Șir de lumină de cristal inteligent: 9 pași (cu imagini)

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

Pe măsură ce se apropie Crăciunul și sunt în plină cercetare a automatizării casnice și a obiectelor inteligente, am decis anul acesta să încerc să fac un șir luminos RGB inteligent, frumos.

Am făcut o mulțime de cercetări despre soluțiile de bricolaj de pe web, pe de o parte, unele proiecte constau în adăugarea unui releu Wifi sau a unei prize inteligente pentru a controla puterea șirului de lumină, pe de altă parte, unele proiecte utilizează benzi LED adresabile cu un controler wifi pentru a controla pe deplin ledurile. Mi-a plăcut modul în care este folosit controlerul pentru a controla banda LED direcționabilă, dar pentru mine o bandă LED nu arată suficient de bine pentru un șir de lumină de Crăciun grozav.

Mi-a rămas puțin timpul pentru a comanda o componentă electronică, așa că am ales să îmi creez propriul șir de lumină inteligent cu difuzor personalizabil și modificabil de bec și cu caracteristica maximă pe care o puteam obține folosind doar componenta pe care o aveam în biroul meu.

În ansamblu, șirul de lumină inteligent a ieșit foarte bine, difuzorul folosit arată minunat și caracteristicile date de firmware-ul Wled sunt minunate. Puteți să vă personalizați complet luminile în funcție de nevoile dvs. Dar acest proiect este departe de a fi perfect, îl consider în continuare ca o versiune beta și trebuie să i se facă unele îmbunătățiri. Voi explica mai departe ce aș face pentru a-l face mai bun data viitoare când am construit-o.

Pasul 1: Piese și instrumente necesare

Am folosit doar piese pe care le aveam în biroul meu pentru acest proiect, deoarece nu este complet optimizat, vă voi oferi piesele pe care le-am folosit și, de asemenea, unele piese pe care le-ați putea folosi pentru a optimiza banda de lumină.

Părți:

Wemos D1mini (ESP8266)

Releu 5v 10A

• Banda WS2812b 144LED / m
• Alimentare 5V
• Condensator 1000uF
• Rezistor de 470 Ohm
• Conector de alimentare cu 2 pini
• Conector de date cu 3 pini
• Buton
• Protoboard
• Solder
• Sârme 22 AWG (blocat și flexibil este mai bine)
• Clear PETG
• PETG neclar (am folosit unul alb)

Instrumente:

• imprimantă 3d
• Ciocan de lipit
• Cleşte de tăiat
• Pensetă
• Multimetru
• Cablu micro USB

Opțional:

• WS2812b cu PCB
• Scutul Wled Wemos (tablă de bricolaj excelentă)
• 3 Cablu electric cu fir
• Lipici fierbinte

Pasul 2: Imprimări 3D

Pentru a crea becurile, am modificat un model 3D pe care l-am găsit pe thingiverse (aici este sursa). Modelul original a fost conceput pentru a fi baloane de Crăciun. L-am modificat folosind Fusion 360 pentru a adăuga un filet în partea de jos a piesei. Am folosit în principal funcția „Thread” de la Fusion360 și am redus dimensiunea ambelor fire cu 0,15 mm pe fiecare parte pentru a mă asigura că am suficient spațiu pentru ca piesa să se potrivească una în cealaltă.

Pentru a face șirul de lumină și a ține LED-urile, am proiectat o priză cu orificiu pentru cablul de alimentare și de date, o mică adâncitură pentru LED-ul din banda ws2812b și un filet pentru a putea înșuruba becul în priza LED. Găurile pentru cablarea prin priză sunt puțin libere pentru a vă permite să puneți 4 fire în cazul în care aveți nevoie de puțină injecție datorită lungimii benzii. În acest caz, puteți avea 3 fire pentru 5V, date și masă și al patrulea pentru a aduce încă 5V pentru a vă conecta la capătul benzii.

Piesele sunt realizate astfel încât firul să prindă firele conectate la lumină atunci când ambele piese sunt strânse împreună evitând să rupă firele atunci când se manipulează șirul de lumină.

Pentru a imprima piesele pe care le-am folosit:

PETG clar pentru difuzor cu înălțimea stratului de 0,12 mm, umplutură 0% și 2 pereți pentru a păstra o rezistență

PETG alb pentru soclul cu LED cu înălțimea stratului de 0,12 mm, umplutură 100% pentru a limita lumina care intră prin fundul soclului

Am reușit să imprim toate prizele LED într-o singură imprimare, deoarece calitatea imprimării nu este prea importantă pe această imprimare.

