SMART LED animacijski sat povezan na web s upravljačkom pločom zasnovanom na webu, sinkronizirano vremenskim poslužiteljem: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Priča o ovom satu seže daleko - više od 30 godina. Moj je otac započeo ovu ideju kad sam imao samo 10 godina, mnogo prije LED revolucije - još kad su LED diode bile 1/1000 svjetline trenutnog zasljepljujućeg sjaja. Pravi inovator, kodirao je na asemblerskom jeziku i ručno ožičio svaku pojedinačnu LED diodu (impresivan podvig strpljenja i odlučnosti)! Njegova originalna verzija radi i danas.

Htio sam ga nastaviti tamo gdje je stao i iskoristiti napredak tehnologije kako bih napravio prekrasan sat koji je povezan s webom, šaren, zabavan za igru i pun interesa. Napredovalo je do točke u kojoj bismo htjeli objaviti sat javnosti kao projekt otvorenog koda, ali i ponuditi gotove proizvode onima koji su zainteresirani za kupnju. Pogledajte našu indiegogo kampanju ako ste zainteresirani za podršku!

Sat kako danas stoji ima niz značajki i potpuno je gotov i funkcionalan proizvod. Vrlo smo zadovoljni kako je to ispalo u smislu kvalitete i funkcionalnosti, ali i u pogledu skupa značajki i stabilnosti. Sat se sinkronizira svake minute s vremenskim poslužiteljem osiguravajući da će vrijeme uvijek biti savršeno. Korisnici trebaju samo jednom postaviti vremensku zonu, omogućiti ljetno računanje vremena i nikada više neće morati brinuti o postavljanju sata!

52 različite animacije s podesivom bojom, brzinom i svjetlinom daju korisniku preciznu kontrolu i beskonačne varijacije. Omiljeni načini spremaju se u memoriju. Mogu se postaviti svjetlosni mjerači vremena i dnevni događaji koji korisnicima omogućuju vizualnu obavijest u odabrano vrijeme. Posebni blagdanski načini mogu dodati veselje vašoj kući tijekom Noći vještica, Nove godine ili Božića. Čak imamo i poseban način rada za dan pi gdje sat animira znamenke pi za 100 znamenki svakog sata.

Sat pokreće Node MCU ESP8266 povezan s internetom, a programiran je korištenjem arduino jezika i popularnih c ++ knjižnica koje su standardne u arduino platformi. Želite li napraviti jedan? Evo kako:

Korak 1: Sastavite materijale

Evo potpunog popisa svega što će vam trebati s cijenama i vezama.

• Kružna drvena ploča debljine 18 "promjera 1" - 10,40 USD - Nisko
• Akril koji raspršuje svjetlost - 5,79 USD + 6,55 USD Dostava = 12,34 USD iz Amazona
• (2) LED žice unaprijed od 50 - 11,67 USD x 2 = 23,34 USD s eBaya
• LED strana emitira - 26,62 USD od Adafruit -a
• ESP 8266 Node MCU - 8,39 USD iz Amazona
• Pigtail od 2,5 mm - 6,99 USD (pakiranje od 10 komada) iz Amazona
• Pločica za izradu prototipa 4 cm x 6 cm - 9,99 USD (pakiranje od 10 komada - trebat će vam 1) iz Amazona
• Priključni blokovi - 7,99 USD (pakiranje od 20 - trebat će vam 5)
• 1x8 komad bora - 4,79 USD od Lowesa
• 1/4 komada podnog materijala od tvrdog drva (za postolje) Broj stavke 422633 - 10,48 USD od Lowesa
• (1) Napajanje 5v, 5a - 14,99 USD iz Amazona
• Pomoćni materijal od 2,7 mm (stavka 757295000023) - 10,98 USD iz usluge Home Depot
• (20) Vijci za crno drvo #6 - 6,83 USD - Amazon
• Mrlja i prozirni kaput. Preporučuje se opća završna obrada! - otprilike 20 USD iz tvrtke Woodcraft
• (2) Crne matice 1/4-20 (stavka 755801) - 1,38 USD od Lowesa
• (2) Crni vijci s glavom 1/4-20 (stavka 755806) - 1,49 USD

Ukupna cijena stavki na popisu ovdje: 177,38 USD

Potrebni alati:

1. CNC stroj
2. Pištolj za vruće ljepilo
3. Lemilica
4. Dremel ili ručna turpija
5. Skidači žica

Korak 2: Upoznajte se s web stranicom

Ovaj dio sat čini i zabavnim i cool. Web stranica podijeljena je u četiri odjeljka: Opće postavke, Boja, Animacije zvona i Animacije s brojevima.

