Juletre lys kontrollert av et leketøy. 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hilsen beslutningstakere!

Jul og nyttår kommer. Det betyr en festlig stemning, gaver og selvfølgelig et juletre dekorert med sterke fargerike lys.

For meg er julemarkedet for massemarkedet for kjedelig. For å glede barn laget jeg en unik juletrepynt som styres av et leketøy.

I denne håndboken skal jeg fortelle hvordan du kan gjøre det.

Trinn 1: Ideen

Tanken er å legge et leketøy, for eksempel et mykt, under juletreet, og gjøre det smart. Jeg vil at et leketøy skal lese fargen på ethvert vedlagt objekt, og male et tre i denne fargen. Dermed blir det et morsomt spill for barn som kan bruke forskjellige ting til å male juletreet i forskjellige farger.

Trinn 2: Forberedelse. LED -stripe

Først må jeg finne en erstatning for de vanlige julelysene.

Nye lys skal være lyse, fargede, og viktigst av alt bør de være enkle å programmere.

Til julelys valgte jeg adresserbar programmerbar digital RGB ws2812b LED -stripe. Disse LED -stripene er veldig populære, du kan finne dem hvor som helst. De er enkle å koble til forskjellige Arduino -kontrollere. Slike lysdioder selges i bånd på flere titalls stykker og drives av 5 12 eller 24 V DC. Du kan koble flere bånd på rad og administrere et stort antall lysdioder.

Jeg fant et par slike strimler hjemme. Strimlene mine har 50 lysdioder hver og drives av 5 V DC.

2 x WS2812B Forlodde LED-modulstrengnoder ~ 18 $

Her er en mulig erstatning fra Amazon -butikken:

• WS2812b 5m 60leds/piksler/m Fleksibel individuelt adresserbar Led Strip
• ALITOVE 16.4ft WS2812B Individuelt adresserbart LED Strip Light

LED -bånd har mange varianter. De er forskjellige i antall lysdioder, avstanden mellom lysdioder, gruppering, forsyningsspenning, etc. Velg hva du vil.

Til leken min forberedte jeg et lite juletre, så 100 LED er nok for meg.

Trinn 3: Forberedelse. Leketøy

Finn leken og bestem hvor du skal plassere LED -stripekontrolleren.

Dette trinnet er det viktigste fordi resultatet vil bli evaluert av barn =).

I en lekebutikk i nærheten fant jeg en fantastisk nyttårsbjørn. Du kan forbedre et leketøy du allerede har.

Jeg bestemte meg for å dekke LED -stripekontrolleren med et stoff og sy den til bærepoter. Jeg vil at bjørnen ser ut som om den holder en gave.

Jeg kjøpte to stoffstykker med morsomme mønstre. Den ene er myk for underlaget og den andre er tynn for det øverste laget.

Trinn 4: Forberedelse. Elektronikk

Du trenger noen elektroniske komponenter for å gjøre leken smartere.

Jeg bruker breakout boards og Arduino skjold fra Amperka butikken. Når det gjelder meg, er de veldig praktiske på grunn av en modulær struktur. Moduler kan enkelt kombineres uten lodding.

Du kan synes det er vanskelig å kjøpe dem, så jeg inkluderer lenker med en mulig erstatning.

Kontroller

Jeg bruker ESP-12 utviklingsbord basert på ESP8266-brikken. Disse brettene er superlite og har nok funksjonalitet. Godt valg for små prosjekter som krever begrenset plass, selv om du ikke bruker WiFi og kobler deg til Internett.

1 x Amperka Wi-Fi-spor ~ 19 $

Jeg bruker dette utviklingsbordet fordi det er kompatibelt med andre moduler fra samme produsent.

Den har også en firkantet form! Den skal lett passe i en liten gaveeske til bjørnen.

Mulig erstatning:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Fargesensor

For å bestemme fargen bruker jeg Amperka Troyka TCS34725 fargesensor breakout board. Sensoren min er kompatibel med kontrollerkortet, men den kan byttes ut med denne:

1 x RGB -fargesensor med IR -filter og hvit LED - TCS34725 ~ 8 $

Denne sensoren bruker et I2C -grensesnitt for kommunikasjon. Den har innebygd lys LED og omfattende innstillinger som fargeøkning eller fargeintegrasjon for mer nøyaktig gjenkjenning.

Knapp

En enkel Arduino -kompatibel knapp. Jeg bruker den som en berøringssensor, og varsler kontrolleren om at det er nødvendig å lese fargen på et nytt element.

1 x Amperka Troyka -knappmodul ~ 1 $

Mulig erstatning:

• Adafruit trykknappbryter bryter
• Knappmodul for elektroniske byggesteiner

AC-DC spenningsomformer

For å drive LED-stripen og kontrolleren, kjøpte jeg AC-DC 5V 8A strømforsyning.

1 x 5V 8.0A 40W strømforsyning ~ 16 $

Min LED -stripe drives av 5V. 8A strøm er nok for et stort antall lysdioder. Jeg driver også ESP -kontrolleren fra denne strømforsyningen. Sørg for å kjøpe strømforsyninger i isolerte skap, uten åpne kontaktunderlag!

