Verkkoon yhdistetty SMART LED -animaatiokello verkkopohjaisella ohjauspaneelilla, aikapalvelin synkronoitu: 11 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämän kellon tarina ulottuu pitkälle - yli 30 vuotta. Isäni oli tämän ajatuksen edelläkävijä, kun olin vain 10 -vuotias, kauan ennen LED -vallankumousta - takaisin silloin, kun LED -valot ovat 1/1000 nykyisen häikäisevän kirkkautensa kirkkautta. Todellinen innovaattori, hän koodasi kokoonpanokielellä ja johdotti käsin jokaisen LEDin (vaikuttava kärsivällisyyden ja päättäväisyyden saavutus)! Hänen alkuperäinen versio toimii edelleen tähän päivään asti.

Halusin jatkaa siitä, mihin hän jäi, ja hyödyntää tekniikan kehitystä luodakseni kauniin kellon, joka olisi yhdistetty verkkoon, värikäs, hauska pelata ja täynnä kiinnostusta. Se on edennyt siihen pisteeseen, että haluaisimme julkaista kellon yleisölle avoimen lähdekoodin projektina, mutta myös tarjota valmiita tuotteita ostamisesta kiinnostuneille. Katso indiegogo -kampanjamme, jos olet kiinnostunut tukemaan!

Nykyisessä kellossa on monia ominaisuuksia ja se on täysin valmis ja toimiva tuote. Olemme erittäin tyytyväisiä sen laatuun ja toimivuuteen, mutta myös ominaisuuksiin ja vakauteen. Kello synkronoi joka minuutti aikapalvelimen kanssa varmistaen, että aika on aina täydellinen. Käyttäjien tarvitsee vain asettaa aikavyöhyke kerran, ottaa kesäaika käyttöön, eikä heidän tarvitse enää koskaan huolehtia kellon asettamisesta!

52 erilaista animaatiota säädettävällä värillä, nopeudella ja kirkkaudella antavat käyttäjälle tarkan hallinnan ja rajattoman vaihtelun. Suosikkitilat tallennetaan muistiin. Valoajastimet ja päivittäiset tapahtumat voidaan asettaa, jolloin käyttäjät voivat saada visuaalisen ilmoituksen valitulla hetkellä. Erityiset lomatilat voivat lisätä juhlallisuutta kotiisi Halloweenin, uudenvuoden tai joulun aikaan. Meillä on jopa pi -päivän erityistila, jossa kello animoi pi -numerot 100 numeroa joka tunti.

Kello saa virtaa verkkoon yhdistetystä solmusta MCU ESP8266 ja se on ohjelmoitu käyttämällä arduino -kieltä ja suosittuja c ++ -kirjastoja, jotka ovat vakiona arduino -alustassa. Haluatko tehdä sellaisen? Toimi seuraavasti:

Vaihe 1: Kokoa materiaalit

Tässä on täydellinen luettelo kaikesta mitä tarvitset hinnoilla ja linkeillä.

• 18 "halkaisijaltaan 1" paksu pyöreä puinen aihio - 10,40 dollaria - Lowes
• Valoa hajottava akryyli - 5,79 dollaria + 6,55 dollaria Toimitus = 12,34 dollaria Amazonilta
• (2) LED -esijohdotetut jouset 50 - 11,67 dollaria x 2 = 23,34 dollaria eBaysta
• LED -puolen säteilevä - 26,62 dollaria Adafruitilta
• ESP 8266 Solmu MCU - 8,39 dollaria Amazonilta
• 2,5 mm letti - 6,99 dollaria (10 kpl) Amazonilta
• 4 cm x 6 cm prototyyppipiirilevy - 9,99 dollaria (10 kpl: n pakkaus - tarvitset 1) Amazonilta
• Riviliittimet - 7,99 dollaria (20 kpl pakkaus - tarvitset 5)
• 1x8 mäntypala - 4,79 dollaria Lowesilta
• 1/4 kovapuulattiamateriaalia (jalustalle) Tuotenumero 422633 - 10,48 dollaria Lowesilta
• (1) 5v, 5a virtalähde - 14,99 dollaria Amazonilta
• 2,7 mm: n apumateriaali (tuote 757295000023) - 10,98 dollaria Home Depotilta
• (20) Mustat puuruuvit #6 - 6,83 dollaria - Amazon
• Tahra ja kirkas takki. Yleistä viimeistelyä suositellaan! - noin 20 dollaria Woodcraftilta
• (2) Mustat 1/4-20 mutterit (tuote 755801) - 1,38 dollaria Lowesilta
• (2) Mustat 1/4-20 pannupään ruuvit (tuote 755806) - 1,49 dollaria

