SMART LED animacijski sat povezan s internetom sa upravljačkom pločom zasnovanom na webu, sinhroniziran vremenski server: 11 koraka (sa slikama)

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

Priča o ovom satu seže daleko - više od 30 godina. Moj otac je započeo ovu ideju kada sam imao samo 10 godina, mnogo prije LED revolucije - tada kada su LED diode bile 1/1000 svjetline trenutnog zasljepljujućeg sjaja. Pravi inovator, kodirao je na asemblerskom jeziku i ručno ožičio svaku pojedinačnu LED diodu (impresivan podvig strpljenja i odlučnosti)! Njegova originalna verzija i dalje radi.

Htio sam ga nastaviti tamo gdje je stao i iskoristiti napredak tehnologije kako bih napravio prekrasan sat koji je povezan s mrežom, šaren, zabavan za igru i pun interesa. Napredovalo se do tačke u kojoj bismo htjeli objaviti sat javnosti kao projekat otvorenog koda, ali i ponuditi gotove proizvode onima koji su zainteresovani za kupovinu. Pogledajte našu indiegogo kampanju ako ste zainteresirani za podršku!

Sat kako danas stoji ima niz funkcija i potpuno je gotov i funkcionalan proizvod. Vrlo smo zadovoljni kako je to ispalo u smislu kvalitete i funkcionalnosti, ali i u pogledu skupa funkcija i stabilnosti. Sat se sinhronizuje svake minute sa vremenskim serverom osiguravajući da će vrijeme uvijek biti savršeno. Korisnicima je potrebno samo jednom postaviti vremensku zonu, omogućiti letnje računanje vremena i nikada više neće morati brinuti o postavljanju sata!

52 različite animacije s podesivom bojom, brzinom i svjetlinom daju korisniku preciznu kontrolu i beskonačne varijacije. Omiljeni načini rada spremaju se u memoriju. Mogu se postaviti svjetlosni tajmeri i dnevni događaji koji korisnicima omogućuju vizualno obavještavanje u odabrano vrijeme. Posebni praznični režimi mogu dodati veselje vašoj kući tokom Noći vještica, Nove godine ili Božića. Imamo čak i poseban način rada za dan pi gdje sat animira znamenke pi za 100 znamenki svakog sata.

Sat pokreće Node MCU ESP8266 povezan s internetom, a programiran je upotrebom arduino jezika i popularnih c ++ biblioteka koje su standardne na arduino platformi. Želite li napraviti jedan? Evo kako:

Korak 1: Sastavite materijale

Evo potpune liste svega što će vam trebati s cijenama i vezama.

• Kružna drvena ploča debljine 18 "promjera 1" - 10,40 USD - Niske vrijednosti
• Akril koji raspršuje svjetlo - 5,79 USD + 6,55 USD Dostava = 12,34 USD iz Amazona
• (2) LED žice od 50 do 11,67 USD x 2 = 23,34 USD sa eBay -a
• LED strana emituje - 26,62 USD od Adafruit -a
• ESP 8266 Node MCU - 8,39 USD iz Amazona
• 2,5 mm pigtail - 6,99 USD (pakovanje od 10 komada) iz Amazona
• 4cm x 6cm prototipna ploča - 9,99 USD (paket od 10 - trebat će vam 1) od Amazona
• Priključni blokovi - 7,99 USD (pakovanje od 20 - trebat će vam 5)
• 1x8 komada bora - 4,79 USD od Lowesa
• 1/4 komada podnog materijala od tvrdog drva (za postolje) Broj artikla 422633 - 10,48 USD od Lowesa
• (1) Napajanje 5v, 5a - 14,99 USD iz Amazona
• Pomoćni materijal od 2,7 mm (stavka 757295000023) - 10,98 USD iz usluge Home Depot
• (20) Vijci za drvo od crnog drveta #6 - 6,83 USD - Amazon
• Stain and Clear Coat. Opće završne obrade preporučuju se! - otprilike 20 USD iz Woodcrafta
• (2) Crne matice 1/4-20 (stavka 755801) - 1,38 USD od Lowesa
• (2) Crni vijci s glavom 1/4-20 (stavka 755806) - 1,49 USD

Ukupna cijena stavki na popisu ovdje: 177,38 USD

Potrebni alati:

1. CNC mašina
2. Pištolj za vruće ljepilo
3. Lemilica
4. Dremel ili ručna turpija
5. Strojevi za skidanje žice

Korak 2: Upoznajte se sa web stranicom

Ovaj dio sat čini i zabavnim i cool. Web stranica je podijeljena u četiri odjeljka: Opće postavke, Boja, Animacije zvona i Animacije s brojevima.

