Luč božičnega drevesa, ki jo nadzira igrača: 12 korakov (s slikami)

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

Pozdrav ustvarjalcem!

Prihajata božič in novo leto. Pomeni praznično razpoloženje, darila in seveda božično drevo, okrašeno s svetlimi barvitimi lučmi.

Za mene so lučke za božično drevo množičnega trženja preveč dolgočasne. Da bi ugajal otrokom, sem naredil edinstven okras za božično drevo, ki ga nadzira igrača.

V tem priročniku bom povedal, kako vam to uspe.

1. korak: Ideja

Ideja je, da igračo, na primer mehko, postavite pod božično drevo in jo naredite pametno. Želim, da igračka prebere barvo katerega koli pritrjenega predmeta in pobarva drevo v to barvo. Tako bo zabavna igra za otroke, ki lahko z različnimi stvarmi pobarvajo božično drevo v različne barve.

2. korak: Priprava. LED trak

Najprej moram najti zamenjavo za običajne božične lučke.

Nove luči morajo biti svetle, barvne, najpomembneje pa jih je enostavno programirati.

Za božične luči sem izbral naslovljiv programabilni digitalni LED trak RGB ws2812b. Ti LED trakovi so zelo priljubljeni in jih lahko najdete kjer koli. Enostavno jih je povezati z različnimi krmilniki Arduino. Takšne LED diode se prodajajo v trakovih po več deset kosov in jih napaja 5 12 ali 24 V DC. Povežete lahko več trakov zapored in upravljate ogromno LED.

Nekaj takih trakov sem našel doma. Moji trakovi imajo po 50 LED in jih poganja 5 V DC.

2 x WS2812B vnaprej spajkanih nizov LED modulov ~ 18 $

Tu je možna zamenjava iz trgovine Amazon:

• WS2812b 5m 60leds/slikovnih pik/m Prilagodljiv individualno naslovljiv LED trak
• ALITOVE 16,4ft WS2812B posamično naslovljiva LED tračna luč

LED trakovi imajo veliko sort. Razlikujejo se po številu LED, razdalji med LED, razvrščanju, napajalni napetosti itd. Izberite, kaj želite.

Za svojo igračo sem pripravil malo božično drevo, zato mi zadostuje 100 LED.

3. korak: Priprava. Igrača

Poiščite igračo in se odločite, kje namestite krmilnik LED traku.

Ta korak je najpomembnejši, ker bodo rezultat ocenili otroci =).

V bližnji trgovini z igračami sem našel čudovitega novoletnega medveda. Lahko izboljšate igračo, ki jo že imate.

Odločil sem se, da krmilnik LED traku prekrijem s tkanino in ga zašijem na medvedje tace. Želim, da medved izgleda kot da ima darilo.

Kupil sem dva kosa tkanine s smešnimi vzorci. Ena je mehka za podlago, druga pa tanka za zgornjo plast.

4. korak: Priprava. Elektronika

Če želite igračo narediti pametnejšo, potrebujete nekaj elektronskih komponent.

Uporabljam prelomne plošče in Arduino ščitnike iz trgovine Amperka. Kar se mene tiče, so zaradi modularne strukture zelo priročne. Module je mogoče enostavno kombinirati brez spajkanja.

Morda jih boste težko kupili, zato vključujem povezave z možno zamenjavo.

Krmilnik

Uporabljam razvojno ploščo ESP-12, ki temelji na čipu ESP8266. Te plošče so zelo majhne in imajo dovolj funkcionalnosti. Dobra izbira za majhne projekte, ki zahtevajo omejen prostor, tudi če ne uporabljate WiFi in se povežete z internetom.

1 x Amperka reža za Wi-Fi ~ 19 $

To razvojno ploščo uporabljam, ker je združljiva z drugimi moduli istega proizvajalca.

Prav tako ima kvadratno obliko! Z lahkoto se prilega v majhno sedanjo škatlico za medveda.

Možna zamenjava:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Barvni senzor

Za določanje barve uporabljam Amperka Troyka TCS34725 barvno ploščo. Moj senzor je združljiv s krmilno ploščo, vendar ga je mogoče zamenjati s tem:

1 x RGB barvni senzor z IR filtrom in belo LED - TCS34725 ~ 8 $

Ta senzor za komunikacijo uporablja vmesnik I2C. Ima vgrajeno svetlo LED in obsežne nastavitve, kot sta povečanje barve ali integracija barv za natančnejše prepoznavanje.

Gumb

Preprost gumb, združljiv z Arduinom. Uporabljam ga kot senzor na dotik, ki krmilnika obvesti, da je treba prebrati barvo novega predmeta.

1 x gumbni modul Amperka Troyka ~ 1 $

Možna zamenjava:

• Prekinitev stikala za napajanje s pritiskom na gumb Adafruit
• Gumbni modul elektronskih gradnikov

AC-DC pretvornik napetosti

Za napajanje LED traku in krmilnika sem kupil napajalnik AC-DC 5V 8A.

