Sinkronizirane lampe na dodir u boji: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Za ovaj projekt napravit ćemo dvije svjetiljke koje mogu promijeniti boju dodirom i koje mogu međusobno sinkronizirati ovu boju putem interneta. Ovo smo iskoristili kao božićni dar za prijatelja koji se preselio u drugi grad. Uzela je jednu svjetiljku, a druga ostaje s nama. Na ovaj način oboje imamo lampu lijepog izgleda, a istovremeno možemo slati boje jedno drugom. Ovo je lijep i cool način međusobne komunikacije, čak i ako je odvojen, i mnogo lakši oblik komunikacije nego putem teksta, glasa ili slika.

Ovaj projekt inspiriran je projektom Syncenlight njemačke radijske emisije Netzbasteln, iako smo softver malo izmijenili i izgradili sofisticiranije svjetiljke za naš projekt. U videu možete vidjeti kako to funkcionira. U svrhu demonstracije dvije svjetiljke stoje jedna do druge - ali čak bi i funkcioniralo da su na suprotnim stranama planeta (sve dok postoji WiFi).

Korak 1: Potrebne vještine, alati i dijelovi

Kako moramo lemiti elektroniku svjetiljke, jedine posebne vještine potrebne za ovaj projekt su vještine lemljenja i osnovno razumijevanje elektronike. Ako razumijete neke osnovne stvari o razvoju softvera to bi bio plus jer biste softver mogli prilagoditi svojim potrebama. Ali ako ga samo želite koristiti na način na koji smo to učinili, možete samo preuzeti softver i prenijeti ga na svoju svjetiljku.

Dijelovi koji su potrebni za svjetiljku mogu se vidjeti na gornjoj slici. Ako želite izgraditi točno onako kako smo mi napravili, ovo vam je potrebno:

• otpornik od 100 kΩ
• Wemos D1 mini (ili bilo koja druga ploča zasnovana na ESP8266)
• neke LED diode WS2812B (pojedinačne ili na traci)
• neki kabeli
• USB kabel (isti tip koji se koristi za većinu pametnih telefona, mora biti podatkovni kabel)
• metalni lonac za cvijeće
• staklena vaza
• limenka spreja od cvjetova leda (ili nešto slično)
• dva drvena štapa
• mali komad kartona (veličine Wemos D1 mini)

Posljednjih pet stavki na ovom popisu su one koje smo koristili za jedan od naših specifičnih dizajna svjetiljki. Ovo je dizajn lampe koji ćemo koristiti kao primjer u ovom Uputu. Možete izgraditi vlastitu svjetiljku upravo poput ove, ali naravno možete i postati kreativni u ovom dijelu i dizajnirati vlastitu svjetiljku kako god želite. Kao što možete vidjeti na slikama, druga koju gradimo izgleda drugačije od prve i već imamo ideje za nove dizajne svjetiljki. Dakle, ovo je dio gdje postoje gotovo beskrajne mogućnosti.

Naravno, ne trebaju nam samo dijelovi, već i alati za sastavljanje svega. Za to su nam potrebne sljedeće stavke:

• lemilica (plus lemljenje)
• malo brusnog papira
• Škare
• pištolj za topljenje
• pila za drvo

Sada kada imamo sve što nam je potrebno, objasnit ćemo osnovnu ideju svjetiljke, kako sve to funkcionira i naravno kako izgraditi svjetiljku.

Korak 2: Osnovna ideja i kako to funkcionira

Osnovna ideja može se vidjeti u shemi ožičenja. U središtu projekta je mini ploča Wemos D1 koja ima mikrokontroler ESP8266. Prednost ESP8266 je što je jeftin i ima WiFi izravno na ploči, što je upravo ono što nam treba. Koristili smo Wemos D1 mini ploču jer s ovom pločom ne trebate dodatne alate za postavljanje softvera na mikrokontroler (osim standardnog USB podatkovnog kabela). No, svaka ploča zasnovana na ESP8266 trebala bi raditi za ovaj projekt.

Za upravljanje svjetiljkom želimo koristiti kapacitivni senzor dodira (dakle isti osnovni princip koji se koristi na većini zaslona pametnih telefona). Takav osjetnik na dodir može se izgraditi spajanjem otpornika od 100 kΩ s dva pina ESP8266 (u našem slučaju pinova D2 i D5), a zatim povezivanjem dodatne žice na pin D5, a zatim lemljenjem te žice na metalnu ploču. Gdje ćete lemiti ovu žicu ovisi o dizajnu svjetiljke koji odaberete. U shemi ožičenja samo smo koristili generičku metalnu ploču, ali smo za naš specifičan dizajn svjetiljke lemili ovaj kabel na metalni dio svjetiljke. Ako vas zanima kako to točno funkcionira, na web stranici postoji dobro objašnjenje za Arduino biblioteku koju smo koristili za programiranje kapacitivnog senzora dodira.