• Opće postavke - Ovaj odjeljak uključuje prilagođavanja kao što su ljetno računanje vremena, vremenska zona itd. Na ovoj stranici se nalazi i opcija za spremanje i pozivanje tri različite konfiguracije sata. Ovo omogućava korisniku da sačuva omiljene scene. Sva podešavanja se čuvaju u eeprom -u (energetska memorija); dodatno, trenutne postavke se uvijek spremaju tako da se u slučaju nestanka struje sat oporavi tamo gdje je stao.
• Opcije boja - Svaki aspekt sata je prilagodljiv. Da biste promijenili boju bilo kojeg elementa, jednostavno kliknite gumb koji odgovara elementu koji želite promijeniti, a zatim kliknite kotačić u boji. Unutar kotača boja je čisto bijela. Izvan kotačića u boji isključuje se LED.
• Animacije prstena - Animacije prstena su događaji koji se događaju svake minute (tj. Animacije koje unaprjeđuju kazaljku minute) ili zanimljive aktivnosti poput klatna. Ovdje birajte između različitih opcija
• Brojčane animacije - Animacije s brojevima su svjetlosni prikazi koji nisu povezani s vremenskim događajem. Oni prije stvaraju raspoloženje ili interes. Ovdje postoje 52 različite opcije i one se mogu učiniti još zanimljivijim podešavanjem svjetline ili brzine pomoću klizača.

HTML i javascript za ovu stranicu uključeni su u izvorni kod koji se nalazi na githubu. Doći ćemo do toga za trenutak.

Korak 3: Pripremite CNC datoteke

Građevinski radovi na CNC stroju rade na vašem CNC stroju. Ali kao što svi znaju, CNC rad je 95% postavljanja i 5% rezanja! Ovdje je važno nekoliko riječi o postavljanju.

Prvo, važno je nabaviti čvrstu opremu. Odlučujem se držati praznu drva ovim stezaljkama. Odlično rade i jako su jaki! Kako ne bi oštetili drvo, stavio sam male komade gume između kontaktnog područja i drveta (to neće smanjiti silu stezanja). Osim što su nevjerojatno jake, još jedna velika prednost ovih stezaljki je činjenica da je ukupna visina obujmice ispod radne površine pa nikada ne postoji opasnost od sudara. Ako nemate ove stezaljke na raspolaganju, dvostrana traka može raditi. Bez obzira na vašu metodu, osigurajte snažna zadržavanja i pravilno poravnavanje zrna.

Važna napomena: Morat ćete okrenuti sat i CNC sa obje strane stroja, pa obavezno indeksirajte svoj komad drveta. Uverite se da ga možete okrenuti i biti TOČNO na istom mestu. Ovo je bitno za izrezivanje dobrog sata!

Sada nekoliko napomena o radu CAD -a i CAM -a.

Cad datoteka (ProductionClockMaster.3dm) je Rhino3d datoteka i ima sve potrebne CAD slojeve za sat. Ako vam je potreban općenitiji format, uključio sam i *dxf izvoz prednjeg i zadnjeg sloja sata. Ovo bi trebale biti sve potrebne informacije.

CNC CAM rad je podijeljen na 9 zasebnih CNC operacija. Stvarne Mach3 gcode datoteke su uključene u spremište GitHub, kao i VCarve datoteke koje su ih proizvele (ako ih trebate otvoriti i izvesti pomoću drugog postprocesora).

Sve datoteke za projekat dostupne su na GItHub -u. Evo kako interpretirati datoteke. Relativno su jasne same po sebi, ali evo dodatne pomoći da se razjasni moguća zabuna. Prvih pet datoteka je navedeno po redoslijedu rezanja. Naziv datoteke završava u zagradama veličinom alata za rezanje. Tako na primjer - 01_Rear Pockets_v1.8_ (1-2 inča)

• Ovaj naziv datoteke počinje s 01 pa je to prva operacija.
• Iseći će zadnje džepove.
• Ovo je verzija 1.8 (počeo sam s 0.0 pa vam govori koliko sam grešaka napravio!)
• Koristite rezni alat od 1/2 inča

Uz ovih pet operacija sa drvenim blokovima, postoje i dvije operacije postolja, rad sa akrilnim elementom i rad sa stražnjim poklopcem.

