Sinkronizirane lampe na dodir u boji: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Za ovaj projekt napravit ćemo dvije lampe koje mogu promijeniti boju dodirom i koje mogu međusobno sinhronizirati ovu boju putem interneta. Iskoristili smo ovo kao božićni poklon za prijatelja koji se preselio u drugi grad. Uzela je jednu lampu, a druga ostaje kod nas. Na ovaj način oboje imamo lampu lijepog izgleda, a istovremeno možemo slati boje jedno drugom. Ovo je lijep i cool način međusobne komunikacije, čak i ako je odvojen, i mnogo lakši oblik komunikacije nego putem teksta, glasa ili slika.

Ovaj projekt inspiriran je projektom Syncenlight njemačke radio emisije Netzbasteln, iako smo softver malo izmijenili i izgradili sofisticiranije lampe za naš projekt. U videu možete vidjeti kako to funkcionira. U svrhu demonstracije, dvije lampe stoje jedna uz drugu - ali čak bi i funkcioniralo da su na suprotnim stranama planete (sve dok postoji WiFi).

Korak 1: Potrebne vještine, alati i dijelovi

Budući da moramo lemiti elektroniku lampe, jedine posebne vještine potrebne za ovaj projekt su vještine lemljenja i osnovno razumijevanje elektronike. Ako razumijete neke osnovne stvari o razvoju softvera to bi bio plus jer biste softver mogli izmijeniti prema svojim potrebama. Ali ako samo želite da ga koristite na način na koji smo to uradili, možete samo preuzeti softver i postaviti ga na svoju lampu.

Dijelovi koji su potrebni za lampu mogu se vidjeti na gornjoj slici. Ako želite da ga izgradite baš kao što smo mi uradili, ovo vam je potrebno:

• otpornik od 100 kΩ
• Wemos D1 mini (ili bilo koja druga ploča zasnovana na ESP8266)
• neke LED diode WS2812B (pojedinačne ili na traci)
• neki kablovi
• USB kabel (isti tip koji se koristi za većinu pametnih telefona, mora biti podatkovni kabel)
• metalni saksija
• staklena vaza
• limenka spreja od cvjetova leda (ili nešto slično)
• dva drvena štapa
• mali komad kartona (veličine Wemos D1 mini)

Posljednjih pet stavki na ovoj listi su one koje smo koristili za jedan od naših specifičnih dizajna svjetiljki. Ovo je dizajn lampe koji ćemo koristiti kao primjer u ovom uputstvu. Možete izgraditi vlastitu svjetiljku upravo poput ove, ali naravno možete i postati kreativni u ovom dijelu i dizajnirati svoju svjetiljku kako god želite. Kao što možete vidjeti na slikama, druga koju gradimo izgleda drugačije od prve i već imamo ideje za nove dizajne svjetiljki. Dakle, ovo je dio gdje postoje gotovo beskrajne mogućnosti.

Naravno, ne trebaju nam samo dijelovi, već i alati za sastavljanje svega. Za to su nam potrebne sljedeće stavke:

• lemilica (plus lemljenje)
• malo brusnog papira
• makaze
• pištolj za topljenje
• testera za drvo

Sada kada imamo sve što nam je potrebno, objasnit ćemo osnovnu ideju lampe, kako sve to funkcionira i naravno kako sagraditi lampu.

Korak 2: Osnovna ideja i kako funkcionira

Osnovna ideja može se vidjeti u shemi ožičenja. U srcu projekta je Wemos D1 mini ploča koja ima mikrokontroler ESP8266. Prednost ESP8266 je u tome što je jeftin i ima WiFi direktno na ploči, što je upravo ono što nam treba. Koristili smo Wemos D1 mini ploču jer s ovom pločom ne trebate dodatne alate za postavljanje softvera na mikrokontroler (osim standardnog USB podatkovnog kabela). Ali svaka ploča zasnovana na ESP8266 trebala bi raditi za ovaj projekt.

Za upravljanje lampom želimo koristiti kapacitivni senzor dodira (dakle isti osnovni princip koji se koristi na većini ekrana pametnih telefona). Takav senzor dodira može se izgraditi spajanjem otpornika od 100 kΩ s dva pina ESP8266 (u našem slučaju pinova D2 i D5), a zatim povezivanjem dodatne žice na pin D5, a zatim lemljenjem te žice na metalnu ploču. Gdje ćete lemiti ovu žicu ovisi o dizajnu lampe koji odaberete. U shemi ožičenja samo smo koristili generičku metalnu ploču, ali za naš specifičan dizajn lampe lemili smo ovaj kabel na metalni dio lampe. Ako vas zanima kako to točno funkcionira, na web stranici postoji dobro objašnjenje za Arduino biblioteku koju smo koristili za programiranje kapacitivnog senzora dodira.

