Fargesynkroniserte berøringslamper: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

For dette prosjektet vil vi lage to lamper som er i stand til å endre farge ved berøring og som kan synkronisere denne fargen med hverandre over internett. Vi brukte dette som en julegave til en venn som flyttet til en annen by. Hun fikk en av lampene, og den andre forblir hos oss. På denne måten har vi begge en flott lampe, samtidig som vi kan sende farger til hverandre. Dette er en fin og kul måte å kommunisere med hverandre på, selv om de er fra hverandre og en mye lettere form for kommunikasjon enn gjennom tekst, stemme eller bilder.

Dette prosjektet er inspirert av Syncenlight -prosjektet til det tyske radioprogrammet Netzbasteln, selv om vi har modifisert programvaren litt og bygget mer sofistikerte lamper for prosjektet vårt. I videoen kan du se hvordan det fungerer. For demonstrasjonsformål står de to lampene rett ved siden av hverandre - men det ville til og med fungere hvis de var på motsatte sider av planeten (så lenge det er WiFi).

Trinn 1: Ferdigheter, verktøy og deler som trengs

Siden vi trenger å lodde elektronikken til lampen, er de eneste spesielle ferdighetene som kreves for dette prosjektet loddeteknikker og en grunnleggende forståelse av elektronikk. Hvis du forstår noen grunnleggende ting om programvareutvikling, vil det være et pluss, fordi du kan endre programvaren til dine behov. Men hvis du bare vil bruke den slik vi gjorde det, kan du bare laste ned programvaren og laste den opp til din egen lampe.

Delene som trengs for lampen kan sees på bildet ovenfor. Hvis du vil bygge det akkurat som vi gjorde, er dette det du trenger:

• en 100kΩ motstand
• en Wemos D1 mini (eller et annet ESP8266 -basert kort)
• noen WS2812B lysdioder (enten enkle eller en stripe av dem)
• noen kabler
• en USB -kabel (samme type som brukes for de fleste smarttelefoner, må være en datakabel)
• en blomsterpotte i metall
• en glassvase
• en boks med isblomsterspray (eller noe lignende)
• to trepinner
• et lite stykke papp (på størrelse med Wemos D1 mini)

De fem siste elementene på denne listen er de vi brukte for en av våre spesifikke lampedesigner. Dette er lampedesignet vi skal bruke som et eksempel i denne Instructable. Du kan bygge din egen lampe akkurat som denne, men selvfølgelig kan du også bli kreativ på denne delen og designe din egen lampe slik du vil. Som du kan se på bildene ser den andre vi bygger annerledes ut enn den første, og vi har allerede ideer for nye lampedesign. Så dette er delen der det er nesten uendelige muligheter.

Selvfølgelig trenger vi ikke bare delene, men også verktøyene for å sette alt sammen. For dette trenger vi følgende ting:

• et loddejern (pluss loddetinn)
• litt sandpapir
• saks
• en smeltepistol
• en tresag

Nå som vi har alt vi trenger, vil vi forklare lampens grunnide, hvordan det hele fungerer og selvfølgelig hvordan vi bygger lampen.

Trinn 2: Grunnideen og hvordan den fungerer

Grunnideen kan sees i ledningsopplegget. I hjertet av prosjektet er Wemos D1 minikort som har en ESP8266 mikrokontroller. Fordelen med ESP8266 er at den er billig og har WiFi direkte ombord, noe som er akkurat det vi trenger. Vi brukte Wemos D1 minikort fordi du med dette kortet ikke trenger noen ekstra verktøy for å laste opp programvaren til mikrokontrolleren (bortsett fra en standard USB -datakabel). Men ethvert ESP8266 -basert styre bør fungere for dette prosjektet.

For å kontrollere lampen ønsker vi å bruke en kapasitiv berøringssensor (så det samme grunnleggende prinsippet som brukes på de fleste smarttelefonskjermer). En slik berøringssensor kan konstrueres ved å koble en 100kΩ motstand med to pinner på ESP8266 (i vårt tilfelle pinner D2 og D5) og deretter koble en ekstra ledning til pinne D5 og deretter lodde den på en metallplate. Hvor du lodder denne ledningen avhenger av lampedesignet du velger. I ledningsopplegget brukte vi bare en generisk metallplate, men for vår spesifikke lampedesign loddet vi denne kabelen til metallpottdelen av lampen. Hvis du er interessert i hvordan dette fungerer nøyaktig, er det en god forklaring på nettstedet for Arduino -biblioteket som vi brukte til å programmere den kapasitive berøringssensoren.

