Lelun ohjaama joulukuusen valo: 12 vaihetta (kuvilla)

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

Tervehdys tekijät!

Joulu ja uusi vuosi on tulossa. Se tarkoittaa juhlatunnelmaa, lahjoja ja tietysti kirkkailla värikkäillä valoilla koristeltua joulukuusta.

Minulle massamarkkinoiden joulukuusi valot ovat liian tylsää. Lasten miellyttämiseksi tein ainutlaatuisen joulukuusen koristeen, jota ohjataan lelulla.

Tässä oppaassa kerron, miten voit tehdä sen.

Vaihe 1: Idea

Ajatuksena on laittaa esimerkiksi pehmeä lelu joulukuusen alle ja tehdä siitä älykäs. Haluan, että lelu lukee minkä tahansa kiinnitetyn esineen värin ja maalaa puun tällä värillä. Siten se on hauska peli lapsille, jotka voivat käyttää eri asioita maalatakseen joulukuusen eri väreillä.

Vaihe 2: Valmistelu. LED-nauha

Ensin minun on löydettävä korvaus tavallisille jouluvaloille.

Uusien valojen tulee olla kirkkaita, värillisiä ja mikä tärkeintä, niiden on oltava helposti ohjelmoitavissa.

Valitsin jouluvaloiksi osoitettavan ohjelmoitavan digitaalisen RGB ws2812b LED -nauhan. Nämä LED -nauhat ovat erittäin suosittuja, niitä löytyy mistä tahansa. Ne on helppo yhdistää eri Arduino -ohjaimiin. Tällaisia LED -valoja myydään useiden kymmenien kappaleiden nauhoina, ja ne saavat virtaa 5 12 tai 24 V DC. Voit linkittää useita nauhoja peräkkäin ja hallita valtavaa määrää LED -valoja.

Löysin pari tällaista nauhaa kotona. Nauhoissani on 50 LEDiä ja niitä ohjaa 5 V DC.

2 x WS2812B Valmiiksi juotettu LED-moduulin merkkijonosolmu ~ 18 $

Tässä on mahdollinen korvaaminen Amazon -kaupasta:

• WS2812b 5m 60leds/pixels/m Joustava yksilöllisesti osoitettava LED -nauha
• ALITOVE 16.4ft WS2812B Yksilöllisesti osoitettava LED -nauhavalo

LED -nauhoja on paljon. Ne eroavat toisistaan LEDien lukumäärän, LEDien välisen etäisyyden, ryhmittelyn, syöttöjännitteen jne. Mukaan. Valitse mitä haluat.

Lelulleni valmistin pienen joulukuusi, joten 100LED riittää minulle.

Vaihe 3: Valmistelu. Lelu

Etsi lelu ja päätä, mihin LED -nauhaohjain sijoitetaan.

Tämä vaihe on tärkein, koska lapset arvioivat tuloksen =).

Löysin läheisestä lelukaupasta ihanan uudenvuoden karhun. Voit parantaa jo olemassa olevaa leluasi.

Päätin peittää LED -nauhaohjaimen kankaalla ja ommella sen tassuille. Haluan, että karhu näyttää siltä, että sillä on lahja.

Ostin kaksi kangasta, joissa oli hauskoja kuvioita. Toinen on pehmeä alustalle ja toinen on ohut yläkerrokselle.

Vaihe 4: Valmistelu. Elektroniikka

Tarvitset joitain elektronisia komponentteja, jotta lelu olisi älykkäämpi.

Käytän Amperka -myymälän katkaisulautoja ja Arduino -kilpiä. Minusta ne ovat erittäin käteviä modulaarisen rakenteen vuoksi. Moduulit voidaan yhdistää helposti ilman juottamista.

Niiden ostaminen voi olla vaikeaa, joten sisällytän linkit mahdolliseen korvaamiseen.

Ohjain

Käytän ESP-126-sirulle perustuvaa ESP-12-kehityskorttia. Nämä levyt ovat erittäin pieniä ja niissä on tarpeeksi toimintoja. Hyvä valinta pieniin projekteihin, jotka vaativat rajoitetusti tilaa, vaikka et käytä WiFi -yhteyttä ja muodostat Internet -yhteyden.

1 x Amperka Wi-Fi -paikka ~ 19 $

Käytän tätä kehityskorttia, koska se on yhteensopiva muiden saman valmistajan moduulien kanssa.