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

Moj LED trak napaja 5V. 8A tok zadostuje za ogromno število LED. Iz tega napajalnika napajam tudi krmilnik ESP. Napajalnike kupujte v izoliranih ohišjih, brez odprtih kontaktnih blazinic!

Možna zamenjava:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC / DC pretvornik napajalnika
• MEAN WELL original LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Neobvezno:

DC-DC napetostni pretvornik in gonilnik WS2812b

Za krmilnike Arduino lahko signalno žico LED traku ws2812b neposredno priključite na zatiče na krmilni plošči. Večina zatičev razvojne plošče ESP8266 ni združljiva s 5V logiko. Bolje je, da LED trak neposredno priključite na take krmilnike. Za rešitev tega problema uporabljam ta modul.

1 x gonilnik LED traku Amperka Troyka ws2812 ~ 9 $

Ta modul uporabljam, ker se zlahka pritrdi na krmilnik. Modul ima tudi 5-voltni logični vmesnik in pretvornik napetosti DC-DC 5 ali 3,3 V. Na ta način lahko krmilnik ESP napajamo z eno žico skupaj z 12 ali 24V LED trakom.

5. korak: Sestavljanje. Elektronika

Sestavite elektronske komponente. Svoje komponente sem priključil, kot je prikazano na priloženem diagramu.

Shema se lahko razlikuje glede na vaše komponente, vendar pomen ostaja enak.

• Priključite gumb na krmilnik. Priključil sem ga na pin A2 Esp8266. Če ne uporabljate modula, lahko prek upora priključite skupni trenutni gumb.
• Priključite barvni senzor na krmilnik. Odklopne plošče barvnega senzorja TCS34725 komunicirajo z vodilom I2C. Povežite zatiče SDA in SCL med senzorjem in krmilnikom. Če ima vaša senzorska plošča zatič LED za krmiljenje vgrajene LED, ga priključite. Svoj LED pin sem povezal z zatičem A0 Esp8266.
• En konec LED traku priključite na krmilnik. ws2812b LED trak se poveže s krmilnikom z uporabo pin DI. Logična napetost LED trakov ws2812b je 5V. Če uporabljate plošče, podobne Arduinu, lahko DI pin priključite neposredno na pin krmilnika. Napetost logičnega nivoja za večino plošč Esp8266 je 3,3 V, zato uporabite pretvornik logičnega nivoja ali gonilnik LED traku. Spajalno žico DI Strip sem spajal na voznikovo ploščo in priključil gonilniško ploščo na pin A5 Esp8266.
• Drugi konec LED traku pritrdite na napajalnik. Tistega z zatičem DO. Če je potrebno, vtaknite vtič v napajalnik. Ne pozabite izolirati žic.

Moj LED trak ws2812b napaja 5V. Tako trak kot krmilnik sem napajal iz enega napajalnika AC-DC 5V. Če vaš LED trak deluje na 12 ali 24 V, uporabite pretvornik napetosti za znižanje, da napajate vso elektroniko iz enega napajalnika.

6. korak: XOD

Programirajmo krmilnik.

Tako kot v mojih prejšnjih projektih uporabljam vizualno programsko okolje XOD za vdelano programsko opremo krmilnika.

Izdal sem nekaj knjižnic, ki jih boste potrebovali za ustvarjanje programa. Zato jih ne pozabite dodati v svoj delovni prostor XOD.

• gabbapeople/božično drevo - Knjižnica vsebuje gonilnik neopixel ws2811 in ovoj za barvni senzor tcs34725.
• gabbapeople/color - Knjižnica za delo z barvami v XOD.

Nato bom opisal, kako programirati to napravo v XOD.

7. korak: Programiranje

Tu potrebujete vozlišča:

Vozlišče senzorja barv-tsc-barve.

To je prvo vozlišče, ki se postavi na popravek. Uporablja se za merjenje barvne vrednosti s senzorja. Node uporablja vmesnik I2C za izmenjavo podatkov.

Barvni senzor zazna barvo površine v lestvici RGB. Barva je rezultat interakcije med virom svetlobe, objektom in opazovalcem. V primeru odbite svetlobe se bo svetloba, ki pada na predmet, odbijala ali absorbirala, odvisno od lastnosti površine. Večina barvnih senzorjev vsebuje beli oddajnik svetlobe in tri senzorje jakosti svetlobe z barvnimi filtri.

• Vhodna zatiča LED in LUM sta za vgrajeno LED na odklopni plošči senzorja. Ta vgrajena LED je svetlobni oddajnik senzorja. V skladu s svojo shemo sem postavil vrednost A0 na pin LED in nastavil vrednost 1 svetilnosti na pin LUM.
• Igla za IT nastavi vrednost časa integracije. Ta faktor opisuje številne cikle za integracijo barve. Možne vrednosti IT so 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• Vrednost pin GAIN je faktor ojačanja. Ta koeficient izboljša barvo. Barvno vrednost lahko povečate za 4, 16 ali 60 -krat. Barve ne morete izboljšati. Potem mora biti vrednost na pin GAIN enaka 1. Dobil sem najbolj natančen rezultat z uporabo vrednosti 20 IT in vrednosti 60 GAIN.
• Zatič INIT sproži inicializacijo senzorja in nastavi faktorje po meri. Vrednost pin INIT spremenim v On boot.
• Zatič UPD sproži odčitavanje novega senzorja. Naj bo ta vrednost neprekinjena.

