Barvno sinhronizirane svetilke na dotik: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Za ta projekt bomo izdelali dve svetilki, ki lahko spremenita svojo barvo na dotik in ki lahko to barvo sinhronizirata med seboj prek interneta. To smo uporabili kot božično darilo za prijatelja, ki se je preselil v drugo mesto. Vzela je eno od svetilk, druga pa ostane pri nas. Na ta način imava oba lepo svetilko, hkrati pa lahko pošiljamo barve drug drugemu. To je lep in kul način za medsebojno komunikacijo, čeprav ločeno in veliko lažjo obliko komunikacije kot prek besedila, glasu ali slik.

Ta projekt je navdihnjen s projektom Syncenlight nemške radijske oddaje Netzbasteln, čeprav smo programsko opremo nekoliko spremenili in izdelali bolj izpopolnjene svetilke za naš projekt. V videu si lahko ogledate, kako deluje. Za namene predstavitve sta dve svetilki tik drug ob drugem - vendar bi celo delovalo, če bi bili na nasprotnih straneh planeta (dokler je WiFi).

1. korak: Potrebne spretnosti, orodja in deli

Ker moramo spajkati elektroniko svetilke, so za ta projekt potrebne le posebne sposobnosti spajkanja in osnovno razumevanje elektronike. Če razumete nekaj osnovnih stvari o razvoju programske opreme, bi to bilo plus, saj lahko programsko opremo prilagodite svojim potrebam. Če pa ga želite uporabiti tako, kot smo to storili, lahko preprosto prenesete programsko opremo in jo naložite v svojo svetilko.

Deli, ki so potrebni za svetilko, so prikazani na zgornji sliki. Če ga želite zgraditi tako, kot smo ga naredili, potrebujete naslednje:

• 100 kΩ upor
• Wemos D1 mini (ali katera koli druga plošča na osnovi ESP8266)
• nekatere LED diode WS2812B (posamezne ali le te)
• nekaj kablov
• kabel USB (enak kot za večino pametnih telefonov, mora biti podatkovni kabel)
• kovinski cvetlični lonec
• steklena vaza
• pločevinka pršila iz ledene rože (ali kaj podobnega)
• dve leseni palici
• majhen kos kartona (velikosti Wemos D1 mini)

Zadnjih pet postavk na tem seznamu je tistih, ki smo jih uporabili za enega od naših posebnih modelov svetilk. To je zasnova svetilke, ki jo bomo uporabili kot primer v tem navodilu. Lahko ustvarite svojo lastno svetilko, točno tako, kot je ta, seveda pa lahko na tem delu postanete tudi ustvarjalni in oblikujete svojo svetilko, kot želite. Kot lahko vidite na slikah, druga, ki jo gradimo, izgleda drugače kot prva in že imamo ideje za nove zasnove svetilk. Torej je to del, kjer je skoraj neskončnih možnosti.

Seveda ne potrebujemo le delov, ampak tudi orodja, da vse sestavimo. Za to potrebujemo naslednje elemente:

• spajkalnik (plus spajkanje)
• nekaj brusnega papirja
• škarje
• pištolo za topljenje
• žaga za les

Zdaj, ko imamo vse, kar potrebujemo, bomo razložili osnovno idejo svetilke, kako vse deluje in seveda kako zgraditi svetilko.

2. korak: Osnovna ideja in kako deluje

Osnovno idejo lahko vidimo v shemi ožičenja. V središču projekta je mini plošča Wemos D1 z mikrokrmilnikom ESP8266. Prednost ESP8266 je, da je poceni in ima WiFi neposredno na vozilu, kar potrebujemo. Uporabili smo mini ploščo Wemos D1, ker s to ploščo ne potrebujete dodatnih orodij za nalaganje programske opreme na mikrokrmilnik (razen standardnega podatkovnega kabla USB). Toda vsaka plošča, ki temelji na ESP8266, bi morala delovati za ta projekt.

Za nadzor svetilke želimo uporabiti kapacitivni senzor na dotik (torej enako osnovno načelo, ki se uporablja pri večini zaslonov pametnih telefonov). Takšen senzor na dotik lahko sestavimo tako, da 100 kΩ upor povežemo z dvema zatičema ESP8266 (v našem primeru zatiči D2 in D5), nato pa na žico D5 priključimo dodatno žico in nato to žico spajkamo na kovinsko ploščo. Kje ste spajkali to žico, je odvisno od izbrane zasnove svetilke. V shemi ožičenja smo uporabili samo generično kovinsko ploščo, vendar smo za našo posebno zasnovo svetilke spajkali ta kabel na kovinski del svetilke. Če vas zanima, kako to deluje, je na spletni strani dobra razlaga za knjižnico Arduino, ki smo jo uporabili za programiranje kapacitivnega senzorja na dotik.