Sada kada imamo nešto što možemo dodirnuti za kontrolu svjetiljke, sljedeće što nam treba je izvor svjetlosti. Za to smo koristili LED diode WS2812B. Oni se široko koriste u raznim projektima, a njihova je glavna prednost to što možete kontrolirati boju brojnih LED dioda koristeći samo jednu podatkovnu vezu između prve LED i mikrokontrolera (u našem slučaju spojenog na D8 ESP8266). U našem projektu koristimo četiri LED diode WS2812B. U shemi ožičenja prikazane su dvije, ali dodavanje dodatnih LED dioda funkcionira isto kao i dodavanje druge: DOUT pin druge LED diode mora biti spojen na DIN treće, a VSS i VDD moraju biti spojeni na uzemljenje i 5V pin respektivno. Te LED diode WS2812B tada se mogu jednostavno programirati, npr. s Adafruitovom bibliotekom NeoPixel.

Sada imamo sve potrebne sastojke: mikrokontroler s mogućnošću WiFi -a, senzor osjetljiv na dodir za kontrolu svjetiljke i samog izvora svjetlosti. U sljedećim koracima opisat ćemo kako izgraditi stvarnu svjetiljku i kako prenijeti softver i što je potrebno učiniti kako bi se dvije (ili više) svjetiljki mogle sinkronizirati putem interneta.

Korak 3: Lemljenje elektronike

Dakle, prije svega moramo lemiti sve elektroničke dijelove zajedno. Počeli smo spajanjem pojedinačnih LED dioda WS2812B zajedno (kao što je prikazano i opisano u prethodnom koraku). Kad bismo ponovili ovaj projekt, vjerojatno bismo samo kupili LED diode WS2812B u obliku trake. Te se trake mogu rezati tako da imate točno onoliko LED dioda koliko želite, a zatim samo trebate lemiti DIN, VDD i VSS konektore te trake na pinove D8, 5V i G ESP8266. To bi bilo lakše nego učiniti na način na koji smo to učinili, ali moguće je i lemljenje pojedinačnih LED dioda WS2812B zajedno što se može vidjeti na slikama (iako naši spojevi za lemljenje nisu jako lijepi - ali rade)

Zatim smo lemili otpornik između pinova D2 i D5. Na pinu D5 također moramo lemiti dodatnu žicu koja će kasnije biti lemljena na dio svjetiljke koji bi trebao funkcionirati kao senzor dodira. Na slikama možete vidjeti da otpornik nismo lemili izravno na ploču, već smo lemili konektore na ploču u koju smo zatim stavili otpornik. To je bilo zato što smo htjeli saznati koji otpornik najbolje odgovara ovom projektu, ali mogli ste i lemiti otpornik izravno na ploču.

Kao posljednji korak sada možemo spojiti naš USB kabel na USB utikač Wemos D1 mini (provjerite imate li USB podatkovni kabel - postoje i kabeli koji rade samo za punjenje, ali ne i za prijenos podataka, ali trebamo mogućnost kasnijeg bljeskanja softvera).

Korak 4: Izgradnja svjetiljke

Sada kada su elektronički dijelovi spremni, možemo početi s izradom stvarne svjetiljke. Za to želimo osvijetliti vazu odozgo našim LED diodama i želimo da svjetlo svjetiljke bude difuzno. Budući da je staklo vaze koje smo pronašli vrlo jasno, koristili smo sprej za cvjetove leda kako bismo staklu dali zaleđeniji izgled. Dostupno je nekoliko verzija spreja koje staklu mogu dati matiraniji ili raspršeniji izgled pa možete samo pogledati što možete pronaći. Ako koristite ovaj sprej, prije nego nastavite, provjerite je li sve dobro osušeno. To može potrajati nekoliko sati, ovisno o spreju koji koristite.

Da bismo sada izgradili svjetiljku, moramo se pobrinuti da metalni lonac za cvijeće ostane na vrhu vaze na pravoj visini i da je elektronika pričvršćena unutar posude tako da LED diode osvjetljavaju vazu. Za to smo upotrijebili dva drvena štapa, brusni papir i pilu za drvo kako bismo napravili križ. Ovaj će križ sjediti na vrhu vaze, a krajevi križa bit će zalijepljeni za lonac. Na taj način možemo osigurati da je lonac na pravoj visini (ako drveni križ ima odgovarajuću veličinu).

