Lămpi tactile sincronizate color: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Pentru acest proiect vom realiza două lămpi care sunt capabile să-și schimbe culoarea prin atingere și care pot sincroniza această culoare între ele prin internet. Am folosit acest lucru ca un cadou de Crăciun pentru un prieten care s-a mutat în alt oraș. Ea a luat una dintre lămpi, iar cealaltă rămâne la noi. În acest fel, amândoi avem o lampă plăcută, în timp ce putem să ne trimitem culori reciproc. Acesta este un mod frumos și cool de a comunica unul cu celălalt, chiar dacă separat și o formă de comunicare mult mai ușoară decât prin text, voce sau imagini.

Acest proiect este inspirat de proiectul Syncenlight al emisiunii radio germane Netzbasteln, deși am modificat software-ul puțin liniștit și am construit lămpi mai sofisticate pentru proiectul nostru. În videoclip puteți vedea cum funcționează. În scop demonstrativ, cele două lămpi stau direct una lângă alta - dar ar funcționa chiar dacă ar fi pe părțile opuse ale planetei (atâta timp cât există WiFi).

Pasul 1: Abilități, instrumente și piese necesare

Deoarece trebuie să lipim electronica lămpii, singurele abilități speciale necesare pentru acest proiect sunt abilitățile de lipire și o înțelegere de bază a electronicii. Dacă înțelegeți câteva lucruri de bază despre dezvoltarea software-ului, acesta ar fi un plus, deoarece ați putea modifica software-ul în funcție de nevoile dvs. Dar dacă doriți doar să-l utilizați așa cum am făcut-o, puteți descărca software-ul și încărca-l pe propria lampă.

Piesele necesare pentru lampă pot fi văzute în imaginea de mai sus. Dacă doriți să o construiți exact așa cum am făcut-o, atunci de asta aveți nevoie:

• un rezistor de 100kΩ
• un Wemos D1 mini (sau orice altă placă bazată pe ESP8266)
• unele LED-uri WS2812B (fie unice, fie o bandă a acestora)
• niște cabluri
• un cablu USB (același tip care este utilizat pentru majoritatea smartphone-urilor, trebuie să fie un cablu de date)
• un ghiveci metalic
• o vază de sticlă
• o cutie de spray cu flori de gheață (sau ceva similar)
• două bețe de lemn
• o bucată mică de carton (de mărimea modelului Wemos D1 mini)

Ultimele cinci articole din această listă sunt cele pe care le-am folosit pentru unul dintre modelele noastre specifice de lămpi. Acesta este designul lămpii pe care îl vom folosi ca exemplu în acest instructabil. Puteți să vă construiți propria lampă exact ca aceasta, dar, bineînțeles, puteți deveni creativi la această parte și să vă proiectați propria lampă după cum doriți. După cum puteți vedea în imagini, cel de-al doilea pe care îl construim arată diferit de primul și avem deja idei pentru noi modele de lampă. Deci, aceasta este partea în care există posibilități aproape infinite.

Desigur, nu avem nevoie doar de piese, ci și de instrumente pentru a pune totul împreună. Pentru aceasta avem nevoie de următoarele elemente:

• un fier de lipit (plus lipit)
• niște șmirghel
• foarfece
• un pistol topit la cald
• un ferăstrău pentru lemne

Acum, că avem tot ce ne trebuie, vom explica ideea de bază a lămpii, cum funcționează toate acestea și, bineînțeles, cum să construim lampa.

Pasul 2: Ideea de bază și cum funcționează

Ideea de bază poate fi văzută în schema de cablare. În centrul proiectului se află mini placa Wemos D1 care are un microcontroler ESP8266. Avantajul ESP8266 este că este ieftin și are WiFi direct la bord, ceea ce este exact ceea ce avem nevoie. Am folosit mini placa Wemos D1, deoarece cu această placă nu aveți nevoie de instrumente suplimentare pentru a încărca software-ul pe microcontroler (în afară de un cablu de date USB standard). Dar orice placă bazată pe ESP8266 ar trebui să funcționeze pentru acest proiect.

Pentru a controla lampa, vrem să folosim un senzor tactil capacitiv (deci același principiu de bază folosit în majoritatea afișajelor smartphone-urilor). Un astfel de senzor tactil poate fi construit prin conectarea unui rezistor de 100kΩ cu doi pini ai ESP8266 (în cazul nostru pinii D2 și D5) și apoi conectarea unui fir suplimentar la pinul D5 și apoi lipirea firului respectiv pe o placă metalică. Unde lipiți acest fir depinde de designul lămpii pe care îl alegeți. În schema de cablare tocmai am folosit o placă metalică generică, dar pentru proiectarea noastră specifică a lămpii am lipit acest cablu cu partea din metal a lămpii. Dacă sunteți interesat de modul în care funcționează exact, există o explicație bună pe site-ul web pentru biblioteca Arduino pe care am folosit-o pentru programarea senzorului tactil capacitiv.

