LED-uri sincronizate pe vecinătate: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Aveam niște bare LED fără fir pe care credeam că le pot scoate de sărbători. Dar, în curtea mea, ar fi putut fi la fel de bine conectate. Deci, care este provocarea mai rece? Decorațiuni LED la toate casele de pe blocul meu cu afișaj sincronizat! În acest an nebun, este o modalitate de a ne conecta împreună.

Acestea sunt șuvițe LED alimentate de ESP8266 și sunt conectate cu rețea WiFi, deci toate arată același pas în secvența de animație în același timp. Deoarece utilizează codul mesh pentru a se conecta, pot fi distanțate la câteva case, iar mesajele sunt transmise de la nod la nod.

Funcționează pe 5 volți, iar eu am folosit adaptoare de alimentare, dar pot funcționa și pentru o vreme pe baterii USB. Deci, sunt portabile, își rulează propria rețea WiFi care nu este conectată la Internet și pot rula din rețea.

Toți vecinii noștri au fost încântați să aibă această decorație comună și este foarte frumos cum îi vedeți pe toți arătând același ecran în timp ce mergeți de-a lungul străzii. Am câteva imagini aici cu câteva în fața casei mele pentru testare, dar a fost foarte greu să le fotografiez pe stradă.

Pasul 1: Piese

ESP8266 D1 Mini - Am folosit modulele D1 Mini deoarece tot ce am nevoie este un pin I / O pentru LED-uri. Acest proiect ar putea fi realizat fără lipire utilizând un ecran de terminal ca acesta și un alt modul ESP8266. Există o versiune a D1 Mini cu o antenă mai bună - D1 Mini Pro. Are o antenă ceramică și un conector U. FL pentru o antenă externă, dar trebuie să mutați un rezistor de 0 ohm de montare pe suprafață pentru antena externă. Mai multe discuții într-un pas ulterior.

Suvite LED WS2811 - Am folosit suvite WS2811, deoarece sunt rezistente la apă (cu excepția conectorilor JST) și ușor de utilizat. Fâșiile „Neopixel” WS2812b ar folosi exact același cod etc. Am folosit cele de 5v, dar le puteți obține în 12v (utilizați mai puțin curent) - atunci veți avea nevoie de un convertor de tensiune pentru ESP8266s. De asemenea, puteți obține fire LED WS2811 cu conectori impermeabili, dacă doriți. Toroanele LED pe care le-am folosit au conectori JST SM la ambele capete - cel feminin este intrarea, deși le-am văzut cablate în sens invers (masculin ca intrare). Direcția este marcată și pe LED-urile în sine. Există, de asemenea, fire de injecție electrică - am decupat capetele, astfel încât părțile conservate să nu se poată scurta. Le puteți cumpăra și în pachete de 10.

Rezistor de 330 Ohm 1/4 wați - acesta este utilizat la pinul de date de pe ESP8266 pentru a preveni orice pâlpâire a LED-urilor.

Conector tată JST SM cu 3 pini - Acestea se conectează la benzile LED. Rețineți că conectorul „tată” are o capotă peste el.

Conector femelă CCTV de 2,1 mm - acestea sunt utilizate pentru conectorul de alimentare. Puteți utiliza un alt sistem de conectare pentru acest lucru, dacă doriți.

Sursă de alimentare de 5V - evaluarea amplificatorului depinde de câte LED-uri veți avea. Unul 2A este probabil OK pentru 50 sau 100 de LED-uri care nu sunt niciodată aprinse complet (consultați pasul de cablare pentru mai multe informații).

Sârmă de extensie cu 3 pini JST SM sau un fir de extensie de 2,1 mm - deoarece conectorul JST de pe D1 Mini este aproape de LED-uri, în general doriți o extensie care să permită amplasarea LED-urilor mai departe de CPU. În cazul meu, am ajuns să pun CPU-ul mai sus în decor pentru a obține o gamă WiFi mai bună, așa că am păstrat CPU lângă LED-uri și am folosit în schimb un cablu de extensie de 2,1 mm.

Cablu USB la 2,1 mm - acest lucru este opțional - vă permite să alimentați cablul de la orice sursă USB sau baterie.

Tuburi termocontractabile de 3 mm - aveți nevoie doar de aproximativ 1 din aceasta pentru a acoperi rezistența de pe D1 Mini.

Tuburi termocontractabile de 20 mm - acest lucru este parțial opțional pentru a proteja conectorii de pe D1 Mini. Asigurați-vă că fixați în jurul comutatorului de resetare după aplicare dacă tubul comprimă comutatorul.

Cutie impermeabilă - pentru a proteja sursa de alimentare și CPU în exterior. Majoritatea vecinilor mei foloseau doar pungi de plastic.

Conductă de 1/2 "EMT - o piesă de 29" se potrivește cu forma trestiei de bomboane - Am folosit 4 cravate cu fermoar pentru ao ține. Am încercat PVC de 1/2 "și se potrivește, dar atinge LED-urile de pe ambele părți.