Jedna jedinstvena operacija je CNC operacija s T-utorom. Ovo pruža kanal za uvlačenje vijaka na stolnom postolju. Trebat će vam bit s T-utorom poput onog prikazanog na gornjoj fotografiji.

Opet, ako vam treba nešto drugo osim standardnog Mach3 postprocesora, otvorite VCarve datoteke i izvezite u vaš lokalni format. Sljedeći korak ćemo zapravo proći kroz rezanje jezgre i ilustrirati korak po korak kako bi sat trebao izgledati u svakoj fazi.

Korak 4: Izrežite jezgru sata, stolno postolje, akrilne pločice i podlogu

Evo nekoliko fotografija svakog od dovršenih komada dok silaze sa stroja. Akril je najzahtjevniji rez jer akril ima tendenciju topljenja ako se previše zagrije, a također klepeće i podiže ako se ne drži čvrsto. Laserski rezač bi bio idealan ako ga imate. Kao što vidite na fotografiji, napravio sam poseban šablon koji čvrsto drži sve četiri strane. Dvostrana traka vjerojatno bi bila apsolutno najbolja za ovu operaciju, ali bi za uklanjanje trebalo malo više vremena.

Korak 5: Prilagodite pomoću Umjetnosti sata i završite

Sat se može koristiti i bez ovog koraka, ali zabavno ga je prilagoditi prema vašim potrebama ili ukusu. Isprobali smo mnogo različitih dizajna i nebo je ovdje granica. Voljeli bismo vidjeti primjere stvari koje smislite!

Što se tiče završne obrade, isprobali smo mnogo različitih stvari, ali volimo jednostavnost i lakoću bojenja. Također volimo završni premaz General Finishes jer se posebno lako instalira, izdržljiv je i izgleda odlično! Sada je vrijeme da to učinimo prije nego počnemo instalirati elektroniku.

Savjet: Ne zaboravite istovremeno obojiti i stolno postolje, utikač zadnje ploče i zadnju ploču. Lako se zanijeti i zaboraviti ove dijelove dodatne opreme!

Korak 6: Montaža akrilnih pločica i postolja

Nakon što završnu obradu nanesete na drvene komade, vrijeme je da utisnete akrilne pločice i sastavite postolje. Akrilne pločice imaju tolerancije prešanja i ne zahtijevaju ljepilo općenito. Nekim pločicama će možda trebati male količine brušenja ili turpijanja, ali općenito se samo pritisnu na mjesto i spremni ste. Ako ustanovite da su neki od njih previše labavi i ispadnu, koristimo nekoliko kapi bijelog školskog ljepila Elmers jer se lako nanosi, savršeno se suši i osigurava puno prijanjanja. Prednja strana vašeg sata je sada ZAVRŠENA! Odmaknite se i uživajte.

U ovom trenutku također možete pritisnuti u postolje matice 1/4-20 i vezice u vijcima koji klize niz kanale T-utora. Stavite postolje u podlogu s malo ljepila i vaše postolje je sada spremno!

Korak 7: Instalirajte LED ožičene LED diode u jezgru sata

U redu, približavamo se! Vjerovatno dio sata koji oduzima najviše vremena pritiskom na pojedinačne LED diode. U ovom dijelu sata nalazi se ukupno 100 LED dioda, a budući da LED diode dolaze u trakama od 50, trebat će vam dvije trake koje su povezane kraj s krajem. Tolerancije LED šupljina su takve da su u osnovi pritisnute. Iako tolerancije prianjanja preše drže LED diode na mjestu, koristimo malu mrlju (vrlo malu mrlju) vrućeg ljepila kako bismo osigurali dodatnu sigurnost. Previše ljepila i višak će istisnuti i blokirati LED diode.

Nakon ovog koraka imat ćete mnoge petlje istisnute sa stražnje strane sata koje će trebati pritisnuti kako bi stražnja ploča stala na mjesto. Malo vrućeg zraka iz sušila za kosu čini žice savitljivijima i lakima za savijanje. Opet, vrućim ljepilom ove žice su osigurane.

Sve u svemu, ovaj proces traje oko 45 minuta do sat vremena. Pogledajte gornje slike da vidite kako bi ovaj korak trebao izgledati. Pogledajte i zabavni video zapis s time-lapseom! Kad bismo samo mogli to tako brzo povezati!