Sada kada imamo nešto što možemo dodirnuti za kontrolu lampe, sljedeće što nam treba je izvor svjetlosti. Za to smo koristili LED diode WS2812B. Oni se široko koriste u raznim projektima, a njihova je glavna prednost to što možete kontrolirati boju brojnih LED dioda koristeći samo jednu podatkovnu vezu između prve LED i mikrokontrolera (u našem slučaju spojenog na D8 ESP8266). U našem projektu koristimo četiri LED diode WS2812B. Na shemi ožičenja prikazana su dva, ali dodavanje dodatnih LED dioda funkcionira isto kao i dodavanje druge: DOUT pin druge LED diode mora biti spojen na DIN treće, a VSS i VDD moraju biti spojeni na iglu za uzemljenje i 5V pin respektivno. Te LED diode WS2812B tada se mogu lako programirati, npr. sa Adafruit -ovom NeoPixel bibliotekom.

Sada imamo sve potrebne sastojke: mikrokontroler s mogućnošću WiFi -a, senzor osjetljiv na dodir za kontrolu lampe i samog izvora svjetlosti. U sljedećim koracima opisat ćemo kako izgraditi stvarnu svjetiljku i kako prenijeti softver i što je potrebno učiniti kako bi se dvije (ili više) lampica mogle sinkronizirati putem interneta.

Korak 3: Lemljenje elektronike

Dakle, prije svega moramo lemiti sve elektroničke dijelove zajedno. Počeli smo spajanjem pojedinačnih LED dioda WS2812B zajedno (kao što je prikazano i opisano u prethodnom koraku). Ako bismo ponovili ovaj projekt, vjerovatno bismo samo kupili WS2812B LED diode u obliku trake. Te se trake mogu rezati tako da imate točno onoliko LED dioda koliko želite, a zatim samo trebate lemiti DIN, VDD i VSS konektore te trake na pinove D8, 5V i G ESP8266. To bi bilo lakše nego učiniti na način na koji smo to učinili, ali moguće je i lemljenje pojedinačnih LED dioda WS2812B zajedno, što se može vidjeti na slikama (iako naši spojevi za lemljenje nisu baš lijepi - ali rade)

Zatim smo lemili otpornik između pinova D2 i D5. Na pinu D5 također moramo lemiti dodatnu žicu koja će kasnije biti lemljena na dio svjetiljke koji bi trebao funkcionirati kao senzor dodira. Na slikama možete vidjeti da otpornik nismo lemili direktno na ploču, već smo lemili konektore na ploču u koju smo zatim stavili otpornik. To je zato što smo htjeli saznati koji otpornik najbolje funkcionira za ovaj projekt, ali mogli ste i lemiti otpornik direktno na ploču.

Kao posljednji korak sada možemo spojiti naš USB kabel na USB utikač Wemos D1 mini (provjerite imate li USB podatkovni kabel - postoje i kabeli koji rade samo za punjenje, ali ne i za prijenos podataka, ali trebamo mogućnost podataka za kasnije ažuriranje softvera).

Korak 4: Izrada lampe

Sada kada su elektronički dijelovi spremni, možemo početi s izradom prave lampe. Za to želimo osvijetliti vazu odozgo našim LED diodama i želimo da svjetlo lampe bude difuzno. Budući da je staklo vaze koje smo pronašli vrlo bistro, koristili smo sprej za cvjetove leda kako bismo staklu dali zaleđeniji izgled. Dostupno je nekoliko verzija spreja koje staklu mogu dati matiraniji ili raspršeniji izgled pa možete samo pogledati ono što možete pronaći. Ako koristite ovaj sprej, provjerite je li sve dobro osušeno prije nego nastavite. To može potrajati nekoliko sati, ovisno o spreju koji koristite.

Da bismo sada izgradili lampu, moramo se pobrinuti da metalni lonac za cvijeće ostane na vrhu vaze na pravoj visini i da je elektronika pričvršćena unutar posude tako da LED diode osvjetljavaju vazu. Za to smo upotrijebili dva drvena štapa, brusni papir i pilu za drvo kako bismo napravili križ. Ovaj će križ sjediti na vrhu vaze, a krajevi križa bit će zalijepljeni za lonac. Na taj način možemo biti sigurni da je lonac na pravoj visini (ako drveni križ ima odgovarajuću veličinu).

