Цветно синхронизирани сензорни лампи: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

За този проект ще направим две лампи, които могат да променят цвета си чрез докосване и които могат да синхронизират този цвят помежду си по интернет. Използвахме това като коледен подарък за приятел, който се премести в друг град. Тя взе една от лампите, а другата остава при нас. По този начин и двамата имаме красива лампа, като същевременно можем да си изпращаме цветове. Това е приятен и готин начин за комуникация помежду си, дори и разделени, и много по -лека форма на комуникация, отколкото чрез текст, глас или снимки.

Този проект е вдъхновен от проекта Syncenlight на немското радио шоу Netzbasteln, въпреки че сме модифицирали софтуера малко тихо и изградихме по -сложни лампи за нашия проект. Във видеото можете да видите как работи. За демонстрационни цели двете лампи стоят точно една до друга - но дори би работило, ако бяха на противоположните страни на планетата (стига да има WiFi).

Стъпка 1: Необходими умения, инструменти и части

Тъй като трябва да запояваме електрониката на лампата, единствените специални умения, необходими за този проект, са умения за запояване и основно разбиране за електрониката. Ако разбирате някои основни неща за разработката на софтуер, това би било плюс, защото можете да промените софтуера според вашите нужди. Но ако просто искате да го използвате по начина, по който го направихме, можете просто да изтеглите софтуера и да го качите в собствената си лампа.

Частите, които са необходими за лампата, могат да се видят на горната снимка. Ако искате да го изградите точно както направихме, това ви трябва:

• резистор 100kΩ
• Wemos D1 mini (или всяка друга платка, базирана на ESP8266)
• някои светодиоди WS2812B (единични или лента от тях)
• някои кабели
• USB кабел (същия вид, който се използва за повечето смартфони, трябва да бъде кабел за данни)
• метална саксия
• стъклена ваза
• кутия спрей от ледено цвете (или нещо подобно)
• две дървени пръчки
• малко парче картон (с размерите на Wemos D1 mini)

Последните пет елемента в този списък са тези, които използвахме за един от нашите специфични дизайни на лампи. Това е дизайнът на лампата, който ще използваме като пример в тази инструкция. Можете да изградите своя собствена лампа точно като тази, но разбира се можете също да проявите креативност в тази част и да проектирате своя собствена лампа, както искате. Както можете да видите на снимките, втората, която изграждаме, изглежда различно от първата и вече имаме идеи за нови дизайни на лампи. Така че това е частта, в която има почти безкрайни възможности.

Разбира се, ние не се нуждаем само от частите, но и от инструментите, за да съберем всичко заедно. За това се нуждаем от следните елементи:

• поялник (плюс спойка)
• малко шкурка
• ножица
• пистолет за топене
• трион за дърво

Сега, когато имаме всичко необходимо, ще обясним основната идея на лампата, как работи тя и разбира се как да я изградим.

Стъпка 2: Основната идея и как работи

Основната идея може да се види в схемата на окабеляване. В основата на проекта е мини платката Wemos D1, която има микроконтролер ESP8266. Предимството на ESP8266 е, че е евтин и има WiFi директно на борда, което е точно това, от което се нуждаем. Използвахме мини платката Wemos D1, тъй като с тази платка не се нуждаете от допълнителни инструменти, за да качите софтуера на микроконтролера (освен стандартен USB кабел за данни). Но всяка дъска, базирана на ESP8266, трябва да работи за този проект.

За да управляваме лампата, искаме да използваме капацитивен сензор за докосване (така че същият основен принцип се използва в повечето дисплеи на смартфони). Такъв сензор за докосване може да бъде конструиран чрез свързване на 100kΩ резистор с два пина на ESP8266 (в нашия случай щифтове D2 и D5) и след това свързване на допълнителен проводник към щифт D5 и след това запояване на този проводник върху метална плоча. Където запоявате този проводник, зависи от дизайна на лампата, който сте избрали. В схемата на окабеляване току -що използвахме обща метална плоча, но за нашия специфичен дизайн на лампата запоехме този кабел към металната част на лампата. Ако се интересувате как точно работи това, има добро обяснение на уебсайта за библиотеката Arduino, което използвахме за програмиране на капацитивния сензор за докосване.

