Nabolagets brede synkroniserede lysdioder: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Jeg havde nogle trådløse LED -bjælker, som jeg troede, jeg kunne slukke for ferien. Men i min gård kunne de også lige så godt have været forbundet. Så hvad er den sejere udfordring? LED -dekorationer ved alle husene på min blok med et synkroniseret display! I dette skøre år er det en måde at forbinde os sammen.

Disse er ESP8266 -drevne LED -strenge, og de er tilsluttet WiFi -mesh, så de viser alle det samme trin i animationssekvensen på samme tid. Da de bruger mesh -kode til at forbinde, kan de være et par huse fra hinanden, og meddelelserne sendes videre fra node til node.

De kører på 5 volt, og jeg brugte strømadaptere, men de kan også køre et stykke tid på USB -batterier. Så de er bærbare, kører deres eget WiFi -netværk, der ikke er forbundet til internettet, og kan løbe ud af nettet.

Alle vores naboer var begejstrede for at få denne fælles dekoration, og det er virkelig dejligt, hvordan du ser dem alle vise det samme display, mens du går langs gaden. Jeg har nogle billeder her af et par foran mit hus til test, men det var virkelig svært at fotografere dem nede på gaden.

Trin 1: Dele

ESP8266 D1 Mini - Jeg brugte D1 Mini -modulerne, da jeg kun har brug for en I/O -pin til lysdioderne. Dette projekt kunne udføres uden lodning ved hjælp af et terminalskærm som dette og et andet ESP8266 -modul. Der er en version af D1 Mini med en bedre antenne - D1 Mini Pro. Den har en keramisk antenne og en U. FL -forbindelse til en ekstern antenne, men du skal flytte en 0 ohm modstand til overflademontering til den eksterne antenne. Mere diskussion i et senere trin.

WS2811 LED -strenge - Jeg brugte WS2811 -tråde, da de er vandtætte (undtagen JST -stik) og lette at arbejde med. WS2812b "Neopixel" strimler ville bruge nøjagtig den samme kode osv. Jeg brugte 5v dem, men du kan få dem i 12v (brug mindre strøm) - du ville have brug for en spændingsomformer til ESP8266s, så. Du kan også få WS2811 LED -tråde med vandtætte stik, hvis du vil. De LED -strenge, jeg brugte, har JST SM -stik i begge ender - den kvindelige er input, selvom jeg har set dem kablet den anden vej (han som input). Retningen er også markeret på selve LED'erne. Der er også strømindsprøjtningstråde - jeg klippede enderne af, så de fortinnede dele ikke kan kortsluttes. Du kan også købe dem i pakker med 10 stk.

330 Ohm 1/4 Watt modstand - dette bruges ved datapinden på ESP8266 for at forhindre flimmer af lysdioderne.

JST SM 3 -polet hanstik - Disse skal tilsluttes LED -strimlerne. Bemærk, at "han" -stikket har en hætte over sig.

2,1 mm CCTV kvindestik - disse bruges til strømstikket. Du kan bruge et andet stiksystem til dette, hvis du vil.

5V strømforsyning - forstærkerens vurdering afhænger af, hvor mange lysdioder du vil have. En 2A en er sandsynligvis OK for 50 eller 100 lysdioder, der aldrig er helt tændte (se ledningstrinnet for mere info).

JST SM 3 Pin Extension Wire eller en 2,1 mm forlængerledning - da JST -stikket på D1 Mini er tæt på LED'erne, vil du generelt have en forlængelse, så LED'erne kan placeres længere væk fra CPU'en. I mit tilfælde endte jeg med at sætte CPU'en højere op i dekorationen for at få et bedre WiFi -område, så jeg holdt CPU'en i nærheden af lysdioderne og brugte i stedet en 2,1 mm forlængerledning.

USB til 2,1 mm kabel - dette er valgfrit - lader dig drive strømmen fra enhver USB -kilde eller batteri.

3 mm varmekrympeslange - du behøver kun ca. 1 af dette til at dække modstanden på D1 Mini.

20 mm klar varmekrympeslange - dette er delvist valgfrit for at beskytte stikene på D1 Mini. Sørg for at klemme rundt om nulstillingskontakten efter påføring, hvis slangen komprimerer kontakten.

Vandtæt boks - for at beskytte strømforsyningen og CPU'en udenfor. De fleste af mine naboer brugte bare plastikposer.

1/2 "EMT kanal - et 29" stykke passer til slikstokformen - jeg brugte 4 lynlåse til at holde den på. Jeg prøvede 1/2 "PVC, og det passer, men rører lysdioderne på begge sider.

