Spletno povezana SMART LED animacijska ura s spletno nadzorno ploščo, sinhroniziran časovni strežnik: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Zgodba te ure sega daleč nazaj - več kot 30 let. Moj oče je to idejo uvedel, ko sem bil star komaj 10 let, veliko pred revolucijo LED - takrat, ko so LED svetile 1/1000 svetlosti njihovega trenutnega bleščečega sijaja. Pravi inovator, kodiral je v montažnem jeziku in ročno povezal vsako posamezno LED (impresiven podvig potrpljenja in odločnosti)! Njegova izvirna različica deluje še danes.

Želel sem ga nadaljevati tam, kjer je končal, in izkoristiti napredek tehnologije, da bi naredil čudovito uro, ki je bila povezana s spletom, barvita, zabavna za igranje in polna zanimanja. Napredoval je do točke, ko bi radi predstavili uro javnosti kot odprtokodni projekt, hkrati pa ponudili končne izdelke tistim, ki jih zanima nakup. Oglejte si našo kampanjo indiegogo, če vas zanima podpora!

Današnja ura ima številne funkcije in je popolnoma dovršen in delujoč izdelek. Zelo smo zadovoljni s tem, kako se je izkazalo tako glede kakovosti in funkcionalnosti kot tudi glede nabora funkcij in stabilnosti. Ura se vsako minuto sinhronizira s časovnim strežnikom, kar zagotavlja, da bo čas vedno popoln. Uporabniki morajo samo enkrat nastaviti časovni pas, omogočiti poletni čas in nikoli več jim ne bo treba skrbeti za nastavitev ure!

52 različnih animacij z nastavljivo barvo, hitrostjo in svetlostjo omogoča uporabniku natančen nadzor in neskončne variacije. Priljubljeni načini se shranijo v pomnilnik. Nastavite lahko časovnike in dnevne dogodke, ki uporabnikom omogočajo vizualno obveščanje ob izbranem času. Posebni počitniški načini lahko vaši hiši dodajo prazničnost med nočjo čarovnic, novim letom ali božičem. Imamo celo poseben način za dan pi, kjer ura vsako uro animira številke pi za 100 mest.

Uro poganja spletno povezano vozlišče Node MCU ESP8266 in je programirano z jezikom arduino in priljubljenimi knjižnicami c ++, ki so standardno na platformi arduino. Želite narediti eno? Takole:

1. korak: Sestavite materiale

Tu je popoln seznam vsega, kar potrebujete s cenami in povezavami.

• 18 "premer 1" debele krožne lesene plošče - 10,40 USD - Lowes
• Akril, ki razpršuje svetlobo - 5,79 USD + 6,55 USD Dostava = 12,34 USD iz Amazona
• (2) LED žice 50 - 11,67 USD x 2 = 23,34 USD iz eBaya
• LED stran oddaja - 26,62 USD podjetja Adafruit
• ESP 8266 Node MCU - 8,39 USD iz Amazona
• 2,5 mm pigtail - 6,99 USD (paket 10) iz Amazona
• 4 cm x 6 cm prototipna vezja - 9,99 USD (paket 10 - potrebovali boste 1) iz Amazona
• Terminalni bloki - 7,99 USD (paket 20 - potrebovali boste 5)
• 1x8 kos bora - 4,79 USD od Lowesa
• 1/4 kosa talnega materiala iz trdega lesa (za stojalo) Številka izdelka 422633 - 10,48 USD od Lowesa
• (1) Napajanje 5v, 5a - 14,99 USD iz Amazona
• 2,7 -milimetrski podporni material (postavka 757295000023) - 10,98 USD iz podjetja Home Depot
• (20) Vijaki za črni les #6 - 6,83 USD - Amazon
• Madež in prozoren plašč. Priporočamo splošne zaključke! - približno 20 USD iz podjetja Woodcraft
• (2) Črni 1/4-20 matice (postavka 755801) - 1,38 USD od Lowesa
• (2) Črni vijaki z glavo 1/4-20 (artikel 755806) - 1,49 USD

Skupna cena navedenih elementov tukaj: 177,38 USD

Potrebna orodja:

1. CNC stroj
2. Pištola za vroče lepilo
3. Spajkalnik
4. Dremel ali ročna pilica
5. Odstranjevalci žice

2. korak: Seznanite se s spletno stranjo

Ta del naredi uro zabavno in kul. Spletna stran je razdeljena na štiri razdelke: Splošne nastavitve, Barva, Zvonjenje in Številne animacije.