Korak 8: Sastavite elektroniku

Električno ožičenje je gotovo jednostavno, ali evo detaljnog objašnjenja. Otkrili smo da je najjednostavniji način povezivanja koristiti proto ploču dimenzija 4 cm x 6 cm (veličina CNC šupljine) i ugraditi vijčane stezaljke koje će primati LED trake, kao i adapter za istosmjernu struju. Pokušali smo lemiti na izravniji način i ne samo da je ovo glomazno i teško, već onemogućuje uklanjanje ili zamjenu utrobe sata u slučaju da se ESP8266 pokvari ili ga je potrebno nadograditi. Korištenje zaglavlja je fleksibilnije i, mislimo, lakše.

Nakon što ste vijčane stezaljke instalirali, jednostavno slijedite shemu ožičenja za spajanje stezaljki na odgovarajuće pinove. Na PCB -u nema stvarnih komponenti, samo tragovi od zaglavlja do odgovarajućih ESP8266 pinova.

Pin 4 je pin za LED diode, a Pin 2 je pin za brojeve. Pozitivno ide na VSS, a negativno na tlo.

Jedina druga stvar koja je potrebna je otpornik od 300 ohma na podatkovnom pinu LED trake. U svakoj traci WS2812b koju sam ikada vidio (a vidio sam i puno) ovo je središnji pin. Ovaj otpornik štiti traku od opasnih skokova napona i prenapona koji mogu uzrokovati oštećenje ili nepredvidljivo ponašanje. Zanemario sam ugradnju ovog otpornika i spalio sam prvu LED diodu na traci (drugi put se ništa nije dogodilo i radio je savršeno). Otpornik treba dodati linijski, što znači da funkcionira poput karike u lancu koja povezuje ploču s žicom na LED. Na nekim LED trakama su ovi otpornici već instalirani, a na nekima nema. Ako niste sigurni ima li vaša LED traka, ipak je ipak dodajte. U tome nema štete. Ovaj otpornik umetnite što bliže LED strani spojne žice, a ne na ploči.

Šupljina na stražnjoj strani sata dizajnirana je za dvije svrhe. Ili može primiti kućište transformatora od 5 V za zidnu montažu ili može držati opcionalnu bateriju natrag. Ovdje je prikazano uobičajeno pakovanje baterija od 5 V koje se koristi za proširenje asortimana bežičnih uređaja. Jednostavno kupite USB na 2,5 mm adapter i vaš sat sada radi na bateriju!

Morat ćete izbušiti rupu od središnje šupljine do PCB -a da biste primili DC ženski pigtail. To se lako postiže jednostavnim naginjanjem burgije. Budite plitki kako ne biste bušili kroz sat! Prikazana je završena operacija bušenja sa repicom uredno umotanom u šupljinu.

Korak 9: Otpremite kôd

Kod za sat možete pronaći na stranici brightlightart github. Kôd se stalno poboljšava i dobro je komentiran. Ako niste upoznati s *.ino datotekama, ovo je Arduino format datoteke i treba ga kompajlirati s arduino IDE -om. Nakon sastavljanja učitavate na standardnom priključku microUSB na ESP8266. Ako vam je potrebna pomoć kako to učiniti pomoću ESP 8266, evo odličnog vodiča o programiranju s ovim popularnim sučeljem. Prilično je blizu out of the box, ali ne baš!

Šta rade te različite datoteke? Evo prikaza strukture ovih datoteka i onoga što oni rade na širokoj slici.

Mapa web servera

Index.htm -Kada se kôd inicijalno otpremi na ESP8266, prikazat će vam se stranica za učitavanje koja traži od vas da učitate datoteku. Otpremite datoteku index.htm. Ova datoteka služi web stranici - ostale datoteke u mapi smještene su na brightlightart.com, ali su tu za vašu referencu u slučaju da želite promijeniti tablice stilova/javascript i sami ih ugostiti

Glavna mapa

• enLIGHTen-LED-Clock.ino-Ovo je nadređena datoteka i potječe iz izvrsnog McLighting projekta. Scenarij je u velikoj mjeri izmijenjen u odnosu na izvorno stanje, ali mi smo zahvalni ovom projektu kao izvrsnoj polaznoj tački za naš projekt.
• colormodes.h - Rukuje većinom svjetlosnih animacija na prstenu. Rukuje i vremenskim funkcijama.
• definitions.h - Definira većinu globalnih varijabli.
• request_handlers.h - Ovo komunicira sa ESP8266 i obrađuje dolazne zahteve i šalje informacije na ESP8266.
• spiffs_webserver.h - Pomaže u posluživanju i tumačenju web stranice. Ovo je jedini fajl bez promjena u McLighting projektu.
• WS2812FX.cpp - Rukuje svjetlosnim animacijama na brojevima. Ovo je gotovo u potpunosti preuzeto iz odlične biblioteke kitsurfera WS2812B. Glavna promjena ovdje je dodavanje funkcionalnosti da kazaljka na satu ostane upaljena
• WS2812FX.h - datoteka zaglavlja koja ide uz biblioteku WS2812fx. Ovo se uglavnom nije promijenilo.