Pentru bec, aș recomanda să imprimați apoi unul câte unul. Sunt foarte subțiri, iar imprimarea lor simultană vă poate provoca o finisare proastă a becului și chiar unele probleme de rezistență pe partea filetată.

Iată părțile tipărite 3D utilizate pentru acest proiect:

www.thingiverse.com/thing:4672612

Pasul 3: Pregătirea LED-urilor

În cazul meu, am folosit LED-uri WS2812b de 5V, dar observați că orice LED-uri adresabile ar funcționa pentru acest proiect.

Pentru această parte, dacă puteți, ar fi mult mai bine să utilizați PCB rotund ws2812b preasamblat. Ar face ca banda dvs. de lumină să fie mai fiabilă și va face mai ușoară asamblarea LED-ului în priză.

Dacă utilizați o bandă de lumină ws2812b la fel ca mine, va trebui să tăiați LED-ul unul câte unul din banda dvs., asigurându-vă că păstrați suficient din plăcile de lipit de pe bandă pentru a lipi firele în pașii următori.

Dacă nu reușiți să păstrați suficiente suprafețe de lipit pe fiecare LED, puteți păstra doar unul peste două LED-uri sacrificând un LED și tăind întreaga lungime a plăcuțelor de lipit între două LED-uri.

Apoi va trebui să vă pregătiți toate firele. Alegeți o lungime pe care o doriți între două becuri (am ales să am în jur de 30cm) și un număr de LED-uri pe care le doriți pe șirul dvs. (am folosit 20LED-uri) și tăiați-vă tot firul la lungimea pe care o alegeți. Va trebui să aveți 3 fire pe LED. (În cazul meu aveam nevoie de 3x20LED-uri deci 60 de fire de 30cm fiecare). Adaptorul dvs. de alimentare va depinde de numărul de LED-uri pe care le utilizați în bandă. La luminozitate maximă, 5V WS2812b necesită 60mA, trebuie să înmulțiți acest număr pe numărul de LED-uri pentru a avea cerințele de alimentare necesare pentru adaptorul dvs. de alimentare. În cazul meu, puterea maximă necesară este 20LED x 60mA = 1200mA. Am folosit un 5V / 3A pe care l-am pus, dar aș fi putut folosi o sursă de alimentare mai puțin puternică.

Dacă nu intenționați să utilizați banda de lumină pe un model alb solid cu luminozitate maximă, banda de lumină nu va avea niciodată nevoie de putere maximă. Ca lumină de Crăciun puteți considera că aveți nevoie doar de 1A pentru 40LED-uri.

Odată ce toate sunt tăiate, vă puteți dezbrăca fiecare parte a firelor și le puteți cosi. (Acesta este un pas destul de lung …)

Dacă doriți, vă puteți înfășura firele 3 cu 3 pentru a le face să arate frumos între LED-uri și pentru a le face mai puțin probabil să se prindă în bradul dvs. de Crăciun.

Acum puteți stani toate plăcile de lipit de pe LED-urile dvs.

Când totul este de tablă, puneți LED-ul în poziție în priză, cu LED-ul orientat în sus.

Pasul 4: Cablare

Acum vine cea mai dificilă parte a proiectului. Va trebui să lanțezi tot LED-ul împreună folosind firele pe care le-ai pregătit înainte.

Pentru aceasta, introduceți un cablu cu 3 fire printr-una din orificiile șosetei cu LED-uri și, cu fierul de lipit, lipiți cablurile pe tampoanele de lipit cu LED-uri. (încercați să utilizați un vârf foarte subțire pe fierul de lipit) Trebuie să fiți rapid atunci când lipiți să nu încălziți și să deformați soclul cu LED-uri.

Pentru a lipi LED-urile în lanț, aveți grijă să respectați cu adevărat orientarea LED-urilor dvs. !!

Puteți utiliza săgeata de pe fiecare LED pentru a vă asigura că respectați direcția cablării. Dacă nu aveți grijă de aceasta, veți prăji LED-urile conectate înapoi.