Mulig erstatning:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC til DC Adapter Strømforsyningskonverter
• MEAN WELL original LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Valgfri:

DC-DC spenningsomformer og WS2812b driver

For Arduino -kontrollere kan signalkabelen til ws2812b LED -stripe kobles direkte til pinner på kontrollerkortet. De fleste ESP8266 utviklingsbrettpinner er ikke kompatible med 5V logikk. Det er bedre nå å koble LED -stripen til slike kontrollere direkte. For å løse dette problemet bruker jeg denne modulen.

1 x Amperka Troyka ws2812 LED strip driver ~ 9 $

Jeg bruker denne modulen fordi den lett kan festes til kontrolleren min. Modulen har også en 5 Volt logisk buffer og DC-DC spenningskonverter 5 eller 3.3V. På denne måten kan ESP -kontrolleren drives av en ledning sammen med 12 eller 24V LED -stripe.

Trinn 5: Montering. Elektronikk

Monter elektroniske komponenter. Jeg koblet til komponentene mine slik det er vist i vedlagte diagram.

Ordningen kan variere avhengig av komponentene dine, men betydningen forblir den samme.

• Koble en knapp til kontrolleren. Jeg koblet den til A2 Esp8266 pin. Hvis du ikke bruker en modul, kan du koble til en vanlig øyeblikksknapp gjennom en motstand.
• Koble en fargesensor til kontrolleren. TCS34725 fargesensorutbruddstavler kommuniserer med I2C -buss. Koble SDA- og SCL -pinner mellom sensoren og kontrolleren. Hvis sensorkortet har LED -pinne for å kontrollere den integrerte LED -en, kobler du den til. Jeg koblet LED -pinnen min til A0 Esp8266 -pinnen.
• Koble den ene enden av LED -stripen til kontrolleren. ws2812b LED -stripe kobles til en kontroller ved hjelp av DI -pinnen. Logisk spenning for ws2812b LED -strips er 5V. Hvis du bruker et Arduino -lignende kort, kan du koble DI -pinnen direkte til pinnen på kontrolleren. Den logiske nivåspenningen for de fleste Esp8266 -kortene er 3,3V, så bruk en logisk nivåomformer eller LED -stripdriveren. Jeg loddet DI Strip -ledningen til driverkortet og koblet driverkortet til A5 Esp8266 -pinnen.
• Fest en annen ende av LED -stripen til strømforsyningen. Den med DO -pinnen. Hvis det er nødvendig, loddes støpselet til strømforsyningen. Ikke glem å isolere ledninger.

Min ws2812b LED -stripe drives av 5V. Jeg drev både stripen og kontrolleren fra en enkelt AC-DC 5V strømforsyning. Hvis din LED -stripe driver 12 eller 24V, bruker du nedgraderingsspenningsomformeren til å drive all elektronikk fra en enkelt strømforsyning.

Trinn 6: XOD

La oss programmere kontrolleren.

Som i mine tidligere prosjekter bruker jeg det visuelle XOD -programmeringsmiljøet for firmware for kontrolleren.

Jeg har utgitt et par biblioteker som du trenger for å lage et program. Så sørg for å legge dem til i XOD -arbeidsområdet.

• gabbapeople/juletre - Biblioteket inneholder ws2811 Neopixel driver og emballasjen for en tcs34725 fargesensor.
• gabbapeople/color - Bibliotek for å jobbe med farger i XOD.

Deretter skal jeg beskrive hvordan du programmerer denne enheten i XOD.

Trinn 7: Programmering

Her er noder du trenger:

TS-fargesensornoden.

Dette er den første noden som plasseres på lappen. Den brukes til å måle fargeverdien fra sensoren. Node bruker I2C -grensesnittet for å utveksle data.

Fargesensoren oppdager fargen på overflaten i RGB -skalaen. Farge er et resultat av interaksjon mellom en lyskilde, et objekt og en observatør. Ved reflektert lys vil lys som faller på et objekt reflekteres eller absorberes avhengig av overflateegenskaper. De fleste fargesensorer inneholder en hvit lysstråler og tre lysintensitetssensorer med fargefiltre.

• LED- og LUM-inngangspinner er for den innebygde LED-en på sensorens utbruddskort. Denne innebygde LED-en er en lysstråler fra sensoren. I henhold til opplegget mitt, satte jeg A0 -verdien til LED -pinnen og satte 1 luminansverdien til LUM -pinnen.
• IT -pinnen angir verdien for integrasjonstid. Denne faktoren beskriver et antall sykluser for å integrere en farge. Mulige verdier for IT er 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• GAIN -pinverdien er en forsterkningsfaktor. Denne koeffisienten forsterker fargen. Du kan forbedre fargeverdien med 4, 16 eller 60 ganger. Du kan ikke forbedre fargen. Da må verdien på GAIN -pinnen være lik 1. Jeg fikk det mest nøyaktige resultatet ved å bruke 20 IT -verdien og 60 GAIN -verdien.
• INIT -pinnen utløser sensorens initialisering og setter opp egendefinerte faktorer. Jeg endrer INIT -pinverdien til På oppstart.
• UPD -pinnen utløser ny sensoravlesning. La denne verdien være kontinuerlig.

