Smart Crystal Light String: 9 vaihetta (kuvilla)

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

Joulun lähestyessä ja tutkiessani täydellisesti kodin automaatiota ja älykkäitä esineitä, päätin tänä vuonna yrittää tehdä älykkään, hyvännäköisen RGB -valonarun.

Tein paljon tutkimusta DIY -ratkaisuista ympäri maailmaa, toisaalta jotkut projektit sisältävät Wifi -releen tai älypistokkeen lisäämisen valon merkkijonon ohjaamiseksi, toisaalta jotkut projektit käyttävät osoitettavia led -nauhoja, joissa on wifi -ohjain ohjata ledit täysin. Pidin tavasta, jolla ohjainta käytetään ohjaamaan osoitettavaa led -nauhaa, mutta minulle LED -nauha ei näytä riittävän hyvältä loistavalle jouluvalolle.

Minulla oli hieman loppumassa aika tilata elektronisia komponentteja, joten päätin luoda oman älykkään valon merkkijonon mukautettavalla ja vaihdettavalla hehkulamppuhajottajalla ja maksimaalisella ominaisuudella, jonka voisin saada käyttämällä vain toimistossani olevaa komponenttia.

Kaiken kaikkiaan älykäs valon merkkijono tuli erittäin hyvin, käytetty diffuusori näyttää hyvältä ja Wled -laiteohjelmiston antamat ominaisuudet ovat mahtavia. Voit todella mukauttaa valot tarpeidesi mukaan. Mutta tämä projekti ei ole kaukana täydellisestä, pidän sitä edelleen betaversiona ja siihen on tehtävä parannuksia. Selitän tarkemmin, mitä tekisin sen parantamiseksi, kun seuraavan kerran rakensin sen.

Vaihe 1: Tarvittavat osat ja työkalut

Käytin vain osia, joita minulla oli toimistossani tähän projektiin, koska se ei ole täysin optimoitu, annan sinulle käyttämäni osat ja myös joitain osia, joita voit käyttää valonauhan optimointiin.

Osat:

Wemos D1mini (ESP8266)

Rele 5v 10A

• WS2812b -nauha 144LED/m
• 5V virtalähde
• 1000uF kondensaattori
• 470 ohmin vastus
• 2 -nastainen virtaliitin
• 3 -nastainen dataliitin
• Painike
• Protoboard
• Juottaa
• Johdot 22 AWG (monisäikeinen ja joustava on parempi)
• Tyhjennä PETG
• Ei kirkas PETG (käytin valkoista)

Työkalut:

• 3D tulostin
• Juotin
• Leikkauspihdit
• Pinsetit
• Yleismittari
• Micro -USB -kaapeli

Valinnainen:

• WS2812b ja piirilevy
• Wled Wemos -kilpi (suuri diy-lauta)
• 3 Johto sähköjohto
• Kuuma liima

Vaihe 2: 3D -tulostus

Luo hehkulamput muokkaamalla thingiversesta löytämääni 3D -mallia (tässä on lähde). Alkuperäinen malli suunniteltiin joulupalloiksi. Muokkasin sitä Fusion 360: lla lisätäkseni ruuvikierteen osan pohjaan. Käytin pääasiassa Fusion360: n "Thread" -toimintoa ja pienensin kummankin langan kokoa 0,15 mm: llä kussakin osassa varmistaakseni, että kappaleessa on riittävästi tilaa, jotta se mahtuu toisiinsa.

Valon merkkijonon tekemiseksi ja LED -valojen pitämiseksi suunnittelin pistorasian, jossa on reikä virta- ja datajohdolle, pieni syvennys ws2812b -nauhan LED -valolle ja kierre, jotta lamppu voidaan kiertää LED -pistorasiaan. Pistorasian kautta tehtävät johdotusreiät ovat hieman löysät, jotta voit laittaa 4 johtoa, jos tarvitset jonkin verran tehonsyöttöä nauhan pituuden vuoksi. Tässä tapauksessa sinulla voi olla 3 johtoa 5 V: lle, Data and Ground ja neljäs, jotta voit tuoda toisen 5 V liittääksesi nauhan päähän.

Kappaleet on valmistettu siten, että lanka puristaa valoon kytketyt johdot, kun molemmat osat kiristetään yhteen, välttymättä repeytymästä johtimista valonarua käsiteltäessä.

Käytettyjen kappaleiden tulostaminen:

Kirkas PETG hajottimelle, kerroksen korkeus 0,12 mm, täyttö 0% ja kaksi seinää lujuuden säilyttämiseksi

Valkoinen PETG LED -kantaan 0,12 mm: n kerroksen korkeudella, 100% täyttö, joka rajoittaa pistorasian pohjan läpi tulevaa valoa

Olen pystynyt tulostamaan kaikki LED -liitännät yhdellä painoksella, koska tulostuslaadulla ei ole liian suurta painoa tässä tulostuksessa.

