Široko sinkronizirane LED diode u susjedstvu: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Imao sam neke bežične LED trake za koje sam mislio da ih mogu staviti za praznike. Ali, u mom dvorištu su isto tako mogli biti ožičeni. Dakle, šta je hladniji izazov? LED dekoracije u svim kućama u mom bloku sa sinhronizovanim ekranom! U ovoj ludoj godini, to je način da nas povežete.

Riječ je o LED žicama s napajanjem ESP8266 i povezane su WiFi mrežom pa sve prikazuju isti korak u nizu animacije u isto vrijeme. Budući da koriste mrežni kôd za povezivanje, mogu biti udaljeni nekoliko kuća, a poruke se prenose od čvora do čvora.

Rade na 5 volti, a ja sam koristio adaptere za napajanje, ali mogu neko vrijeme raditi i na USB baterijama. Dakle, oni su prenosivi, pokreću vlastitu WiFi mrežu koja nije povezana s internetom i mogu se pokrenuti s mreže.

Svi naši susjedi bili su uzbuđeni zbog ove zajedničke dekoracije, i zaista je lijepo kako vidite sve njih kako pokazuju isti prikaz dok hodate ulicom. Ovdje imam nekoliko slika ispred kuće za testiranje, ali bilo je zaista teško fotografirati ih niz ulicu.

Korak 1: Dijelovi

ESP8266 D1 Mini - Koristio sam D1 Mini module jer mi je potreban samo jedan I/O pin za LED diode. Ovaj projekt se može izvesti bez lemljenja pomoću ovakvog terminala i drugog ESP8266 modula. Postoji verzija D1 Mini sa boljom antenom - D1 Mini Pro. Ima keramičku antenu i U. FL konektor za vanjsku antenu, no za vanjsku antenu morate premjestiti otpornik od 0 ohma za površinsko montiranje. Više rasprava u kasnijem koraku.

WS2811 LED niti - Koristio sam WS2811 niti jer su vodootporne (osim JST konektora) i s njima je lako raditi. WS2812b "Neopixel" trake koristile bi potpuno isti kôd, itd. Koristio sam 5v, ali možete ih nabaviti na 12v (koristiti manje struje) - tada bi vam trebao naponski pretvarač za ESP8266s. Po želji možete nabaviti i LED niti WS2811 sa vodootpornim konektorima. LED žice koje sam koristio imaju JST SM konektore na oba kraja - ženski je ulaz, iako sam ih vidio spojene na drugi način (muški kao ulaz). Smjer je označen i na samim LED diodama. Tu su i žice za ubrizgavanje struje - odrezao sam im krajeve tako da pocinčani dijelovi ne mogu doći do kratkog spoja. Možete ih kupiti i u pakovanjima od 10 komada.

Otpornik od 1/4 W 330 Ohma - koristi se na podatkovnom pinu na ESP8266 kako bi se spriječilo bilo kakvo treperenje LED dioda.

JST SM 3 -pinski muški konektor - Ovo je za povezivanje sa LED trakama. Imajte na umu da "muški" konektor ima kapuljaču.

2.1mm ženski CCTV ženski konektor - oni se koriste za konektor za napajanje. Za ovo možete koristiti neki drugi sistem konektora ako želite.

Napajanje od 5V - naziv pojačala ovisi o tome koliko ćete LED dioda imati. Jedan od 2A je vjerojatno u redu za 50 ili 100 LED dioda koje nikada nisu potpuno uključene (pogledajte korak ožičenja za više informacija).

JST SM 3 Pin produžna žica ili 2,1 mm produžna žica - budući da je JST konektor na D1 Mini blizu LED dioda, općenito želite produžetak kako bi se LED diode smjestile dalje od CPU -a. U mom slučaju, CPU sam postavio više u dekoraciju kako bih dobio bolji WiFi raspon, pa sam CPU držao u blizini LED dioda i umjesto toga koristio produžnu žicu od 2,1 mm.

Kabel USB na 2,1 mm - ovo je opcionalno - omogućuje napajanje žice iz bilo kojeg USB izvora ili baterije.

Termoskupljajuće cijevi od 3 mm - potrebno vam je samo oko 1 za pokrivanje otpornika na D1 Mini.

20 mm prozirne termoskupljajuće cijevi - ovo je djelomično opcionalno za zaštitu konektora na D1 Mini. Obavezno zakačite prekidač za resetiranje nakon nanošenja ako cijevi komprimiraju prekidač.

Vodootporna kutija - za zaštitu napajanja i CPU -a izvana. Većina mojih susjeda samo je koristila plastične vrećice.

1/2 "EMT cijev - komad od 29" pristaje u obliku štapića od slatkiša - za držanje sam koristio 4 vezice s patentnim zatvaračem. Probao sam 1/2 "PVC, i odgovara, ali dodiruje LED diode s obje strane.