Zdaj, ko imamo nekaj, česar se lahko dotaknemo za nadzor svetilke, naslednje, kar potrebujemo, je vir svetlobe. Za to smo uporabili LED diode WS2812B. Ti se pogosto uporabljajo v različnih projektih, njihova glavna prednost pa je, da lahko nadzirate barvo številnih LED z uporabo samo ene podatkovne povezave med prvo LED in mikrokrmilnikom (v našem primeru priključen na D8 ESP8266). V našem projektu uporabljamo štiri LED diode WS2812B. V shemi ožičenja sta prikazani dve, vendar dodajanje dodatnih LED deluje enako kot dodajanje druge: Zatič DOUT druge LED mora biti povezan z DIN tretje, VSS in VDD pa je treba priključiti na ozemljitveni zatič in Pin 5V. Te LED diode WS2812B lahko nato enostavno programirate, npr. z Adafruitovo knjižnico NeoPixel.

Zdaj imamo vse potrebne sestavine: mikrokrmilnik z možnostjo WiFi, senzor na dotik za nadzor svetilke in samega vira svetlobe. V naslednjih korakih bomo opisali, kako zgraditi dejansko svetilko in kako naložiti programsko opremo ter kaj je treba narediti, da se lahko dve (ali več) svetilki sinhronizirata prek interneta.

3. korak: Spajkanje elektronike

Zato moramo najprej spajati vse elektronske dele skupaj. Začeli smo s spajkanjem posameznih LED LED WS2812B skupaj (kot je prikazano in opisano v prejšnjem koraku). Če bi ponovno izvedli ta projekt, bi verjetno le kupili LED WS2812B v obliki traku. Te trakove lahko razrežete tako, da imate točno toliko LED diod, kot jih želite, nato pa morate le spajkati priključke DIN, VDD in VSS tega traku na zatiče D8, 5V in G ESP8266. To bi bilo lažje, kot bi to storili tako, kot smo to storili, vendar je mogoče spajati tudi posamezne LED -diode WS2812B skupaj, kar je razvidno iz slik (čeprav naši spajkalni spoji niso zelo lepi - vendar delujejo)

Nato smo spajkali upor med zatiči D2 in D5. Na zatiču D5 moramo tudi spajkati na dodatno žico, ki bo kasneje spajkana na del svetilke, ki bi moral delovati kot senzor na dotik. Na slikah lahko vidite, da upora nismo spajkali neposredno na ploščo, temveč smo spajkali konektorje na ploščo, v katero smo nato upora dali. To je bilo zato, ker smo želeli ugotoviti, kateri upor najbolje deluje za ta projekt, vendar lahko upor tudi spajkate neposredno na ploščo.

Kot zadnji korak lahko zdaj priključimo naš USB kabel na USB vtič Wemos D1 mini (poskrbite, da imate podatkovni kabel USB - obstajajo tudi kabli, ki delujejo samo za polnjenje, ne pa tudi za prenos podatkov, vendar potrebujemo podatkovna zmogljivost, da programsko opremo kasneje utripajo).

4. korak: Izdelava svetilke

Zdaj, ko so elektronski deli pripravljeni, lahko začnemo izdelovati pravo svetilko. Za to želimo osvetliti vazo z vrha z LED diodami in želimo, da je svetloba svetilke razpršena. Ker je steklo vaze, ki smo jo našli, zelo jasno, smo s steklenico z ledenim cvetjem pršili, da bi steklu dali bolj zamrznjen videz. Na voljo je več različic razpršila, ki lahko steklu dajo bolj zmrznjen ali razpršen videz, tako da lahko samo pogledate, kar najdete. Če uporabljate to pršilo, se pred nadaljevanjem prepričajte, da je vse dobro posušeno. To lahko traja nekaj ur, odvisno od razpršila, ki ga uporabljate.

Za izdelavo svetilke moramo poskrbeti, da kovinski lonček za rože ostane na vrhu vaze na pravi višini in da je elektronika nameščena v loncu, tako da LED svetijo vazo. Za to smo uporabili dve leseni palici, brusni papir in žago za les, da smo naredili križ. Ta križ bo sedel na vrhu vaze, konci križa pa bodo prilepljeni na lonec. Tako lahko zagotovimo, da je lonec na pravi višini (če ima leseni križ ustrezno velikost).