3/8 "x 3 'armeringsjern - når EMT er fastgjort til formen, kan du slå armeringsjernet i jorden og lægge EMT -røret over det. 1/2" armeringsjern passer, men du skal afskære evt. bøjede dele, og det er tæt - hvis det bliver fladtrykt eller noget, når det bankes ind, vil det være meget stramt. Så det er mere sandsynligt, at 3/8 "let fjerner EMT -rørets indvendige diameter.

Candy Cane form - se trin på disse, du kan lave en form, lægge dem over en busk eller bruge en form som denne.

Trin 2: Controller -samling

Controlleren består af D1 Mini (ESP8266), en 2,1 mm CCTV kvindelig strømstik, en 330 ohm modstand og en 3 Pin JST hanstik.

Antagelsen for dette projekt er, at du vil bruge 50-100 lysdioder. Hvis du vil bruge mere, skal du bruge strømindsprøjtning til at drive alle lysdioderne. Se denne anden Instructable for en dybere diskussion om det.

Med 50 lysdioder alle på fuld hvid, ville de tegne 50 x 0,06A = 3 ampere. Så med en 2A adapter antager vi, at de aldrig vil være fuldt tændt. For 100 lysdioder er max 6A, så der skal udvises endnu mere omhu for kun at have nogle tændt ad gangen. Selv med 100 lysdioder på 0,02A hver har vi 2 ampere brugt. Så en højere strømforsyning anbefales, selvom jeg indstillede skærmene til ikke at bruge alle lysdioder eller farver på én gang, dæmpede dem meget og begyndte med 2A -forsyninger med større i reserve. Dette er en god artikel om reducering af strømbehov.

330 ohm -modstanden inline med datatråden skal forhindre flimmer fra elektronisk ringning, da dataene er en ret høj frekvens. Dette er mere en faktor med masser af lysdioder, men det er en god praksis at tilføje det.

Jeg lod lod modstanden direkte til D1 Mini, men efterlod cirka 1/8 "af elektroden over brættet, så jeg kunne bøje dem fladt. Jeg brugte cirka 1" 3 mm varmekrymp på modstanden for at forhindre, at den blev kortsluttet på bestyrelse.

Jeg brugte 20 mm klar varmekrympning for at beskytte D1 Mini mod at røre ved metal osv. Sørg for at tjekke nulstillingskontakten på siden - du skal muligvis afskære varmekrympningen lidt for at sikre, at den ikke trykker på kontakten. Det havde jeg brug for på alle mine.

Bemærk, at jeg ikke syntes at have brug for en niveauskifter fra 3.3V ESP8266 -udgange og lysdioderne, der kører ved 5V (da LED -chip -specifikationen skal have datalinjen til ikke at være mindre end 70% af forsyningen). Jeg havde brug for en diode/offer -LED i tidligere projekter (trin 3) med WS2812b -strimler, men de direkte WS2811 -chips i LED'erne virker OK indtil videre.

Du kunne gøre dette uden lodning! Et ESP8266 terminalskjold med en anden CPU ville fungere lige så godt. D1 Mini formfaktoren er fin og lille, men de fungerer alle omtrent det samme.

Trin 3: Former

LED -strengene kan være i fri form, eller du kan lave dem til former - enten gør det selv eller fra en online butik. Jeg bestilte et par former fra HolidayCoro - nogle små LED -træer, en strømpe og en slikstok. Strømpen tog 50 lysdioder pænt - længden af en streng. Det lille træ tager 100 lysdioder, men du kan bare gøre halvdelen af det, hvis du vil - ud mod gaden. I sidste ende var slikstokken naboens favorit, da den var lidt større. 99 lysdioder, og jeg forlod den sidste på bagsiden med ideen om, at den kunne bruges til fejlfinding.

Da figurerne kom i hvidt, besluttede vi at male røde striber på dem, så de ser bedre ud i dagtimerne. Jeg maskerede dem, lavede et hurtigt fint sand, en aftørring med acetone (fuld styrke neglelakfjerner) og brugte to lag spraymaling, der virker på plastik. Det så ud til at klæbe godt. Vi gjorde mest på den ene side og et par på den anden side for et par huse, der havde 2 af dem.

Trin 4: Kode og WiFi

D1 Mini bruger et Espressif ESP8266 -modul. Jeg programmerede det ved hjælp af Arduino IDE, så det føles som en kraftfuld Arduino med WiFi indbygget. Der er mange instruktioner på Internettet om, hvordan man konfigurerer Arduino IDE til ESP8266 og D1 Mini, så jeg vil ikke gentage dem her.

Koden er baseret på en tidligere instruerbar. Det bruger Painless Mesh -biblioteket til at få alle CPU'erne til at tale med hinanden. Jeg brugte FastLED-biblioteket, da jeg tidligere havde problemer med mesh-biblioteket og Neopixel-biblioteket, og jeg testede det ikke denne gang.

