentämisestä.

330 ohmin vastus datajohdon kanssa on estetty välkkymästä sähköisestä soitosta, koska tiedot ovat melko korkeita. Tämä on enemmän tekijä, jossa on paljon LED -valoja, mutta se on hyvä käytäntö lisätä se.

Juotin vastuksen suoraan D1 Miniin, mutta jätin noin 1/8 "johtimen levyn yläpuolelle, jotta voisin taivuttaa ne litteiksi. Käytin noin 1" 3 mm: n lämpökutistusta vastuksessa, jotta se ei oikosulje aluksella.

Käytin 20 mm: n kirkasta kutistetta suojatakseni D1 Miniä koskettamasta metallia jne. Muista tarkistaa sivussa oleva nollauskytkin - sinun on ehkä leikattava lämpökutistusta hieman, jotta se ei paina kytkintä. Tarvitsin sitä kaikessa.

Huomaa, että en näyttänyt tarvitsevan tasonvaihtajaa 3,3 V: n ESP8266 -lähdöistä ja 5 V: n jännitteellä toimivista LED -valoista (koska LED -sirun teknisten tietojen on oltava vähintään 70% tarjonnasta). Tarvitsin diodia/uhraavaa LEDiä aiemmissa projekteissa (vaihe 3), jossa oli WS2812b -nauhat, mutta LEDien suorat WS2811 -sirut näyttävät toistaiseksi OK.

Voit tehdä tämän ilman juottamista! ESP8266 -terminaalisuoja, jossa on eri prosessori, toimisi yhtä hyvin. D1 Mini -muoto on mukava ja pieni, mutta ne kaikki toimivat suunnilleen samalla tavalla.

Vaihe 3: Muotoja

LED -säikeet voivat olla vapaamuotoisia tai voit tehdä niistä muotoja - joko itse tai verkkokaupasta. Tilasin HolidayCorolta muutamia muotoja - pieniä LED -puita, sukan ja karkkia. Sukka otti kauniisti 50 LEDiä - yhden säikeen pituuden. Pieni puu vie 100 LEDiä, mutta voit tehdä puolet siitä halutessasi - kadulle päin. Lopulta karkkikeppi oli naapurin suosikki, koska se oli hieman suurempi. 99 LEDiä, ja jätin viimeisen takapuolelle ajatuksella, että sitä voitaisiin käyttää virheenkorjaukseen.

Koska muodot olivat valkoisia, päätimme maalata niihin punaiset raidat, jotta ne näyttävät paremmilta päiväsaikaan. Peitin ne pois, tein nopean hienon hiekan, pyyhin asetonilla (täyden lujuuden kynsilakanpoistoaine) ja käytin kahta kerrosta ruiskumaalia, joka toimii muovilla. Se näytti kiinnittyvän hyvin. Teimme enimmäkseen toisella puolella ja muutamia toisella puolella parille talolle, joissa oli kaksi niistä.

Vaihe 4: Koodi ja WiFi

D1 Mini käyttää Espressif ESP8266 -moduulia. Ohjelmoin sen Arduino IDE: n avulla, joten se tuntuu tehokkaalta Arduinolta, jossa on sisäänrakennettu WiFi. Internetissä on lukuisia ohjeita Arduino IDE: n määrittämisestä ESP8266- ja D1 Mini -laitteille, joten en toista niitä täällä.

Koodi perustuu aiempaan Instructable -ohjelmaan. Se käyttää Painless Mesh -kirjastoa saadakseen kaikki suorittimet puhumaan keskenään. Käytin FastLED-kirjastoa, koska minulla oli aiemmin ongelmia verkkokirjaston ja Neopixel-kirjaston kanssa, enkä testannut sitä tällä kertaa uudelleen.

En ole varma, mikä on suurin solmujen määrä. Jotkut viestit osoittavat, että sitä rajoittavat viestien määrä ja CPU-tyypit, ja ehkä yläraja on noin 30-60 solmua. Tämä sovellus ei lähetä paljon viestejä - vain animaatio muuttuu, vaikka on joitain automaattisia viestejä, kuten verkonvaihto- ja ajan synkronointiviestejä.

Voit liittää LEDit D1 Mini -laitteeseen koodauksen aikana, mutta saatat tarvita ulkoisen virtalähteen, jos niitä on yli 50, koska saatat ylittää tietokoneen USB -portin ja D1 Minin virransäätimen virran. Siitä huolimatta, kun koodini ei käynnistä LED -valoja kokonaan, pystyin ohjelmoimaan 100 LED -valoa USB -yhteydelle ilman ongelmia.