Tcs-color-noden sender ut en fargeverdi i en form for tilpasset farge.

Ws2811 -noden

Denne noden brukes til å sette opp LED -stripen eller matrisen.

• DI -pinne er for kortportnummeret som LED -stripen eller matrisen er koblet til. I henhold til ordningen min la jeg A5 -verdien til den.
• Sett antall lysdioder som brukes til SIZE -pinnen. Jeg har 2 led -strips med 50 dioder koblet til hverandre, så jeg satte SIZE -verdien til 100.
• B -pinnen angir den generelle lysstyrken for alle lysdioder i et område fra 0 til 100. Jeg satte lysstyrken til 80.

Denne noden initialiserer LED -stripen eller matrisen og konstruerer en tilpasset type ws2811 for videre operasjoner.

Noden for alle farger

Når ws2811 -noden er installert, kan du kontrollere LED -stripen ved hjelp av forskjellige funksjonelle noder.

• farge-alt. Node maler alle lysdioder på stripen eller matrisen i en valgt farge.
• farge-piksel. Node farger spesiell LED på stripen i den valgte fargen. Sett pikselnummeret til PN -pinnen.
• farge-n-piksler. Noden farger en gruppe N -lysdioder i den valgte fargen. Angi start -LED -nummeret til gruppen ved å bruke STRT -pinnen. Angi orden i en gruppe ved STEP -pinnen. For eksempel, for å male hver andre LED som begynner med tallet 30 og slutter med tallet 70, sett følgende verdier: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); TRINN = 2.

I dette prosjektet kontrollerer jeg alle lysdioder samtidig og bruker fargen-all-noden.

Jeg kobler den første inngangspinnen til fargen-all-noden med utgangspinnen til ws2811-noden. Deretter kobler jeg inngang CLR -pinnen som tar fargeverdien til sensorens utgangsstift.

En puls på SET-pinnen til farge-all-noden utløser et nytt fargesett.

Knappnoden

Jeg bruker knappen for å informere kontrolleren om et nytt objekt foran fargesensoren. For dette plasserer jeg knappnoden på oppdateringen og kobler utgangens PRS-pinne med SET-pinnen til fargen-all-noden. På denne måten genererer et klikk på knappen et pulssignal for å endre fargen.

Jeg festet knappen til A2 Esp8266 -pinnen, så jeg satte A2 -verdien til PORT -pinnen.

Rensnoden

Fargesensoren kan levere fargeverdier i et stort område. Men LED-stripen kan ikke vise mellomtoner. For å løse dette bruker jeg bare såkalte rene farger. De har en vilkårlig fargetone, men har alltid metningen maks. For å rense en fargeverdi plasserer jeg rensnoden mellom tsc-fargesensor og farge-alle noder.

Patchen er klar. Du kan trykke Deploy, velge brettype og laste den opp til enheten.

Trinn 8: Montering. Ramme

Jeg kan begynne å lage et mykt etui, og sørge for at enheten fungerer som den skal.

Som ramme trykte jeg et mønster av esken på tykk papp.

Bøyde deretter bokssidene og lagde et firkantet hull for fargesensoren.

Merk:

Jeg laget denne saken spesielt for mine elektroniske komponenter, som mest sannsynlig er forskjellige fra din. Etuiet er ikke universelt, dessuten kan du ha et helt annet leketøy. Så bruk fantasi!

Trinn 9: Montering. Stoff

Jeg la to forskjellige stoffer på hverandre.

Mykt tykt stoff er for volum og tynt er for utseende. I begge stoffene laget jeg også et hull for sensoren.

Jeg festet papprammen på stoffet med vanlig tape. På samme måte fikset jeg kantene på hullet.

Deretter kuttet jeg av ekstra stoffstykker og håndsyet konturen til hullet fra innsiden.

Jeg må si at jeg ikke er den beste sømmen, så ikke døm kvaliteten. =)

Trinn 10: Montering. Mykt etui

Jeg tøyet stoffet og festet det med samme tape. Tapen vil forbli inne i saken og vil ikke være synlig.

Deretter plasserte jeg enheten i en ramme og sydde den helt rundt konturen, bortsett fra det ene hjørnet hvor ledningene går.

Trinn 11: Montering. Leke og utstyr

Jeg sydde enheten til potene til en bamse.

Jeg ville at det skulle se ut som om han holder en liten julegave.

Trinn 12: Resultat

Når enheten er programmert og festet til leketøyet, kan du koble LED -stripen og sette leken under treet!

Fest fargede gjenstander til bamser -gaven, så blir treet malt i samme farge!

Abonner Hvis du liker dette mini-prosjektet! =)

Det vil være mange forskjellige morsomme instruksjoner.