Svjetlo božićnog drvca kontrolirano igračkom: 12 koraka (sa slikama)

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

Pozdrav tvorcima!

Dolaze Božić i nova godina. To znači svečano raspoloženje, darove i, naravno, božićno drvce ukrašeno jarkim šarenim svjetlima.

Za mene su svjetla božićnog drvca na masovnom tržištu previše dosadna. Kako bih ugodio djeci, napravio sam jedinstveni ukras za božićno drvce kojim upravlja igračka.

U ovom priručniku ću vam reći kako to možete učiniti.

Korak 1: Ideja

Ideja je staviti igračku, na primjer, meku, ispod božićnog drvca i učiniti je pametnom. Želim da igračka čita boju bilo kojeg pričvršćenog predmeta i da oboji drvo u ovu boju. Tako će to biti zabavna igra za djecu koja mogu različitim stvarima bojati božićno drvce u različite boje.

Korak 2: Priprema. LED traka

Prvo moram pronaći zamjenu za uobičajena božićna svjetla.

Nova svjetla trebaju biti jaka, obojena, a najvažnije je da ih treba lako programirati.

Za božićna svjetla odabrao sam adresabilnu programabilnu digitalnu RGB ws2812b LED traku. Ove LED trake su vrlo popularne, možete ih pronaći bilo gdje. Lako se povezuju s raznim Arduino kontrolerima. Takve se LED diode prodaju u trakama od nekoliko desetaka komada, a napajaju ih 5 12 ili 24 V DC. Možete povezati nekoliko traka zaredom i upravljati ogromnim brojem LED dioda.

Kod kuće sam pronašao par takvih traka. Moje trake imaju po 50 LED dioda i pokreću ih 5 V DC.

2 x WS2812B Predlemljeni čvorovi nizova LED modula ~ 18 $

Evo moguće zamjene iz trgovine Amazon:

• WS2812b 5m 60leds/piksela/m Fleksibilna individualno adresirana LED traka
• ALITOVE 16,4ft WS2812B LED svjetlo s individualnom adresom

LED trake imaju mnogo varijanti. Razlikuju se po broju LED dioda, udaljenosti između LED dioda, grupiranju, naponu napajanja itd. Odaberite što želite.

Za svoju sam igračku pripremio malo božićno drvce pa mi je dovoljno 100 LED dioda.

Korak 3: Priprema. Igračka

Pronađite igračku i odlučite gdje ćete postaviti regulator LED trake.

Ovaj korak je najvažniji jer će rezultat ocjenjivati djeca =).

U obližnjoj trgovini igračaka pronašao sam prekrasnog novogodišnjeg medvjeda. Možete poboljšati igračku koju već imate.

Odlučio sam regulator LED trake prekriti tkaninom i sašiti ga na medvjeđe šape. Želim da medvjed izgleda kao da drži poklon.

Kupio sam dva komada tkanine sa smiješnim uzorcima. Jedan je mekan za podlogu, a drugi je tanak za gornji sloj.

Korak 4: Priprema. Elektronika

Da biste igračku učinili pametnijom, trebate neke elektroničke komponente.

Koristim ploče za razbijanje i Arduino štitove iz trgovine Amperka. Što se mene tiče, oni su vrlo prikladni zbog modularne strukture. Moduli se mogu jednostavno kombinirati bez lemljenja.

Možda ćete ih teško kupiti, pa unosim veze s mogućom zamjenom.

Kontroler

Koristim razvojnu ploču ESP-12 temeljenu na čipu ESP8266. Ove ploče su super male i imaju dovoljno funkcionalnosti. Dobar izbor za male projekte koji zahtijevaju ograničen prostor, čak i ako ne koristite WiFi i povežete se na internet.

1 x Amperka Wi-Fi utor ~ 19 $

Koristim ovu razvojnu ploču jer je kompatibilna s drugim modulima istog proizvođača.

