Värilliset synkronoidut kosketuslamput: 5 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tätä projektia varten teemme kaksi lamppua, jotka voivat muuttaa väriä kosketuksella ja jotka voivat synkronoida tämän värin keskenään Internetin välityksellä. Käytimme tätä joululahjana ystävälle, joka muutti toiseen kaupunkiin. Hän sai yhden lampuista ja toinen jää meille. Tällä tavalla meillä molemmilla on mukavan näköinen lamppu ja voimme samalla lähettää värejä toisilleen. Tämä on mukava ja viileä tapa kommunikoida keskenään, vaikka se olisi erillään, ja paljon kevyempi viestintämuoto kuin tekstin, äänen tai kuvien välityksellä.

Tämä projekti on saanut inspiraationsa saksalaisen Netzbasteln -radio -ohjelman Syncenlight -projektista, vaikka olemme muuttaneet ohjelmistoa hieman hiljaiseksi ja rakentaneet kehittyneempiä lamppuja projektillemme. Videolta näet, miten se toimii. Esittelyä varten kaksi lamppua seisovat suoraan vierekkäin - mutta se toimisi jopa, jos ne olisivat planeetan vastakkaisilla puolilla (niin kauan kuin on WiFi).

Vaihe 1: Tarvittavat taidot, työkalut ja osat

Koska meidän on juotettava lampun elektroniikka, ainoat erityistaidot, joita tässä projektissa tarvitaan, ovat juotostaidot ja elektroniikan perustiedot. Jos ymmärrät joitain ohjelmistokehityksen perusasioita, siitä olisi hyötyä, koska voit muokata ohjelmistoa tarpeidesi mukaan. Mutta jos haluat vain käyttää sitä meidän tapaamme, voit ladata ohjelmiston ja ladata sen omaan lamppuun.

Lampun tarvitsemat osat näkyvät yllä olevassa kuvassa. Jos haluat rakentaa sen täsmälleen samalla tavalla kuin me, tämä on mitä tarvitset:

• 100 kΩ: n vastus
• Wemos D1 mini (tai mikä tahansa muu ESP8266 -pohjainen kortti)
• jotkut WS2812B -LEDit (joko yksittäiset tai nauhat)
• joitakin kaapeleita
• USB -kaapeli (samanlainen kuin useimmissa älypuhelimissa, sen on oltava datakaapeli)
• metallinen kukkaruukku
• lasinen maljakko
• tölkki jääkukkasuihketta (tai jotain vastaavaa)
• kaksi puutikkua
• pieni pahvi (Wemos D1 minin kokoinen)

Tämän luettelon viisi viimeistä kohdetta ovat niitä, joita käytimme yhdessä erityisessä lamppumallissamme. Tätä lamppumallia käytämme esimerkkinä tässä oppaassa. Voit rakentaa oman lampun täsmälleen kuten tämä, mutta tietysti voit myös olla luova tässä osassa ja suunnitella oman lampun haluamallasi tavalla. Kuten kuvista näkyy, toinen rakentamamme näyttää erilaiselta kuin ensimmäinen ja meillä on jo ideoita uusista lamppumalleista. Tämä on siis osa, jossa on lähes rajattomat mahdollisuudet.

Emme tietenkään tarvitse vain osia, vaan myös työkaluja kaiken yhdistämiseksi. Tätä varten tarvitsemme seuraavat asiat:

• juotin (plus juote)
• jotain hiekkapaperia
• pari saksia
• kuumasulatusase
• puinen saha

Nyt kun meillä on kaikki mitä tarvitsemme, selitämme lampun perusidean, kuinka se kaikki toimii ja tietysti miten lamppu rakennetaan.