Dodatne datoteke za uključivanje

Osim ovdje uključenih datoteka, trebat će vam sljedeće biblioteke. To su standardne biblioteke i lako ih se uključuje pretraživanjem unutar IDE -a.

• NtpClientLib.h
• DNSServer.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Ticker.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketsServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• ESP8266WebServer.

Korak 10: Početno podešavanje EnLIGHTen sata i demonstracije

Nakon učitavanja izvornog koda i prvog uključivanja napajanja, sva svjetla će biti statički plava. Ovo je vaš pokazatelj da sat emituje pristupnu tačku i čeka da se povežete. Pomoću telefona, laptopa ili bilo kojeg bežičnog uređaja skenirajte obližnje mreže (kao što biste učinili da se pokušate povezati s internetom u kafiću). Na popisu dostupnih mreža trebali biste vidjeti jednu pod nazivom "sat". Povežite se s njim.

Nakon što se povežete na tu mrežu, ona će automatski učitati web stranicu (opet, poput preusmjeravanja koje biste doživjeli u kafiću). Budite strpljivi jer ovo ponekad može potrajati i do 30 sekundi. Na web stranici će se tražiti da skenirate mreže u blizini. Odaberite svoju kućnu ili uredsku mrežu i dajte joj lozinku za WiFi. Kada kliknete na dugme za slanje, lozinka za bežičnu vezu za vašu lokalnu mrežu biće sačuvana u memoriji. Ovo ćete morati učiniti samo jednom. Sat će se ponovo pokrenuti.

Kada se ponovo pokrene, vidjet ćete da prikazuje niz brojeva redom. Brojevi koje prikazuje su IP adresa web stranice s kojom se trebate povezati. Na primjer, može prikazati 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. Ovo se prevodi na https://192.168.0.31. Upišite ovu adresu na web stranicu i sada biste trebali biti povezani sa satom. Konfigurirajte se i zabavite se! Opet, sat koristi websocket tehnologiju, tako da se svaka promjena koju napravite napravite odmah odrazi bez potrebe za pritiskom na spremi ili ažuriranje web stranice. Vrlo je interaktivno i zabavno u tom smislu!

Ako iz nekog razloga prekinete vezu, jednostavno osvježite svoju web stranicu. Većina usmjerivača održava IP adresu istom za povezane uređaje, ali s vremena na vrijeme imaju tendenciju da se mijenjaju, pa obratite pažnju pri pokretanju. Ako vas treba podsjetiti na IP adresu web stranice, jednostavno ponovo pokrenite sat.

Kada se svladate s kodom, ne zaboravite instalirati podlogu! Izbušene rupe olakšavaju poravnavanje. Pritisnite sve žice koje stoje ponosno i sada je vaše ožičenje sigurno i sat izgleda vrlo završen!

Korak 11: Izgradite, razvijajte, podržavajte i uživajte

Voljeli bismo vidjeti što više ljudi gradi i uživati u ovom satu što je više moguće. Svidio nam se ovaj projekt i želimo da i drugi podijele iskustvo! Bilo nam je jako zabavno rješavati probleme, svladavati prepreke, gnječiti bube i biti nagrađeni zabavnom i smislenom svjetlošću. Korist koju smo dobili od kreativne zajednice otvorenog koda je neprocjenjiva i ohrabrila nas je da objavimo ovaj izvorni materijal za zajedničko učenje, stalno poboljšanje i tehničko uživanje. Voljeli bismo čuti o uspješnim verzijama i načinima na koje ste poboljšali enLIGHTen sat. Pošaljite nam liniju i javite nam!

Nemaju svi vremena, vještine, alate ili resurse za izradu jednog od ovih satova od nule, pa ako ste zainteresirani za kupovinu dovršenog sata ili kao gotov proizvod ili kao osnovu za daljnji razvoj, podržite nas na indiegogo.