Pentru cei care aleg să înfășoare firele, va trebui să folosiți un multimetru pentru a localiza fiecare capăt al firelor pe care va trebui să le conectați la următorul LED. (Este întotdeauna mai bine să verificați înainte decât să reparați după testare)

Asigurați-vă că totul dacă este bine sudat cu multimetrul în timpul procesului pentru a verifica lipirea pentru a evita lipirea rece sau slabă. Un LED sudat defect va avea ca rezultat toate LED-urile după acesta nefuncțional sau defectuos. Dacă aveți o problemă cu LED-ul care nu se aprinde, verificați întâi lipirea (spun asta din experiență;))

Pasul 5: Programare

Am selectat un Wemos D1 mini pentru controler, deoarece am lucrat deja cu placa respectivă. Sunt destul de ieftine, fiabile, ușor de programat și includ o antenă Wifi.

Am găsit proiectul WLED pe github, este un firmware realizat pentru controlul LED-ului prin wifi, exact ceea ce aveam nevoie pentru proiectul meu!

WLED este un firmware foarte bun dezvoltat de Aircoookie, compatibil cu plăcile Esp8266 și ESP32 și cu o mulțime de caracteristici. De exemplu:

• Peste 100 de efecte speciale de trăsnet
• Segmente LED pentru a seta diferite efecte și culori la diferite părți ale unei benzi LED
• UI de control web pentru a vă controla LED-urile cu computerul
• Aplicație pentru smartphone pentru a vă controla LED-urile cu telefonul
• Telecomandă cu infraroșu
• Compatibilitate cu automatizarea casei
• Compatibilitate asistent Alexa Voice
• Adăugarea unui releu pentru a vă controla puterea luminii
• Adăugarea unui buton extern pentru a vă controla LED-ul fără Wifi
• Sincronizați mai multe dispozitive WLED prin rețeaua dvs. locală

Și mult mai mult …

Descoperiți toate posibilitățile pe Github ale proiectului:

Intermitentul Wled către un esp8266 nu este atât de greu. Nu este nevoie de nimic specific. Trebuie doar să urmați acești pași:

Accesați pagina Wled Github pentru a descărca ultimul firmware (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases)

Pentru Wemos D1 Mini descărcați fișierul care se termină cu ESP8266.bin

Accesați pagina Python pentru a descărca și instala Pytno (https://www.python.org/downloads/)

Instalați cea mai nouă versiune Python pentru sistemul dvs. de operare

Deschideți un terminal și utilizați următoarele comenzi:

pip instala esptool

Pentru a verifica dacă instrumentul este instalat corect utilizați următoarea comandă:

esptool.py

Dacă aveți probleme cu Esptool.py, puteți încerca să descărcați esphome-flasher. Acest program de instalare face exact același lucru, dar folosește o interfață grafică.

Acum puteți conecta placa mini Wemos D1 la computer cu ajutorul cablului micro USB.

Odată conectat, utilizați următoarea comandă pentru a aprinde Wled pe tablă:

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

Trebuie doar să înlocuiți./WLED_X. X. X_ESP8266.bin cu calea fișierului.bin pe care l-ați descărcat anterior.

Placa dvs. Wemos ar trebui acum să fie intermitentă cu succes cu WLED?

Pasul 6: Conectarea plăcii la WiFi

Acum, când placa dvs. este aprinsă, atunci când o porniți, ar trebui să vedeți o nouă rețea Wi-Fi numită WLED-AP. Încercați să vă conectați la această rețea Wifi și utilizați această parolă:

wled1234

Veți fi redirecționat către o pagină web, trebuie doar să urmați pașii pentru a conecta placa la WiFi-ul de acasă

După ce v-ați configurat placa pentru WiFi-ul de acasă, treceți la rețeaua WiFi obișnuită și deschideți un nou browser pentru a vă conecta la numele mDNS pe care l-ați configurat înainte

Ar trebui să ajungeți conectat la următoarea pagină web:

Pasul 7: Controlați PCB-ul

Această parte nu este o cerință pentru ca sistemul să funcționeze. Puteți conecta unitatea de alimentare numai la banda dvs. și la Wemos D1 mini și apoi utilizați un fir pentru a conecta datele de intrare de la banda LED la pinul D4 de pe Wemos D1 mini.

Am vrut să încerc funcția de releu și butonul fizic, așa că am luat un protoboard pentru a face un prototip al sistemului pentru a avea o soluție de dovadă de lucru.

Am folosit în principal o schemă de cablare pe care am găsit-o pe WLED Wiki și am modificat-o ușor pentru a adăuga releul și butonul folosind utilizarea GPIO dată pe aceeași pagină a WLED Wiki.

