Niz pametnog kristalnog svjetla: 9 koraka (sa slikama)

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

Kako se približava Božić, a ja se detaljno bavim istraživanjem kućne automatizacije i pametnih objekata, ove sam godine odlučio pokušati napraviti pametan, lijepo izgledajući RGB lagani niz.

Dosta sam istraživao o DIY rješenjima na webu, s jedne strane neki se projekti sastoje od dodavanja Wifi releja ili pametnog utikača za kontrolu snage svjetlosnog niza, s druge strane neki projekti koriste adresabilne LED trake s WiFi kontrolerom za potpunu kontrolu LED dioda. Svidio mi se način na koji se kontroler koristi za upravljanje adresabilnom LED trakom, ali za mene LED traka ne izgleda dovoljno dobro za sjajnu božićnu svjetlosnu žicu.

Malo mi je nedostajalo vremena za naručivanje neke elektroničke komponente, pa sam odlučio stvoriti vlastiti pametni niz svjetla s prilagodljivim i promjenjivim difuzorom žarulje i sa maksimalnom funkcijom koju sam mogao dobiti koristeći samo komponentu koju sam imao u uredu.

Sve u svemu, pametna svjetlosna žica ispala je jako dobro, korišteni difuzor izgleda odlično, a karakteristike koje pruža Wled firmver su odlične. Zaista možete u potpunosti prilagoditi svjetla svojim potrebama. Ali ovaj projekt daleko je od savršenog, ja ga i dalje smatram beta verzijom i potrebno ga je poboljšati. Objasniću dalje šta bih uradio da bude bolje sledeći put kada ga budem gradio.

Korak 1: Potrebni dijelovi i alati

Za ovaj projekt sam koristio samo dijelove koje sam imao u uredu jer nije potpuno optimiziran, dat ću vam dijelove koje sam koristio, kao i neke dijelove koje možete koristiti za optimizaciju svjetlosne trake.

Dijelovi:

Wemos D1mini (ESP8266)

Relej 5v 10A

• WS2812b traka 144LED/m
• Napajanje 5V
• 1000uF kondenzator
• Otpor 470 Ohma
• 2 -pinski konektor za napajanje
• 3 -pinski konektor za podatke
• Dugme
• Protoboard
• Solder
• Žice 22 AWG (bolje nasukane i fleksibilne)
• Clear PETG
• Nejasan PETG (koristio sam bijeli)

Alati:

• 3D štampač
• Lemilica
• Kliješta za rezanje
• Pinceta
• Multimetar
• Mikro USB kabl

Opciono:

• WS2812b sa PCB -om
• Wled Wemos štit (odlična ploča "uradi sam")
• 3 Ožičeni električni kabel
• Vruće ljepilo

Korak 2: 3D štampanje

Da bih stvorio žarulje, izmijenio sam 3D model koji sam pronašao na stvarima (ovdje je izvor). Originalni model dizajniran je kao božićna kuglica. Modificirao sam ga pomoću Fusion 360 kako bih dodao vijak na dnu dijela. Uglavnom sam koristio funkciju "Thread" iz Fusion360 i smanjio veličinu oba konca za 0,15 mm na svakom dijelu kako bih bio siguran da komad stane jedan u drugi.

Da bih napravio svjetlosnu žicu i držao LED diode, dizajnirao sam utičnicu s otvorom za žicu za napajanje i prijenos podataka, malim udubljenjem za LED sa trake ws2812b i navojem kako bih sijalicu mogao uvrnuti u LED utičnicu. Rupe za ožičenje kroz utičnicu su malo labave kako biste mogli staviti 4 žice u slučaju da vam je potrebno neko ubrizgavanje energije zbog duljine trake. U ovom slučaju možete imati 3 žice za 5V, podatke i uzemljenje, a četvrtu za dovod još 5V za spajanje na kraj vaše trake.

Komadići su izrađeni na način da će konac stegnuti žice spojene na svjetlo kada se oba dijela zategnu kako bi se izbjeglo kidanje žica pri rukovanju laganim nizom.

Za štampanje komada koje sam koristio:

Očistite PETG za difuzor s visinom sloja 0,12 mm, ispunom od 0% i 2 zida kako biste zadržali određenu čvrstoću

Bijeli PETG za LED utičnicu sa visinom sloja 0,12 mm, 100% ispunom radi ograničavanja svjetlosti koja prolazi kroz dno utičnice

Uspio sam ispisati sve LED utičnice u jednom ispisu jer kvaliteta ispisa nije previše važna za ovaj ispis.