Acum că avem ceva ce putem atinge pentru a controla lampa, următorul lucru de care avem nevoie este o sursă de lumină. Pentru aceasta am folosit LED-uri WS2812B. Acestea sunt utilizate pe scară largă în diverse proiecte și principalul lor avantaj este că puteți controla culoarea a numeroase LED-uri folosind o singură conexiune de date între primul LED și microcontroler (în cazul nostru conectat la D8 al ESP8266). În proiectul nostru folosim patru LED-uri WS2812B. În schema de cablare sunt afișate două, dar adăugarea unor LED-uri suplimentare funcționează exact ca și a doua: Pinul DOUT al celui de-al doilea LED trebuie conectat la DIN al celui de-al treilea și VSS și VDD trebuie conectate la pinul de masă și Pin de 5V, respectiv. Aceste LED-uri WS2812B pot fi apoi programate cu ușurință, de ex. cu biblioteca NeoPixel a Adafruit.

Acum avem toate ingredientele de care avem nevoie: un microcontroler cu capacitate WiFi, un senzor tactil pentru controlul lămpii și a sursei de lumină în sine. În următorii pași vom descrie cum să construiți lampa reală și cum să încărcați software-ul și ce trebuie făcut pentru ca două (sau mai multe) lămpi să se poată sincroniza pe internet.

Pasul 3: lipirea electronice

Deci, în primul rând trebuie să lipim împreună toate piesele electronice. Am început prin lipirea LED-urilor unice WS2812B împreună (așa cum se arată și este descris în pasul anterior). Dacă am face acest proiect din nou, probabil că am cumpăra LED-urile WS2812B sub formă de benzi. Aceste benzi pot fi tăiate astfel încât să aveți exact cantitatea de LED-uri dorite și trebuie doar să lipiți conectorii DIN, VDD și VSS ai benzii respective la pinii D8, 5V și G ai ESP8266. Acest lucru ar fi mai ușor decât să o facem așa cum am făcut-o, dar lipirea împreună a singurelor LED-uri WS2812B este posibilă, așa cum se poate vedea în imagini (deși îmbinările noastre de lipit nu sunt foarte frumoase - dar funcționează)

Apoi am lipit rezistorul între pinii D2 și D5. La pinul D5 trebuie să lipim și pe un fir suplimentar care va fi ulterior lipit pe partea lămpii care ar trebui să funcționeze ca senzor tactil. În imagini puteți vedea că nu am lipit rezistorul direct pe placa, ci s-au lipit conectorii la placa în care am pus apoi rezistența. Acest lucru se datorează faptului că am vrut să aflăm care rezistor funcționează cel mai bine pentru acest proiect, dar puteți rezolva rezistorul direct pe placă.

Ca ultim pas, acum putem conecta cablul nostru USB la mufa USB a Wemos D1 mini (asigurați-vă că aveți un cablu de date USB - există și cabluri care funcționează doar pentru încărcare, dar nu pentru transferul de date, dar avem nevoie de capacitatea de date pentru a bloca software-ul mai târziu).

Pasul 4: Construirea lămpii

Acum, când piesele electronice sunt gata, putem începe să producem lampa. Pentru aceasta, dorim să iluminăm vaza de sus cu LED-urile noastre și dorim ca lumina lămpii să fie difuză. Deoarece paharul vazei pe care l-am găsit este foarte clar, am folosit Ice Flower Spray pentru a oferi paharului un aspect mai mat. Există mai multe versiuni de spray disponibile care pot conferi sticlei un aspect mai mat sau difuz, astfel încât să puteți arăta doar ceea ce puteți găsi. Dacă utilizați acest spray, asigurați-vă că totul este bine uscat înainte de a continua. Acest lucru poate dura câteva ore, în funcție de spray-ul pe care îl utilizați.

Pentru a construi acum lampa, trebuie să ne asigurăm că ghiveciul de flori din metal rămâne deasupra vasului la înălțimea potrivită și că dispozitivele electronice sunt fixate în interiorul vasului, astfel încât LED-urile să ilumineze vaza. Pentru a face acest lucru, am folosit cele două bețe de lemn, hârtia de nisip și ferăstrăul de lemn pentru a face o cruce. Această cruce va sta deasupra vazei și capetele crucii vor fi lipite de oală. În acest fel ne putem asigura că oala este la înălțimea potrivită (dacă crucea de lemn are dimensiunea adecvată).

