Farvesynkroniserede berøringslamper: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Til dette projekt vil vi lave to lamper, der er i stand til at ændre deres farve ved berøring, og som kan synkronisere denne farve med hinanden over internettet. Vi brugte dette som julegave til en ven, der flyttede til en anden by. Hun fik en af lamperne, og den anden forbliver hos os. På denne måde har vi begge en flot lampe, mens vi også kan sende farver til hinanden. Dette er en dejlig og cool måde at kommunikere med hinanden på, selvom de er adskilte og en meget lettere form for kommunikation end gennem tekst, stemme eller billeder.

Dette projekt er inspireret af Syncenlight -projektet fra det tyske radioprogram Netzbasteln, selvom vi har ændret softwaren lidt stille og bygget mere sofistikerede lamper til vores projekt. I videoen kan du se, hvordan det fungerer. Af demonstrationsmæssige årsager står de to lamper direkte ved siden af hinanden - men det ville endda fungere, hvis de var på hver sin side af planeten (så længe der er WiFi).

Trin 1: Nødvendige færdigheder, værktøjer og dele

Da vi skal lodde elektronikken i lampen, er de eneste særlige færdigheder, der kræves til dette projekt, lodningsevner og en grundlæggende forståelse af elektronik. Hvis du forstår nogle grundlæggende ting om softwareudvikling, ville det være et plus, fordi du kunne ændre softwaren til dine behov. Men hvis du bare vil bruge det på den måde, vi gjorde det, kan du bare downloade softwaren og uploade den til din egen lampe.

De dele, der er nødvendige til lampen, kan ses på billedet ovenfor. Hvis du vil bygge det nøjagtigt som vi gjorde, er det her, hvad du har brug for:

• en 100kΩ modstand
• en Wemos D1 mini (eller et andet ESP8266 -baseret kort)
• nogle WS2812B lysdioder (enten enkelte eller en stribe af dem)
• nogle kabler
• et USB -kabel (samme slags, som bruges til de fleste smartphones, skal være et datakabel)
• en urtepotte i metal
• en glasvase
• en dåse isblomstespray (eller noget lignende)
• to træpinde
• et lille stykke pap (på størrelse med Wemos D1 mini)

De sidste fem elementer på denne liste er dem, vi brugte til et af vores specifikke lampedesign. Dette er det lampedesign, vi vil bruge som et eksempel i denne Instructable. Du kan bygge din egen lampe præcis som denne, men selvfølgelig kan du også blive kreativ på denne del og designe din egen lampe, som du vil. Som du kan se på billederne ser den anden, vi bygger, anderledes ud end den første, og vi har allerede ideer til nye lampedesign. Så det er den del, hvor der er næsten uendelige muligheder.

Selvfølgelig har vi ikke kun brug for delene, men også værktøjerne til at sammensætte alt. Til dette har vi brug for følgende ting:

• et loddejern (plus lodning)
• noget sandpapir
• saks
• en hot-melt pistol
• en træsav

Nu hvor vi har alt, hvad vi har brug for, vil vi forklare lampens grundidé, hvordan det hele fungerer og selvfølgelig hvordan man bygger lampen.

Trin 2: Grundidéen og hvordan den fungerer

Grundtanken kan ses i ledningsskemaet. Kernen i projektet er Wemos D1 mini -kortet, der har en ESP8266 mikrokontroller. Fordelen ved ESP8266 er, at den er billig og har WiFi direkte ombord, hvilket er præcis det, vi har brug for. Vi brugte Wemos D1 mini -kortet, fordi du med dette kort ikke har brug for ekstra værktøjer til at uploade softwaren til mikrokontrolleren (bortset fra et standard USB -datakabel). Men enhver ESP8266 -baseret bestyrelse bør fungere til dette projekt.

For at styre lampen ønsker vi at bruge en kapacitiv berøringssensor (så det samme grundlæggende princip bruges på de fleste smartphone -skærme). En sådan berøringssensor kan konstrueres ved at forbinde en 100kΩ modstand med to ben af ESP8266 (i vores tilfælde ben D2 og D5) og derefter tilslutte en ekstra ledning til stift D5 og derefter lodde den ledning på en metalplade. Hvor du lodder denne ledning afhænger af det lampedesign, du vælger. I ledningsplanen brugte vi bare en generisk metalplade, men til vores specifikke lampedesign lodde vi dette kabel til metalpottens del af lampen. Hvis du er interesseret i, hvordan dette fungerer præcist, er der en god forklaring på webstedet til Arduino -biblioteket, som vi brugte til programmering af den kapacitive berøringssensor.