Za to smo najprej uporabili žago, da smo lesene palice dobili pravo velikost. Nato smo z brusnim papirjem brusili utor na sredini ene od palic. Sedaj smo drugega s pomočjo pištole za vroče taljenje prilepili v utor. Če bi to postavili na vazo, se ne bi dobro prilegalo, ker palice niso na isti ravni. Tako smo brusili dva nova utora na koncih palice, ki je na spodnji ravni, tako da se križ popolnoma prilega vazi. To se dobro vidi na slikah.

Če se vse dobro prilega, je naslednji korak lepljenje kosa kartona na križ. To mora biti na strani križa, kjer ni utorov. Nato smo na karton prilepili mini ploščo Wemos D1 in LED diode na drugi strani križa.

Naslednji korak je spajkanje kabla uporovnega senzorja na dotik v kovinski lonec. Na ta način lahko nadzorujemo barvo svetilke z dotikom lonca. Če to storite, lahko leseni križ z vročo pištolo prilepite na kovinski lonec, nato pa križ in lonec prilepite na vrh vaze.

Kot zadnji korak lahko zdaj na vazo prilepimo kabel USB s superlepilom, da bo vse videti lepo in urejeno. Zdaj smo skoraj končali.

5. korak: Začnite uporabljati

Zadnji korak je, da naložite programsko opremo na svetilko in konfigurirate strežnik, ki bo uporabljen za sinhronizacijo svetilke. Če vas zanima, kako deluje programska oprema, vas vabimo, da preučite izvorno kodo, tukaj se ne bomo preveč spuščali. Osnovna ideja pa je, da mora biti vsaka svetilka, ki jo želite sinhronizirati, povezana z istim strežnikom MQTT. MQTT je protokol za pošiljanje sporočil za komunikacijo med stvarmi in med stroji do strojev. Če ena od svetilk spremeni barvo, jo bo objavila na strežniku MQTT, ki bo nato poslal signal vsem ostalim svetilkam, ki jim nato naročijo, naj spremenijo tudi svojo barvo.

Ampak ne skrbite, vam ni treba razumeti ničesar o MQTT, kako deluje ali kako nastaviti strežnik MQTT, če želite le uporabljati svetilko. Seveda lahko po želji nastavite in konfigurirate svoj strežnik. Če pa tega ne želite, je na voljo tudi več storitev, kjer lahko najamete strežnik MQTT, ki gostuje v oblaku. Za to smo uporabili CloudMQTT, kjer lahko dobite zelo omejen strežnik tudi brezplačno (vendar z dovolj funkcionalnosti in pasovne širine za naše namene). Brezplačni načrt se imenuje Cute Cat in če dobite enega od teh, morate pogledati Podrobnosti → Podatki o primerku in tam lahko vidite strežnik, uporabnika, geslo in vrata vašega primerka MQTT. Te vrednosti so vse, kar potrebujete, zato jih zapišite:-)

Zdaj, da naložite programsko opremo na svetilko, morate kabel USB priključiti na prenosni računalnik ali računalnik, nato pa lahko programsko opremo naložite s programsko opremo Arduino. Kako namestiti in konfigurirati programsko opremo Arduino za uporabo s ploščami na osnovi ESP8266, je dobro razloženo v tem navodilu, zato teh korakov tukaj ni treba ponavljati.

Ko namestite in konfigurirate vse, kar potrebujete, pojdite v Orodja → Upravljanje knjižnic v programski opremi Arduino in namestite knjižnice, ki so potrebne za ta projekt: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (v različici 0.11) in ArduinoJson (v različici 5, ne različica beta 6). Če so ti nameščeni, lahko prenesete izvorno kodo svetilke iz našega skladišča Github za ta projekt in jo naložite v svetilko s programsko opremo Arduino.

Če je bilo vse v redu, se bo lučka zdaj zagnala in pripravljena za uporabo:-) Med zagonom se bo zasukala v modri barvi in se poskušala povezati z znano WiFi. Ob prvem zagonu svetilka očitno ne pozna nobenih WiFi, zato bo zagnala svojo dostopno točko (z imenom, ki je kombinacija "Syncenlight" in edinstvenim identifikatorjem za ESP8266, ki ste ga uporabili). Lahko se povežete npr. pametnega telefona na to WiFi in preusmerjeni boste na konfiguracijsko stran svetilke, kjer lahko konfigurirate poverilnice WiFi in vnesete tudi zahtevane nastavitve za strežnik MQTT (tiste, ki ste jih morali zapisati nekaj odstavkov prej). Če ste končali s tem, se bo svetilka znova zagnala in je zdaj popolnoma pripravljena za uporabo!

Sporočite nam, kako vam je bil všeč ta projekt ali če imate kakršna koli vprašanja, upamo, da vam je bil ta Instructable všeč:-)