• Splošne nastavitve - Ta razdelek vključuje prilagoditve, kot so poletni čas, časovni pas itd. Na tej strani je tudi možnost shranjevanja in priklica treh različnih konfiguracij ure. To uporabniku omogoča shranjevanje najljubših prizorov. Vse nastavitve so shranjene v eepromu (nehlapni pomnilnik); poleg tega se trenutne nastavitve vedno shranijo, tako da se bo ura v primeru izpada električne energije obnovila tam, kjer je končala.
• Barvne možnosti - Vsak vidik ure je prilagodljiv. Če želite spremeniti barvo katerega koli elementa, preprosto kliknite gumb, ki ustreza elementu, ki ga želite spremeniti, in nato kliknite barvno kolo. V notranjosti je barvno kolo čisto belo. Zunaj barvnega kolesa izklopi LED.
• Ring Animations - Ring animacije so dogodki, ki se zgodijo vsako minuto (tj. Animacije, ki pospešujejo minuto) ali zanimiva dejavnost, kot je nihalo. Tukaj lahko izbirate med različnimi možnostmi
• Številčne animacije - Številčne animacije so svetlobni prikazi, ki niso povezani s časovnim dogodkom. Namesto tega ustvarjajo razpoloženje ali zanimanje. Tu je 52 različnih možnosti, ki jih lahko naredite še bolj zanimive s prilagoditvijo svetlosti ali hitrosti s pomočjo drsnikov.

HTML in javascript za to stran sta vključena v izvorno kodo, ki gostuje na githubu. Kmalu bomo prišli do tega.

3. korak: Pripravite CNC datoteke

Gradbena dela CNC stroja so hitra na vašem CNC stroju. Toda kot kdo ve, je CNC delo 95% nastavitev in 5% rezanje! Nekaj besed o nastavitvi je tukaj pomembnih.

Prvič, nujno je, da dobite trdno opremo. Odločam se, da s temi odmičnimi sponkami držim leseno slepo stran. Delujejo neverjetno in so zelo močni! Da ne poškodujejo lesa, sem med stično površino in les položil nekaj majhnih kosov gume (to ne bo zmanjšalo vpenjalne sile). Poleg tega, da so neverjetno močni, je še ena velika prednost teh sponk dejstvo, da je skupna višina objemke pod delovno površino, zato nikoli ne obstaja nevarnost trčenja. Če teh sponk nimate na voljo, lahko deluje dvostranski trak. Ne glede na vašo metodo zagotovite močno zadrževanje in pravilno poravnavo zrn.

Pomembna opomba: Uro in CNC morate obrniti na obe strani stroja, zato indeksirajte svoj kos lesa. Prepričajte se, da ga lahko obrnete in ste TOČNO na istem mestu. To je bistveno za rezanje dobre ure!

Zdaj nekaj opomb o delu CAD in CAM.

Cad datoteka (ProductionClockMaster.3dm) je datoteka Rhino3d in ima vse potrebne CAD plasti za uro. Če potrebujete bolj splošen format, sem vključil tudi izvoz *dxf sprednje in zadnje plasti ure. To morajo biti vse informacije, ki jih potrebujete.

Delo CNC CAM je razdeljeno na 9 ločenih CNC operacij. Dejanske datoteke gcode Mach3 so vključene v skladišče GitHub, pa tudi v datoteke VCarve, ki so jih ustvarile (če jih morate odpreti in izvoziti z drugim poštnim procesorjem).

Vse datoteke za projekt so na voljo na GItHubu. Tukaj je opisano, kako razlagati datoteke. So razmeroma samoumevne, vendar je tu nekaj dodatne pomoči za odpravo morebitne zmede. Prvih pet datotek je navedenih po vrstnem redu rezanja. Ime datoteke se konča v oklepajih z velikostjo rezalnega orodja. Tako na primer - 01_Rear Pockets_v1.8_ (1-2 palca)

• To ime datoteke se začne z 01, zato je to prva operacija.
• Izrezali bodo zadnje žepe.
• To je različica 1.8 (začel sem z 0.0, kar vam pove, koliko napak sem naredil!)
• Uporabite 1/2 -palčno rezalno orodje

Poleg teh petih operacij z lesnimi bloki obstajata še dve stojnici, operacija z akrilnimi elementi in operacija zadnje plošče.