Lisäksi sillä on neliön muoto! Sen pitäisi mahtua helposti karhun pieneen lahjapakkaukseen.

Mahdollinen vaihto:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Värianturi

Värin määrittämiseen käytän Amperka Troyka TCS34725 -värianturin katkaisukorttia. Anturini on yhteensopiva ohjainkortin kanssa, mutta se voidaan korvata tällä:

1 x RGB -värianturi, jossa IR -suodatin ja valkoinen LED - TCS34725 ~ 8 $

Tämä anturi käyttää I2C -rajapintaa kommunikointiin. Siinä on sisäänrakennettu kirkas LED ja laajat asetukset, kuten värin vahvistus tai värin integrointi tarkempaa tunnistusta varten.

Painike

Yksinkertainen Arduino -yhteensopiva painike. Käytän sitä kosketusanturina ilmoittamalla ohjaimelle, että on tarpeen lukea uuden kohteen väri.

1 x Amperka Troyka -painikemoduuli ~ 1 $

Mahdollinen vaihto:

• Adafruit-painikkeen virtakytkimen katkaisu
• Elektroniset rakennuspalikat -painikemoduuli

AC-DC-jännitemuuntaja

LED-nauhan ja ohjaimen virtalähteeksi ostin AC-DC 5V 8A -virtalähteen.

1 x 5V 8.0A 40W virtalähde ~ 16 $

LED -nauhani saa 5V virtalähteen. 8A virta riittää valtava määrä LED -valoja. Käytän myös ESP -ohjainta virtalähteestä. Muista ostaa virtalähteitä eristetyissä koteloissa ilman avoimia kosketuslevyjä!

Mahdollinen vaihto:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC -DC -sovittimen virtalähteen muunnin
• MEAN WELL alkuperäinen LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Valinnainen:

DC-DC-jännitemuuntaja ja WS2812b-ohjain

Arduino -ohjaimissa ws2812b -LED -nauhan signaalijohto voidaan kytkeä suoraan ohjainkortin nastoihin. Useimmat ESP8266 -kehityskorttien nastat eivät ole yhteensopivia 5V -logiikan kanssa. Nyt on parempi liittää LED -nauha suoraan tällaisiin ohjaimiin. Tämän ongelman ratkaisemiseksi käytän tätä moduulia.

1 x Amperka Troyka ws2812 LED -nauhaohjain ~ 9 $

Käytän tätä moduulia, koska se kiinnittyy helposti ohjaimeen. Moduulissa on myös 5 voltin logiikkapuskuri ja DC-DC-jännitemuunnin 5 tai 3,3 V. Tällä tavalla ESP -ohjainta voidaan käyttää yhdellä johdolla yhdessä 12 tai 24 V: n LED -nauhan kanssa.

Vaihe 5: Kokoaminen. Elektroniikka

Kokoa elektroniset komponentit. Liitin komponentit oheisen kaavion mukaisesti.

Kaavio voi vaihdella komponenttien mukaan, mutta merkitys pysyy samana.

• Liitä painike ohjaimeen. Liitin sen A2 Esp8266 -nastaan. Jos et käytä moduulia, voit kytkeä yhteisen hetkellisen painikkeen vastuksen kautta.
• Liitä värianturi ohjaimeen. TCS34725 -värisensorin katkaisukortit kommunikoivat I2C -väylän avulla. Yhdistä SDA- ja SCL -nastat anturin ja ohjaimen välille. Jos anturikortissasi on LED -nasta integroidun LED -valon ohjaamiseksi, liitä se. Liitin LED -nastani A0 Esp8266 -tappiin.
• Liitä LED -nauhan toinen pää ohjaimeen. ws2812b LED -nauha liitetään ohjaimeen DI -nastan avulla. Ws2812b -LED -nauhojen logiikkajännite on 5 V. Jos käytät Arduinon kaltaisia kortteja, voit liittää DI -nastan suoraan ohjaimen tapiin. Loogisen tason jännite useimmissa Esp8266 -levyissä on 3,3 V, joten käytä loogista tasomuunninta tai LED -nauhaohjainta. Juotin DI Strip -johdon ohjainkorttiin ja liitin ohjainkortin A5 Esp8266 -tappiin.
• Kiinnitä LED -nauhan toinen pää virtalähteeseen. Se, jossa on DO -nasta. Juotta pistoke tarvittaessa virtalähteeseen. Älä unohda eristää johtoja.