След като имаме нещо, което можем да докоснем, за да управляваме лампата, следващото нещо, от което се нуждаем, е източник на светлина. За това използвахме светодиоди WS2812B. Те се използват широко в различни проекти и основното им предимство е, че можете да контролирате цвета на множество светодиоди, като използвате само една връзка за данни между първия светодиод и микроконтролера (в нашия случай свързан към D8 на ESP8266). В нашия проект ние използваме четири светодиода WS2812B. В схемата на окабеляване са показани два, но добавянето на допълнителни светодиоди работи точно като добавянето на втория: ПИН DOUT на втория светодиод трябва да бъде свързан към DIN на третия и VSS и VDD трябва да бъдат свързани към заземяващия щифт и 5V щифт съответно. След това тези светодиоди WS2812B могат лесно да бъдат програмирани, напр. с библиотеката NeoPixel на Adafruit.

Сега имаме всички необходими съставки: микроконтролер с възможност за WiFi, сензор за докосване за управление на лампата и самия източник на светлина. В следващите стъпки ще опишем как да изградим действителната лампа и как да качим софтуера и какво трябва да се направи, така че две (или повече) лампи да могат да се синхронизират през интернет.

Стъпка 3: Запояване на електрониката

Така че първо трябва да запояваме всички електронни части заедно. Започнахме със запояване на отделните светодиоди WS2812B заедно (както е показано и описано в предишната стъпка). Ако щяхме да направим този проект отново, вероятно бихме купили светодиодите WS2812B под формата на лента. Тези ленти могат да бъдат изрязани, така че да имате точно това количество светодиоди, което искате, а след това просто трябва да запоите DIN, VDD и VSS конекторите на тази лента към щифтове D8, 5V и G на ESP8266. Това би било по -лесно, отколкото да го направим по начина, по който го направихме, но е възможно и запояване на отделните светодиоди WS2812B заедно, както може да се види на снимките (въпреки че нашите запояващи съединения не са много красиви - но те работят)

След това запояваме резистора между щифтове D2 и D5. На щифт D5 също трябва да запояваме допълнителен проводник, който по -късно ще бъде запоен върху частта от лампата, която трябва да функционира като сензор за докосване. На снимките можете да видите, че не запоявахме резистора директно към платката, а вместо това споехме конектори към платката, в която след това поставихме резистора. Това беше така, защото искахме да разберем кой резистор работи най -добре за този проект, но можете също да запоите резистора директно към платката.

Като последна стъпка вече можем да свържем нашия USB кабел към USB щепсела на Wemos D1 mini (уверете се, че имате USB кабел за данни - има и кабели, които работят само за зареждане, но не и за прехвърляне на данни, но имаме нужда от възможност за прехвърляне на софтуера по -късно).

Стъпка 4: Изграждане на лампата

Сега, когато електронните части са готови, можем да започнем да правим истинската лампа. За това искаме да осветим вазата отгоре с нашите светодиоди и искаме светлината на лампата да бъде разсеяна. Тъй като стъклото на вазата, което открихме, е много ясно, използвахме спрей за ледени цветя, за да придадем на стъклото по -матов вид. Налични са няколко версии на спрей, които могат да придадат на стъклото по -матов или дифузен вид, така че можете просто да погледнете това, което можете да намерите. Ако използвате този спрей, уверете се, че всичко е добре изсушено, преди да продължите. Това може да отнеме няколко часа в зависимост от спрея, който използвате.

За да изградим сега лампата, трябва да се уверим, че металната саксия за цветя остава отгоре на вазата на правилната височина и че електрониката е поставена вътре в саксията, така че светодиодите да осветяват вазата. За да направим това, използвахме двете дървени пръчки, шкурката и триона за дърво, за да направим кръст. Този кръст ще седи върху вазата и краищата на кръста ще бъдат залепени за саксията. По този начин можем да се уверим, че саксията е на правилната височина (ако дървеният кръст има подходящ размер).