Edinstvena operacija je CNC operacija s T-režami. To zagotavlja kanal za drsenje vijakov na namiznem stojalu. Potrebovali boste nastavek z režo T, kot je prikazan na zgornji fotografiji.

Še enkrat, če potrebujete kaj drugega kot standardni poštni procesor Mach3, odprite datoteke VCarve in izvozite v lokalni obliki. Naslednji korak bomo dejansko prešli skozi rezanje jedra in korak za korakom ponazorili, kako naj bi izgledala ura na vsaki stopnji.

4. korak: Odrežite jedro ure, namizno stojalo, akrilne ploščice in podložni material

Tukaj je nekaj fotografij vsakega dokončanega dela, ko pridejo s stroja. Akril je najzahtevnejši rez, saj se akril nagiba k topljenju, če se preveč segreje, prav tako pa klepeta in dviguje, če ga ne držite varno. Laserski rezalnik bi bil idealen, če ga imate. Kot lahko vidite na fotografiji, sem naredil poseben šablon, ki tesno drži vse štiri strani. Dvostranski trak bi bil verjetno najboljši za to operacijo, vendar bi bilo za odstranitev malo več časa.

5. korak: Prilagodite z Uličnim videzom ure in zaključite

Uro lahko brez težav uporabite brez tega koraka, vendar jo je zabavno prilagoditi glede na vaše potrebe ali okuse. Preizkusili smo veliko različnih modelov in tu je nebo meja. Radi bi videli primere stvari, ki jih predstavljate!

Kar zadeva končno obdelavo, smo poskusili veliko različnih stvari, vendar imamo radi preprostost in enostavnost obarvanja. Obožujemo tudi premaz General Finishes, saj je še posebej enostaven za namestitev, trpežen in izgleda odlično! Zdaj je čas, da to storimo, preden začnemo nameščati elektroniko.

Nasvet: Ne pozabite istočasno obarvati tudi namiznega stojala, vtiča in hrbtne plošče. Te pripomočke je enostavno zanesti in pozabiti!

Korak 6: Montaža akrilnih ploščic in stojala

Ko nanesete zaključek na lesene kose, je čas, da pritisnete akrilne ploščice in sestavite stojalo. Akrilne ploščice so tolerančne za stiskanje in na splošno ne potrebujejo lepila. Nekaj ploščic bo morda potrebovalo majhne količine brušenja ali brušenja, vendar se na splošno le pritisnejo in lahko greste. Če ugotovite, da so nekateri preveč ohlapni in izpadejo, uporabimo nekaj kapljic belega šolskega lepila Elmers, saj ga je enostavno nanesti, se popolnoma suši in zagotavlja veliko oprijema. Sprednja stran ure je zdaj POPOLNA! Umaknite se in uživajte.

V tem času lahko v stojalo pritisnete tudi matice 1/4-20 in vezalke v vijakih, ki drsijo po kanalih T-rež. Postavite stojalo v podstavek z malo lepila in namizno stojalo je zdaj pripravljeno!

7. korak: Namestite vnaprej ožičene LED diode v jedro ure

V redu, bližamo se! Verjetno najbolj zamuden del ure je pritiskanje posameznih LED. V tem delu ure je skupno 100 LED diod, in ker LED diode prihajajo v trakove po 50, boste potrebovali dva traka, ki sta med seboj povezana. Tolerance LED votlin so takšne, da so v osnovi stisnjene. Čeprav tolerance stiskalnice prilegajo LED -je na mestu, za dodatno varnost uporabljamo majhen madež (zelo majhen madež) vročega lepila. Preveč lepila in presežek bo iztisnil in blokiral LED.

Po tem koraku boste imeli iz zadnje strani ure veliko zank, ki jih je treba pritisniti, da se zadnja plošča namesti. Nekaj vročega zraka iz sušilnika za lase naredi žice bolj voljne in jih je enostavno upogniti. Še enkrat, z vročim lepilom so te žice zavarovane.

Skratka, ta postopek traja približno 45 minut do ene ure. Na zgornjih slikah si oglejte, kako naj bi izgledal ta korak. Oglejte si tudi zabaven video posnetek s časovnim zamikom! Ko bi le lahko tako hitro povezali!