Listattujen tavaroiden kokonaishinta tässä: 177,38 dollaria

Tarvittavat työkalut:

1. CNC -kone
2. Kuuma liimapistooli
3. Juotin
4. Dremel tai käsiviila
5. Langanpoistimet

Vaihe 2: Tutustu verkkosivuun

Tämä osa tekee kellosta sekä hauskan että viileän. Verkkosivu on jaettu neljään osaan: Yleiset asetukset, Väri, Soittoanimaatiot ja Numeroanimaatiot.

• Yleiset asetukset - Tämä osio sisältää säätöjä, kuten kesäaikaa, aikavyöhykettä jne. Tällä sivulla on myös mahdollisuus tallentaa ja palauttaa kolme eri kellokokoonpanoa. Tämän avulla käyttäjä voi tallentaa suosikkikohtauksia. Kaikki asetukset tallennetaan eepromiin (haihtumaton muisti); Lisäksi nykyinen asetus tallennetaan aina niin, että sähkökatkon sattuessa kello palaa siitä mihin se jäi.
• Värivaihtoehdot - Jokainen kellon osa on muokattavissa. Jos haluat muuttaa minkä tahansa elementin väriä, napsauta muutettavaa elementtiä vastaavaa painiketta ja napsauta sitten väripyörää. Väripyörän sisällä on puhdasta valkoista. Väripyörän ulkopuolella sammuu LED.
• Ring -animaatiot - Ring -animaatiot ovat tapahtumia, joita tapahtuu joka minuutti (eli animaatioita, jotka vievät minuuttiosoitinta) tai mielenkiintoista toimintaa, kuten heiluria. Valitse tästä useista vaihtoehdoista
• Numeroanimaatiot - Numeroanimaatiot ovat valonäyttöjä, joita ei ole linkitetty aikatapahtumaan. Pikemminkin ne luovat mielialaa tai kiinnostusta. Tässä on 52 eri vaihtoehtoa, ja niistä voidaan tehdä vieläkin mielenkiintoisempia säätämällä joko kirkkautta tai nopeutta liukusäätimillä.

Tämän sivun html ja javascript sisältyvät lähdekoodiin, jota isännöidään githubissa. Siihen päästään hetkessä.

Vaihe 3: Valmistele CNC -tiedostot

CNC -koneen rakennustyöt painavat mennä CNC -koneesi päälle. Mutta kuten kaikki tietävät, CNC -työ on 95% asennus ja 5% leikkaus! Muutama sana asetuksista on tässä tärkeä.

Ensinnäkin kiinteän kiinnityksen hankkiminen on välttämätöntä. Päätän pitää puun aihion painettuna näillä nokkakiinnikkeillä. Ne toimivat hämmästyttävästi ja ovat erittäin vahvoja! Jotta ne eivät vahingoita puuta, laitoin pieniä kumipaloja kosketusalueen ja puun väliin (tämä ei vähennä kiristysvoimaa). Sen lisäksi, että nämä kiinnikkeet ovat uskomattoman vahvoja, toinen merkittävä etu on se, että puristimen kokonaiskorkeus on työtason alapuolella, joten törmäysvaaraa ei koskaan ole. Jos sinulla ei ole näitä kiinnikkeitä, kaksipuolinen teippi voi toimia. Riippumatta menetelmästäsi, varmista voimakkaat pidikkeet ja viljan oikea kohdistus.

Tärkeä huomautus: Sinun on käännettävä kello ja CNC koneen molemmilla puolilla, joten muista indeksoida puukappale. Varmista, että voit kääntää sen ja olla tarkasti samassa paikassa. Tämä on välttämätöntä hyvän kellon leikkaamiseksi!