Da bismo to učinili, prvo smo pomoću pile dobili drvene štapove odgovarajuće veličine. Zatim smo brusnim papirom brusili utor u sredinu jednog štapa. Sada smo drugi zalijepili u utor uz pomoć pištolja za topljenje. Ako bismo ovo stavili na vazu, ne bi dobro pristajalo, jer štapići nisu na istom nivou. Stoga smo izbrusili dva nova utora na krajevima štapa koji se nalazi na donjoj razini, tako da križ savršeno pristaje na vazu. To se dobro vidi na slikama.

Ako sve dobro pristaje, sljedeći korak je lijepiti komad kartona na križ. Ovo mora biti sa strane križa gdje nema utora. Zatim smo zalijepili Wemos D1 mini ploču na karton i LED diode s druge strane križa.

Sljedeći korak je lemljenje kabela za otpornički osjetnik dodira u metalnu posudu. Na ovaj način možemo kontrolirati boju lampe dodirom lonca. Ako se to učini, drveni križ se može zalijepiti za metalni lonac pištoljem za topljenje, a zatim se križ i lonac mogu zalijepiti na vrh vaze.

Kao posljednji korak sada možemo zalijepiti USB kabel sa super ljepilom na vazu tako da sve izgleda lijepo i uredno. Sada smo skoro gotovi.

Korak 5: Stavite ga u funkciju

Poslednji korak je postavljanje softvera na lampu i konfigurisanje servera koji će se koristiti za sinhronizaciju lampe. Ako vas zanima kako softver točno funkcionira, dobrodošli ste proučiti izvorni kod, ovdje nećemo ulaziti u previše detalja. Osnovna ideja je da svaka lampa koju želite sinhronizirati mora biti povezana na isti MQTT server. MQTT je protokol za razmjenu poruka za internet stvari i komunikaciju između strojeva. Ako jedna od svjetiljki promijeni boju, to će objaviti na serveru MQTT koji će zatim poslati signal svim ostalim svjetiljkama koje im zatim kažu da promijene i svoju boju.

Ali ne brinite, ne morate ništa razumjeti o MQTT -u, kako radi ili kako postaviti MQTT server ako samo želite koristiti lampu. Naravno, ako želite, možete postaviti i konfigurirati vlastiti poslužitelj. No ako to ne želite učiniti, na raspolaganju je i nekoliko usluga na kojima možete iznajmiti MQTT poslužitelj hostiran u oblaku. Za to smo koristili CloudMQTT, gdje čak i besplatno možete dobiti vrlo ograničen poslužitelj (ali s dovoljno funkcionalnosti i propusnosti za naše potrebe). Besplatni plan naziva se Cute Cat i ako dobijete jedan od njih, samo trebate pogledati Detalji → Podaci o instanci i tamo možete vidjeti poslužitelj, korisnika, lozinku i port vaše MQTT instance. Te su vrijednosti sve što vam treba, pa ih zapišite:-)

Sada za postavljanje softvera na lampu potrebno je spojiti USB kabel na prijenosno računalo ili računar, a zatim softver možete prenijeti pomoću softvera Arduino. Kako instalirati i konfigurirati Arduino softver za upotrebu sa pločama baziranim na ESP8266 objašnjeno je dobro u ovom Instructable -u, tako da ne moramo ponavljati te korake ovdje.

Nakon što ste instalirali i konfigurirali sve što vam je potrebno, idite na Alati → Upravljanje bibliotekama u softveru Arduino i instalirajte biblioteke potrebne za ovaj projekt: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (u verziji 0.11) i ArduinoJson (u verziji 5, ne beta 6 verzija). Ako su oni instalirani, možete preuzeti izvorni kod za lampu iz našeg Github spremišta za ovaj projekt i prenijeti je na lampu pomoću softvera Arduino.

Ako je sve prošlo dobro, lampa će se sada upaliti i spremna je za upotrebu:-) Prilikom pokretanja će se zalijegati u plavoj boji i pokušati se povezati na poznati WiFi. Pri prvom pokretanju svjetiljka očito ne zna ni za jedan WiFi pa će pokrenuti vlastitu hotspot (s imenom koje je kombinacija "Syncenlight" i jedinstvenog identifikatora za ESP8266 koji ste koristili). Možete se povezati npr. vašeg pametnog telefona na ovaj WiFi i bit ćete preusmjereni na stranicu za konfiguraciju lampe na kojoj možete konfigurirati svoje vjerodajnice za WiFi i unijeti potrebne postavke za MQTT poslužitelj (one koje ste trebali zapisati nekoliko odlomaka ranije). Ako ste završili s tim, lampa će se ponovo pokrenuti i sada je potpuno spremna za upotrebu!

Javite nam kako vam se svidio ovaj projekt ili ako imate pitanja, nadamo se da vam se svidio ovaj Instructable:-)