Armătură de 3/8 "x 3 '- odată ce EMT este atașat la formă, puteți bate armătura în pământ și puneți conducta EMT peste ea. Armatura de 1/2" se va potrivi, dar va trebui să tăiați orice părți îndoite și este aproape - dacă se aplatizează sau se întâmplă ceva atunci când îl bate, va fi foarte strâns. Deci, 3/8 "este mai probabil să elimine cu ușurință diametrul interior al conductei EMT.

Forma Candy Cane - vezi pasul pentru acestea, poți DIY o formă, le poți acoperi deasupra unui tufiș sau poți folosi o formă ca aceasta.

Pasul 2: ansamblul controlerului

Controlerul este format din D1 Mini (ESP8266), o mufă de alimentare CCTV de 2,1 mm, un rezistor de 330 ohmi și un conector tată JST cu 3 pini.

Presupunerea pentru acest proiect este că veți utiliza 50-100 de LED-uri. Dacă doriți să utilizați mai mult, va trebui să utilizați injecția de putere pentru a alimenta toate LED-urile. Vedeți acest alt instructabil pentru o discuție mai profundă pe această temă.

Cu 50 de LED-uri, toate pe alb complet, ar trage 50 x 0,06A = 3 amp. Deci, cu un adaptor 2A, presupunem că nu vor fi niciodată pe deplin pornit. Pentru 100 de LED-uri, maximul este de 6A, deci ar trebui să se acorde și mai multă atenție pentru a avea doar câteva aprinse la un moment dat. Chiar și cu 100 de LED-uri la 0,02A fiecare, avem 2 Amperi utilizați. Deci, se recomandă o sursă de alimentare cu curent mai mare, deși am reglat afișajele pentru a nu utiliza toate LED-urile sau culorile simultan, le-am diminuat mult și am început cu surse de 2A cu cele mai mari în rezervă. Acesta este un articol minunat despre reducerea cerințelor de energie.

Rezistorul de 330 ohmi în linie cu firul de date este pentru a preveni pâlpâirea de la sunetul electronic, deoarece datele sunt o frecvență destul de mare. Acesta este mai mult un factor cu o mulțime de LED-uri, dar este o practică bună să-l adăugați.

Am lipit rezistorul direct la D1 Mini, dar am lăsat aproximativ 1/8 din plumb deasupra plăcii, astfel încât să le pot îndoi. bord.

Am folosit termocontractor de 20 mm pentru a proteja D1 Mini de atingerea metalului etc. Asigurați-vă că verificați comutatorul de resetare din lateral - poate fi necesar să tăiați termocontractorul ușor pentru a vă asigura că nu apăsați comutatorul. Aveam nevoie de asta pe toate ale mele.

Rețineți că nu am avut nevoie de un schimbător de nivel de la ieșirile ESP8266 de 3,3V și de LED-urile care rulează la 5V (deoarece specificația cipului LED trebuie să aibă linia de date nu mai puțin de 70% din aprovizionare). Am avut nevoie de o diodă / LED de sacrificiu în proiectele anterioare (Pasul 3) cu benzi WS2812b, dar cipurile directe WS2811 din LED-uri par OK până acum.

Ai putea face acest lucru fără lipire! Un ecran de terminal ESP8266 cu un procesor diferit ar funcționa la fel de bine. Factorul de formă D1 Mini este frumos și mic, dar toate funcționează cam la fel.

Pasul 3: Forme

Suvitele LED pot fi în formă liberă sau le puteți transforma în forme - fie DIY, fie dintr-un magazin online. Am comandat câteva forme de la HolidayCoro - niște copaci mici cu LED-uri, un ciorap și un baston de bomboane. Ciorapul a luat 50 de LED-uri frumos - lungimea unui fir. Copacul mic are 100 de LED-uri, dar puteți face doar jumătate din el, dacă doriți - orientat spre stradă. În cele din urmă, trestia de bomboane a fost favorita vecinului, deoarece era puțin mai mare. 99 de LED-uri, iar ultimul l-am lăsat pe spate cu ideea că ar putea fi folosit pentru depanare.

Deoarece formele au venit în alb, am decis să le vopsim dungi roșii, astfel încât să arate mai bine în timpul zilei. I-am mascat, am făcut un nisip fin și rapid, am șters cu acetonă (îndepărtarea lacului de unghii) și am folosit două straturi de vopsea spray care lucrează pe plastic. Părea să adere bine. Am făcut mai ales pe o parte și câteva pe cealaltă parte pentru câteva case care aveau 2 dintre ele.

Pasul 4: Cod și WiFi

D1 Mini folosește un modul Espressif ESP8266. L-am programat folosind Arduino IDE, deci se simte ca un Arduino puternic cu WiFi încorporat. Există numeroase instrucțiuni pe Internet despre cum să configurați Arduino IDE pentru ESP8266 și D1 Mini, așa că nu le voi repeta aici.

Codul se bazează pe un instructabil anterior. Utilizează biblioteca Painless Mesh pentru ca toate procesoarele să vorbească între ele. Am folosit biblioteca FastLED, deoarece am avut anterior probleme cu biblioteca mesh și biblioteca Neopixel și nu am re-testat de data aceasta.