Nå som vi har noe som vi kan røre for å kontrollere lampen, er det neste vi trenger en lyskilde. Til dette brukte vi WS2812B lysdioder. De er mye brukt i forskjellige prosjekter, og deres største fordel er at du kan kontrollere fargen på mange lysdioder ved hjelp av bare en datatilkobling mellom den første lysdioden og mikrokontrolleren (i vårt tilfelle koblet til D8 i ESP8266). I vårt prosjekt bruker vi fire WS2812B lysdioder. I ledningsopplegget er to vist, men å legge til flere lysdioder fungerer akkurat som å legge til den andre: DOUT -pinnen til den andre lysdioden må kobles til DIN i den tredje og VSS og VDD må kobles til jordpinnen og 5V pin henholdsvis. Disse WS2812B -lysdiodene kan deretter enkelt programmeres, f.eks. med Adafruit's NeoPixel -bibliotek.

Nå har vi alle ingrediensene vi trenger: en mikrokontroller med WiFi -funksjon, en berøringssensor for å kontrollere lampen og selve lyskilden. I de neste trinnene vil vi beskrive hvordan du bygger den faktiske lampen og hvordan du laster opp programvaren og hva som må gjøres slik at to (eller flere) lamper kan synkronisere over internett.

Trinn 3: Lodding av elektronikken

Så først og fremst må vi lodde alle de elektroniske delene sammen. Vi begynte med å lodde de enkelte WS2812B -lysdiodene sammen (som vist og beskrevet i forrige trinn). Hvis vi ville gjøre dette prosjektet igjen, ville vi sannsynligvis bare kjøpe WS2812B lysdioder i stripeform. Disse strimlene kan kuttes slik at du har nøyaktig mengden lysdioder du vil ha, og så trenger du bare lodde DIN-, VDD- og VSS -kontaktene på den stripen til pinnene D8, 5V og G på ESP8266. Dette ville være enklere enn å gjøre det slik vi gjorde det, men lodding av de enkelte WS2812B -lysdiodene sammen er også mulig som det kan sees på bildene (selv om loddeskjøtene våre ikke er veldig vakre - men de fungerer)

Deretter loddet vi motstanden mellom pinnene D2 og D5. Ved pinne D5 må vi også lodde på en ekstra ledning som deretter loddes på den delen av lampen som skal fungere som berøringssensor. På bildene kan du se at vi ikke loddet motstanden direkte til brettet, men i stedet loddet kontakter til brettet som vi deretter satte motstanden i. Dette var fordi vi ønsket å finne ut hvilken motstand som fungerer best for dette prosjektet, men du kan også lodde motstanden direkte til brettet.

Som et siste trinn kan vi nå koble USB -kabelen til USB -kontakten på Wemos D1 mini (sørg for at du har en USB -datakabel - det er også kabler som fungerer bare for lading, men ikke for overføring av data, men vi trenger datakapasitet for å blinke programvaren senere).

Trinn 4: Bygg lampen

Nå som de elektroniske delene er klare, kan vi begynne å lage selve lampen. For dette ønsker vi å belyse vasen fra toppen med våre LED -er, og vi vil at lampens lys skal være diffust. Fordi glasset i vasen vi fant er veldig klart, brukte vi Ice Flower Spray for å gi glasset et mer frostet utseende. Det finnes flere versjoner av spray som kan gi glasset et mer frostet eller diffust utseende, slik at du bare kan se hva du finner. Sørg for at alt er godt tørket før du fortsetter hvis du bruker denne sprayen. Dette kan ta flere timer, avhengig av sprayen du bruker.

For å nå bygge lampen må vi sørge for at blomsterpotten i metall holder seg på toppen av vasen i riktig høyde og at elektronikken er festet inne i potten slik at lysdiodene lyser opp vasen. For å gjøre dette brukte vi de to trepinnene, sandpapiret og vedsagen til å lage et kryss. Dette korset vil sitte på toppen av vasen og endene av korset vil bli limt til potten. På den måten kan vi sørge for at potten er i riktig høyde (hvis trekorset har riktig størrelse).