• Opće postavke - Ovaj odjeljak uključuje prilagodbe kao što su ljetno računanje vremena, vremenska zona itd. Na ovoj stranici nalazi se i mogućnost spremanja i pozivanja tri različite konfiguracije sata. To omogućuje korisniku spremanje omiljenih scena. Sve postavke spremaju se u eeprom (trajna memorija); dodatno, trenutne postavke uvijek se spremaju tako da će se u slučaju nestanka struje sat oporaviti tamo gdje je stao.
• Opcije boja - Svaki aspekt sata je prilagodljiv. Za promjenu boje bilo kojeg elementa jednostavno kliknite gumb koji odgovara elementu koji želite promijeniti, a zatim kliknite kotačić u boji. Unutar kotača boja je čisto bijela. Izvan kotačića u boji isključuje se LED.
• Animacije prstena - Animacije prstena događaji su koji se događaju svake minute (tj. Animacije koje unaprjeđuju kazaljku minute) ili zanimljive aktivnosti poput njihala. Ovdje birajte među raznim mogućnostima
• Animacije broja - Animacije broja su svjetlosni prikazi koji nisu povezani s vremenskim događajem. Radije stvaraju raspoloženje ili interes. Ovdje postoje 52 različite opcije i one se mogu učiniti još zanimljivijim podešavanjem svjetline ili brzine pomoću klizača.

HTML i javascript za ovu stranicu uključeni su u izvorni kod koji se nalazi na githubu. Doći ćemo do toga za trenutak.

Korak 3: Pripremite CNC datoteke

Građevinski radovi CNC stroja rade na vašem CNC stroju. Ali kao što itko zna, CNC rad je 95% postavljanja i 5% rezanja! Ovdje je važno nekoliko riječi o postavljanju.

Prvo, važno je nabaviti čvrstu opremu. Odabirem držanje drvene praznine ovim stezaljkama. Djeluju nevjerojatno i jako su jaki! Kako ne bi oštetili drvo, stavio sam male komade gume između dodirnog područja i drva (to neće smanjiti silu stezanja). Osim što su nevjerojatno jake, još jedna velika prednost ovih stezaljki je činjenica da je ukupna visina stezaljke ispod radne površine pa nikada ne postoji opasnost od sudara. Ako nemate ove stezaljke na raspolaganju, dvostrana traka može raditi. Bez obzira na vašu metodu, osigurajte snažna zadržavanja i pravilno poravnavanje zrna.

Važna napomena: Morat ćete okrenuti sat i CNC s obje strane stroja, stoga obavezno indeksirajte svoj komad drveta. Pobrinite se da ga možete okrenuti i biti TOČNO na istom mjestu. Ovo je bitno za izrezivanje dobrog sata!

Sada nekoliko napomena o radu CAD -a i CAM -a.

Cad datoteka (ProductionClockMaster.3dm) je Rhino3d datoteka i ima sve potrebne CAD slojeve za sat. Ako trebate općenitiji format, uključio sam i *dxf izvoz prednjeg i stražnjeg sloja sata. To bi trebali biti svi potrebni podaci.

CNC CAM rad podijeljen je u 9 zasebnih CNC operacija. Stvarne Mach3 gcode datoteke uključene su u spremište GitHub, kao i VCarve datoteke koje su ih proizvele (ako ih morate otvoriti i izvesti pomoću drugog postprocesora).

Sve datoteke za projekt dostupne su na GItHubu. Evo kako interpretirati datoteke. Relativno su jasne, ali evo dodatne pomoći kako bi se razriješila moguća zabuna. Prvih pet datoteka navedeno je po redoslijedu rezanja. Naziv datoteke završava u zagradama s veličinom alata za rezanje. Tako na primjer - 01_Rear Pockets_v1.8_ (1-2 inča)

• Ovaj naziv datoteke počinje s 01 pa je to prva operacija.
• Izrezat će stražnje džepove.
• Ovo je verzija 1.8 (počeo sam s 0.0 pa vam govori koliko sam pogrešaka napravio!)
• Koristite rezni alat od 1/2 inča

Uz ovih pet operacija sa drvenim blokovima, postoje i dvije operacije postolja, rad s akrilnim elementom i rad sa stražnjim poklopcem.