8. korak: Sestavite elektroniko

Električna napeljava je na mestu, vendar je to podrobna razlaga. Ugotovili smo, da je najlažji način ožičenja uporaba proto plošče 4 cm x 6 cm (velikosti CNC votline) in namestitev vijačnih sponk, ki bodo prejele LED trakove in napajalnik za enosmerni tok. Spajkali smo na bolj neposreden način in ni le okoren in težak, ampak onemogoča odstranitev ali zamenjavo drobovje ure v primeru, da se ESP8266 zlomi ali potrebuje nadgradnjo. Uporaba glav je bolj prilagodljiva in po našem mnenju lažja.

Ko so vijačni sponki nameščeni, preprosto sledite shemi ožičenja, da priključite sponke na ustrezne zatiče. Na tiskanem vezju ni dejanskih komponent, le sledi od glav do ustreznih zatičev ESP8266.

Pin 4 je pin za obroče LED, Pin 2 pa pin za številke. Pozitivno gre na VSS, negativno pa na tla.

Edina druga stvar, ki jo potrebujete, je 300 ohmski upor na podatkovnem zatiču LED traku. V vsakem traku WS2812b, ki sem ga kdaj videl (in videl sem veliko), je to osrednji zatič. Ta upor ščiti trak pred nevarnimi sunki in sunki, ki bi lahko povzročili poškodbe ali nepredvidljivo obnašanje. Namestitev tega upora sem zanemaril in izgorela je prva LED na traku (drugič se ni zgodilo nič in je delovalo brezhibno). Upor je treba dodati v vrstici, kar pomeni, da deluje kot člen v verigi, ki povezuje ploščo z žico na LED. Nekateri LED trakovi imajo te upore že nameščene, nekateri pa ne. Če niste prepričani, ali ga ima vaš LED trak, ga vseeno dodajte. Pri tem ni škode. Ne pozabite dodati tega upora čim bližje strani LED priključne žice NE strani tiskanega vezja.

Vdolbina na zadnji strani ure je zasnovana za dva namena. Lahko sprejme ohišje 5 -voltnega transformatorja za pritrditev na steno ali pa zadrži dodatno baterijo. Tu je prikazan skupni 5 -voltni akumulator, ki se uporablja za razširitev obsega brezžičnih naprav. Preprosto kupite adapter USB na 2,5 mm in vaša ura se zdaj napaja iz baterije!

Morali boste izvrtati luknjo od osrednje votline do tiskanega vezja, da sprejmete DC ženski pigtail. To preprosto naredite tako, da vrtalnik preprosto nagnete. Bodite plitvi, da ne vrtate skozi uro! Prikazana je zaključena vrtalna operacija s kosom, ki je lepo zavit v votlino.

9. korak: Naložite kodo

Kodo za uro lahko najdete na strani brightlightart github. Koda se nenehno izboljšuje in je dobro komentirana. Če ne poznate datotek *.ino, je to oblika datoteke Arduino in jo je treba prevesti z arduino IDE. Ko ga sestavite, ga naložite prek standardnega priključka microUSB na ESP8266. Če potrebujete pomoč pri tem, kako to storiti z ESP 8266, je tukaj odlična vadnica za programiranje s tem priljubljenim vmesnikom. To je precej blizu, vendar ne čisto!

Kaj počnejo te različne datoteke? Tu je razčlenitev strukture teh datotek in njihovega delovanja na splošno.

Mapa spletnega strežnika

Index.htm -Ko je koda prvotno naložena v ESP8266, se vam prikaže stran za nalaganje, ki vas prosi, da naložite datoteko. Naložite datoteko index.htm. Ta datoteka služi spletni strani - druge datoteke v mapi so na spletnem mestu brightlightart.com, vendar so tukaj za vašo referenco, če želite spremeniti slogovne liste/javascript in jih gostiti sami