Također, ima kvadratni oblik! Lako bi trebao stati u malu poklon kutiju za medvjeda.

Moguća zamjena:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Senzor boje

Za određivanje boje koristim Amperka Troyka TCS34725 ploču osjetnika boje. Moj senzor je kompatibilan s upravljačkom pločom, ali može se zamijeniti ovim:

1 x RGB senzor u boji s IC filtrom i bijelom LED - TCS34725 ~ 8 $

Ovaj senzor koristi I2C sučelje za komunikaciju. Ima ugrađenu svijetlu LED diodu i opsežne postavke poput pojačanja boje ili integracije boja za preciznije prepoznavanje.

Dugme

Jednostavan gumb kompatibilan s Arduinom. Koristim ga kao senzor dodira, obavještavajući kontroler da je potrebno očitati boju nove stavke.

1 x Modul gumba Amperka Troyka ~ 1 $

Moguća zamjena:

• Adapruit prekidač napajanja prekidačem na gumb
• Modul gumba elektroničkih građevinskih blokova

AC-DC pretvarač napona

Za napajanje LED trake i kontrolera kupio sam AC-DC 5V 8A napajanje.

1 x 5V 8.0A napajanje 40W ~ 16 $

LED traku napaja 5V. 8A struja je dovoljna za ogroman broj LED dioda. Također napajam ESP kontroler iz ovog izvora napajanja. Napajanje obavezno kupujte u izoliranim kućištima, bez otvorenih kontaktnih pločica!

Moguća zamjena:

• Pretvarač napajanja ALITOVE 5V 8A 40W AC u DC adapter
• ZNAČI DOBRO original LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Izborno:

DC-DC pretvarač napona i upravljački program WS2812b

Za Arduino kontrolere, signalna žica LED trake ws2812b može se izravno spojiti na pinove na upravljačkoj ploči. Većina pinova za razvojnu ploču ESP8266 nije kompatibilna s 5V logikom. Bolje je sada LED traku izravno spojiti na takve kontrolere. Za rješavanje ovog problema koristim ovaj modul.

1 x Amperka Troyka ws2812 upravljački program LED trake ~ 9 USD

Koristim ovaj modul jer se lako pričvršćuje na moj kontroler. Također, modul ima 5 Voltni logički međuspremnik i DC-DC pretvarač napona 5 ili 3,3V. Na ovaj način ESP kontroler može se napajati jednom žicom zajedno s 12 ili 24V LED trakom.

Korak 5: Sklapanje. Elektronika

Sastavite elektroničke komponente. Spojio sam svoje komponente kako je prikazano na priloženom dijagramu.

Shema se može razlikovati ovisno o vašim komponentama, ali značenje ostaje isto.

• Spojite gumb na regulator. Spojio sam ga na pin A2 Esp8266. Ako ne koristite modul, možete spojiti zajednički trenutni gumb preko otpornika.
• Spojite senzor boje na regulator. TCS34725 ploče za probijanje osjetnika boje komuniciraju pomoću I2C sabirnice. Povežite pinove SDA i SCL između senzora i kontrolera. Ako vaša senzorska ploča ima LED pin za upravljanje integriranom LED diodom, spojite je. Povezao sam svoj LED pin s pinom A0 Esp8266.
• Spojite jedan kraj LED trake na regulator. ws2812b LED traka povezuje se s kontrolerom pomoću DI pina. Logički napon za LED trake ws2812b je 5V. Ako koristite ploče poput Arduina, DI pin možete spojiti izravno na pin kontrolera. Napon logičke razine za većinu ploča Esp8266 je 3,3 V, stoga upotrijebite pretvarač logičke razine ili upravljački program LED trake. Zalemio sam DI Strip žicu na upravljačku ploču i spojio upravljačku ploču na pin A5 Esp8266.
• Priključite drugi kraj LED trake na izvor napajanja. Ona s DO pinom. Ako je potrebno, lemite utikač na izvor napajanja. Ne zaboravite izolirati žice.