Nyt muutamia huomautuksia CAD- ja CAM -toiminnasta.

Cad -tiedosto (ProductionClockMaster.3dm) on Rhino3d -tiedosto ja siinä on kaikki kellolle tarvittavat CAD -kerrokset. Jos tarvitset yleisemmän muodon, olen sisällyttänyt myös *dxf -viennin kellon etu- ja takakerroksista. Tämän pitäisi olla kaikki tarvitsemasi tiedot.

CNC CAM -työ on jaettu 9 erilliseen CNC -toimintoon. Varsinaiset Mach3 -gcode -tiedostot sisältyvät GitHub -arkistoon sekä niitä tuottaneisiin VCarve -tiedostoihin (jos sinun on avattava ne ja vietävä toisella jälkiprosessorilla).

Kaikki projektin tiedostot ovat saatavilla GItHubissa. Näin voit tulkita tiedostoja. Ne ovat suhteellisen itsestään selviä, mutta tässä on lisäapua mahdollisen sekaannuksen selvittämiseksi. Viisi ensimmäistä tiedostoa on listattu leikkaustoimenpiteen järjestyksessä. Tiedoston nimi päättyy sulkuihin leikkaustyökalun koon kanssa. Joten esimerkiksi - 01_Takataskut_v1.8_ (1-2 tuumaa)

• Tämä tiedostonimi alkaa numerolla 01, joten se on ensimmäinen toiminto.
• Se leikkaa takataskut pois.
• Tämä on versio 1.8 (aloin 0.0: lla, joten se kertoo kuinka monta virhettä tein!)
• Käytä 1/2 tuuman leikkuutyökalua

Näiden viiden puupalkkitoiminnon lisäksi on kaksi telineoperaatiota, akryylielementti ja takakansi.

Yksi ainutlaatuinen toimenpide on T-rakoinen CNC-toiminto. Tämä tarjoaa kanavan työpöydän jalustan pulteille liukumista varten. Tarvitset T-urapalan, kuten yllä olevassa valokuvassa.

Jos tarvitset jotain muuta kuin tavallista Mach3 -jälkiprosessoria, avaa VCarve -tiedostot ja vie ne paikalliseen muotoon. Seuraavassa vaiheessa käymme läpi ytimen leikkaamisen ja havainnollistamme askel askeleelta, miltä kellon pitäisi näyttää kussakin vaiheessa.

Vaihe 4: Leikkaa kellon ydin, pöytäjalusta, akryylilaatat ja tukimateriaali

Tässä on joitain kuvia jokaisesta valmistuneesta kappaleesta, kun ne tulevat koneesta. Akryyli on haastavin leikkaus, koska akryylillä on taipumus sulaa, jos se lämpenee liikaa, ja se myös loistaa ja nostaa, jos sitä ei pidetä lujasti kiinni. Laserleikkuri olisi ihanteellinen, jos sinulla on sellainen. Kuten kuvasta näkyy, tein erityisen jigin, joka pitää kaikki neljä sivua tiukasti kiinni. Kaksipuolinen teippi olisi luultavasti paras tähän operaatioon, mutta sen poistaminen vie hieman enemmän aikaa.

Vaihe 5: Muokkaa kellotaululla ja viimeistele

Kelloa voidaan käyttää hienosti ilman tätä vaihetta, mutta on hauskaa muokata sitä tarpeidesi tai makusi mukaan. Olemme kokeilleet monia erilaisia malleja ja taivas on rajana täällä. Haluaisimme nähdä esimerkkejä keksimistäsi asioista!

Viimeistelyn suhteen olemme kokeilleet paljon erilaisia asioita, mutta rakastamme värjäyksen yksinkertaisuutta ja helppoutta. Rakastamme myös General Finishes -pintamaalia, koska se on erityisen helppo asentaa, kestävä ja näyttää hyvältä! Nyt on aika tehdä se ennen kuin aloitamme elektroniikan asennuksen.

Vinkki: Älä unohda tahraa myös pöytätelinettä, takalevyn pistoketta ja taustalevyä samanaikaisesti. Nämä lisävarusteet on helppo ottaa mukaan ja unohtaa!