Hehkulampulle suosittelen tulostamaan yksi kerrallaan. Ne ovat erittäin ohuita, ja tulostamalla ne kaikki kerralla voi aiheuttaa huonon viimeistelyn polttimossa ja jopa joitain lujuusongelmia kierteitetyssä osassa.

Tässä ovat tässä projektissa käytetyt 3D -painetut osat:

www.thingiverse.com/thing:4672612

Vaihe 3: LEDien valmistelu

Minun tapauksessani käytin 5V WS2812b LED -valoja, mutta huomasin, että kaikki osoitettavat LEDit toimivat tässä projektissa.

Tässä osassa, jos voit, olisi parempi käyttää esiasennettua erillistä ws2812b -pyöreää piirilevyä. Se tekisi valonauhasta luotettavamman ja helpottaisi LED: n asentamista LED -pistorasiaan.

Jos käytät ws2812b -valonauhaa kuten minä, sinun on leikattava LED yksitellen nauhasta ja varmistettava, että pidät tarpeeksi nauhan juotospehmusteista juotoksesi johtamiseen seuraavissa vaiheissa.

Jos et pysty pitämään riittävästi juotospintoja jokaisessa LED -valossa, voit pitää vain yhden yli kahden LED -valon uhraamalla LED -valon ja leikkaamalla sen juotoslevyjen koko pituuden kahden LED -valon väliin.

Seuraavaksi sinun on valmisteltava kaikki johdot. Valitse haluamasi pituus kahden polttimon (minä valitsin noin 30 cm) ja useiden merkkivalojen välillä (käytin 20 LEDiä) ja leikkaa kaikki langat valitsemallesi pituudelle. Tarvitset 3 johtoa per LED. (Minun tapauksessani tarvitsin 3x20LED -valoa, joten 60 johtoa, joiden pituus oli 30 cm). Verkkolaite riippuu nauhassa olevien LED -valojen määrästä. Täydellä kirkkaudella 5 V WS2812b vaatii 60 mA: n, sinun on kerrottava tämä luku LED -valojen lukumäärää kohti, jotta virtalähteesi tarvittavat tehovaatimukset täyttyvät. Minun tapauksessani suurin tarvittava teho on 20LED x 60mA = 1200mA. Käytin 5V/3A, jonka olin asettanut, mutta olisin voinut käyttää vähemmän tehokasta virtalähdettä.

Jos et aio käyttää valonauhaasi kiinteällä valkoisella kuviolla täydellä kirkkaudella, valonauha ei koskaan tarvitse täyttä tehoa. Jouluvalona voit ajatella, että tarvitset vain 1 A: n 40 LED -valolle.

Kun ne on leikattu, voit irrottaa kaikki johdot molemmilta puolilta ja tinata ne. (Tämä on aika pitkä askel …)

Jos haluat, voit kääriä johdot 3–3, jotta ne näyttävät hyvältä LED -valojen välissä ja että ne eivät todennäköisesti joudu joulukuusiisi.

Voit nyt tinata kaikki LED -valojen juotospehmusteet.

Kun kaikki on tinaa, aseta LED paikalleen LED -pistorasiaan, LED ylöspäin.

Vaihe 4: Johdotus

Nyt tulee hankalin vaihe hankkeessa. Sinun on ketjutettava kaikki LED -valot yhteen käyttämällä aiemmin valmistamiasi johtoja.

Työnnä tätä varten 3 -johtiminen kaapeli LED -sukkasi yhden reiän läpi ja juota juotosraudallasi kaapelit LED -juotoslevyihin. (yritä käyttää hyvin ohutta kärkeä juotosraudallasi) Sinun on oltava nopea, kun juotat, jotta se ei kuumenna ja vääristä LED -kantaa.

Juottaaksesi LED -valot ketjuun, ole varovainen kunnioittaessasi LED -valojen suuntaa !!

Voit käyttää kunkin LEDin nuolta varmistaaksesi, että johdotussuunta on kunnioitettu. Jos et huolehdi siitä, paistat taaksepäin kytkettyjä LED -valoja.

Niille, jotka päättävät kääriä johdot, sinun on käytettävä yleismittaria havaitaksesi johtimien molemmat päät, jotka sinun on yhdistettävä seuraavaan LED -valoon. (On aina parempi tarkistaa ennen kuin korjata testin jälkeen)

Varmista, että kaikki on hitsattu yleismittarilla prosessin aikana varmistaaksesi juotteen, jotta vältät kylmän tai huonon juottamisen. Huono hitsattu LED johtaa siihen, että kaikki LED -valot eivät toimi tai toimivat huonosti. Jos LED -valo ei syty, tarkista juotos ensin (kerron tämän kokemuksella;))

Vaihe 5: Ohjelmointi

Valitsin ohjaimeksi Wemos D1 minin, koska työskentelin jo kyseisen kortin kanssa. Ne ovat melko halpoja, luotettavia, helppoja ohjelmoida ja sisältävät Wifi -antennin.

