Široko sinhronizirane LED soseske: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Imel sem nekaj brezžičnih LED palic, za katere sem mislil, da jih lahko položim za praznike. Toda na mojem dvorišču bi jih lahko prav tako ožičili. Kaj je torej hladnejši izziv? LED okraski v vseh hišah v mojem bloku s sinhroniziranim prikazom! V tem norem letu nas to povezuje.

To so LED prameni z napajanjem ESP8266, ki so povezani z omrežjem WiFi, zato vsi prikazujejo isti korak v zaporedju animacije hkrati. Ker za povezavo uporabljajo mrežno kodo, so lahko oddaljeni nekaj hiš, sporočila pa se prenašajo od vozlišča do vozlišča.

Delujejo na 5 voltov in uporabil sem napajalnike, vendar lahko nekaj časa delujejo tudi na baterijah USB. Torej so prenosni, vodijo svoje omrežje WiFi, ki ni povezano z internetom, in lahko tečejo iz omrežja.

Vsi naši sosedje so bili navdušeni nad tem skupnim okrasjem in res je lepo, kako jih vidiš na istem zaslonu, ko hodiš po ulici. Tukaj imam nekaj slik nekaj pred svojo hišo za testiranje, vendar jih je bilo res težko fotografirati po ulici.

1. korak: Deli

ESP8266 D1 Mini - Uporabil sem module D1 Mini, saj potrebujem le en V/I pin za LED. Ta projekt bi lahko izvedli brez spajkanja s takšnim terminalskim ščitom in drugim modulom ESP8266. Obstaja različica D1 Mini z boljšo anteno - D1 Mini Pro. Ima keramično anteno in priključek U. FL za zunanjo anteno, vendar morate premakniti 0 ohmski upor za zunanjo montažo za zunanjo anteno. Več razprave v naslednjem koraku.

LED prameni WS2811 - Uporabil sem pramene WS2811, saj so vodotesni (razen priključkov JST) in z njimi je enostavno delati. Trakovi "Neopixel" WS2812b bi uporabljali popolnoma isto kodo itd. Uporabil sem 5v, vendar jih lahko dobite v 12v (uporabite manj toka) - za ESP8266s bi potrebovali napetostni pretvornik. Po želji lahko dobite tudi LED pramene WS2811 z vodotesnimi priključki. LED prameni, ki sem jih uporabil, imajo na obeh koncih priključke JST SM - ženski je vhod, čeprav sem jih videl ožičene drugače (moški kot vhod). Smer je označena tudi na samih LED. Obstajajo tudi žice za vbrizgavanje energije - odrezala sem jim konce, da se kositreni deli ne morejo kratko stikati. Lahko jih kupite tudi v pakiranjih po 10.

330 Ohm 1/4 Watist Resistor - ta se uporablja na podatkovnem zatiču na ESP8266, da se prepreči utripanje LED.

Moški 3 -polni konektor JST SM - za povezavo z LED trakovi. Upoštevajte, da ima "moški" priključek pokrov.

2,1 mm ženski konektor CCTV - ti se uporabljajo za priključek za napajanje. Če želite, lahko uporabite drug sistem priključkov.

5V napajalnik - moč ojačevalnika je odvisna od tega, koliko LED diod boste imeli. 2A je verjetno v redu za 50 ali 100 LED, ki nikoli niso popolnoma vklopljene (za več informacij glejte korak ožičenja).

Podaljševalna žica JST SM 3 Pin ali 2,1 mm podaljšek - ker je konektor JST na D1 Mini blizu LED, na splošno želite razširitev, ki omogoča, da se LED svetijo dlje od CPE -ja. V mojem primeru sem CPU postavil višje v dekoracijo, da sem dosegel boljši doseg WiFi, zato sem CPU obdržal v bližini LED in namesto tega uporabil 2,1 mm podaljšek.

Kabel USB do 2,1 mm - to je neobvezno - omogoča napajanje niti iz katerega koli vira USB ali baterije.

3 mm toplotno skrčljive cevi - potrebujete le približno 1 tega, da pokrijete upor na D1 Mini.

20 mm prozorne toplotno skrčljive cevi - to je delno neobvezno za zaščito priključkov na D1 Mini. Po namestitvi se oklepajte stikala za ponastavitev, če cev stisne stikalo.

Vodotesna škatla - za zaščito napajanja in procesorja zunaj. Večina mojih sosedov je uporabljala samo plastične vrečke.

1/2 "EMT cev - 29" kos se prilega obliki sladkarije - uporabil sem 4 zadrge za zadrževanje. Poskusil sem 1/2 "PVC in se prilega, vendar se dotika LED na obeh straneh.

Armatura 3/8 "x 3 ' - ko je EMT pritrjen na obliko, lahko armaturo udarite v tla in nanjo postavite cev EMT. 1/2" armature se prilega, vendar boste morali odrezati upognjene dele in je blizu - če se pri udarjanju zravna ali kaj podobnega, bo zelo tesen. Torej bo 3/8 "lažje očistilo notranji premer cevi EMT.