Jeg er ikke sikker på, hvad maksimum er på antallet af noder. Nogle indlæg angiver, at det vil være begrænset af antallet af meddelelser og CPU-typer, og måske er hætten omkring 30-60 noder. Denne applikation sender ikke mange beskeder - kun ændringen af animationen, selvom der er nogle automatiske som f.eks. Mesh -ændring og tidssynkroniseringsbeskeder.

Du kan tilslutte lysdioderne til D1 Mini, mens du koder, men du vil måske have en ekstern forsyning, hvis du har mere end 50, da du muligvis vil overskride forsyningen fra din computers USB -port og strømregulatoren på D1 Mini. Når det er sagt, da min kode ikke tændte lysdioderne fuldt ud, var jeg i stand til at programmere 100 lysdioder på USB -forbindelsen uden problemer.

ESP8266 -modulet har indbygget WiFi. Da mesh -koden (PainlessMesh), vi bruger, opretter et adgangspunkt på hvert modul, er rækkevidden for et kvarter bred rækkevidde vigtig. Jeg brugte candy cane former og satte CPU'en øverst for at få det bedste område, og det var omkring 50-100 fod - en gård eller to i mit kvarter. Højere og bedre sigtelinje (LOS) forbedrer tingene. Rækkevidden krydsede gaden i nogle tilfælde (mere afhængig af biler, der blokerede LOS).

Der var et par huse, der ikke blev synkroniseret på grund af WiFi -forhindringer, men lysene ser pæne ud, selvom de ikke er synkroniseret. Jeg lavede en "repeater" -knude med bare en D1 Mini på en pind drevet af et USB -batteri. Når de blev placeret mellem husene, blev de synkroniseret korrekt. For en mere fjernreparator kan du muligvis bruge et solar USB -batteri, selvom de ikke oplades særlig hurtigt.

Jeg så stadig intermitterende synkroniseringsproblemer, og fandt derefter denne note om at have for mange noder eller få dem spredt:

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

Ved hjælp af denne opsætning begyndte det at fungere meget bedre! Dette betegner en bestemt knude som den vigtigste, så min kode til at forhandle den kontrollerende knude er unødvendig, hvilket kan opdele netværket. Jeg har vedhæftet en opdateret/alternativ kodeeksempel. Denne tilgang kræver, at hovednoden er tændt, for at de kan synkroniseres, så masken er ikke lige så fejltolerant, men fungerer bedre, når den spredes, som min er. Sørg for at redigere koden til den version - kun en knude bør indstilles til roden - se kommentarerne i koden.

Jeg tilføjede også en opdatering mere til SetRoot -varianten: Jeg tilføjede kode for at nulstille ESP8266, hvis der ikke har været nogen kommandoer i 10 minutter. Dette giver noden en chance for at genopdage rodnoden. Dette syntes at hjælpe med nogle af de mere fjerne noder.

I slutningen af sæsonen kunne jeg teste nogle D1 Mini Pro -moduler. De har en keramisk antenne på brættet, og du kan også bruge et U. FL -stik og ekstern antenne, hvis du flytter en nul ohm modstand. Jeg prøvede et par, der havde synkroniseringsproblemer med D1 Mini Pros med de keramiske antenner, og de fungerede bedre. Jeg lavede nogle efterfølgende test med en knude på tværs af mit hus. Baseret på resultaterne skifter vi til D1 Mini Pro -modulerne med de keramiske antenner næste år.

Med en fjernbetjent D1 Mini: Kun D1 Mini Pro med en ekstern antenne så den, og signalstyrken var lav

Med en fjernbetjent D1 Mini Pro med keramisk antenne: D1 Mini, D1 Mini Pro med keramisk antenne og D1 Mini Pro med en ekstern antenne så den alle med nogenlunde samme signalstyrke, så det var en forbedring. Tavlernes (antenner) orientering har i nogen grad betydning

Med en fjernbetjent D1 Mini Pro med en ekstern antenne: Alle de andre tavler så det, men signalstyrken var ikke meget bedre end testene med den indbyggede keramiske antenne, så jeg gider ikke flytte disse nul ohm modstande og sætte antenner på slikstokke

Trin 5: Endelig samling

Når du har controlleren klar og programmeret, skal du blot slutte lysdioderne til controlleren med JST -ledningerne og en 5v strømforsyning på 2,1 mm -stikket.

JST -udvidelsen bør være nyttig til altid at holde controlleren og strømadapteren væk fra lysdioderne. Eller, for at få CPU'en højere op, lagde jeg en lille plastikpose over dem fastgjort med et twist-tie og brugte en 2,1 mm forlængerledning til strømforsyningen.

Den vandtætte boks hjælper med at beskytte adapteren og CPU'en, men de fleste af mine naboer brugte simple plastikposer.

Anden pris i ferieudsmykningens hastighedsudfordring