Glavna mapa

• enLIGHTen-LED-Clock.ino-To je nadrejena datoteka in izvira iz odličnega projekta McLighting. Scenarij je bil močno spremenjen glede na prvotno stanje, vendar smo dolžni temu projektu kot odličnemu izhodišču za naš projekt.
• colormodes.h - upravlja večino svetlobnih animacij na obroču. Opravlja tudi časovne funkcije.
• definitions.h - Določa večino globalnih spremenljivk.
• request_handlers.h - Ta komunicira z ESP8266 in obravnava dohodne zahteve ter pošilja informacije na ESP8266.
• spiffs_webserver.h - Pomaga pri prikazovanju in razlagi spletne strani. To je edina datoteka brez sprememb projekta McLighting.
• WS2812FX.cpp - upravlja svetlobne animacije na številkah. To je skoraj v celoti povzeto iz odlične knjižnice kitsurferja WS2812B. Glavna sprememba tukaj je dodajanje funkcionalnosti, da urna kazalka ostane prižgana
• WS2812FX.h - datoteka glave, ki je priložena knjižnici WS2812fx. To je v veliki meri nespremenjeno.

Dodatne datoteke za vključitev

Poleg datotek, ki so tukaj vključene, boste potrebovali naslednje knjižnice. To so standardne knjižnice in jih je enostavno vključiti z iskanjem v IDE.

• NtpClientLib.h
• DNSServer.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Ticker.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketsServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• ESP8266Spletni strežnik.

10. korak: Začetna nastavitev ure in demonstracije EnLIGHTen

Po nalaganju izvorne kode in prvem vklopu bodo vse lučke statično modre. To pomeni, da ura oddaja dostopno točko in čaka na vašo povezavo. S telefonom, prenosnikom ali katero koli brezžično napravo preglejte bližnja omrežja (kot bi to storili, če bi se poskušali povezati v internet v kavarni). Na seznamu razpoložljivih omrežij bi morali videti eno z naslovom "ura". Povežite se z njim.

Ko se povežete s tem omrežjem, bo samodejno naložila spletno stran (spet kot preusmeritev, ki bi jo doživeli v kavarni). Bodite potrpežljivi, saj to včasih lahko traja tudi do 30 sekund. Spletna stran vas bo prosila, da poiščete bližnja omrežja. Izberite domače ali pisarniško omrežje in mu vnesite geslo za WiFi. Ko kliknete gumb za pošiljanje, se geslo za brezžično povezavo za vaše lokalno omrežje shrani v pomnilnik. To boste morali storiti le enkrat. Ura se bo znova zagnala.

Ko se znova zažene, bo prikazan vrstni red številk. Številke, ki jih prikaže, so naslov IP spletne strani, s katero se morate povezati. Tako lahko na primer prikaže 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. To pomeni https://192.168.0.31. Vnesite ta naslov na spletno stran in zdaj boste povezani z uro. Konfigurirajte stran in se zabavajte! Ponovno, ura uporablja tehnologijo websocket, zato se mora vsaka vaša sprememba takoj odražati, ne da bi morali pritisniti shrani ali posodobiti spletno stran. V zvezi s tem je zelo interaktivno in zabavno!

Če iz nekega razloga prekinete povezavo, preprosto osvežite svojo spletno stran. Večina usmerjevalnikov ohranja IP naslov enak za povezane naprave, vendar se občasno spremenijo, zato bodite pozorni na zagon. Če vas je treba spomniti na naslov ip spletne strani, preprosto znova zaženite uro.

Ko ste zadovoljni s kodo, ne pozabite namestiti podpornega materiala! Predvrtane luknje omogočajo enostavno poravnavo. Potisnite vse žice, ki so ponosne, zdaj je vaše ožičenje varno in ura je videti zelo končana!

11. korak: Gradite, razvijajte, podpirajte in uživajte

Radi bi videli, da bi čim več ljudi gradilo in uživalo v tej uri. Ta projekt nam je bil všeč in želimo, da bi izkušnje delili tudi drugi! Tako smo se zabavali pri reševanju težav, premagovanju ovir, stiskanju hroščev in nagrajevanju z zabavno in smiselno svetlobo. Korist, ki smo jo prejeli od ustvarjalne odprtokodne skupnosti, je neprecenljiva in nas je spodbudila k objavi tega izvornega gradiva za skupno učenje, nadaljnje izboljševanje in tehnično uživanje. Radi bi slišali o uspešnih gradnjah in načinih, kako ste izboljšali uro enLIGHTen. Pišite nam in nam sporočite!

Vsi nimajo časa, spretnosti, orodij ali sredstev za izdelavo ene od teh ur iz nič, zato nas, če želite kupiti dokončano uro kot končni izdelek ali kot osnovo za nadaljnji razvoj, podprite na indiegogo.