Za žarulju bih preporučio da štampate jednu po jednu. Vrlo su tanki i ispisuju ih sve odjednom može uzrokovati lošu završnu obradu žarulje, pa čak i probleme s čvrstoćom na dijelu s navojem.

Evo 3D štampanih dijelova koji se koriste za ovaj projekt:

www.thingiverse.com/thing:4672612

Korak 3: Priprema LED dioda

U mom slučaju koristio sam 5V WS2812b LED diode, ali primjetite da bi sve adresabilne LED diode radile za ovaj projekt.

Za ovaj dio, ako možete, bilo bi bolje koristiti unaprijed montirane samostalne okrugle PCB -e ws2812b. To bi vašu svjetlosnu traku učinilo pouzdanijom i olakšalo bi montažu LED diode u LED utičnicu.

Ako koristite svjetlosnu traku ws2812b kao i ja, morat ćete odrezati LED jednu po jednu sa svoje trake, pazeći da držite dovoljno od lemilica na traci da biste lemili svoje žice u sljedećim koracima.

Ako ne uspijete zadržati dovoljno lemljenih površina na svakoj LED -i, možete zadržati samo jednu preko dvije LED žrtvovanjem LED -a i rezanjem cijele dužine njegovih lemnih jastučića između dvije LED -ice.

Zatim ćete morati pripremiti sve svoje žice. Odaberite željenu dužinu između dvije žarulje (ja sam odabrao da imam oko 30 cm) i nekoliko LED dioda koje želite na svom nizu (koristio sam 20 LED dioda) i odrežite svu žicu na dužinu koju odaberete. Morat ćete imati 3 žice po LED -u. (U mom slučaju trebalo mi je 3x20LEDs, dakle 60 žica po 30 cm svaka). Vaš adapter za napajanje ovisit će o broju LED dioda koje koristite na traci. Pri punoj svjetlini 5V WS2812b zahtijevaju 60 mA. Morate pomnožiti ovaj broj s brojem LED dioda kako biste zadovoljili potrebne napone na svom ispravljaču. U mom slučaju maksimalna potrebna snaga je 20LED x 60mA = 1200mA. Koristio sam 5V/3A koji sam imao u blizini, ali mogao sam koristiti manje snažno napajanje.

Ako ne namjeravate koristiti svoju svjetlosnu traku na punom bijelom uzorku s punom svjetlinom, vašoj svjetlosnoj traci nikada neće trebati puna snaga. Kao božićno svjetlo možete uzeti u obzir da vam je potrebno samo 1A za 40 LED dioda.

Nakon što su svi prerezani, možete sa svake strane skinuti sve žice i pokositi ih. (Ovo je prilično dug korak …)

Ako želite, možete omotati svoje žice 3 po 3 kako bi izgledale lijepo između LED dioda i kako bi se smanjila vjerojatnost da će se zaglaviti u vašem božićnom drvcu.

Sada možete kositi sve lemilice na svojim LED diodama.

Kad je sve limeno, postavite LED diodu u LED utičnicu, LED okrenuta prema gore.

Korak 4: Ožičenje

Sada slijedi najteži dio projekta. Morat ćete povezati sve LED diode zajedno pomoću žica koje ste prethodno pripremili.

Za to umetnite trožični kabel kroz jedan od otvora na LED utičnici, a lemilicom zalemite kablove na LED lemilice. (pokušajte koristiti vrlo tanak vrh na lemilici) Kada lemite, morate biti brzi da se ne zagrije i ne deformira LED utičnicu.

Za lemljenje LED dioda u lanac, pažljivo poštujte orijentaciju LED dioda !!

Možete upotrijebiti strelicu na svakoj LED lampici kako biste bili sigurni da poštujete smjer ožičenja. Ako ne vodite računa o tome, ispržit ćete LED diode povezane unatrag.

Za one koji odluče omotati žice, morat ćete koristiti multimetar da uočite svaki kraj žica koje ćete morati spojiti na sljedeću LED diodu. (Uvijek je bolje provjeriti prije nego popraviti nakon testiranja)

Uverite se da je sve dobro zavareno multimetrom tokom procesa da biste proverili svoje lemljenje kako biste izbegli hladno ili loše lemljenje. Loše zavarena LED rezultirat će time da sve LED diode nakon ove ne rade ili rade loše. Ako imate problem sa LED -om koji se ne pali, prvo provjerite lemljenje (to govorim iskustvom;))

Korak 5: Programiranje

Odabrao sam Wemos D1 mini za kontroler jer sam već radio s tom pločom. Oni su prilično jeftini, pouzdani, jednostavni za programiranje i uključuju Wifi antenu.