Vaihe 6: Akryylilaatat ja telineen asennus

Kun olet levittänyt viimeistelyn puukappaleille, on aika painaa akryylilaatat sisään ja koota jalusta. Akryylilaatat ovat puristussovituksia eivätkä vaadi liimaa yleisesti ottaen. Jotkut laatat saattavat tarvita pieniä määriä hiomista tai viilausta, mutta yleensä nämä vain puristuvat paikoilleen ja olet valmis menemään. Jos huomaat, että jotkut niistä ovat liian löysiä ja putoavat, käytämme muutama tippa valkoista Elmers -koululiimaa, koska se on helppo levittää, kuivuu täysin kirkkaaksi ja antaa hyvän tarttuvuuden. Kellosi etuosa on nyt VALMIS! Seiso ja nauti.

Voit myös painaa telineeseen 1/4-20 muttereita ja pitsiä ruuveissa, jotka liukuvat alas T-uran kanavia pitkin. Pudota jalusta pohjaan hieman liimalla ja pöytäjalusta on nyt valmis!

Vaihe 7: Asenna esijohdotetut LED-valot kelloytimeen

Okei, lähestymme! Luultavasti aikaa vievin osa kelloa on yksittäisten LED-valojen painaminen. Kellon tässä osassa on yhteensä 100 LEDiä, ja koska LED -valoja on 50 kpl, tarvitset kaksi nauhaa, jotka on yhdistetty toisiinsa. LED -ontelojen toleranssit ovat sellaisia, että ne ovat pohjimmiltaan puristussovitteisia. Vaikka puristussovitustoleranssit pitävät LEDit paikallaan, käytämme pientä kuplia (hyvin pientä) kuumaa liimaa lisäturvan aikaansaamiseksi. Liian paljon liimaa ja ylimääräinen puristaa ja estää LEDit.

Tämän vaiheen jälkeen sinulla on useita silmukoita, jotka puristuvat kellon takaa, ja jotka on painettava alas, jotta takapaneeli mahtuu paikalleen. Hiukan kuumaa ilmaa hiustenkuivaimesta tekee langat joustavammiksi ja helpommiksi taivutettaviksi. Jälleen kuuma liima pitää nämä johdot kiinni.

Kaiken kaikkiaan tämä prosessi kestää noin 45 minuuttia - tunti. Katso yllä olevista kuvista, miltä tämän vaiheen pitäisi näyttää. Katso myös hauska time-lapse-video! Kunpa voisimme johdottaa sen nopeasti!

Vaihe 8: Kokoa elektroniikka

Sähköjohdotus on suunnilleen helppoa, mutta tässä on yksityiskohtainen selitys. Löysimme helpoimman tavan johdottaa käyttämällä 4 cm x 6 cm: n protolevyä (CNC -ontelon koko) ja asentamalla ruuviliittimet, jotka vastaanottavat LED -nauhat ja tasavirtasovittimen. Yritimme juottaa suoremmalla tavalla, eikä tämä ole vain hankalaa ja vaikeaa, vaan se tekee mahdottomaksi poistaa tai vaihtaa kellon suolet siinä tapauksessa, että ESP8266 rikkoutuu tai tarvitsee päivitystä. Otsikoiden käyttäminen on joustavampaa ja mielestämme helpompaa.

Kun ruuviliittimet on asennettu, liitä liittimet oikeisiin nastoihin yksinkertaisesti kytkentäkaavion mukaisesti. Piirilevyssä ei ole todellisia komponentteja, vain jälkiä otsikoista sopiviin ESP8266 -nastoihin.

Nasta 4 on renkaan merkkivalojen nasta ja nasta 2 on numeroiden tappi. Positiivinen menee VSS: ään ja negatiivinen maahan.