За да направим това, първо използвахме триона, за да получим дървените пръчки до правилния размер. След това използвахме шкурка за шлайфане на канал в средата на една от пръчките. Сега залепихме другия в жлеба с помощта на пистолета за горещо стопяване. Ако поставим това върху вазата, това няма да стои добре, защото пръчките не са на едно и също ниво. Така шлифовахме два нови канала в краищата на пръчката, която е на долното ниво, така че кръстът да пасва идеално на вазата. Това може да се види добре на снимките.

Ако всичко приляга добре, следващата стъпка е да залепите парче картон върху кръста. Това трябва да е от страната на кръста, където няма жлебове. След това залепихме мини дъската Wemos D1 върху картона и светодиодите от другата страна на кръста.

Следващата стъпка е да запоите кабела за резистивния сензор за докосване към металния съд. По този начин можем да контролираме цвета на лампата, като докосваме гърнето. Ако това бъде направено, дървеният кръст може да бъде залепен към металната тенджера с пистолета за топене и след това кръстът и саксията могат да бъдат залепени върху горната част на вазата.

Като последна стъпка вече можем да залепим USB кабела със супер лепилото към вазата, така че всичко да изглежда хубаво и подредено. Сега почти свършихме.

Стъпка 5: Включете го в действие

Последната стъпка е да качите софтуера върху лампата и да конфигурирате сървъра, който ще се използва за синхронизиране на лампата. Ако се интересувате как точно работи софтуерът, добре дошли да изучите изходния код, няма да навлизаме в подробности тук. Но основната идея е, че всяка от лампите, които искате да синхронизирате, трябва да бъде свързана към един и същ MQTT сървър. MQTT е протокол за съобщения за интернет на нещата и комуникация между машина. Ако една от лампите промени цвета си, тя ще публикува това на сървъра на MQTT, който след това ще изпрати сигнал до всички останали лампи, които след това ще им кажат да променят цвета си.

Но не се притеснявайте, не е нужно да разбирате нищо за MQTT, как работи или как да настроите MQTT сървър, ако просто искате да използвате лампата. Разбира се, можете да настроите и конфигурирате свой собствен сървър, ако желаете. Но ако не искате да направите това, има и няколко услуги, на които можете да наемете MQTT сървър, хостван в облака. Използвахме CloudMQTT за това, където можете да получите много ограничен сървър дори безплатно (но с достатъчно функционалност и честотна лента за нашите цели). Безплатният план се нарича Cute Cat и ако получите един от тези, просто трябва да разгледате Details → Instance Info и там можете да видите сървъра, потребителя, паролата и порта на вашия MQTT екземпляр. Тези стойности са всичко, от което се нуждаете, затова ги запишете:-)

Сега, за да качите софтуера на лампата, трябва да свържете USB кабела към вашия лаптоп или компютър и след това можете да качите софтуера с помощта на софтуера Arduino. Как да инсталирате и конфигурирате софтуера Arduino за използване с платки, базирани на ESP8266, е обяснено добре в тази инструкция, така че не е нужно да повтаряме тези стъпки тук.

След като инсталирате и конфигурирате всичко необходимо, отидете в Инструменти → Управление на библиотеки в софтуера Arduino и инсталирайте библиотеките, необходими за този проект: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (във версия 0.11) и ArduinoJson (във версия 5, не бета 6 версия). Ако те са инсталирани, можете да изтеглите изходния код за лампата от нашето хранилище на Github за този проект и да го качите в лампата с помощта на софтуера Arduino.

Ако всичко вървеше добре, лампата сега ще се стартира и е готова за използване:-) Докато се стартира, тя ще се разнесе в син цвят и ще се опита да се свърже с известен WiFi. При първото стартиране лампата очевидно не знае за WiFi, така че ще стартира своя собствена точка за достъп (с име, което е комбинация от „Syncenlight“и уникален идентификатор за ESP8266, който сте използвали). Можете да свържете напр. вашия смартфон към този WiFi и ще бъдете насочени към страницата за конфигуриране на лампата, където можете да конфигурирате вашите идентификационни данни за WiFi и също така да въведете необходимите настройки за сървъра MQTT (тези, които са ви били необходими, за да запишете няколко параграфа по -рано). Ако сте приключили с това, лампата ще се рестартира и вече е напълно готова за употреба!

Кажете ни как ви е харесал този проект или ако имате въпроси, надяваме се да ви е харесал този Instructable:-)