For å gjøre dette brukte vi først sagen for å få trepinnene til riktig størrelse. Deretter brukte vi sandpapiret til å slipe et spor inn i midten av en av pinnene. Nå limte vi den andre inn i sporet ved hjelp av smeltepistolen. Hvis vi ville sette dette på toppen av vasen ville det ikke passet godt, fordi pinnene ikke er på samme nivå. Så vi pusset to nye riller i enden av pinnen som er på lavere nivå, slik at korset passer perfekt på vasen. Dette kan sees godt på bildene.

Hvis alt passer bra, er neste trinn å lime et stykke papp oppå korset. Dette må være på siden av korset der det ikke er spor. Deretter limte vi Wemos D1 mini -brettet oppå pappet og lysdiodene på den andre siden av korset.

Det neste trinnet er da å lodde kabelen for den resistive berøringssensoren til metallgryten. På denne måten kan vi kontrollere fargen på lampen ved å berøre potten. Hvis dette er gjort, kan trekorset limes til metallgryten med smeltepistolen, og deretter kan korset og gryten limes på toppen av vasen.

Som et siste trinn kan vi nå lime USB -kabelen med superlimet til vasen slik at alt ser pent og ryddig ut. Nå er vi nesten ferdige.

Trinn 5: Sett den i drift

Det siste trinnet er å laste opp programvaren til lampen og konfigurere serveren som skal brukes til synkronisering av lampen. Hvis du er interessert i hvordan programvaren fungerer nøyaktig, er du velkommen til å studere kildekoden, vi vil ikke gå for mye i detalj her. Men den grunnleggende ideen er at hver av lampene du vil synkronisere må være koblet til den samme MQTT -serveren. MQTT er en meldingsprotokoll for tingenes internett og maskin til maskin -kommunikasjon. Hvis en av lampene endrer farge, vil den publisere dette til MQTT -serveren, som deretter sender et signal til alle de andre lampene, som deretter ber dem om å endre farge også.

Men ikke bekymre deg, du trenger ikke å forstå noe om MQTT, hvordan det fungerer eller hvordan du konfigurerer en MQTT -server hvis du bare vil bruke lampen. Selvfølgelig kan du sette opp og konfigurere din egen server hvis du vil. Men hvis du ikke vil gjøre det, er det også flere tjenester tilgjengelig hvor du kan leie en MQTT -server som ligger i skyen. Vi brukte CloudMQTT for dette, hvor du kan få en svært begrenset server selv gratis (men med nok funksjonalitet og båndbredde til våre formål). Gratisplanen heter Cute Cat, og hvis du får en av dem, trenger du bare å se på Detaljer → Forekomstinfo, og der kan du se serveren, brukeren, passordet og porten til din MQTT -forekomst. Disse verdiene er alt du trenger, så skriv dem ned:-)

For å laste opp programvaren til lampen må du koble USB -kabelen til den bærbare datamaskinen eller datamaskinen, og deretter kan du laste opp programvaren ved hjelp av Arduino -programvaren. Hvordan du installerer og konfigurerer Arduino -programvaren for bruk med ESP8266 -baserte kort, er forklart godt i denne instruksjonsboken, så vi trenger ikke å gjenta disse trinnene her.

Etter at du har installert og konfigurert alt du trenger for å gå til Verktøy → Administrer biblioteker i Arduino -programvaren og installere bibliotekene som er nødvendige for dette prosjektet: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (i versjon 0.11) og ArduinoJson (i versjon 5, ikke beta 6 -versjonen). Hvis de er installert, kan du laste ned kildekoden for lampen fra vårt Github -depot for dette prosjektet og laste den opp til lampen ved hjelp av Arduino -programvaren.

Hvis alt gikk bra, vil lampen nå starte og er klar til bruk:-) Under oppstart vil den swoosh i blå farge og prøve å koble til en kjent WiFi. Ved den første oppstarten vet lampen åpenbart ikke om noen WiFi -er, så den starter opp sitt eget hotspot (med et navn som er en kombinasjon av "Syncenlight" og en unik identifikator for ESP8266 som du brukte). Du kan koble f.eks. smarttelefonen din til denne WiFi, og du vil bli ledet til konfigurasjonssiden til lampen, hvor du kan konfigurere WiFi -legitimasjonen din og også angi de nødvendige innstillingene for MQTT -serveren (de du trengte for å skrive ned noen avsnitt tidligere). Hvis du er ferdig med det, vil lampen starte på nytt og er nå helt klar til bruk!

Gi oss beskjed om hvordan du likte dette prosjektet, eller hvis du har spørsmål, håper vi at du likte denne instruksen:-)