Široko sinkronizirane LED diode u susjedstvu: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:31

Imao sam neke bežične LED trake za koje sam mislio da ih mogu staviti za praznike. Ali, u mom dvorištu, oni su također mogli biti ožičeni. Dakle, što je hladniji izazov? LED ukrasi u svim kućama u mom bloku sa sinkroniziranim zaslonom! U ovoj ludoj godini to je način da nas povežete.

Riječ je o LED žicama s napajanjem ESP8266 i povezane su WiFi mrežom pa sve one prikazuju isti korak u nizu animacije u isto vrijeme. Budući da za povezivanje koriste mrežni kôd, mogu biti udaljeni nekoliko kuća, a poruke se prenose od čvora do čvora.

Rade na 5 volti, a ja sam koristio adaptere za napajanje, ali mogu neko vrijeme raditi i na USB baterijama. Dakle, oni su prijenosni, pokreću vlastitu WiFi mrežu koja nije spojena na Internet i mogu se pokrenuti izvan mreže.

Svi naši susjedi bili su uzbuđeni što imaju ovo zajedničko uređenje, i zaista je lijepo kako vidite da svi prikazuju isti prikaz dok hodate ulicom. Ovdje imam nekoliko slika nekoliko ispred kuće za testiranje, ali bilo ih je jako teško fotografirati ulicom.

Korak 1: Dijelovi

ESP8266 D1 Mini - Koristio sam D1 Mini module jer mi je potreban samo jedan I/O pin za LED diode. Ovaj projekt mogao bi se izvesti bez lemljenja pomoću ovakvog terminala i drugog ESP8266 modula. Postoji verzija D1 Mini s boljom antenom - D1 Mini Pro. Ima keramičku antenu i U. FL konektor za vanjsku antenu, ali morate premjestiti otpornik od 0 ohma za vanjsku antenu. Više rasprava u kasnijem koraku.

WS2811 LED niti - Koristio sam WS2811 niti jer su vodootporne (osim JST konektora) i s njima je lako raditi. WS2812b "Neopixel" trake koristile bi potpuno isti kôd itd. Koristio sam 5v, ali možete ih nabaviti u 12v (koristiti manje struje) - tada bi vam trebao pretvarač napona za ESP8266s. Također možete dobiti LED niti WS2811 s vodootpornim konektorima ako želite. LED niti koje sam koristio imaju JST SM konektore na oba kraja - ženski je ulaz, iako sam ih vidio spojene na drugi način (muški kao ulaz). Smjer je označen i na samim LED diodama. Tu su i žice za ubrizgavanje struje - odrezao sam krajeve tako da pocinčani dijelovi ne mogu doći do kratkog spoja. Možete ih kupiti i u pakiranjima od 10 komada.

Otpornik od 1/4 W 330 Ohma - koristi se na podatkovnom pinu na ESP8266 kako bi se spriječilo bilo kakvo treperenje LED dioda.

JST SM 3 -pinski muški konektor - Ovo je za spajanje na LED trake. Imajte na umu da "muški" priključak ima kapuljaču.

2.1mm ženski CCTV ženski konektor - oni se koriste za konektor za napajanje. Za ovo možete koristiti neki drugi sustav priključaka ako želite.

Napajanje od 5V - naziv pojačala ovisi o tome koliko ćete LED dioda imati. Jedan od 2A vjerojatno je u redu za 50 ili 100 LED dioda koje nikada nisu potpuno uključene (za više informacija pogledajte korak ožičenja).

JST SM 3 -pinska produžna žica ili 2,1 mm produžna žica - budući da je JST konektor na D1 Mini blizu LED dioda, općenito želite produžetak kako bi se LED diode mogle postaviti dalje od CPU -a. U mom slučaju, CPU sam postavio više u dekoraciju kako bih dobio bolji WiFi raspon, pa sam CPU držao blizu LED dioda i umjesto toga koristio produžnu žicu od 2,1 mm.

USB do 2,1 mm kabel - ovo je izborno - omogućuje napajanje žice iz bilo kojeg USB izvora ili baterije.

Termoskupljajuće cijevi od 3 mm - potrebno vam je samo oko 1 za pokrivanje otpornika na D1 Mini.

20 mm prozirne termoskupljajuće cijevi - ovo je djelomično opcionalno za zaštitu konektora na D1 Mini. Obavezno se okrenite oko prekidača za poništavanje nakon nanošenja ako cijevi stisnu prekidač.

Vodootporna kutija - za zaštitu napajanja i CPU -a izvana. Većina mojih susjeda koristila je samo plastične vrećice.

1/2 "EMT cijev - komad od 29" stane na oblik slatkiša - za držanje sam upotrijebio 4 zatvarača. Probao sam 1/2 "PVC, i odgovara, ali dodiruje LED diode s obje strane.