Oblika sladkega trsa - glejte korak na teh straneh, obliko lahko naredite sami, jih obesite na grm ali uporabite takšno obliko.

2. korak: Montaža krmilnika

Krmilnik je sestavljen iz D1 Mini (ESP8266), 2,1 -milimetrskega ženskega vtiča CCTV, 330 ohmskega upora in 3 -polnega JST moškega priključka.

Predpostavka za ta projekt je, da boste uporabili 50-100 LED. Če želite uporabiti več, boste morali za napajanje vseh LED uporabiti vbrizgavanje energije. Za podrobnejšo razpravo o tem glejte ta drug Instructable.

S 50 LED diodami, ki so v celoti bele barve, bi vlekle 50 x 0,06 A = 3 ampere. Torej z adapterjem 2A predvidevamo, da nikoli ne bosta popolnoma vklopljena. Za 100 LED je max 6A, zato je treba še bolj paziti, da jih vklopite le nekaj. Tudi s 100 LED diodami po 0,02A imamo v uporabi 2 ampera. Zato je priporočljiv višji tok napajanja, čeprav sem nastavil zaslone, da ne uporabljajo vseh LED ali barv naenkrat, jih precej zatemnil in začel z napajanjem 2A z večjimi v rezervi. To je odličen članek o zmanjšanju porabe energije.

330 ohmski upor, ki je vgrajen v podatkovno žico, preprečuje utripanje elektronskega zvonjenja, saj so podatki precej visoke frekvence. To je bolj dejavnik z veliko LED diodami, vendar je dobra praksa, da ga dodate.

Upor sem spajal neposredno na D1 Mini, vendar sem pustil približno 1/8 "vodila nad ploščo, da sem jih lahko upognil. Uporabil sem približno 1" 3 -milimetrsko toplotno skrčljivo na uporu, da ne bi prišlo do kratkega stika na deska.

Za zaščito D1 Mini pred dotikom kovine itd. Sem uporabil 20 mm prozorno toplotno skrčenje. Ne pozabite preveriti stikala za ponastavitev na strani - morda boste morali rahlo zmanjšati toplotno skrčenje, da ne pritisnete stikala. To sem potreboval pri vseh svojih.

Upoštevajte, da menjalnika nivoja iz 3.3V izhodov ESP8266 in LED, ki delujejo pri 5V, nisem potreboval (ker mora biti v skladu s specifikacijo čipa LED podatkovna linija najmanj 70% napajanja). V prejšnjih projektih sem potreboval diodo/žrtveno LED (korak 3) s trakovi WS2812b, vendar se zdi, da so neposredni čipi WS2811 v LED zaenkrat v redu.

To lahko storite brez spajkanja! Terminalni ščit ESP8266 z drugačnim CPE -jem bi deloval prav tako dobro. Form D1 Mini je lep in majhen, vendar vsi delujejo približno enako.

3. korak: Oblike

LED prameni so lahko proste oblike ali pa jih naredite v obliki - naredi sam ali iz spletne trgovine. Pri HolidayCoro sem naročil nekaj oblik - nekaj majhnih LED dreves, nogavice in sladkorno palico. Nogavica je lepo vzela 50 LED - dolžino enega pramena. Majhno drevo potrebuje 100 LED diod, če pa želite, ga lahko naredite le polovico - obrnjeno proti ulici. Na koncu je bil sladkarije najljubši sosed, saj je bil nekoliko večji. 99 LED, zadnjo pa sem pustil na hrbtni strani z idejo, da bi jo lahko uporabili za odpravljanje napak.

Ker so bile oblike bele, smo se odločili, da na njih narišemo rdeče proge, da bodo podnevi videti bolje. Maskirala sem jih, na hitro naredila droben pesek, obrisala z acetonom (odstranjevalec laka za nohte s polno jakostjo) in uporabila dva sloja brizgalne barve, ki deluje na plastiko. Zdelo se je, da se dobro drži. Večinoma smo delali na eni strani, nekaj pa na drugi strani za par hiš, ki sta imeli 2.

4. korak: Koda in WiFi

D1 Mini uporablja modul Espressif ESP8266. Programiral sem ga z Arduino IDE, zato se mi zdi kot močan Arduino z vgrajeno WiFi. Na internetu obstajajo številna navodila, kako konfigurirati Arduino IDE za ESP8266 in D1 Mini, zato jih tukaj ne bom ponavljal.

Koda temelji na prejšnjem navodilu. Knjižnico Painless Mesh uporablja za medsebojno komunikacijo vseh CPE -jev. Knjižnico FastLED sem uporabil, ker sem imel prej težave s knjižnico mrež in knjižnico Neopixel, tokrat pa tega nisem ponovno preizkusil.