Jedinstvena operacija je CNC operacija s T-utorom. To omogućuje kanal za uvlačenje vijaka na stolnom postolju. Trebat će vam bit s T-utorom poput onog prikazanog na gornjoj fotografiji.

Opet, ako trebate nešto drugo osim standardnog Mach3 postprocesora, otvorite VCarve datoteke i izvezite u svoj lokalni format. Sljedeći korak ćemo zapravo proći kroz rezanje jezgre i ilustrirati korak po korak kako bi sat trebao izgledati u svakoj fazi.

Korak 4: Izrežite jezgru sata, stolno postolje, akrilne pločice i podlogu

Evo nekoliko fotografija svakog od dovršenih komada dok silaze sa stroja. Akril je najzahtjevniji rez budući da akril ima tendenciju topljenja ako se previše zagrije te također klepeće i podiže ako se ne drži čvrsto. Laserski rezač bio bi idealan ako ga imate. Kao što možete vidjeti na fotografiji, napravio sam poseban šablon koji čvrsto drži sve četiri strane. Dvostrana traka vjerojatno bi bila apsolutno najbolja za ovu operaciju, ali bi za uklanjanje bilo potrebno malo više vremena.

Korak 5: Prilagodite pomoću Umjetnosti sata i završite

Sat se može bez problema koristiti i bez ovog koraka, ali zabavno ga je prilagoditi prema vašim potrebama ili ukusu. Isprobali smo mnogo različitih dizajna i nebo je ovdje granica. Voljeli bismo vidjeti primjere stvari koje smislite!

Što se tiče dorade, isprobali smo mnogo različitih stvari, ali volimo jednostavnost i lakoću bojenja. Također volimo završni premaz General Finishes jer se posebno lako instalira, izdržljiv je i izgleda sjajno! Sada je vrijeme da to učinimo prije nego počnemo instalirati elektroniku.

Savjet: Ne zaboravite istovremeno obojati i stolno postolje, utikač stražnje ploče i stražnju ploču. Lako se zanijeti i zaboraviti ove dijelove dodatne opreme!

Korak 6: Montaža akrilnih pločica i postolja

Nakon što završnu obradu nanesete na drvene komade, vrijeme je da utisnete akrilne pločice i sastavite postolje. Akrilne pločice imaju tolerancije pri pritisku i općenito ne zahtijevaju ljepilo. Nekoliko pločica možda će trebati male količine brušenja ili turpijanja, ali općenito se samo pritisnu na mjesto i dobro je za početak. Ako ustanovite da su neki od njih previše labavi i ispadnu, koristimo nekoliko kapi bijelog školskog ljepila Elmers jer se lako nanosi, savršeno se suši i osigurava puno prianjanja. Prednja strana vašeg sata sada je POTPUNA! Odmaknite se i uživajte.

Također u ovom trenutku možete pritisnuti u postolje matice 1/4-20 i čipku u vijcima koji klize niz kanale T-utora. Stavite stalak u podnožje s malo ljepila i vaše stolno postolje je sada spremno!

Korak 7: Ugradite unaprijed ožičene LED diode u jezgru sata

U redu, približavamo se! Vjerojatno dio sata koji oduzima najviše vremena pritiskom na pojedinačne LED diode. U ovom dijelu sata ima ukupno 100 LED dioda, a budući da LED diode dolaze u trakama od 50, trebat će vam dvije trake koje su spojene kraj do kraja. Tolerancije LED šupljina su takve da se u osnovi dobro uklapaju. Iako tolerancije prianjanja preše drže LED diode na mjestu, koristimo malu mrlju (vrlo malu mrlju) vrućeg ljepila kako bismo osigurali dodatnu sigurnost. Previše ljepila i višak će istisnuti i blokirati LED diode.

Nakon ovog koraka imat ćete mnoge petlje koje izlaze iz stražnje strane sata koje će trebati pritisnuti kako bi stražnja ploča stala na mjesto. Malo vrućeg zraka iz sušila za kosu čini žice savitljivijima i lakima za savijanje. Opet, vrućim ljepilom ove žice su osigurane.

Sve u svemu, ovaj proces traje oko 45 minuta do sat vremena. Pogledajte gornje slike kako biste vidjeli kako bi ovaj korak trebao izgledati. Pogledajte i zabavni video zapis s time-lapseom! Kad bismo samo mogli to tako brzo povezati!