Armatura 3/8 "x 3 ' - nakon što je EMT pričvršćen na oblik, možete udariti armaturu u tlo i staviti EMT cijev preko nje. 1/2 armature će stati, ali ćete morati odrezati sve savijene dijelove i blizu je - ako se spljošti ili bilo što pri udarcu, bit će jako čvrsto. Dakle, veća je vjerojatnost da će 3/8 "lako očistiti unutarnji promjer EMT cijevi.

Oblik bombona - pogledajte korake na njima, možete sami napraviti oblik, ogrnuti ih grmom ili upotrijebiti ovakav oblik.

Korak 2: Montaža kontrolera

Kontroler se sastoji od D1 Mini (ESP8266), 2,1 mm ženske video priključnice za video nadzor, otpornika od 330 ohma i 3 -polnog JST muškog konektora.

Pretpostavka za ovaj projekt je da ćete koristiti 50-100 LED dioda. Ako želite koristiti više, morat ćete upotrijebiti ubrizgavanje energije za napajanje svih LED dioda. Pogledajte ovaj drugi Instructable za dublju raspravu o tome.

S 50 LED dioda koje su potpuno bijele, crtale bi 50 x 0,06A = 3 ampera. Dakle, s 2A adapterom pretpostavljamo da nikada neće biti potpuno uključeni. Za 100 LED dioda, max je 6A, pa je potrebno još više paziti da se odjednom uključe samo neke. Čak i sa 100 LED dioda po 0,02A, koristimo 2 ampera. Dakle, preporučuje se veće napajanje strujom, iako sam prilagodio zaslone tako da ne koriste sve LED diode ili boje odjednom, dosta sam ih prigušio i započeo s napajanjem od 2A s većim zalihama. Ovo je sjajan članak o smanjenju potrošnje energije.

Otpor od 330 ohma ugrađen u podatkovnu žicu sprječava treperenje od elektroničkog zvonjenja jer su podaci prilično visoke frekvencije. Ovo je više faktor s puno LED dioda, ali dobra je praksa to dodati.

Lemio sam otpornik na D1 Mini izravno, ali ostavio otprilike 1/8 "olova iznad ploče kako bih ih mogao saviti. Koristio sam termoskupljanje od otprilike 1" od 3 mm na otporniku kako ne bi došlo do kratkog spoja na odbor.

Koristio sam prozirno termoskupljanje od 20 mm za zaštitu D1 Mini od dodirivanja metala itd. Svakako provjerite prekidač za resetiranje sa strane - možda ćete morati malo smanjiti termoskupljanje kako ne biste pritisnuli prekidač. To mi je trebalo na svima mojima.

Imajte na umu da mi izgleda nije bio potreban mjenjač razine iz 3.3V izlaza ESP8266 i LED dioda koje rade na 5V (budući da specifikacija LED čipa mora imati podatkovnu liniju ne manju od 70% opskrbe). U prethodnim projektima (korak 3) sa trakama WS2812b mi je trebala dioda/žrtvena LED dioda (korak 3) s trakama WS2812b, ali izravni čipovi WS2811 u LED diodama zasad izgledaju u redu.

To možete učiniti bez lemljenja! ESP8266 terminalni štit s drugim CPU -om jednako bi dobro funkcionirao. Faktor D1 Mini lijep je i mali, ali svi rade približno isto.

Korak 3: Oblici

LED niti mogu biti slobodnog oblika ili ih možete pretvoriti u oblike - bilo DIY, bilo iz internetske trgovine. Naručio sam nekoliko oblika od tvrtke HolidayCoro - neka mala LED stabla, čarapu i štapić od slatkiša. Čarapa je lijepo uzela 50 LED dioda - duljine jedne niti. Malom stablu potrebno je 100 LED dioda, ali možete ga učiniti samo pola ako želite - okrenuto prema ulici. Na kraju je slatkiš bio najdraži susjed jer je bio malo veći. 99 LED dioda, a zadnju sam ostavio sa stražnje strane s idejom da bi se mogla koristiti za ispravljanje pogrešaka.

Budući da su oblici bili bijeli, odlučili smo na njih naslikati crvene pruge kako bi bolje izgledale danju. Zamaskirala sam ih, brzo napravila sitni pijesak, obrisala acetonom (sredstvo za skidanje laka za nokte punom snagom) i upotrijebila dva sloja boje u spreju koja djeluje na plastiku. Činilo se da se dobro prianja. Radili smo uglavnom s jedne strane, a nekoliko s druge strane za par kuća koje su imale dvije.

Korak 4: Kôd i WiFi

D1 Mini koristi modul Espressif ESP8266. Programirao sam ga pomoću Arduino IDE -a pa se čini kao snažan Arduino s ugrađenim WiFi -em. Na internetu postoje brojne upute o tome kako konfigurirati Arduino IDE za ESP8266 i D1 Mini pa ih ovdje neću ponavljati.

Kôd se temelji na prethodnom Instructable. Koristi Painless Mesh knjižnicu kako bi svi CPU -ovi međusobno razgovarali. Koristio sam biblioteku FastLED jer sam ranije imao problema s knjižnicom mreža i knjižnicom Neopixel, a ovaj put to nisam ponovno testirao.