Ws2812b -LED -nauhani saa virtansa 5 V: sta. Sain sekä nauhalle että ohjaimelle virtaa yhdestä AC-DC 5V virtalähteestä. Jos LED -nauhasi toimii 12 tai 24 V jännitteellä, käytä alennusjännitemuuntajaa kaiken elektroniikan virransyöttöön yhdestä virtalähteestä.

Vaihe 6: XOD

Ohjelmoidaan ohjain.

Kuten aiemmissa projekteissani, käytän ohjaimen laiteohjelmiston visuaalista XOD -ohjelmointiympäristöä.

Olen julkaissut pari kirjastoa, jotka tarvitset ohjelman luomiseksi. Muista siis lisätä ne XOD -työtilaasi.

• gabbapeople/joulukuusi - Kirjasto sisältää ws2811 Neopixel -ohjaimen ja tcs34725 -värianturin kääreen.
• gabbapeople/color - Kirjasto, joka toimii värien kanssa XOD: ssa.

Seuraavaksi kuvailen kuinka ohjelmoida tämä laite XOD: iin.

Vaihe 7: Ohjelmointi

Tässä ovat tarvitsemasi solmut:

Tsc-väri-anturisolmu.

Tämä on ensimmäinen solmu, joka sijoitetaan laastariin. Sitä käytetään anturin väriarvon mittaamiseen. Node käyttää I2C -rajapintaa tietojen vaihtamiseen.

Värianturi tunnistaa pinnan värin RGB -asteikolla. Väri on seurausta valonlähteen, esineen ja tarkkailijan välisestä vuorovaikutuksesta. Heijastuneen valon tapauksessa esineeseen putoava valo heijastuu tai imeytyy pinnan ominaisuuksista riippuen. Useimmat värianturit sisältävät valkoisen valonsäteilijän ja kolme valovoima -anturia, joissa on värisuodattimet.

• LED- ja LUM-sisääntulonapit ovat anturin katkaisukortin sisäänrakennettua LED-valoa varten. Tämä sisäänrakennettu LED on anturin valonsäde. Järjestelmäni mukaan laitoin A0 -arvon LED -nastaan ja asetin 1 luminanssiarvon LUM -nastaan.
• IT -nasta määrittää integrointiajan arvon. Tämä tekijä kuvaa useita syklejä värin integroimiseksi. Mahdolliset IT -arvot ovat 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• GAIN -nastan arvo on vahvistinkerroin. Tämä kerroin parantaa väriä. Voit parantaa värin arvoa 4, 16 tai 60 kertaa. Et voi parantaa väriä. Sitten GAIN -nastan arvon on oltava yhtä suuri kuin 1. Sain tarkimman tuloksen käyttämällä 20 IT -arvoa ja 60 GAIN -arvoa.
• INIT -nasta käynnistää anturin alustamisen ja määrittää mukautetut tekijät. Vaihdan INIT -nasta -arvoksi Käynnistys.
• UPD -nasta laukaisee uuden anturin lukeman. Olkoon tämä arvo jatkuva.

Tcs-color-node antaa väriarvon mukautetun värityypin muodossa.

Ws2811 -solmu

Tätä solmua käytetään LED -nauhan tai matriisin asettamiseen.

• DI -nasta on kortin portin numero, johon LED -nauha tai matriisi on kytketty. Järjestelmäni mukaan laitoin sille A5 -arvon.
• Aseta käytettyjen LED -valojen määrä SIZE -nastaan. Minulla on kaksi led -nauhaa, joissa on 50 diodia, kytketty toisiinsa, joten asetin SIZE -arvon 100.
• B -nasta asettaa kaikkien LEDien yleisen kirkkauden välille 0-100. Asetin kirkkaudeksi 80.

Tämä solmu alustaa LED -nauhan tai matriisin ja muodostaa mukautetun tyypin ws2811 lisätoimintoja varten.

Kaikki värit -solmu

Kun ws2811 -solmu on asennettu, voit ohjata LED -nauhaa eri toiminnallisilla solmuilla.