Korak 8: Sastavite elektroniku

Električno ožičenje je gotovo jednostavno, ali evo detaljnog objašnjenja. Otkrili smo da je najjednostavniji način povezivanja koristiti proto ploču dimenzija 4 cm x 6 cm (veličina CNC šupljine) i ugraditi vijčane stezaljke koje će primati LED trake, kao i istosmjerni adapter za napajanje. Pokušali smo lemiti na izravniji način i ne samo da je ovo glomazno i teško, već onemogućuje uklanjanje ili zamjenu utrobe sata u slučaju da se ESP8266 pokvari ili ga je potrebno nadograditi. Korištenje zaglavlja fleksibilnije je i, mislimo, lakše.

Nakon što ste vijčane stezaljke instalirali, jednostavno slijedite shemu ožičenja za spajanje stezaljki na ispravne pinove. Na PCB -u nema stvarnih komponenti, samo tragovi od zaglavlja do odgovarajućih ESP8266 pinova.

Pin 4 je pin za LED diode, a Pin 2 je pin za brojeve. Pozitivno ide na VSS, a negativno na tlo.

Jedino što je potrebno je otpornik od 300 ohma na podatkovnom pinu LED trake. U svakoj traci WS2812b koju sam ikada vidio (a vidio sam i puno) ovo je središnji pin. Ovaj otpornik štiti traku od opasnih skokova napona i skokova koji bi mogli uzrokovati oštećenje ili nepredvidljivo ponašanje. Zanemario sam ugradnju ovog otpornika i spalio sam prvu LED diodu na traci (drugi put se ništa nije dogodilo i radio je savršeno). Otpornik treba dodati umetnut, što znači da funkcionira poput karike u lancu koja povezuje ploču s žicom na LED. Na nekim LED trakama su ti otpornici već instalirani, a na nekima nema. Ako niste sigurni ima li vaša LED traka, ipak je ipak dodajte. U tome nema štete. Ovaj otpornik svakako umetnite što bliže LED strani spojne žice, a ne na ploči.

Šupljina na stražnjoj strani sata dizajnirana je za dvije svrhe. Ili može primiti kućište 5v transformatora za zidnu montažu ili može držati dodatnu bateriju natrag. Ovdje je prikazano uobičajeno 5V baterijsko pakiranje koje se koristi za proširenje raspona bežičnih uređaja. Jednostavno kupite adapter na USB do 2,5 mm i vaš sat sada radi na baterije!

Morat ćete izbušiti rupu od središnje šupljine do PCB -a da biste primili istosmjerni ženski rep. To se lako postiže jednostavnim nagibom burgije. Budite plitki kako ne biste bušili kroz sat! Prikazana je dovršena operacija bušenja s repicom uredno omotanom u šupljini.

Korak 9: Prenesite kôd

Kod za sat možete pronaći na stranici brightlightart github. Kôd se stalno poboljšava i dobro komentira. Ako niste upoznati s *.ino datotekama, ovo je Arduino format datoteke i mora se sastaviti s arduino IDE -om. Nakon sastavljanja učitavate putem standardnog priključka microUSB na ESP8266. Ako vam treba pomoć kako to učiniti pomoću ESP 8266, evo izvrsnog vodiča o programiranju s ovim popularnim sučeljem. Prilično je blizu out of the box, ali ne baš!

Što rade te različite datoteke? Evo prikaza strukture ovih datoteka i onoga što oni rade na širokoj slici.

Mapa web poslužitelja

Index.htm -Kad se kôd inicijalno učita na ESP8266, prikazat će vam se stranica za prijenos koja traži od vas da učitate datoteku. Prenesite datoteku index.htm. Ova datoteka služi web stranici - ostale datoteke u mapi smještene su na brightlightart.com, ali su tu za vašu referencu u slučaju da želite promijeniti tablice stilova/javascript i sami ih ugostiti

Glavna mapa

• enLIGHTen-LED-Clock.ino-Ovo je nadređena datoteka i potječe iz izvrsnog projekta McLighting. Scenarij je uvelike izmijenjen u odnosu na izvorno stanje, ali mi smo zahvalni ovom projektu kao izvrsnoj početnoj točki za naš projekt.
• colormodes.h - Rukuje većinom svjetlosnih animacija na prstenu. Također upravlja vremenskim funkcijama.
• definicije.h - Definira većinu globalnih varijabli.
• request_handlers.h - Ovo komunicira s ESP8266 i obrađuje dolazne zahtjeve te šalje informacije na ESP8266.
• spiffs_webserver.h - Pomaže u posluživanju i tumačenju web stranice. Ovo je jedina datoteka bez promjena u projektu McLighting.
• WS2812FX.cpp - Rukuje svjetlosnim animacijama na brojevima. Ovo je gotovo u cijelosti preuzeto iz izvrsne biblioteke kitsurfera WS2812B. Glavna promjena ovdje je dodavanje funkcionalnosti da kazaljka na satu ostane upaljena
• WS2812FX.h - datoteka zaglavlja koja ide s knjižnicom WS2812fx. To se uglavnom ne mijenja.