Vaihe 2: Perusidea ja miten se toimii

Perusidea näkyy johdotuskaaviossa. Hankkeen ytimessä on Wemos D1 -kortti, jossa on ESP8266 -mikrokontrolleri. ESP8266: n etuna on, että se on halpa ja siinä on WiFi suoraan aluksella, mikä on juuri sitä, mitä tarvitsemme. Käytimme Wemos D1 -korttia, koska tämän levyn kanssa et tarvitse ylimääräisiä työkaluja ohjelmiston lataamiseen mikro -ohjaimeen (paitsi tavallinen USB -datakaapeli). Mutta minkä tahansa ESP8266 -pohjaisen levyn pitäisi toimia tässä projektissa.

Lampun ohjaamiseen haluamme käyttää kapasitiivista kosketusanturia (eli sama perusperiaate kuin useimmissa älypuhelinten näytöissä). Tällainen kosketusanturi voidaan rakentaa liittämällä 100 kΩ: n vastus kahteen ESP8266 -nastaan (meidän tapauksessamme nastat D2 ja D5) ja liittämällä sitten lisäjohto nastaan D5 ja juottamalla sitten tämä lanka metallilevylle. Missä juotat tämän langan, riippuu valitsemastasi lampun suunnittelusta. Kytkentäkaaviossa käytimme juuri yleistä metallilevyä, mutta erityistä lamppumallia varten juotimme tämän kaapelin lampun metalliosaan. Jos olet kiinnostunut siitä, miten tämä toimii, on hyvä selitys Arduino -kirjaston verkkosivustolla, jota käytimme kapasitiivisen kosketusanturin ohjelmointiin.

Nyt kun meillä on jotain, jota voimme koskettaa lampun ohjaamiseen, tarvitsemme seuraavaksi valonlähteen. Tätä varten käytimme WS2812B -LED -valoja. Niitä käytetään laajasti eri projekteissa, ja niiden tärkein etu on, että voit hallita useiden LEDien väriä käyttämällä vain yhtä datayhteyttä ensimmäisen LED -valon ja mikrokontrollerin välillä (meidän tapauksessamme kytketty ESP8266: n D8: een). Projektissamme käytämme neljää WS2812B -LEDiä. Kytkentäkaaviossa kaksi on esitetty, mutta lisä -LEDien lisääminen toimii aivan kuten toisen lisääminen: Toisen LED -valon DOUT -nasta on kytkettävä kolmannen DIN -liittimeen ja VSS ja VDD on liitettävä maadoitusnastaan ja 5V pin vastaavasti. Nämä WS2812B -LEDit voidaan sitten ohjelmoida helposti, esim. Adafruitin NeoPixel -kirjaston kanssa.

Nyt meillä on kaikki tarvitsemamme ainesosat: mikro -ohjain, jossa on WiFi -yhteys, kosketusanturi lampun ja itse valonlähteen ohjaamiseen. Seuraavissa vaiheissa kuvataan, miten varsinainen lamppu rakennetaan ja miten ohjelmisto ladataan ja mitä on tehtävä, jotta kaksi (tai useampi) lamppua voi synkronoida Internetin kautta.

Vaihe 3: Elektroniikan juottaminen

Joten meidän on ensin juotettava kaikki elektroniset osat yhteen. Aloitimme juottamalla yksittäiset WS2812B -LEDit yhteen (kuten edellisessä vaiheessa on esitetty ja kuvattu). Jos tekisimme tämän projektin uudelleen, ostaisimme luultavasti vain nauhamuodossa olevat WS2812B -LEDit. Nämä nauhat voidaan leikata niin, että sinulla on täsmälleen haluamasi määrä LED -valoja, ja sinun tarvitsee vain juottaa kyseisen nauhan DIN-, VDD- ja VSS -liittimet ESP8266: n nastoihin D8, 5V ja G. Tämä olisi helpompaa kuin tehdä se samalla tavalla kuin teimme, mutta yksittäisten WS2812B -LEDien yhteen juottaminen on myös mahdollista, kuten kuvista näkyy (vaikka juotosliitoksemme eivät ole kovin kauniita - mutta ne toimivat)