Našao sam WLED projekt na githubu, to je firmver napravljen za LED kontrolu nad wifi -jem, upravo ono što mi je trebalo za moj projekt!

WLED je zaista sjajan firmver koji je razvio Aircoookie, kompatibilan sa pločama Esp8266 i ESP32 i s puno funkcija. Na primjer:

• Preko 100 posebnih efekata munje
• LED segmenti za postavljanje različitih efekata i boja na različite dijelove LED trake
• Korisničko sučelje za web kontrolu za upravljanje LED diodama s računarom
• Aplikacija za pametni telefon za upravljanje LED diodama s vašeg telefona
• Infracrveni daljinski upravljač
• Kompatibilnost kućne automatizacije
• Kompatibilnost Alexa Voice asistenta
• Dodavanje releja za kontrolu vaše snage svjetla
• Dodavanje vanjskog gumba za kontrolu LED -a bez Wi -Fi -ja
• Sinhronizirajte više WLED uređaja preko svoje lokalne mreže

I još mnogo toga…

Otkrijte sve mogućnosti na Githubu projekta:

Bljeskanje Wleda na esp8266 nije tako teško. Ništa posebno nije potrebno. Potrebno je samo slijediti ove korake:

Idite na stranicu Wled Github za preuzimanje posljednjeg firmvera (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases)

Za Wemos D1 Mini preuzmite datoteku koja završava s ESP8266.bin

Idite na stranicu Python da preuzmete i instalirate Pytno (https://www.python.org/downloads/)

Instalirajte najnoviju verziju Pythona za vaš OS

Otvorite terminal i koristite sljedeće naredbe:

pip install esptool

Da biste provjerili je li alat ispravno instaliran, upotrijebite sljedeću naredbu:

esptool.py

Ako imate problema s Esptool.py, možete pokušati preuzeti esphome-flasher. Ovaj instalacijski program radi potpuno isto, ali koristi grafičko sučelje.

Sada možete povezati svoju Wemos D1 mini ploču s računarom pomoću mikro USB kabela.

Nakon povezivanja upotrijebite sljedeću naredbu za bljeskanje Wleda na ploči:

esptool.py write_flash 0x0./WLED_X. X. X_ESP8266.bin

Potrebno je samo zamijeniti./WLED_X. X. X_ESP8266.bin sa stazom.bin datoteke koju ste prethodno preuzeli.

Vaša Wemos ploča bi sada trebala biti uspješno zamijenjena WLED -om?

Korak 6: Povezivanje ploče na WiFi

Sada kada je vaša ploča bljeskala, kada je uključite, trebali biste vidjeti novu Wi-Fi mrežu pod nazivom WLED-AP. Pokušajte se povezati s ovom WiFi mrežom i upotrijebite ovu lozinku:

wled1234

Bit ćete preusmjereni na web stranicu, samo morate slijediti korake za povezivanje ploče na kućni WiFi

Nakon što ste svoju ploču konfigurirali za kućni WiFi, prebacite se na svoju uobičajenu WiFi mrežu i otvorite novi preglednik za povezivanje s imenom mDNS koje ste postavili prije

Na kraju biste se trebali povezati na sljedeću web stranicu:

Korak 7: Upravljajte PCB -om

Ovaj dio nije uslov za rad sistema. Jedinicu za napajanje možete priključiti samo na svoju traku i na Wemos D1 mini, a zatim pomoću žice spojiti Data In sa LED trake na pin D4 na Wemos D1 mini.

Htio sam isprobati funkciju releja i fizičkog dugmeta, pa sam uzeo protoboard da napravim prototip sistema koji će imati dokaz o radnom rješenju.

Uglavnom sam koristio shemu ožičenja koju sam pronašao na WLED Wiki i malo je izmijenio kako bih dodao relej i dugme koristeći GPIO upotrebu na istoj stranici WLED Wiki.