Löysin WLED -projektin githubista, se on laiteohjelmisto, joka on tehty wifi -yhteyden LED -ohjaukseen, juuri sitä mitä tarvitsin projektiini!

WLED on todella hieno Aircoookien kehittämä laiteohjelmisto, joka on yhteensopiva Esp8266- ja ESP32 -levyjen kanssa ja jossa on paljon ominaisuuksia. Esimerkiksi:

• Yli 100 erikoisalamatehostetta
• LED -segmentit eri tehosteiden ja värien asettamiseksi LED -nauhan eri osiin
• Verkonhallinnan käyttöliittymä, jolla voit ohjata LED -valoja tietokoneella
• Älypuhelinsovellus ohjaa LED -valoja puhelimellasi
• Infrapunakaukosäädin
• Kotiautomaation yhteensopivuus
• Alexa Voice Assistant -yhteensopivuus
• Releen lisääminen valotehon ohjaamiseen
• Ulkoisen painikkeen lisääminen ohjaamaan LEDiäsi ilman Wifiä
• Synkronoi useita WLED -laitteita paikallisen verkon kautta

Ja paljon enemmän…

Tutustu kaikkiin mahdollisuuksiin projektin Githubissa:

Wledin vilkkuminen esp8266: een ei ole niin vaikeaa. Mitään erityistä ei tarvita. Sinun tarvitsee vain seurata näitä vaiheita:

Lataa viimeisin laiteohjelmisto Wled Github -sivulta (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases)

Wemos D1 Mini lataa tiedosto, joka päättyy ESP8266.bin

Lataa ja asenna Pytno siirtymällä Python -sivulle (https://www.python.org/downloads/)

Asenna käyttöjärjestelmän uusin Python -versio

Avaa päätelaite ja käytä seuraavia komentoja:

pip asenna esptool

Voit tarkistaa, onko työkalu asennettu oikein käyttämällä seuraavaa komentoa:

esptool.py

Jos sinulla on ongelmia Esptool.py: n kanssa, voit yrittää ladata esphome-flasherin. Tämä asennusohjelma tekee täsmälleen saman, mutta käyttää graafista käyttöliittymää.

Voit nyt liittää Wemos D1 mini -korttisi tietokoneeseen mikro -USB -kaapelilla.

Kun olet muodostanut yhteyden, käytä seuraavaa komentoa vilkuttaaksesi Wledin taululla:

esptool.py write_flash 0x0./WLED_X. X. X_ESP8266.bin

Sinun tarvitsee vain korvata./WLED_X. X. X_ESP8266.bin aiemmin lataamasi.bin -tiedoston polulla.

Wemos -korttisi pitäisi nyt vilkuttaa WLED: llä?

Vaihe 6: Liitä kortti WiFi -verkkoon

Nyt kun korttisi vilkkuu, kun käynnistät sen, sinun pitäisi nähdä uusi Wi-Fi-verkko nimeltä WLED-AP. Yritä muodostaa yhteys tähän Wifi -verkkoon ja käytä tätä salasanaa:

wled1234

Sinut ohjataan verkkosivulle, sinun on vain noudatettava vaiheita liittääksesi levyn kotisi WiFi -verkkoon

Kun olet määrittänyt levysi kotisi WiFi -tilaan, vaihda tavalliseen WiFi -verkkoon ja avaa uusi selain muodostaaksesi yhteyden aiemmin määrittämääsi mDNS -nimeen

Sinun pitäisi päätyä muodostamaan yhteys seuraavalle verkkosivulle:

Vaihe 7: Ohjaa piirilevyä

Tämä osa ei edellytä järjestelmän toimivuutta. Voit kytkeä virtayksikön vain nauhaasi ja Wemos D1 mini -laitteeseen ja yhdistää sitten datajohto LED -nauhasta Wemos D1 minin D4 -nastaan johtimella.

Halusin kokeilla releen ja fyysisen painikkeen ominaisuutta, joten otin protoboardin tehdäkseni järjestelmän prototyypin, jotta minulla olisi todiste työratkaisusta.

Käytin lähinnä WLED Wikistä löytämääni kytkentäkaaviota ja muutin sitä hieman lisäämään releen ja painikkeen käyttämällä WLED Wikin samalla sivulla annettua GPIO -käyttöä.