Nu sunt sigur care este maximul numărului de noduri. Unele postări indică faptul că acesta va fi limitat de numărul de mesaje și de tipurile de CPU și poate că limita este de aproximativ 30-60 de noduri. Această aplicație nu trimite o mulțime de mesaje - doar schimbarea animației, deși există unele automate, cum ar fi schimbarea rețelei și mesajele de sincronizare a timpului.

Puteți conecta LED-urile la D1 Mini în timp ce codificați, dar este posibil să doriți o sursă externă dacă aveți mai mult de 50, deoarece, probabil, veți depăși sursa de alimentare din portul USB al computerului dvs. și regulatorul de putere de pe D1 Mini. Acestea fiind spuse, cu codul meu care nu aprindea LED-urile complet, am putut programa 100 de LED-uri pe conexiunea USB fără probleme.

Modulul ESP8266 are WiFi integrat. Deoarece codul mesh (PainlessMesh) pe care îl folosim creează un punct de acces pe fiecare modul, este importantă gama pentru o acoperire largă a cartierului. Am folosit forme de trestie de bomboane și am pus CPU-ul în partea de sus pentru a obține cea mai bună gamă și avea aproximativ 50-100 de picioare - o curte sau două în cartierul meu. Linia de vedere mai înaltă și mai bună (LOS) îmbunătățește lucrurile. Distanța a traversat strada în unele cazuri (depindea mai mult de mașinile care blocau LOS).

Au existat câteva case care nu au fost sincronizate din cauza obstrucțiilor WiFi, dar luminile arată frumos chiar și atunci când nu sunt sincronizate. Am făcut un nod „repetor” doar cu un D1 Mini pe un stick alimentat de o baterie USB. Când erau așezate între case, acestea erau sincronizate corect. Pentru un repetor mai la distanță, puteți utiliza o baterie solară USB, deși nu se încarcă foarte repede.

Încă mai vedeam probleme de sincronizare intermitentă, apoi am găsit această notă despre faptul că am prea multe noduri sau le-am răspândit:

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

Folosind această configurație, a început să funcționeze mult mai bine! Aceasta desemnează un nod special ca principal, astfel încât codul meu pentru a negocia nodul de control este inutil, care poate împărți rețeaua. Am atașat un exemplu de cod actualizat / alternativ. Această abordare necesită ca nodul principal să fie activat pentru ca acestea să fie sincronizate, astfel încât rețeaua să nu fie la fel de tolerantă la erori, dar funcționează mai bine atunci când este răspândită așa cum sunt ale mele. Asigurați-vă că editați codul pentru acea versiune - un singur nod ar trebui să fie setat la rădăcină - consultați comentariile din cod.

Am mai adăugat o actualizare la varianta SetRoot: am adăugat cod pentru a reseta ESP8266 dacă nu au existat comenzi timp de 10 minute. Acest lucru oferă nodului șansa de a descoperi din nou nodul rădăcină. Acest lucru părea să ajute cu unele dintre nodurile mai îndepărtate.

La sfârșitul sezonului, am putut testa câteva module D1 Mini Pro. Au o antenă ceramică pe placă și puteți utiliza, de asemenea, un conector U. FL și o antenă externă dacă mutați un rezistor de zero ohmi. Am încercat un cuplu care avea probleme de sincronizare cu D1 Mini Pro cu antenele ceramice și au funcționat mai bine. Am făcut câteva teste ulterioare cu un nod de-a lungul casei mele. Pe baza rezultatelor, anul viitor vom trece la modulele D1 Mini Pro cu antenele ceramice.

Cu o telecomandă D1 Mini: doar D1 Mini Pro cu antenă externă l-a văzut, iar puterea semnalului a fost scăzută

Cu o telecomandă D1 Mini Pro cu antenă ceramică: D1 Mini, D1 Mini Pro cu antenă ceramică și D1 Mini Pro cu antenă externă l-au văzut cu aproximativ aceeași putere a semnalului, așa că a fost o îmbunătățire. Orientarea plăcilor (antenelor) contează într-o anumită măsură

Cu o telecomandă D1 Mini Pro cu antenă externă: toate celelalte plăci l-au văzut, dar puterea semnalului nu a fost mult mai bună decât testele cu antena ceramică de la bord, așa că nu mă voi deranja să mișc rezistențele de zero ohmi și să pun antene pe bastoane de bomboane

Pasul 5: Adunarea finală

Odată ce ai controlerul gata și programat, tot ce trebuie să faci este să conectezi LED-urile la controler cu firele JST și o sursă de alimentare de 5v pe mufa de 2,1 mm.

Extensia JST ar trebui să fie utilă pentru a menține controlerul și adaptorul de alimentare întotdeauna de la LED-uri. Sau, pentru a ridica CPU-ul mai sus, am pus o mică pungă de plastic deasupra lor, fixată cu o cravată, și am folosit un cablu prelungitor de 2,1 mm la sursa de alimentare.

Cutia impermeabilă va ajuta la protejarea adaptorului și a procesorului, dar majoritatea vecinilor mei au folosit pungi de plastic simple.

Premiul II la Provocarea vitezei pentru decorațiunile de vacanță