Moja ws2812b LED traka ima napajanje od 5V. Napajao sam i traku i regulator iz jednog AC-DC 5V napajanja. Ako vaša LED traka radi na 12 ili 24 V, upotrijebite pretvarač napona za smanjenje snage kako biste napajali svu elektroniku iz jednog izvora napajanja.

Korak 6: XOD

Programirajmo kontroler.

Kao i u mojim prethodnim projektima, za firmver kontrolera koristim okruženje za vizualno programiranje XOD.

Objavio sam nekoliko knjižnica koje će vam trebati za izradu programa. Zato ih svakako dodajte u svoj XOD radni prostor.

• gabbapeople/christmas -tree - Knjižnica sadrži ws2811 upravljački program neopiksela i omot za tcs34725 senzor boje.
• gabbapeople/color - Knjižnica za rad s bojom u XOD -u.

Zatim ću opisati kako programirati ovaj uređaj u XOD -u.

Korak 7: Programiranje

Evo čvorova koji su vam potrebni:

Čvor tsc-color-sensor-čvora.

Ovo je prvi čvor koji se postavlja na zakrpu. Koristi se za mjerenje vrijednosti boje sa senzora. Čvor koristi I2C sučelje za razmjenu podataka.

Senzor boje detektira boju površine na RGB ljestvici. Boja je rezultat interakcije između izvora svjetlosti, objekta i promatrača. U slučaju reflektirane svjetlosti, svjetlost koja pada na objekt odbijat će se ili apsorbirati ovisno o karakteristikama površine. Većina senzora u boji sadrži bijeli odašiljač svjetla i tri senzora jačine svjetla s filterima u boji.

• Ulazni pinovi LED i LUM namijenjeni su za ugrađenu LED diodu na ploči prekidača senzora. Ova ugrađena LED dioda odašilje svjetlo senzora. Prema mojoj shemi, stavio sam vrijednost A0 na LED pin i postavio vrijednost 1 svjetline na pin LUM.
• IT pin postavlja vrijednost vremena integracije. Ovaj faktor opisuje brojne cikluse za integraciju boje. Moguće vrijednosti IT su 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• GAIN pin vrijednost je faktor pojačanja. Ovaj koeficijent pojačava boju. Vrijednost boje možete povećati 4, 16 ili 60 puta. Ne možete poboljšati boju. Tada vrijednost na GAIN pin -u mora biti jednaka 1. Dobio sam najtočniji rezultat koristeći 20 IT vrijednost i 60 GAIN vrijednost.
• INIT pin aktivira inicijalizaciju senzora i postavlja prilagođene faktore. Promijenim vrijednost INIT pin -a u On boot.
• UPD pin aktivira očitavanje novog senzora. Neka ova vrijednost bude Kontinuirana.

Čvor tcs-color-node prikazuje vrijednost boje u obliku prilagođenog tipa boje.

Čvor ws2811

Ovaj čvor koristi se za postavljanje LED trake ili matrice.

• DI pin služi za broj porta ploče na koji je LED traka ili matrica spojena. Prema mojoj shemi, stavio sam vrijednost A5.
• Stavite broj LED dioda na pin SIZE. Imam 2 LED trake od 50 dioda spojenih jedna na drugu, pa sam postavio vrijednost SIZE na 100.
• B pin postavlja ukupnu svjetlinu za sve LED diode u rasponu od 0 do 100. Postavio sam svjetlinu na 80.

Ovaj čvor inicijalizira vašu LED traku ili matricu i konstruira prilagođeni tip ws2811 za daljnje operacije.

Čvor za sve boje

Kad je čvor ws2811 instaliran, LED trakom možete upravljati pomoću različitih funkcionalnih čvorova.