Da biste dodali relej u svoj projekt, potrebno je da uključite relej sa svojim 5V dalekovodom i masom, te spojite GPIO12 (pin D6 na Wemos D1 mini) na komandni pin vašeg releja. S druge strane releja, spojite relej na sredinu 5V napajanja povezivanjem 5V ulaza na ulaznom pinu i 5V izlaza na NO (normalno otvorenom) pinu releja. Standardno WLED firmver uključuje GPIO12 pin pri uključivanju LED dioda, povezivanjem 5V linije na NO pinu uključit ćete relej pri uključivanju LED dioda i isključiti relej kada isključite LED diode (to je ono što želimo postići).

Također možete dodati gumb u svoje kolo kada ne koristite sat za kontrolu LED dioda. Da biste spojili dugme, spojite ga između GPIO 0 (D3 na Wemos D1 mini) i mase. Gumb se može konfigurirati u sučelju aplikacije WLED za obavljanje posebnih radnji jednim dodirom, dvostrukim dodirom i držanjem (sljedeći efekt, unaprijed postavljeni ciklus, UKLJ./ISKLJ. Na primjer).

Kondenzator spojen na dalekovod svjetlosne trake koristi se za izglađivanje dalekovoda i apsorbiranje potencijalnih skokova snage. spojite ga nakon releja i što je moguće bliže početku LED trake radi bolje upotrebe.

Otpornik na ulazu podatkovne linije na traci je tu da zaštiti vašu LED diodu da izgori od ovog ulaza. Potencijalno, ako ste spojili podatkovnu liniju, ali je isključena pozitivna razvodna šina, postoji opasnost od pokušaja napajanja LED diode preko podatkovnog pina i pregorijevanja.

Ako imate dugački kabel od vašeg kontrolera do prve LED diode, možete upotrijebiti Level Shifter za pouzdan unos podataka na LED nizu. Postoje komponente napravljene za obavljanje ovog posla, ali možete koristiti jeftinu alternativu koristeći jednu LED diodu sa trake kao mjenjač nivoa. Da biste postigli ovaj cilj, spojite jednu od LED dioda direktno na svoju protoboard u blizini izlaza vašeg kontrolera. Nakon ove LED diode možete spojiti konektor za LED traku. Prolaskom kroz prvu LED diodu, na podatkovnu liniju će se utjecati na isti način kao i pomoću mjenjača nivoa. (Da biste izbjegli da ova LED lampica posvijetli vašu LED traku, postoji opcija u postavkama WLED LED -a da provjerite da li preskočite prvu LED -u).

Nakon što je sve ožičeno, potrebno je neko vrijeme da provjerite sve svoje veze i lemljenje.

Ako je sve u redu, sada možete spojiti napajanje i LED traku na ploču.

Korak 8: Omogućite LED da radi sa WLED -om

Da biste omogućili da vaša svjetlosna traka dobro radi u Wledu, morat ćete otići u postavke web sučelja, zatim u LED postavke i unijeti broj LED dioda koji imate na svom LED nizu.

Također možete ograničiti maksimalnu struju koju želite da vaš svjetlosni niz povuče kako bi napajanje bilo vrlo sigurno.

Sačuvajte postavke i vratite se na glavnu stranicu kako biste testirali svjetlosnu traku.

Sada možete odabrati različite boje i efekte za osvjetljavanje svoje božićne jelke!

Nađite potpunu wiki listu sa svim unaprijed postavljenim postavkama i mogućnostima efekata na Wiki stranici WLED projekta:

Korak 9: Rezultati

Mislim da je Light Strip ispao vrlo dobro za alfa verziju, kristalna žarulja odlično funkcionira kao difuzor s jasnim PETG -om, a kontrola koju nudi WLED softver je izvanredna. Ovo sigurno nije zadnji put da ću koristiti WLED za dodavanje pametnog svjetla u svoju kuću.

Sljedeći put ću pokušati na svjetlosnu traku upotrijebit ću pouzdaniju komponentu kao WS2812b PCB i mislim da ću isprobati Wled Wemos Shield koji nudi bolje izgledajuće PCB -e s još nekim karakteristikama (na primjer osigurač za još veću sigurnost). Također ću pokušati napraviti nešto vodootporno za sljedeću verziju kako bih ponudio mogućnosti dodavanja trake na otvorenom.

Hvala vam što ste pročitali ovo uputstvo, nadam se da vam je bilo korisno, ažurirat ću ovaj članak kad bude završena druga verzija, pratite nas ako vas zanima:)