Jos haluat lisätä releen projektiin, sinun on kytkettävä releeseen virta 5 V: n virtajohdolla ja maadoituksella ja liitettävä GPIO12 (D6 -nastainen Wemos D1 mini) releesi komentotappiin. Releen toisella puolella kytke releesi 5 V: n voimalinjan keskelle kytkemällä 5 V: n tulo tulon nastaan ja 5 V: n lähtö releen NO (normaalisti auki) -nastaan. Oletusarvoisesti WLED -laiteohjelmisto kytkee GPIO12 -nastan PÄÄLLE, kun LED -valot kytketään päälle. Kytkemällä 5 V -johdon NO -nastaan kytket releen päälle, kun LED -valot kytketään päälle, ja sammutetaan rele, kun LED -valot sammutetaan (tämä on haluamme saavuttaa).

Voit myös lisätä painikkeen piiriin, kun et käytä kelloa LEDien ohjaamiseen. Jos haluat kytkeä painikkeen johtoon, kytke se GPIO 0: n (D3 Wemos D1 minissä) ja maan välille. Painike voidaan konfiguroida WLED -sovelluksen käyttöliittymässä suorittamaan erityistoimia yhdellä napautuksella, kaksoisnapauttamalla ja pitämällä painettuna (esimerkiksi seuraava tehoste, esiasetusjakso, ON/OFF).

Valonauhan sähkölinjaan kytkettyä kondensaattoria käytetään voimajohdon tasoittamiseen ja mahdollisten virtapiikkien absorboimiseen. kytke se releen jälkeen ja mahdollisimman lähelle LED -nauhan alkua paremman käytön varmistamiseksi.

Nauhan datalinjan tulon vastus on suojattu LED -nauhallasi palamaan tältä tulolta. Mahdollisesti, jos datajohto on kytketty, mutta positiivinen virtakisko on irrotettu, on olemassa riski, että LED -virtalähde kytketään datatapin läpi ja poltetaan.

Jos sinulla on pitkä lankakaapeli ohjaimesta ensimmäiseen LED -valoon, voit käyttää tasonsiirtimen avulla luotettavaa tietojen syöttöä LED -merkkijonoosi. Tähän työhön on tehty komponentteja, mutta voit käyttää halpaa vaihtoehtoa käyttämällä yhtä nauhasi LEDiä tasonsiirtimenä. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi kytke yksi LED -valo suoraan protoboardiin ohjaimen lähdön lähelle. Sitten voit liittää LED -nauhaliittimen tämän LED -valon jälkeen. Läpäisemällä frist -LED -valon, datalinja vaikuttaa samaan tapaan kuin tasonsiirtimen käyttäminen. (Jotta tämä LED ei kirkastuisi LED -nauhan kanssa, WLED -LED -asetuksissa on vaihtoehto, jonka avulla voit ohittaa ensimmäisen LED -valon.)

Kun kaikki on kytketty, tarkista kaikki liitännät ja juotos.

Jos kaikki on kunnossa, voit nyt kytkeä virtalähteen ja LED -nauhan piirilevyyn.

Vaihe 8: Ota LED käyttöön WLED: n kanssa

Jotta valonauha toimisi hyvin Wledissä, sinun on siirryttävä verkkokäyttöliittymän asetuksiin, sitten LED -asetuksiin ja syötettävä LED -merkkijonossa oleva LED -määrä.

Voit myös rajoittaa maksimivirtaa, jonka haluat valojonon vetävän, jotta virtalähteesi on erittäin turvallinen.

Tallenna asetukset ja palaa pääsivulle testataksesi valoliuskaa.

Voit nyt valita eri värejä ja tehosteita joulukuusi valaisemiseksi!

Löydät täydellisen wikin, jossa luetellaan kaikki esiasetukset ja vaikutusten mahdollisuudet WLED-projektin Wiki-sivulta:

Vaihe 9: Tulokset

Light Strip tuli mielestäni erittäin hyvin alfa -versiolle, kristallilamppu toimii hienosti diffuusorina, jossa on selkeä PETG, ja WLED -ohjelmiston tarjoama ohjaus on hämmästyttävää. Tämä ei varmasti ole viimeinen kerta, kun käytän WLED: ää älykkään valon lisäämiseen kotiini.

Seuraavalla kerralla yritän käyttää kevyttä nauhaa ja käytän luotettavampaa komponenttia WS2812b -piirilevynä, ja luulen kokeilevani Wled Wemos Shieldiä, joka tarjoaa paremman näköisen piirilevyn, jossa on joitain lisäominaisuuksia (esimerkiksi sulake, joka lisää turvallisuutta). Yritän myös tehdä jotain vedenpitävää seuraavaa versiota varten, jotta voin lisätä nauhan ulkona.

Kiitos, että luit tämän ohjeen, toivottavasti siitä on ollut sinulle hyötyä, päivitän tämän artikkelin, kun toinen versio valmistuu, pysy kuulolla, jos olet kiinnostunut:)