Ainoa muu tarvittava asia on 300ohmin vastus LED -nauhan datatapissa. Jokaisessa WS2812b -nauhassa, jonka olen koskaan nähnyt (ja olen nähnyt paljon), tämä on keskimmäinen tappi. Tämä vastus suojaa nauhaa jännitepiikeiltä ja ylijännitteiltä, jotka voivat aiheuttaa vaurioita tai arvaamatonta käyttäytymistä. Olen laiminlyönyt tämän vastuksen asentamisen ja olen polttanut nauhan ensimmäisen LED -valon (muina aikoina mitään ei tapahtunut ja se toimi täydellisesti). Vastus tulee lisätä riviin, mikä tarkoittaa, että se toimii ketjun linkkinä, joka yhdistää levyn johtoon LED -valoon. Joissakin LED -nauhoissa nämä vastukset on jo asennettu ja toisissa ei. Jos et ole varma, onko LED -nauhassa yksi, lisää se joka tapauksessa. Siitä ei ole haittaa. Muista lisätä tämä vastus inline mahdollisimman lähelle liitäntäjohdon LED -puolta EI PCB -puolta.

Kellon takana oleva ontelo on suunniteltu kahteen tarkoitukseen. Joko se voi vastaanottaa 5 voltin muuntajan rungon seinälle asennusta varten tai se voi pitää lisävarusteena saatavan akun takaisin. Tässä on yleinen 5 voltin akku, jota käytetään laajentamaan langattomien laitteiden valikoimaa. Osta USB -2,5 mm: n sovitin ja kellosi on nyt akkukäyttöinen!

Sinun on porattava reikä keskiontelosta piirilevyyn saadaksesi naaraspuolisen DC -letin. Tämä on helppo tehdä yksinkertaisesti kääntämällä poranterää. Muista pysyä matalana, jotta et poraa kellon etupuolen läpi! Kuvassa on valmis poraus, jossa letti on kääritty siististi onteloon.

Vaihe 9: Lataa koodi

Kellon koodi löytyy brightlightart github -sivulta. Koodia parannetaan jatkuvasti ja se kommentoidaan hyvin. Jos et tunne *.ino -tiedostoja, tämä on Arduino -tiedostomuoto ja se on käännettävä arduino IDE: llä. Kun olet koonnut, lataat ESP8266: n vakiomikro -USB -liitännän kautta. Jos tarvitset apua tämän tekemisessä ESP 8266: n avulla, tässä on erinomainen opetusohjelma sen ohjelmoimiseksi tällä suositulla käyttöliittymällä. Se on melko lähellä laatikkoa, mutta ei aivan!

Mitä nämä eri tiedostot tekevät? Tässä on erittely näiden tiedostojen rakenteesta ja siitä, mitä ne tekevät suuressa kuvassa.

Verkkopalvelinkansio

Index.htm -Kun koodi on alun perin ladattu ESP8266: een, sinulle näytetään lataussivu, jossa sinua pyydetään lataamaan tiedosto. Lataa index.htm -tiedosto. Tämä tiedosto palvelee verkkosivua - muut kansion tiedostot isännöidään osoitteessa brightlightart.com, mutta ne ovat tässä viitteenä, jos haluat muuttaa tyylitaulukoita/javascriptia ja isännöidä ne itse

Pääkansio

• enLIGHTen-LED-Clock.ino-Tämä on kantatiedosto ja se on peräisin erinomaisesta McLighting-projektista. Käsikirjoitusta on muutettu voimakkaasti alkuperäisestä tilastaan, mutta olemme velkaa tälle projektille erinomaisena lähtökohtana projektillemme.
• colormodes.h - Käsittelee suurimman osan renkaan animaatioista. Hoitaa myös aikatoiminnot.
• määritelmät. h - Määrittää suurimman osan globaaleista muuttujista.
• request_handlers.h - Tämä viestii ESP8266: n kanssa ja käsittelee saapuvat pyynnöt ja lähettää tietoja ESP8266: lle.
• spiffs_webserver.h - Auttaa palvelemaan ja tulkitsemaan verkkosivua. Tämä on ainoa tiedosto ilman muutoksia McLighting -projektista.
• WS2812FX.cpp - Käsittelee numeroiden vaaleita animaatioita. Tämä on lähes kokonaan otettu erinomaisesta kiturfer WS2812B -kirjastosta. Tärkein muutos tässä on toimintojen lisääminen, jotta tuntiosoitin pysyy valaistuna
• WS2812FX.h - otsikkotiedosto, joka tulee WS2812fx -kirjaston mukana. Tämä on suurelta osin ennallaan.