Armatura 3/8 "x 3 ' - nakon što je EMT pričvršćen na oblik, možete udariti armaturu u zemlju i staviti EMT cijev preko nje. 1/2 armature će stati, ali ćete morati odrezati bilo koju savijenih dijelova, i blizu je - ako se spljošti ili bilo što pri utiskivanju, bit će jako čvrsto. Dakle, vjerojatnije je da će 3/8 "lakše očistiti unutarnji promjer EMT cijevi.

Oblik slatkiša - pogledajte korake na njima, možete sami napraviti oblik, ogrnuti ih grmom ili upotrijebiti ovakav oblik.

Korak 2: Montaža kontrolera

Kontroler se sastoji od D1 Mini (ESP8266), 2,1 mm CCTV ženskog priključka za napajanje, otpornika od 330 ohma i 3 -polnog JST muškog konektora.

Pretpostavka za ovaj projekt je da ćete koristiti 50-100 LED dioda. Ako želite koristiti više, morat ćete upotrijebiti ubrizgavanje energije za napajanje svih LED dioda. Pogledajte ovaj drugi Instructable za dublju raspravu o tome.

Sa 50 LED dioda na potpuno bijeloj boji, oni bi crpili 50 x 0,06A = 3 ampera. Dakle, s 2A adapterom pretpostavljamo da nikada neće biti potpuno uključeni. Za 100 LED dioda, max je 6A, pa je potrebno još više paziti da se uključe samo neke odjednom. Čak i sa 100 LED dioda po 0,02A, koristimo 2 ampera. Stoga se preporučuje veće napajanje strujom, iako sam prilagodio zaslone tako da ne koriste sve LED diode ili boje odjednom, dosta sam ih prigušio i započeo s napajanjem od 2A s većim rezervama. Ovo je sjajan članak o smanjenju potrošnje energije.

Otpornik od 330 ohma ugrađen u žicu za prijenos podataka sprječava treperenje od elektroničkog zvonjenja jer su podaci prilično visoke frekvencije. Ovo je više faktor s mnogo LED dioda, ali dobra je praksa dodati ga.

Lemio sam otpornik na D1 Mini izravno, ali sam ostavio oko 1/8 "olova iznad ploče kako bih ih mogao saviti. Koristio sam termoskupljanje od otprilike 1" od 3 mm na otporniku kako ne bi došlo do kratkog spoja na daska.

Koristio sam prozirno termoskupljanje od 20 mm kako bih zaštitio D1 Mini od dodirivanja metala itd. Obavezno provjerite prekidač za resetiranje sa strane - možda ćete morati malo smanjiti termoskupljanje kako ne biste pritisnuli prekidač. To mi je trebalo na svima mojima.

Imajte na umu da mi izgleda nije bio potreban mjenjač nivoa sa 3,3 V ESP8266 izlaza i LED dioda koje rade na 5 V (budući da specifikacija LED čipa mora imati podatkovnu liniju ne manju od 70% napajanja). U prethodnim projektima mi je bila potrebna dioda/žrtvena LED dioda (korak 3) sa trakama WS2812b, ali direktni čipovi WS2811 u LED diodama zasad izgledaju u redu.

To možete učiniti bez lemljenja! ESP8266 terminalni štit s drugim CPU -om bi jednako dobro funkcionirao. Form D1 Mini lijep je i mali, ali svi rade približno isto.

Korak 3: Oblici

LED niti mogu biti slobodnog oblika ili ih možete oblikovati u obliku „uradi sam“ili iz internetske trgovine. Naručio sam nekoliko oblika od HolidayCoro -a - neka mala LED stabla, čarapu i štapić od slatkiša. Čarapa je lijepo uzela 50 LED dioda - dužine jedne niti. Malom drvetu potrebno je 100 LED dioda, ali možete ga učiniti samo pola ako želite - okrenuto prema ulici. Na kraju je slatkiš bio komšijski favorit jer je bio malo veći. 99 LED dioda, a zadnju sam ostavio na poleđini s idejom da bi se mogla koristiti za otklanjanje pogrešaka.

Budući da su oblici postali bijeli, odlučili smo na njih naslikati crvene pruge kako bi bolje izgledale danju. Zamaskirao sam ih, brzo obavio fini pijesak, obrisao acetonom (sredstvo za skidanje laka za nokte pune čvrstoće) i upotrijebio dva sloja spreja koji djeluje na plastiku. Činilo se da se dobro prianja. Radili smo uglavnom s jedne strane, a nekoliko s druge strane za par kuća koje su imale 2 kuće.

Korak 4: Kôd i WiFi

D1 Mini koristi modul Espressif ESP8266. Programirao sam ga pomoću Arduino IDE -a, tako da se čini kao moćan Arduino sa ugrađenom WiFi mrežom. Na internetu postoje brojna uputstva o tome kako konfigurirati Arduino IDE za ESP8266 i D1 Mini pa ih ovdje neću ponavljati.

Kôd je zasnovan na prethodnom Instructable. Koristi Painless Mesh biblioteku kako bi svi CPU -ovi međusobno razgovarali. Koristio sam FastLED biblioteku jer sam ranije imao problema sa bibliotekom mreža i bibliotekom Neopixel, ali ovaj put to nisam ponovo testirao.