Nisem prepričan, kakšno je največje število vozlišč. Nekatere objave kažejo, da bo omejeno s številom sporočil in vrstami procesorja, morda pa bo omejitev okoli 30-60 vozlišč. Ta aplikacija ne pošilja veliko sporočil - samo sprememba animacije, čeprav obstaja nekaj samodejnih, kot so sporočila o spremembi mrež in časovna sinhronizacija.

Med kodiranjem lahko LED priklopite na D1 Mini, če pa jih imate več kot 50, boste morda želeli zunanji vir napajanja, saj boste morda presegli napajanje iz vrat USB računalnika in regulatorja moči na D1 Mini. Glede na to, da moja koda ne vklopi LED v celoti, sem lahko brez težav programiral 100 LED na povezavi USB.

Modul ESP8266 ima vgrajen WiFi. Ker mrežna koda (PainlessMesh), ki jo uporabljamo, ustvari dostopno točko na vsakem modulu, je obseg širokega dosega soseske pomemben. Uporabil sem oblike sladkornega trsa in CPU postavil na vrh, da sem dosegel najboljši doseg, v moji soseski pa je bilo približno 50-100 čevljev. Višja in boljša vidljivost (LOS) izboljša stvari. Doseg je v nekaterih primerih prestopil cesto (bolj je bilo odvisno od avtomobilov, ki so blokirali LOS).

Bilo je nekaj hiš, ki zaradi sinhronizacije WiFi niso bile sinhronizirane, vendar luči izgledajo lepo tudi, če niso sinhronizirane. Vozilo "repetitor" sem naredil samo z D1 Mini na palici, ki jo napaja baterija USB. Ko so bili postavljeni med hiše, so bili pravilno sinhronizirani. Za bolj oddaljeni repetitor bi lahko uporabili sončno baterijo USB, čeprav se ne polni zelo hitro.

Še vedno sem videl občasne težave s sinhronizacijo, nato pa sem ugotovil, da ima preveč vozlišč ali jih razpošilja:

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

S to nastavitvijo je začelo delovati veliko bolje! To določa eno posebno vozlišče kot glavno, zato moja koda za pogajanje o nadzornem vozlišču ni potrebna, kar lahko razdeli mrežo. Priložil sem posodobljen/nadomestni vzorec kode. Ta pristop zahteva, da je glavno vozlišče vklopljeno, da se lahko sinhronizirajo, zato mreža ni tako odporna na napake, vendar deluje bolje, če je razporejena tako, kot je moja. Kodo za to različico ne pozabite urediti - samo eno vozlišče mora biti nastavljeno na korenu - glejte komentarje v kodi.

V različico SetRoot sem dodal še eno posodobitev: dodal sem kodo za ponastavitev ESP8266, če 10 minut ni bilo ukazov. To daje vozlišču priložnost, da ponovno odkrije korensko vozlišče. Zdi se, da je to pomagalo pri nekaterih bolj oddaljenih vozliščih.

Ob koncu sezone sem lahko preizkusil nekaj modulov D1 Mini Pro. Na plošči imajo keramično anteno, če premaknete upor z nič ohma, lahko uporabite tudi priključek U. FL in zunanjo anteno. Preizkusil sem par, ki je imel težave s sinhronizacijo z D1 Mini Pros s keramičnimi antenami, in so delovali bolje. Nato sem naredil nekaj testiranj z enim vozliščem v moji hiši. Na podlagi rezultatov bomo prihodnje leto prešli na module D1 Mini Pro s keramičnimi antenami.

Z daljinskim D1 Mini: To je videl samo D1 Mini Pro z zunanjo anteno in moč signala je bila nizka

Z daljinskim D1 Mini Pro s keramično anteno: D1 Mini, D1 Mini Pro s keramično anteno in D1 Mini Pro z zunanjo anteno so videli približno enako jakost signala, zato je bilo to izboljšanje. Usmerjenost plošč (anten) je do neke mere pomembna

Z daljinskim upravljalnikom D1 Mini Pro z zunanjo anteno: Videle so vse druge plošče, vendar moč signala ni bila veliko boljša od preskusov z vgrajeno keramično anteno, zato se ne bom trudil premikati teh nič ohmskih uporov in postavljati antene na sladkarije

5. korak: Končna montaža

Ko imate krmilnik pripravljen in programiran, morate le priključiti LED diode na krmilnik z žicami JST in 5 -voltnim napajanjem na 2,1 -milimetrski vtičnici.

Razširitev JST bi morala biti v pomoč, da krmilnik in napajalnik ne ostaneta pri LED. Ali pa, da bi CPU dvignil, sem jim položil majhno plastično vrečko, ki je bila pritrjena z zasukom, in za napajanje uporabil 2,1 mm podaljšek.

Vodotesna škatla bo pomagala zaščititi adapter in CPE, vendar je večina mojih sosedov uporabljala preproste plastične vrečke.

Druga nagrada na tekmovanju Speed Decorations Speed Challenge