• väri-kaikki. Node maalaa kaikki nauhan tai matriisin LEDit valitulla värillä.
• väri-pikseli. Solmu värittää tietyn LED -valon nauhalle valitulla värillä. Laita pikselin numero PN -nastaan.
• väri-n-pikseliä. Solmu värittää ryhmän N LEDiä valitulla värillä. Määritä ryhmän aloitus -LED -numero STRT -nastalla. Määritä ryhmän järjestys STEP -nastassa. Jos esimerkiksi haluat maalata joka toinen LED, joka alkaa numerolla 30 ja päättyy numeroon 70, kirjoita seuraavat arvot: STRT = 30; N = 40 (70-30); VAIHE = 2.

Tässä projektissa ohjaan kaikkia LED-valoja samanaikaisesti ja käytän värisolmua.

Linkitän kaikki värisolmun ensimmäisen sisääntulonapin ws2811-solmun lähtötappiin. Sitten linkitän tulon CLR -nastan, joka ottaa väriarvon anturin ulostulonappiin.

Pulssi värisolmun SET-nastassa laukaisee uuden värijoukon.

Painikesolmu

Käytän painiketta ilmoittaakseni ohjaimelle uudesta esineestä värianturin edessä. Tätä varten asetan painikesolmun korjaustiedostoon ja linkitän sen tulostus PRS-nastan värisolmun SET-nastaan. Tällä tavalla painikkeen napsauttaminen tuottaa pulssisignaalin värin muuttamiseksi.

Kiinnitin painikkeen A2 Esp8266 -tappiin, joten laitoin A2 -arvon PORT -nastaan.

Puhdista solmu

Värianturi voi tuottaa väriarvoja suurella alueella. LED-nauha ei kuitenkaan pysty näyttämään sävyjen välissä. Tämän ratkaisemiseksi käytän vain niin sanottuja puhtaita värejä. Niillä on mielivaltainen sävy, mutta niiden kylläisyys on aina suurin. Väriarvon puhdistamiseksi sijoitan puhdistussolmun tsc-color-sensor ja color-all-solmujen väliin.

Korjaus on valmis, voit painaa Deploy -painiketta, valita levyn tyypin ja ladata sen laitteelle.

Vaihe 8: Kokoaminen. Runko

Voin aloittaa pehmeän kotelon luomisen ja varmistaa, että laite toimii niin kuin pitää.

Kehyksenä tulostin laatikon kuvion paksulle pahville.

Taivuta sitten laatikon sivut ja tee neliönmuotoinen reikä värianturille.

Huomautus:

Tein tämän kotelon erityisesti elektronisille komponenteilleni, jotka todennäköisesti eroavat sinun. Kotelo ei ole universaali, lisäksi sinulla voi olla täysin erilainen lelu. Käytä siis mielikuvitusta!

Vaihe 9: Kokoaminen. Kangas

Laitoin kaksi eri kangasta päällekkäin.

Pehmeä paksu kangas on tilavuuden ja ohut ulkonäkö. Molemmissa kankaissa tein myös reiän anturille.

Kiinnitin pahvilaatikon kankaalle tavallisella teipillä. Samalla tavalla kiinnitin reiän reunat.

Leikkasin sitten ylimääräiset kangaspalat pois ja ompelen reiän ääriviivat käsin sisäpuolelta.

Minun on sanottava, etten ole paras ompelija, joten älä arvioi laatua. =)

Vaihe 10: Kokoaminen. Pehmeä kuori

Venytin kankaan ja kiinnitin sen samalla teipillä. Nauha pysyy kotelon sisällä eikä ole näkyvissä.

Sitten laitoin laitteen runkoon ja ompelin sen täysin muodon ympärille lukuun ottamatta yhtä kulmaa, jossa johdot menevät.

Vaihe 11: Kokoaminen. Lelu ja laite

Ompelin laitteeni nallekarvan tassuihin.

Halusin näyttää siltä, että hänellä on pieni joululahja.

Vaihe 12: Tulos

Kun laite on ohjelmoitu ja kiinnitetty leluun, voit liittää LED -nauhan ja laittaa lelun puun alle!

Kiinnitä värilliset esineet nallekarhuihin ja puu maalataan samanväriseksi!

Tilaa Jos pidät tästä miniprojektista! =)

Tulee paljon erilaisia hauskoja ohjeita.