• sve u boji. Node boji sve LED diode na traci ili matrici odabranom bojom.
• piksela u boji. Node boje određene LED na traci u odabranoj boji. Stavite broj piksela na PN pin.
• boja-n-piksela. Čvor boji grupu od N LED dioda u odabranoj boji. Odredite početni LED broj grupe pomoću STRT pina. Odredite redoslijed grupe na kontaktu STEP. Na primjer, za slikanje svake druge LED diode koja počinje s brojem 30 i završava s brojem 70 stavite sljedeće vrijednosti: STRT = 30; N = 40 (70-30); KORAK = 2.

U ovom projektu kontroliram sve LED diode istovremeno i koristim čvor za sve boje.

Povezujem prvi ulazni pin čvora u boji s izlaznim pinom čvora ws2811. Zatim povežem ulazni CLR pin koji uzima vrijednost boje s izlaznim pinom senzora.

Puls na pinu SET na čvoru za sve boje aktivira novi skup boja.

Čvor gumba

Koristim gumb da obavijestim kontroler o novom objektu ispred senzora boje. U tu svrhu postavljam čvor gumba na zakrpu i povezujem njegov izlazni PRS pin s pin PIN-om čvora u boji. Na ovaj način, klikom na gumb generira se pulsni signal za promjenu boje.

Priključio sam gumb na pin A2 Esp8266, pa sam stavio vrijednost A2 na pin PORT.

Čvor za pročišćavanje

Senzor boje može prikazati vrijednosti boja u velikom rasponu. No LED traka ne može prikazati nijanse između njih. Da bih to riješio, koristim samo takozvane čiste boje. Imaju proizvoljnu nijansu, ali uvijek imaju maksimalnu zasićenost. Za pročišćavanje boje postavljam čvor za pročišćavanje između čvorova tsc-color i color-all.

Zakrpa je spremna. Možete pritisnuti Deploy, odabrati vrstu ploče i prenijeti je na uređaj.

Korak 8: Sklapanje. Okvir

Mogu početi stvarati mekanu futrolu pazeći da uređaj radi kako treba.

Kao okvir, otisnuo sam uzorak kutije na debeli karton.

Zatim savijte stranice kutije i napravite kvadratnu rupu za senzor boje.

Bilješka:

Ovaj kovčeg sam napravio posebno za svoje elektroničke komponente, koje se najvjerojatnije razlikuju od vaših. Torbica nije univerzalna, osim toga možete imati potpuno drugu igračku. Zato upotrijebite maštu!

Korak 9: Sklapanje. Tkanina

Stavila sam dvije različite tkanine jedna na drugu.

Meka gusta tkanina služi za volumen, a tanka za izgled. U obje tkanine napravio sam i rupu za senzor.

Kartonski okvir fiksirao sam na tkaninu običnom ljepljivom trakom. Na isti način popravio sam rubove rupe.

Zatim sam odrezao dodatne komade tkanine i ručno prošio konturu rupe iznutra.

Moram reći, nisam najbolji šivač, stoga ne sudite o kvaliteti. =)

Korak 10: Sklapanje. Mekana futrola

Rastegnuo sam tkaninu i popravio je istom ljepljivom trakom. Traka će ostati unutar kućišta i neće biti vidljiva.

Zatim sam uređaj stavio u okvir i potpuno ga sašio po konturi, osim u jednom kutu gdje žice idu.

Korak 11: Sklapanje. Igračka i uređaj

Prišio sam svoj uređaj šapama medvjedića.

Htjela sam da izgleda kao da drži mali božićni poklon.

Korak 12: Rezultat

Nakon što je uređaj programiran i pričvršćen na igračku, možete spojiti LED traku i staviti igračku ispod stabla!

Na dar medvjedića pričvrstite predmete u boji i stablo će biti obojeno u istu boju!

Pretplatite se Ako vam se sviđa ovaj mini-projekt! =)

Bit će puno različitih smiješnih uputa.