Lisää Sisällytä tiedostoja

Tässä olevien tiedostojen lisäksi tarvitset seuraavat kirjastot. Nämä ovat vakiokirjastoja, ja ne voidaan helposti sisällyttää hakuun IDE: ssä.

• NtpClientLib.h
• DNS -palvelin.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Ticker.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketsServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• ESP8266WebServer.

Vaihe 10: EnLIGHTen -kellon ja esittelyn alkuasetukset

Lähdekoodin lataamisen ja virran kytkemisen jälkeen ensimmäisen kerran kaikki valot palavat sinisenä. Tämä osoittaa, että kello lähettää tukiasemaa ja odottaa yhteyden muodostamista. Skannaa lähellä olevat verkot puhelimella, kannettavalla tietokoneella tai millä tahansa langattomalla laitteella (kuten tekisit, jos yrität muodostaa Internet -yhteyden kahvilassa). Käytettävissä olevien verkkojen luettelossa sinun pitäisi nähdä yksi nimeltä "kello". Yhdistä siihen.

Kun muodostat yhteyden tähän verkkoon, se lataa automaattisesti verkkosivun (jälleen, kuten uudelleenohjaus, jonka kokisit kahvilassa). Ole kärsivällinen, sillä tämä voi joskus kestää jopa 30 sekuntia. Verkkosivu pyytää sinua etsimään lähiverkkoja. Valitse koti- tai toimistoverkko ja anna sille WiFi -salasana. Kun valitset Lähetä, paikallisen verkon langattoman verkon salasana tallennetaan muistiin. Sinun on tehtävä tämä vain kerran. Kello käynnistyy uudelleen.

Kun se käynnistyy uudelleen, näet numerosarjan järjestyksessä. Sen näyttämät numerot ovat sen verkkosivun IP -osoite, johon haluat muodostaa yhteyden. Joten esimerkiksi se voi näyttää 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. Tämä tarkoittaa https://192.168.0.31. Kirjoita tämä osoite verkkosivulle ja sinun pitäisi nyt muodostaa yhteys kelloosi. Konfiguroi ja pidä hauskaa! Kello käyttää jälleen websocket -tekniikkaa, joten tekemäsi muutokset näkyvät välittömästi ilman, että sinun on painettava Tallenna tai päivitä verkkosivu. Se on erittäin interaktiivista ja hauskaa tässä suhteessa!

Jos yhteys jostain syystä katkeaa, päivitä vain verkkosivusi. Useimmat reitittimet pitävät ip -osoitteen samana liitetyille laitteille, mutta aika ajoin niillä on taipumus muuttua, joten kiinnitä huomiota käynnistykseen. Jos haluat muistuttaa verkkosivun IP -osoitteesta, käynnistä kello uudelleen.

Kun olet tyytyväinen koodin toimintaan, älä unohda asentaa tausta -ainetta! Esiporatut reiät helpottavat kohdistamista. Paina kaikki ylpeänä olevat johdot alas ja nyt johdot ovat turvassa ja kello näyttää hyvin valmiilta!

Vaihe 11: Rakenna, kehitä, tue ja nauti

Haluaisimme nähdä, että mahdollisimman monet ihmiset rakentavat ja nauttivat tästä kellosta. Olemme rakastaneet tätä projektia ja haluamme muidenkin jakavan kokemuksen! Meillä on ollut niin hauskaa ratkaista ongelmia, voittaa esteitä, puristaa vikoja ja olla palkittu hauskalla ja mielekkäällä valolla. Luovan avoimen lähdekoodin yhteisöltä saamamme hyöty on korvaamaton ja on rohkaissut meitä julkaisemaan tämän lähdemateriaalin jaettua oppimista, jatkuvaa parantamista ja teknistä nautintoa varten. Haluaisimme kuulla onnistuneista rakenteista ja tavoista, joilla olet parantanut ENLIGHTen -kelloa. Jätä meille linja ja kerro meille!

Kaikilla ei ole aikaa, taitoja, työkaluja tai resursseja rakentaa yhtä näistä kelloista tyhjästä.