Nisam siguran koliki je maksimum u broju čvorova. Neki postovi ukazuju na to da će biti ograničen brojem poruka i vrstama procesora, a možda je ograničenje oko 30-60 čvorova. Ova aplikacija ne šalje mnogo poruka - samo se animacija mijenja, iako postoje neke automatske poput izmjene mreža i poruka za sinkronizaciju vremena.

Tijekom kodiranja možete spojiti LED diode na D1 Mini, ali možda ćete htjeti vanjsko napajanje ako ih imate više od 50 jer ćete vjerojatno premašiti opskrbu s USB priključka vašeg računala i regulatora napajanja na D1 Mini. S obzirom na to da moj kôd nije potpuno uključio LED diode, bez problema sam mogao programirati 100 LED dioda na USB vezi.

Modul ESP8266 ima ugrađeni WiFi. Budući da mrežni kôd (PainlessMesh) koji koristimo stvara pristupnu točku na svakom modulu, raspon za široki doseg susjedstva važan je. Koristio sam oblike slatkiša i stavio CPU na vrh kako bih dobio najbolji raspon, a to je bilo oko 50-100 stopa - jedno ili dva jarda u mom susjedstvu. Viši i bolji vidokrug (LOS) poboljšava stvari. Domet je u nekim slučajevima prelazio ulicu (više je ovisilo o automobilima koji su blokirali LOS).

Bilo je nekoliko kuća koje nisu sinkronizirane zbog prepreka za WiFi, ali svjetla izgledaju lijepo čak i kad nisu sinkronizirana. Napravio sam čvor "repetitor" sa samo D1 Mini na štapiću koji se napaja USB baterijom. Kad su postavljeni između kuća, pravilno su sinkronizirani. Za udaljeniji repetitor mogli biste upotrijebiti solarnu USB bateriju, iako se ne puni jako brzo.

I dalje sam imao problema s povremenom sinkronizacijom, a zatim sam otkrio ovu napomenu o tome da imate previše čvorova ili da ih širite:

gitlab.com/painlessMesh/painlessMesh/-/wik…

Koristeći tu postavku, počeo je raditi puno bolje! Ovo označava jedan određeni čvor kao glavni, pa je moj kôd za pregovaranje o kontrolnom čvoru nepotreban, što može podijeliti mrežu. Priložio sam ažurirani/zamjenski uzorak koda. Ovaj pristup zahtijeva da glavni čvor bude uključen radi njihove sinkronizacije, pa mreža nije toliko tolerantna na greške, ali radi bolje kada se raširi onako kako je moja. Obavezno uredite kôd za tu verziju - samo jedan čvor trebao bi biti postavljen na korijen - pogledajte komentare u kodu.

Također sam dodao još jedno ažuriranje u varijantu SetRoot: dodao sam kod za resetiranje ESP8266 ako nije bilo naredbi 10 minuta. To daje čvoru priliku da ponovno otkrije korijenski čvor. Čini se da je to pomoglo nekim udaljenijim čvorovima.

Na kraju sezone uspio sam testirati neke D1 Mini Pro module. Na ploči imaju keramičku antenu, a možete koristiti i U. FL konektor i vanjsku antenu ako pomaknete otpornik od nula ohma. Probao sam par koji je imao problema sa sinkronizacijom s D1 Mini Pros s keramičkim antenama, i radili su bolje. Napravio sam naknadno testiranje s jednim čvorom preko moje kuće. Na temelju rezultata iduće godine prelazimo na module D1 Mini Pro s keramičkim antenama.

S daljinskim D1 Mini: To je vidio samo D1 Mini Pro s vanjskom antenom, a jačina signala je bila niska

S daljinskim D1 Mini Pro s keramičkom antenom: D1 Mini, D1 Mini Pro s keramičkom antenom i D1 Mini Pro s vanjskom antenom svi su vidjeli približno jednaku jačinu signala, pa je to bilo poboljšanje. Orijentacija ploča (antena) donekle je važna

S daljinskim D1 Mini Pro s vanjskom antenom: Sve ostale ploče su to vidjele, ali jačina signala nije bila mnogo bolja od testova s ugrađenom keramičkom antenom, pa se neću truditi pomicati te otpornike od nula ohma i stavljati antene na slatkiši

Korak 5: Završna montaža

Nakon što ste pripremili i programirali kontroler, sve što trebate učiniti je spojiti LED diode na kontroler pomoću JST žica i 5v napajanje na 2,1 mm utičnici.

JST produžetak trebao bi biti koristan kako bi kontroler i adapter za napajanje uvijek bili udaljeni od LED dioda. Ili sam, kako bih CPU dobio više, stavio preko njih malu plastičnu vrećicu učvršćenu uvijanjem i upotrijebio produžni kabel od 2,1 mm za napajanje.

Vodootporna kutija pomoći će u zaštiti adaptera i procesora, ali većina mojih susjeda koristila je jednostavne plastične vrećice.

Druga nagrada u brzinskom izazovu Holiday Decorations Speed Challenge