Nu hvor vi har noget, som vi kan røre ved for at styre lampen, er den næste ting, vi har brug for, en lyskilde. Til dette brugte vi WS2812B LED'er. De er meget udbredt i forskellige projekter, og deres største fordel er, at du kan styre farven på mange lysdioder ved hjælp af kun en dataforbindelse mellem den første LED og mikrokontrolleren (i vores tilfælde forbundet til D8 i ESP8266). I vores projekt bruger vi fire WS2812B lysdioder. I ledningsskemaet er to vist, men tilføjelse af yderligere lysdioder fungerer præcis som at tilføje den anden: DOUT -stiften på den anden LED skal forbindes til DIN i den tredje, og VSS og VDD skal tilsluttes jordstiften og 5V pin henholdsvis. Disse WS2812B LED'er kan derefter let programmeres, f.eks. med Adafruit's NeoPixel bibliotek.

Nu har vi alle de ingredienser, vi har brug for: en mikrokontroller med WiFi -funktion, en berøringssensor til styring af lampen og selve lyskilden. I de næste trin vil vi beskrive, hvordan man bygger den faktiske lampe, og hvordan man uploader softwaren, og hvad der skal gøres, så to (eller flere) lamper kan synkronisere over internettet.

Trin 3: Lodning af elektronikken

Så først og fremmest skal vi lodde alle de elektroniske dele sammen. Vi startede med at lodde de enkelte WS2812B LED'er sammen (som vist og beskrevet i det foregående trin). Hvis vi ville gøre dette projekt igen, ville vi sandsynligvis bare købe WS2812B LED'erne i stripform. Disse strimler kan skæres, så du har præcis den mængde lysdioder, du vil have, og så skal du bare lodde DIN, VDD og VSS -stikene på den strimmel til benene D8, 5V og G i ESP8266. Dette ville være lettere end at gøre det på den måde, vi gjorde det, men lodning af de enkelte WS2812B LED'er sammen er også muligt, som det kan ses på billederne (selvom vores loddeforbindelser ikke er særlig smukke - men de virker)

Derefter lodde vi modstanden mellem stifterne D2 og D5. Ved pin D5 skal vi også lodde på en ekstra ledning, som derefter vil blive loddet på den del af lampen, der skal fungere som berøringssensor. På billederne kan du se, at vi ikke lodde modstanden direkte til tavlen, men derimod lodde stik til tavlen, hvori vi derefter satte modstanden. Dette var fordi vi ville finde ud af hvilken modstand der fungerer bedst til dette projekt, men du kan også lodde modstanden direkte til brættet.

Som et sidste trin kan vi nu tilslutte vores USB -kabel til USB -stikket på Wemos D1 mini (sørg for at du har et USB -datakabel - der er også kabler, der fungerer kun til opladning, men ikke til overførsel af data, men vi har brug for datakapacitet til at blinke softwaren senere).

Trin 4: Bygning af lampen

Nu hvor de elektroniske dele er klar, kan vi begynde at lave den faktiske lampe. Til dette ønsker vi at belyse vasen fra toppen med vores LED'er, og vi vil have lampens lys til at være diffust. Fordi glasset i vasen, vi fandt, er meget klart, brugte vi Ice Flower Spray til at give glasset et mere frostet look. Der findes flere versioner af spray, der kan give glasset et mere frostet eller diffust udseende, så du bare kan se, hvad du kan finde. Hvis du bruger denne spray, skal du sørge for, at alt er godt tørret, før du fortsætter. Dette kan tage flere timer afhængigt af den spray, du bruger.

For nu at bygge lampen skal vi sørge for, at blomsterpotten af metal forbliver oven på vasen i den rigtige højde, og at elektronikken er fastgjort inde i potten, så lysdioderne lyser op i vasen. For at gøre dette brugte vi de to træpinde, sandpapiret og træsaven til at lave et kryds. Dette kryds sidder oven på vasen, og enderne af korset limes til gryden. På den måde kan vi sikre os, at gryden er i den rigtige højde (hvis trækorset har den passende størrelse).