Nisam siguran koji je maksimum na broju čvorova. Neki postovi ukazuju na to da će biti ograničen brojem poruka i tipovima procesora, a možda je ograničenje oko 30-60 čvorova. Ova aplikacija ne šalje mnogo poruka - samo se animacija mijenja, iako postoje neke automatske poput izmjene mreža i poruka za sinkronizaciju vremena.

Možete uključiti LED diode na D1 Mini tijekom kodiranja, ali ćete možda htjeti vanjsko napajanje ako ih imate više od 50 jer ćete vjerojatno premašiti napajanje putem USB priključka vašeg računara i regulatora napajanja na D1 Mini. S obzirom na to da moj kôd nije potpuno uključio LED diode, bez problema sam mogao programirati 100 LED dioda na USB vezi.

Modul ESP8266 ima ugrađeni WiFi. Budući da mrežni kôd (PainlessMesh) koji koristimo stvara pristupnu točku na svakom modulu, raspon za široki doseg susjedstva je važan. Koristio sam oblike slatkiša i stavio CPU na vrh da dobijem najbolji raspon, a to je bilo oko 50-100 stopa - jedno ili dva jarda u mom susjedstvu. Viši i bolji vidokrug (LOS) poboljšava stvari. Domet je u nekim slučajevima prelazio ulicu (više je ovisilo o automobilima koji su blokirali LOS).

Bilo je nekoliko kuća koje nisu sinhronizirane zbog prepreka za WiFi, ali svjetla izgledaju lijepo čak i kad nisu sinkronizirana. Napravio sam čvor "repetitor" sa samo D1 Mini na štapu koji se napaja USB baterijom. Kada su postavljeni između kuća, pravilno su sinhronizovani. Za udaljeniji repetitor mogli biste koristiti solarnu USB bateriju, iako se ne puni vrlo brzo.

I dalje sam viđao povremene probleme sa sinkronizacijom, a zatim sam otkrio ovu napomenu o tome da imate previše čvorova ili da ih širite:

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

Koristeći tu postavku, počeo je raditi mnogo bolje! Ovo određuje jedan određeni čvor kao glavni, pa je moj kôd za pregovaranje o kontrolnom čvoru nepotreban, što može podijeliti mrežu. Priložio sam ažurirani/zamjenski uzorak koda. Ovaj pristup zahtijeva da glavni čvor bude uključen za njihovu sinkronizaciju, tako da mreža nije toliko tolerantna na greške, ali radi bolje kada se raširi onako kako je moja. Obavezno uredite kôd za tu verziju - samo jedan čvor trebao bi biti postavljen na root - pogledajte komentare u kodu.

Dodao sam i još jedno ažuriranje SetRoot varijanti: Dodao sam kôd za resetiranje ESP8266 ako nije bilo naredbi 10 minuta. Ovo daje čvoru priliku da ponovo otkrije korijenski čvor. Čini se da je ovo pomoglo nekim udaljenijim čvorovima.

Na kraju sezone uspio sam testirati neke D1 Mini Pro module. Na ploči imaju keramičku antenu, a možete upotrijebiti i U. FL konektor i vanjsku antenu ako pomaknete otpornik od nula ohma. Probao sam par koji je imao problema sa sinkronizacijom s D1 Mini Pros s keramičkim antenama, i radili su bolje. Napravio sam kasnije testiranje sa jednim čvorom preko moje kuće. Na temelju rezultata iduće godine prelazimo na module D1 Mini Pro s keramičkim antenama.

S daljinskim D1 Mini: To je vidio samo D1 Mini Pro s vanjskom antenom, a jačina signala je bila niska

S daljinskim D1 Mini Pro s keramičkom antenom: D1 Mini, D1 Mini Pro s keramičkom antenom i D1 Mini Pro s vanjskom antenom vidjeli su približno istu jačinu signala, pa je to bilo poboljšanje. Orijentacija ploča (antena) je donekle važna

S daljinskim D1 Mini Pro s vanjskom antenom: Sve druge ploče su to vidjele, ali jačina signala nije bila mnogo bolja od testova s ugrađenom keramičkom antenom, tako da se neću truditi pomicati te otpornike s nula ohma i stavljati antene na slatkiši

Korak 5: Završna montaža

Nakon što ste pripremili i programirali kontroler, sve što trebate učiniti je spojiti LED diode na kontroler pomoću JST žica i napajanje od 5 V na utičnici od 2,1 mm.

JST nastavak bi trebao biti od pomoći da kontroler i adapter za napajanje budu uvijek podalje od LED dioda. Ili, da bih CPU dobio naviše, stavio sam preko njih malu plastičnu vrećicu pričvršćenu uvijačem i upotrijebio produžni kabel od 2,1 mm za napajanje.

Vodootporna kutija pomoći će u zaštiti adaptera i procesora, ali većina mojih susjeda koristila je jednostavne plastične vrećice.

Druga nagrada u prazničnom ukrasu Speed Challenge