Vozlišče tcs-color-vozlišče prikaže barvno vrednost v obliki barve po meri.

Vozlišče ws2811

To vozlišče se uporablja za nastavitev LED traku ali matrike.

• DI pin je za številko vrat plošče, na katero je priključen LED trak ali matrika. V skladu s svojo shemo sem ji dal vrednost A5.
• Število uporabljenih LED diod vstavite na pin SIZE. Imam 2 led traka po 50 diod, ki sta med seboj povezana, zato sem vrednost SIZE nastavila na 100.
• B -pin nastavi splošno svetlost vseh LED v območju od 0 do 100. Nastavil sem svetlost na 80.

To vozlišče inicializira vaš LED trak ali matriko in ustvari tip po meri ws2811 za nadaljnje operacije.

Vozilo za vse barve

Ko je vozlišče ws2811 nameščeno, lahko LED trak upravljate z različnimi funkcionalnimi vozlišči.

• vse barve. Node pobarva vse LED diode na traku ali matriki v izbrani barvi.
• barvna piksla. Barve vozlišč določene LED na traku v izbrani barvi. Številko slikovnih pik vstavite v pin PN.
• barva-n-slikovnih pik. Vozlišče obarva skupino N LED v izbrani barvi. Določite začetno številko LED skupine z zatičem STRT. Določite urejenost skupine na zatiču STEP. Na primer, za barvanje vsake druge LED, ki se začne s številko 30 in konča s številko 70, vnesite naslednje vrednosti: STRT = 30; N = 40 (70-30); KORAK = 2.

V tem projektu hkrati krmilim vse LED in uporabljam vozlišče za vse barve.

Prvi vhodni zatič vozlišča vse barve povežem z izhodnim zatičem vozlišča ws2811. Nato povežem vhodni pin CLR, ki prevzame barvno vrednost z izhodnim zatičem senzorja.

Impulz na zatiču SET vozlišča za vse barve sproži nov niz barv.

Vozlišče gumba

Z gumbom obveščam krmilnik o novem predmetu pred barvnim senzorjem. V ta namen postavim vozlišče gumba na obliž in povežem njegov izhodni pin PRS z nožico SET vozlišča za vse barve. Na ta način se s klikom na gumb ustvari impulzni signal za spremembo barve.

Gumb sem pritrdil na pin A2 Esp8266, zato sem na pin PORT postavil vrednost A2.

Čistilno vozlišče

Barvni senzor lahko prikaže barvne vrednosti v velikem razponu. Toda LED trak ne more prikazati vmesnih odtenkov. Za rešitev tega uporabljam samo tako imenovane čiste barve. Imajo poljuben odtenek, vendar imajo vedno največjo nasičenost. Za čiščenje barvne vrednosti postavim čistilno vozlišče med vozlišča tsc-color-sensor in color-all.

Popravek je pripravljen. Lahko pritisnete Deploy, izberete vrsto plošče in jo naložite v napravo.

8. korak: Sestavljanje. Okvir

Lahko začnem ustvarjati mehko ohišje in se prepričam, da naprava deluje tako, kot bi morala.

Kot okvir sem natisnil vzorec škatle na debel karton.

Nato upognite stranice škatle in naredite kvadratno luknjo za barvno tipalo.

Opomba:

Ta kovček sem naredil posebej za svoje elektronske komponente, ki se najverjetneje razlikujejo od vaših. Ohišje ni univerzalno, poleg tega imate lahko popolnoma drugačno igračo. Zato uporabite domišljijo!

9. korak: Sestavljanje. Tkanina

Postavil sem dve različni tkanini drug na drugega.

Mehka debela tkanina je za volumen, tanka pa za videz. V obeh tkaninah sem naredil tudi luknjo za senzor.

Kartonski okvir sem pritrdil na tkanino z navadnim lepilnim trakom. Na enak način sem popravil robove luknje.

Nato sem odrezal dodatne kose tkanine in ročno zašil konturo luknje od znotraj.

Moram reči, da nisem najboljši šiv, zato ne sodite o kakovosti. =)

10. korak: Sestavljanje. Mehka torbica

Tkanino sem raztegnil in pritrdil z istim lepilnim trakom. Trak bo ostal znotraj ohišja in ne bo viden.

Nato sem napravo postavil v okvir in jo popolnoma zašil okoli konture, razen enega kota, kamor gredo žice.

11. korak: Sestavljanje. Igrača in naprava

Napravo sem prišil na tace medvedka.

Želela sem, da bi bilo videti, kot da ima v rokah malo božično darilo.

12. korak: Rezultat

Ko je naprava programirana in pritrjena na igračo, lahko LED trak priključite in igračo postavite pod drevo!

Na darilo medvedkov pritrdite barvne predmete in drevo bo pobarvano v isto barvo!

Naročite se, če vam je všeč ta mini projekt! =)

Na voljo bo veliko različnih smešnih navodil.