Seuraavaksi juotimme vastuksen nastojen D2 ja D5 väliin. Tapissa D5 meidän on myös juotettava lisälanka, joka myöhemmin juotetaan lampun osaan, jonka pitäisi toimia kosketusanturina. Kuvista näet, ettemme juottaneet vastusta suoraan levylle, vaan juottaneet liittimet piirilevyyn, johon sitten asetimme vastuksen. Tämä johtui siitä, että halusimme selvittää, mikä vastus toimii parhaiten tässä projektissa, mutta voit myös juottaa vastuksen suoraan levylle.

Viimeisenä vaiheena voimme nyt liittää USB -kaapelimme Wemos D1 minin USB -pistokkeeseen (varmista, että sinulla on USB -datakaapeli - on myös kaapeleita, jotka toimivat vain latausta varten, mutta eivät tiedonsiirtoa varten, mutta tarvitsemme tietojen kyky päivittää ohjelmisto myöhemmin).

Vaihe 4: Lampun rakentaminen

Nyt kun elektroniset osat ovat valmiita, voimme aloittaa varsinaisen lampun valmistamisen. Tätä varten haluamme valaista maljakkoa ylhäältä LEDeillämme ja haluamme, että lampun valo on hajanaista. Koska löytämämme maljakkolasi on erittäin kirkas, käytimme Ice Flower Sprayä antamaan lasille himmeämmän ilmeen. Saatavana on useita suihkeversioita, jotka voivat antaa lasille himmeämmän tai hajautuneemman ilmeen, jotta voit vain katsoa mitä löydät. Jos käytät tätä suihketta, varmista, että kaikki on kuivunut hyvin ennen kuin jatkat. Tämä voi kestää useita tunteja käyttämästäsi suihkeesta riippuen.

Jotta voimme nyt rakentaa lampun, meidän on varmistettava, että metallinen kukkaruukku pysyy maljakon päällä oikealla korkeudella ja että elektroniikka on kiinnitetty kattilan sisään niin, että LEDit valaisevat maljakkoa. Tätä varten käytimme kahta puutikkua, hiekkapaperia ja puusahaa ristin tekemiseen. Tämä risti istuu maljakon päälle ja ristin päät liimataan kattilaan. Näin voimme varmistaa, että ruukku on oikealla korkeudella (jos puuristi on sopivan kokoinen).

Tätä varten käytimme ensin sahaa, jotta sauvat saisivat oikean koon. Sitten hioimme hiekkapaperilla uran yhden tikun keskelle. Nyt liimasimme toisen uraan kuumasulatuspistoolin avulla. Jos laitamme tämän maljakon päälle, se ei sovi hyvin, koska tikut eivät ole samalla tasolla. Hioimme siis kaksi uutta uraa alemmalla tasolla olevan tikun päissä niin, että risti sopii täydellisesti maljakkoon. Tämä näkyy hyvin kuvista.

Jos kaikki sopii hyvin, seuraava askel on liimata pahvi palan ristin päälle. Sen on oltava ristin puolella, jossa ei ole uria. Sitten liimasimme Wemos D1 -kortin pahvin päälle ja LEDit ristin toiselle puolelle.

Seuraava askel on sitten juottaa resistiivisen kosketusanturin kaapeli metallikattilaan. Näin voimme hallita lampun väriä koskettamalla kattilaa. Jos tämä on tehty, puuristi voidaan liimata metalliruukkuun kuumasulatuspistoolilla ja sen jälkeen risti ja kattila liimata maljakon päälle.

Viimeisenä vaiheena voimme nyt liimata USB -kaapelin superliimalla maljakkoon niin, että kaikki näyttää hyvältä ja siistiltä. Nyt olemme melkein valmiita.