Da bismo to učinili, prvo smo pomoću pile dobili drvene štapove odgovarajuće veličine. Zatim smo brusnim papirom brusili utor u sredinu jednog od štapića. Sada smo drugu zalijepili u utor uz pomoć pištolja za topljenje. Kad bismo ovo stavili na vazu, ne bi dobro pristajalo, jer štapići nisu na istoj razini. Stoga smo izbrusili dva nova utora na krajevima štapa koji je na donjoj razini, tako da križ savršeno pristaje na vazu. To se dobro vidi na slikama.

Ako sve dobro pristaje, sljedeći korak je zalijepiti komad kartona na križ. To mora biti sa strane križa gdje nema utora. Zatim smo zalijepili Wemos D1 mini ploču na karton i LED diode s druge strane križa.

Sljedeći korak je lemljenje kabela za otpornički osjetnik dodira u metalnu posudu. Na ovaj način možemo kontrolirati boju lampe dodirom lonca. Ako se to učini, drveni križ može se zalijepiti za metalni lonac pištoljem za topljenje, a zatim se križ i lonac mogu zalijepiti na vrh vaze.

Kao posljednji korak sada možemo zalijepiti USB kabel sa super ljepilom na vazu kako bi sve izgledalo lijepo i uredno. Sad smo skoro gotovi.

Korak 5: Stavite ga u rad

Posljednji korak je učitavanje softvera na svjetiljku i konfiguriranje poslužitelja koji će se koristiti za sinkronizaciju žarulje. Ako vas zanima kako softver točno radi, dobrodošli ste proučiti izvorni kod, ovdje nećemo ulaziti u previše detalja. Ali osnovna ideja je da svaka od svjetiljki koje želite sinkronizirati mora biti spojena na isti MQTT poslužitelj. MQTT je protokol za razmjenu poruka za internet stvari i komunikaciju između strojeva. Ako jedna od svjetiljki promijeni boju, to će objaviti na poslužitelju MQTT koji će zatim poslati signal svim ostalim svjetiljkama koje im zatim govore da promijene i svoju boju.

Ali ne brinite, ne morate ništa razumjeti o MQTT -u, kako to radi ili kako postaviti MQTT poslužitelj ako samo želite koristiti svjetiljku. Naravno, ako želite, možete postaviti i konfigurirati vlastiti poslužitelj. No ako to ne želite učiniti, na raspolaganju je i nekoliko usluga na kojima možete iznajmiti MQTT poslužitelj hostiran u oblaku. Za to smo koristili CloudMQTT, gdje čak i besplatno možete dobiti vrlo ograničen poslužitelj (ali s dovoljno funkcionalnosti i propusnosti za naše potrebe). Besplatni plan naziva se Cute Cat i ako dobijete jedan od njih, samo trebate pogledati Pojedinosti → Podaci o instanci i tamo možete vidjeti poslužitelj, korisnika, lozinku i port vaše instance MQTT. Te su vrijednosti sve što trebate, pa ih zapišite:-)

Sada da biste učitali softver na svjetiljku, morate spojiti USB kabel na prijenosno računalo ili računalo, a zatim softver možete prenijeti pomoću softvera Arduino. Kako instalirati i konfigurirati Arduino softver za upotrebu s pločama baziranim na ESP8266 objašnjeno je dobro u ovom Instructable, tako da ne moramo ponavljati te korake ovdje.

Nakon što ste instalirali i konfigurirali sve što vam je potrebno, idite na Alati → Upravljanje knjižnicama u softveru Arduino i instalirajte knjižnice potrebne za ovaj projekt: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (u verziji 0.11) i ArduinoJson (u verziji 5, ne beta 6 verzija). Ako su oni instalirani, možete preuzeti izvorni kod žarulje iz našeg Github spremišta za ovaj projekt i prenijeti ga na svjetiljku pomoću softvera Arduino.

Ako je sve prošlo u redu, lampica će se sada upaliti i spremna je za uporabu:-) Tijekom pokretanja, zasvijetlit će u plavoj boji i pokušati se spojiti na poznati WiFi. Pri prvom pokretanju svjetiljka očito ne zna za WiFi, pa će pokrenuti vlastitu hotspot (s imenom koje je kombinacija "Syncenlight" i jedinstvenog identifikatora za ESP8266 koji ste koristili). Možete se povezati npr. vašeg pametnog telefona na ovaj WiFi i bit ćete preusmjereni na stranicu za konfiguraciju žarulje na kojoj možete konfigurirati svoje vjerodajnice za WiFi i unijeti potrebne postavke za poslužitelj MQTT (one koje ste trebali zapisati nekoliko odlomaka ranije). Ako ste završili s time, lampa će se ponovno pokrenuti i sada je potpuno spremna za uporabu!

Javite nam kako vam se svidio ovaj projekt ili ako imate pitanja, nadamo se da vam se svidio ovaj Instructable:-)