Pentru a face acest lucru, am folosit mai întâi ferăstrăul pentru a obține bețele de lemn la dimensiunea potrivită. Apoi am folosit hârtia de nisip pentru a șlefui o canelură în mijlocul unuia dintre bețișoare. Acum l-am lipit pe celălalt în canelură cu ajutorul pistolului topit la cald. Dacă am pune acest lucru deasupra vazei, nu s-ar potrivi bine, deoarece bețele nu sunt la același nivel. Așa că am șlefuit două caneluri noi la capetele bastonului care se află la nivelul inferior, astfel încât crucea să se potrivească perfect pe vază. Acest lucru se vede bine în imagini.

Dacă totul se potrivește bine, următorul pas este să lipiți o bucată de carton deasupra crucii. Aceasta trebuie să fie pe partea crucii, unde nu există caneluri. Apoi am lipit mini placa Wemos D1 deasupra cartonului și LED-urile de cealaltă parte a crucii.

Următorul pas este apoi lipirea cablului pentru senzorul rezistiv la atingere în vasul metalic. Astfel putem controla culoarea lămpii atingând oala. Dacă se face acest lucru, crucea de lemn poate fi lipită de oala metalică cu pistolul topit la cald și apoi crucea și oala pot fi lipite deasupra vazei.

Ca ultim pas, acum putem lipi cablul USB cu super-lipici în vază, astfel încât totul să arate frumos și ordonat. Acum aproape am terminat.

Pasul 5: Puneți-l în funcțiune

Ultimul pas este să încărcați software-ul pe lampă și să configurați serverul care va fi utilizat pentru sincronizarea lampii. Dacă sunteți interesat de modul în care funcționează exact software-ul, sunteți binevenit să studiați codul sursă, nu vom intra în prea multe detalii aici. Dar ideea de bază este că fiecare dintre lămpile pe care doriți să le sincronizați trebuie să fie conectate la același server MQTT. MQTT este un protocol de mesagerie pentru internetul obiectelor și comunicarea de la mașină la mașină. Dacă una dintre lămpi își schimbă culoarea, va publica acest lucru pe serverul MQTT, care va trimite apoi un semnal către toate celelalte lămpi, care le va spune să își schimbe și culoarea.

Dar nu vă faceți griji, nu trebuie să înțelegeți nimic despre MQTT, cum funcționează sau cum să configurați un server MQTT dacă doriți doar să utilizați lampa. Desigur, puteți configura și configura propriul server, dacă doriți. Dar dacă nu doriți să faceți acest lucru, există și mai multe servicii disponibile, unde puteți închiria un server MQTT găzduit în cloud. Am folosit CloudMQTT pentru aceasta, unde puteți obține un server foarte limitat chiar și gratuit (dar cu suficientă funcționalitate și lățime de bandă pentru scopurile noastre). Planul gratuit se numește Cute Cat și dacă primești unul dintre acestea, trebuie doar să te uiți în Detalii → Informații instanță și acolo poți vedea Serverul, Utilizatorul, Parola și Portul instanței tale MQTT. Aceste valori sunt tot ce ai nevoie, așa că notează-le:-)

Acum, pentru a încărca software-ul pe lampă, trebuie să conectați cablul USB la laptop sau computer și apoi puteți încărca software-ul folosind software-ul Arduino. Cum se instalează și se configurează software-ul Arduino pentru utilizarea cu plăci bazate pe ESP8266 este explicat bine în acest instructabil, deci nu este nevoie să repetăm acești pași aici.

După ce ați instalat și configurat tot ce aveți nevoie, accesați Instrumente → Gestionați bibliotecile din software-ul Arduino și instalați bibliotecile necesare pentru acest proiect: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (în versiunea 0.11) și ArduinoJson (în versiunea 5, nu versiunea beta 6). Dacă acestea sunt instalate, puteți descărca codul sursă pentru lampă din depozitul nostru Github pentru acest proiect și încărcați-l pe lampă utilizând software-ul Arduino.

Dacă totul a decurs bine, lampa se va porni acum și este gata de utilizare:-) În timp ce pornește, va swoosh în culoare albastră și va încerca să se conecteze la un WiFi cunoscut. La prima pornire, lampa evident nu știe despre niciun WiFi, așa că va porni propriul Hotspot (cu un nume care este o combinație de „Syncenlight” și un identificator unic pentru ESP8266 pe care l-ați folosit). Vă puteți conecta de ex. smartphone-ul către acest WiFi și veți fi direcționat către pagina de configurare a lămpii, unde puteți configura acreditările WiFi și, de asemenea, puteți introduce setările necesare pentru serverul MQTT (cele de care ați avut nevoie pentru a scrie câteva paragrafe mai devreme). Dacă ați terminat, lampa se va reporni și acum este complet pregătită pentru utilizare!

Spuneți-ne cum v-a plăcut acest proiect sau dacă aveți întrebări, sperăm că v-a plăcut acest instructabil:-)