Dodatne datoteke za uključivanje

Osim ovdje uključenih datoteka, trebat će vam sljedeće knjižnice. To su standardne knjižnice i lako ih se uključuje pretraživanjem unutar IDE -a.

• NtpClientLib.h
• DNSServer.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Oznaka.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketsServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• ESP8266WebServer.

Korak 10: Početno postavljanje EnLIGHTen sata i demonstracija

Nakon učitavanja izvornog koda i prvog uključivanja, sva svjetla će biti statički plava. To je vaš pokazatelj da sat emitira pristupnu točku i čeka da se povežete. Pomoću telefona, prijenosnog računala ili bilo kojeg bežičnog uređaja skenirajte obližnje mreže (kao što biste učinili da se pokušate povezati s internetom u kafiću). Na popisu dostupnih mreža trebali biste vidjeti onu pod nazivom "sat". Povežite se s njim.

Nakon što se povežete na tu mrežu, ona će automatski učitati web stranicu (opet, poput preusmjeravanja koje biste doživjeli u kafiću). Budite strpljivi jer to ponekad može potrajati i do 30 sekundi. Na web stranici će se tražiti da skenirate mreže u blizini. Odaberite svoju kućnu ili uredsku mrežu i dajte joj lozinku za WiFi. Nakon što kliknete Pošalji, bežična lozinka za vašu lokalnu mrežu bit će spremljena u memoriju. To ćete morati učiniti samo jednom. Sat će se ponovno pokrenuti.

Kad se ponovno pokrene, vidjet ćete da prikazuje niz brojeva redom. Brojevi koje prikazuje IP adresa su web stranice s kojom se trebate povezati. Tako bi, na primjer, mogao prikazati 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. Ovo se prevodi na https://192.168.0.31. Upišite ovu adresu na web stranicu i sada biste trebali biti povezani sa satom. Konfigurirajte se i zabavite se! Ponovno, sat koristi websocket tehnologiju pa bi se svaka vaša promjena trebala odmah odraziti bez potrebe za pritiskom na spremi ili ažuriranje web stranice. U tom je smislu vrlo interaktivno i zabavno!

Ako iz nekog razloga prekinete vezu, jednostavno osvježite svoju web stranicu. Većina usmjerivača održava IP adresu istom za povezane uređaje, ali s vremena na vrijeme imaju tendenciju da se mijenjaju pa obratite pozornost pri pokretanju. Ako vas treba podsjetiti na IP adresu web stranice, jednostavno ponovo pokrenite sat.

Nakon što ste se snašli u radu s kodom, ne zaboravite instalirati podlogu! Izbušene rupe olakšavaju poravnavanje. Pritisnite sve žice koje stoje ponosno i sada je vaše ožičenje sigurno i sat izgleda vrlo gotov!

Korak 11: Izgradite, razvijajte, podržavajte i uživajte

Voljeli bismo vidjeti što više ljudi gradi i uživati u ovom satu što je više moguće. Svidio nam se ovaj projekt i želimo da drugi podijele iskustvo! Bilo nam je jako zabavno rješavati probleme, svladavati prepreke, gnječiti bube i biti nagrađeni zabavnim i smislenim svjetlom. Dobrobit koju smo dobili od kreativne zajednice otvorenog koda neprocjenjiva je i potaknula nas je da objavimo ovaj izvorni materijal za zajedničko učenje, stalno poboljšanje i tehničko uživanje. Voljeli bismo čuti o uspješnim verzijama i načinima na koje ste poboljšali enLIGHTen sat. Pošaljite nam liniju i javite nam!

Nemaju svi vremena, vještine, alate ili resurse za izradu jednog od ovih satova od nule, pa ako ste zainteresirani za kupnju dovršenog sata ili kao gotov proizvod ili kao osnovu za daljnji razvoj, podržite nas na indiegogo.