Vaihe 5: Ota se käyttöön

Viimeinen vaihe on ladata ohjelmisto lamppuun ja määrittää palvelin, jota käytetään lampun synkronointiin. Jos olet kiinnostunut ohjelmiston toiminnasta, olet tervetullut tutustumaan lähdekoodiin, emme mene tässä liikaa yksityiskohtiin. Perusajatuksena on kuitenkin, että jokainen synkronoitava lamppu on yhdistettävä samaan MQTT -palvelimeen. MQTT on viestiprotokolla esineiden internetille ja koneiden väliselle kommunikaatiolle. Jos yksi lampuista muuttaa väriä, se julkaisee sen MQTT -palvelimelle, joka lähettää sitten signaalin kaikille muille lampuille, jotka sitten kehottavat myös vaihtamaan väriä.

Mutta älä huoli, sinun ei tarvitse ymmärtää mitään MQTT: stä, sen toiminnasta tai MQTT -palvelimen asentamisesta, jos haluat vain käyttää lamppua. Voit tietysti perustaa ja määrittää oman palvelimesi, jos haluat. Mutta jos et halua tehdä sitä, on saatavilla myös useita palveluita, joista voit vuokrata pilvessä isännöidyn MQTT -palvelimen. Käytimme tähän CloudMQTT: tä, jossa voit saada erittäin rajoitetun palvelimen jopa ilmaiseksi (mutta riittävän toiminnallisuuden ja kaistanleveyden vuoksi). Ilmaisen suunnitelman nimi on Cute Cat, ja jos saat jonkin niistä, sinun on vain tarkasteltava yksityiskohtia → Ilmentymän tiedot ja siellä näet MQTT -ilmentymän palvelimen, käyttäjän, salasanan ja portin. Nämä arvot ovat kaikki mitä tarvitset, joten kirjoita ne ylös:-)

Kun haluat ladata ohjelmiston lamppuun, sinun on kytkettävä USB -kaapeli kannettavaan tietokoneeseen tai tietokoneeseen ja voit ladata ohjelmiston Arduino -ohjelmiston avulla. Arduino -ohjelmiston asentaminen ja määrittäminen käytettäväksi ESP8266 -pohjaisten levyjen kanssa on kuvattu hyvin tässä Instructable -ohjelmassa, joten meidän ei tarvitse toistaa näitä vaiheita täällä.

Kun olet asentanut ja määrittänyt kaiken tarvitsemasi, siirry Arduino -ohjelmiston Työkalut → Hallitse kirjastoja -asemaan ja asenna tähän projektiin tarvittavat kirjastot: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (versiossa 0.11) ja ArduinoJson (versiossa 5, ei beta 6 -versio). Jos ne on asennettu, voit ladata lampun lähdekoodin tämän projektin Github -tietovarastostamme ja ladata sen lamppuun Arduino -ohjelmiston avulla.

Jos kaikki meni hyvin, lamppu käynnistyy ja on valmis käytettäväksi:-) Käynnistyksen aikana se syttyy sinisenä ja yrittää muodostaa yhteyden tunnettuun WiFi-verkkoon. Ensimmäisellä käynnistyksellä lamppu ei tietenkään tiedä mistään WiFi -yhteydestä, joten se käynnistää oman hotspotin (jonka nimi on yhdistelmä "Syncenlight" ja käyttämäsi ESP8266: n yksilöllinen tunniste). Voit yhdistää esim. älypuhelimesi tähän WiFi -verkkoon ja sinut ohjataan lampun asetussivulle, jossa voit määrittää WiFi -tunnistetietosi ja syöttää tarvittavat asetukset MQTT -palvelimelle (ne, jotka tarvitsit kirjoittaaksesi muutaman kappaleen aiemmin). Jos olet valmis, lamppu käynnistyy uudelleen ja on nyt täysin käyttövalmis!

Kerro meille, miten pidit tästä projektista tai jos sinulla on kysyttävää, toivomme, että pidit tästä Instructable-ohjelmasta:-)