Pentru a adăuga releul la proiectul dvs., trebuie să îl porniți cu releu de 5V și la masă și să conectați GPIO12 (pinul D6 pe Wemos D1 mini) la pinul de comandă al releului. Pe cealaltă parte a releului, conectați-vă releul în mijlocul liniei de alimentare de 5V conectând intrarea de 5V pe pinul de intrare și ieșirea de 5V pe pinul NO (Normaly Open) al releului. În mod implicit, firmware-ul WLED pornește pinul GPIO12 la pornirea LED-urilor, conectând linia de 5V pe pinul NO, veți porni releul la pornirea LED-urilor și opriți releul la oprirea LED-urilor (asta este ceea ce vrem să realizăm).

De asemenea, puteți adăuga un buton în circuitul dvs. atunci când nu utilizați un ceas pentru a vă controla LED-urile. Pentru a conecta butonul, conectați-l între GPIO 0 (D3 pe Wemos D1 mini) și masă. Butonul poate fi configurat în interfața aplicației WLED pentru a efectua acțiuni speciale dintr-o singură atingere, atingeți de două ori și țineți apăsat (Next Effect, Preset Cycle, ON / OFF, de exemplu).

Condensatorul conectat pe linia de alimentare a benzii de lumină este utilizat pentru a netezi linia de alimentare și a absorbi potențialele vârfuri de putere. conectați-l după releu și cât mai aproape posibil de startul benzii LED pentru o utilizare mai bună.

Rezistorul de pe intrarea de linie de date a benzii este acolo pentru a proteja banda LED-urilor de a arde de la această intrare. Potențial dacă aveți linia de date conectată, dar șina de alimentare pozitivă este deconectată, există riscul de a încerca să alimentați LED-ul prin pinul de date și să-l ardeți.

Dacă aveți un cablu lung de sârmă de la controler la primul dvs. LED, puteți utiliza un schimbător de nivel pentru a avea o intrare de date fiabilă pe șirul dvs. de LED-uri. Există componente făcute pentru a face această treabă, dar puteți utiliza o alternativă ieftină folosind un LED de pe banda dvs. ca schimbător de nivel. Pentru a atinge acest obiectiv, conectați unul dintre LED-urile direct pe protoboard aproape de ieșirea controlerului. Apoi vă puteți conecta conectorul de bandă LED după acest LED. Prin trecerea prin LED-ul principal, linia de date va fi afectată în același mod decât folosind un schimbător de nivel. (Pentru a evita ca acest LED să se lumineze cu banda LED, există o opțiune în preferințele LED WLED pentru a verifica să omiteți primul LED).

Odată ce totul este conectat, luați ceva timp pentru a verifica toate conexiunile și lipirea.

Dacă totul este în regulă, acum puteți conecta sursa de alimentare și banda LED cu placa de circuit.

Pasul 8: Activați LED-ul să funcționeze cu WLED

Pentru a permite ca banda dvs. de lumină să funcționeze bine în Wled va trebui să accesați setările interfeței web, apoi în preferințele LED-ului și să introduceți numărul de LED-uri pe care îl aveți pe șirul de LED-uri.

De asemenea, puteți limita curentul maxim pe care doriți să-l atragă șirul de lumină pentru ca sursa de alimentare să fie foarte sigură.

Salvați setările și reveniți la pagina principală pentru a testa banda de lumină.

Acum puteți alege diferite culori și efecte pentru a vă lumina bradul!

Găsiți un wiki complet care prezintă toate presetările și posibilitățile efectelor pe pagina Wiki a proiectului WLED:

Pasul 9: Rezultate

Cred că Light Strip a ieșit foarte bine pentru o versiune alfa, becul de cristal funcționează excelent ca difuzor cu PETG clar, iar controlul oferit de software-ul WLED este extraordinar. Cu siguranță nu este ultima dată când voi folosi WLED pentru a adăuga lumină inteligentă în casa mea.

Data viitoare voi încerca să folosesc o bandă ușoară, voi folosi o componentă mai fiabilă, cum ar fi PCB-ul WS2812b și cred că voi încerca Wled Wemos Shield, care oferă un PCB mai aspectuos, cu câteva caracteristici (o siguranță pentru o siguranță și mai mare, de exemplu). De asemenea, voi încerca să fac ceva impermeabil pentru următoarea versiune, pentru a oferi posibilitățile de a adăuga banda în aer liber.

Vă mulțumim că ați citit acest instructable și sper că a fost util pentru dvs., voi actualiza acest articol când va fi finalizată a doua versiune, rămâneți la curent dacă sunteți interesat:)