For at gøre dette brugte vi først saven til at få træpindene til den rigtige størrelse. Derefter brugte vi sandpapiret til at slibe en rille ind i midten af en af pindene. Nu limede vi den anden ind i rillen ved hjælp af hot-melt pistolen. Hvis vi ville lægge dette oven på vasen, ville det ikke passe godt, fordi pindene ikke er på samme niveau. Så vi slibede to nye riller i enderne af pinden, der er på det lavere niveau, så korset passer perfekt på vasen. Dette kan godt ses på billederne.

Hvis alt passer godt, er det næste trin at lime et stykke pap oven på korset. Dette skal være på siden af korset, hvor der ikke er riller. Derefter limede vi Wemos D1 mini -bordet oven på pap og lysdioderne på den anden side af korset.

Det næste trin er derefter at lodde kablet til den resistive berøringssensor til metalgryden. På denne måde kan vi styre lampens farve ved at røre gryden. Hvis dette er gjort, kan trækorset limes til metalgryden med hot-melt pistolen og bagefter kan korset og gryden limes oven på vasen.

Som et sidste trin kan vi nu lime USB -kablet med superlim til vasen, så alt ser pænt og ryddeligt ud. Nu er vi næsten færdige.

Trin 5: Sæt det i drift

Det sidste trin er at uploade softwaren på lampen og konfigurere den server, der skal bruges til synkronisering af lampen. Hvis du er interesseret i, hvordan softwaren fungerer præcist, er du velkommen til at studere kildekoden, vi vil ikke gå for meget i detaljer her. Men grundtanken er, at hver af de lamper, du vil synkronisere, skal være forbundet til den samme MQTT -server. MQTT er en meddelelsesprotokol til tingenes internet og maskine til maskinkommunikation. Hvis en af lamperne ændrer sin farve, vil den offentliggøre dette til MQTT -serveren, som derefter sender et signal til alle de andre lamper, som derefter fortæller dem også at ændre deres farve.

Men bare rolig, du behøver ikke at forstå noget om MQTT, hvordan det fungerer, eller hvordan du opretter en MQTT -server, hvis du bare vil bruge lampen. Selvfølgelig kan du konfigurere og konfigurere din egen server, hvis du vil. Men hvis du ikke vil gøre det, er der også flere tjenester tilgængelige, hvor du kan leje en MQTT -server, der er hostet i skyen. Vi brugte CloudMQTT til dette, hvor du kan få en meget begrænset server selv gratis (men med nok funktionalitet og båndbredde til vores formål). Den gratis plan hedder Cute Cat, og hvis du får en af dem, skal du bare kigge nærmere på detaljer → Forekomstoplysninger, og der kan du se serveren, brugeren, adgangskoden og porten til din MQTT -forekomst. Disse værdier er alt hvad du behøver, så skriv dem ned:-)

For at uploade softwaren til lampen skal du tilslutte USB -kablet til din bærbare computer eller computer, og derefter kan du uploade softwaren ved hjælp af Arduino -softwaren. Sådan installeres og konfigureres Arduino -softwaren til brug med ESP8266 -baserede tavler, forklares godt i denne instruktionsbog, så vi behøver ikke at gentage disse trin her.

Når du har installeret og konfigureret alt, hvad du har brug for for at gå til Værktøjer → Administrer biblioteker i Arduino -softwaren og installere de biblioteker, der er nødvendige for dette projekt: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (i version 0.11) og ArduinoJson (i version 5, ikke beta 6 -versionen). Hvis disse er installeret, kan du downloade kildekoden til lampen fra vores Github -depot til dette projekt og uploade den til lampen ved hjælp af Arduino -softwaren.

Hvis alt gik godt, starter lampen nu og er klar til brug:-) Under opstart swoosh den i blå farve og forsøger at oprette forbindelse til en kendt WiFi. Ved den første opstart kender lampen naturligvis ikke til nogen WiFi'er, så den starter sit eget Hotspot (med et navn, der er en kombination af "Syncenlight" og en unik identifikator for ESP8266, som du brugte). Du kan forbinde f.eks. din smartphone til denne WiFi, og du bliver dirigeret til lampens konfigurationsside, hvor du kan konfigurere dine WiFi -legitimationsoplysninger og også indtaste de nødvendige indstillinger for MQTT -serveren (dem, du havde brug for at skrive et par afsnit tidligere ned). Hvis du er færdig med det, vil lampen genstarte og er nu helt klar til brug!

Fortæl os, hvordan du kunne lide dette projekt, eller hvis du har spørgsmål, håber vi, at du kunne lide dette Instruktable:-)