ESP8266 -moduulissa on WiFi. Koska käyttämämme verkkokoodi (PainlessMesh) luo kullekin moduulille tukiaseman, alueen laajuisen ulottuvuuden alue on tärkeä. Käytin karkkia sokeriruo'on muotoja ja laitoin CPU: n yläosaan parhaan valikoiman saamiseksi, ja se oli noin 50-100 jalkaa - piha tai kaksi naapurustossani. Korkeampi ja parempi näkölinja (LOS) parantaa asioita. Kantama ylitti joissakin tapauksissa kadun (riippui enemmän autoista, jotka estävät LOS: n).

Siellä oli pari taloa, joita ei synkronoitu WiFi -esteiden vuoksi, mutta valot näyttävät hyviltä, vaikka niitä ei olisi synkronoitu. Tein "toistimen" solmun vain D1 Minillä USB -paristolla toimivalla tikulla. Kun ne sijoitettiin talojen väliin, ne synkronoitiin oikein. Kaukosäätimellä voit mahdollisesti käyttää aurinko -USB -akkua, vaikka ne eivät lataudu kovin nopeasti.

Näen edelleen ajoittaisia synkronointiongelmia, ja sitten huomasin tämän huomautuksen liian monista solmuista tai niiden levittämisestä:

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

Käyttämällä tätä asetusta se alkoi toimia paljon paremmin! Tämä määrittää yhden tietyn solmun pääsolmuksi, joten koodini neuvotella ohjaussolmusta on tarpeeton, mikä voi jakaa verkon. Olen liittänyt päivitetyn/vaihtoehtoisen koodinäytteen. Tämä lähestymistapa edellyttää, että pääsolmu on päällä, jotta ne voidaan synkronoida, joten verkko ei ole niin vikasietoinen, mutta toimii paremmin levitettäessä minun. Muista muokata kyseisen version koodia - vain yksi solmu on asetettava juuriin - katso koodin kommentit.

Lisäsin myös yhden päivityksen SetRoot -versioon: lisäsin koodin ESP8266: n nollaamiseen, jos komentoja ei ole ollut 10 minuuttiin. Tämä antaa solmulle mahdollisuuden löytää juurisolmu uudelleen. Tämä näytti auttavan joitain kaukaisempia solmuja.

Kauden lopussa pystyin testaamaan joitain D1 Mini Pro -moduuleja. Niissä on keraaminen antenni piirilevyssä, ja voit myös käyttää U. FL -liitintä ja ulkoista antennia, jos siirrät nollan ohmin vastusta. Kokeilin pariskuntaa, jolla oli synkronointiongelmia D1 Mini Pro -laitteiden kanssa keraamisten antennien kanssa, ja ne toimivat paremmin. Tein myöhempää testausta yhdellä solmulla taloni poikki. Tulosten perusteella vaihdamme D1 Mini Pro -moduuleihin keraamisilla antenneilla ensi vuonna.

Kaukosäätimellä D1 Mini: Vain D1 Mini Pro, jossa on ulkoinen antenni, näki sen, ja signaalin voimakkuus oli alhainen

Kaukosäätimellä D1 Mini Pro, jossa on keraaminen antenni: D1 Mini, D1 Mini Pro keraamisella antennilla ja D1 Mini Pro ulkoisella antennilla näkivät sen suunnilleen samalla signaalinvoimakkuudella, joten se oli parannus. Levyjen (antennien) suunnalla on jossain määrin merkitystä

Kaukosäätimellä D1 Mini Pro, jossa on ulkoinen antenni: Kaikki muut levyt näkivät sen, mutta signaalin voimakkuus ei ollut paljon parempi kuin sisäisen keraamisen antennin testit, joten en vaivaudu siirtämään niitä nollaohmin vastuksia ja asettamaan antenneja karkkitangot

Vaihe 5: Lopullinen kokoonpano

Kun ohjain on valmis ja ohjelmoitu, sinun tarvitsee vain liittää LEDit ohjaimeen JST -johdoilla ja 5 voltin virtalähteellä 2,1 mm: n liittimessä.

JST -laajennuksen pitäisi auttaa pitämään ohjain ja virtalähde aina pois LED -valoista. Tai saadakseni CPU: n korkeammalle, laitoin niiden päälle pienen muovipussin, joka oli kiinnitetty kierreliitoksella, ja käytin 2,1 mm: n jatkojohtoa virtalähteeseen.

Vedenpitävä laatikko auttaa suojaamaan sovittimen ja suorittimen, mutta suurin osa naapureistani käytti yksinkertaisia muovipusseja.

Toinen palkinto Holiday Decorations Speed Challengessa