Synchronizované diódy LED so širokým susedstvom: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Mal som niekoľko bezdrôtových LED tyčí, o ktorých som si myslel, že by som ich mohol dať von na prázdniny. Ale na mojom dvore mohli byť rovnako dobre zapojené. Čo je teda chladnejšia výzva? LED dekorácie vo všetkých domoch v mojom bloku so synchronizovaným displejom! V tomto bláznivom roku je to spôsob, ako nás spojiť dohromady.

Jedná sa o reťazce LED napájané ESP8266, ktoré sú pripojené k sieti WiFi, takže všetky ukazujú rovnaký krok v sekvencii animácie súčasne. Pretože na pripojenie používajú sieťový kód, môžu byť od seba vzdialené niekoľko domov a správy sa prenášajú z uzla do uzla.

Bežia na 5 voltov a použil som napájacie adaptéry, ale môžu chvíľu fungovať aj na batériách USB. Sú teda prenosní, prevádzkujú vlastnú WiFi sieť, ktorá nie je pripojená k internetu, a môžu bežať mimo siete.

Všetci naši susedia boli nadšení, že majú túto spoločnú výzdobu, a je skutočne pekné, ako ich vidíte, ako kráčate po ulici, a majú rovnaký displej. Mám tu niekoľko fotografií pred domom na testovanie, ale bolo veľmi ťažké ich odfotiť na ulici.

Krok 1: Diely

ESP8266 D1 Mini - Použil som moduly D1 Mini, pretože potrebujem iba jeden I/O pin pre LED diódy. Tento projekt by bolo možné vykonať bez spájkovania pomocou takého krytu svoriek a iného modulu ESP8266. Existuje verzia D1 Mini s lepšou anténou - D1 Mini Pro. Má keramickú anténu a konektor U. FL pre externú anténu, ale pre externú anténu musíte posunúť odpor 0 ohm na povrchovú montáž. Viac diskusií v neskoršom kroku.

LED pramene WS2811 - Použil som vlákna WS2811, pretože sú vodotesné (okrem konektorov JST) a ľahko sa s nimi pracuje. Pásy WS2812b „Neopixel“by používali úplne rovnaký kód atď. Použil som 5v, ale môžete ich dostať do 12v (použite menší prúd) - potom by ste potrebovali menič napätia pre ESP8266s. Ak chcete, môžete tiež získať LED pásy WS2811 s vodotesnými konektormi. LED pramene, ktoré som použil, majú na oboch koncoch konektory JST SM - samica je vstup, aj keď som ich videl zapojené iným spôsobom (vstup ako mužský). Smer je vyznačený aj na samotných LED diódach. Existujú aj drôty na vstrekovanie energie - odrezal som konce, aby sa pocínované časti nemohli skratovať. Môžete si ich tiež kúpiť v baleniach po 10.

Rezistor 330 Ohm 1/4 W - používa sa na dátovom kolíku na ESP8266, aby sa zabránilo blikaniu LED diód.

3 -kolíkový konektor JST SM 3 - slúži na pripojenie k pásikom LED. Všimnite si toho, že „mužský“konektor má nad sebou kapotu.

2,1 mm konektor CCTV samice - slúžia na napájací konektor. Ak chcete, môžete na to použiť iný konektorový systém.

Napájanie 5V - hodnotenie zosilňovača závisí od toho, koľko LED budete mať. 2A je pravdepodobne v poriadku pre 50 alebo 100 LED diód, ktoré nikdy nie sú úplne zapnuté (ďalšie informácie nájdete v kroku zapojenia).

3 -kolíkový predlžovací kábel JST SM alebo predlžovací kábel 2,1 mm - pretože konektor JST na fotoaparáte D1 Mini je blízko LED diód, spravidla chcete rozšírenie, ktoré umožní umiestnenie diód LED ďalej od CPU. V mojom prípade som nakoniec umiestnil CPU vyššie do dekorácie, aby som získal lepší dosah WiFi, a tak som nechal CPU v blízkosti diód LED a namiesto toho som použil predlžovací kábel 2,1 mm.

Kábel USB na 2,1 mm - tento je voliteľný - vám umožní napájať prameň z akéhokoľvek zdroja USB alebo batérie.

3mm zmršťovacia bužírka - na zakrytie rezistora na D1 Mini potrebujete iba asi 1 palec tejto trubice.

20 mm číre zmršťovacie bužírky - toto je čiastočne voliteľné na ochranu konektorov na D1 Mini. Ak hadica stlačí spínač, po použití ho určite zacvaknite okolo resetovacieho spínača.

Vodotesný box - na ochranu napájania a CPU vonku. Väčšina mojich susedov práve používala plastové tašky.

1/2 "EMT potrubie - 29 palcový kus sa hodí k tvaru cukrovej trstiny - na jeho uchytenie som použil 4 zipsy. Skúsil som 1/2 "PVC a vyhovuje, ale dotýka sa LED diód na oboch stranách.

3/8 "x 3 'výstuž - akonáhle je EMT pripevnený k tvaru, môžete prút zabúchať do zeme a položiť naň rúrku EMT. 1/2“výstuž sa zmestí, ale budete musieť odrezať všetky ohnuté časti a je blízko - ak sa pri narážaní sploští alebo čo, bude veľmi tesné. 3/8 "je teda pravdepodobnejšie, že ľahko vyčistí vnútorný priemer potrubia EMT.

Tvar cukrovej trstiny - pozrite sa na tieto kroky, môžete si vytvoriť svoj vlastný tvar, prehodiť ich cez krík alebo použiť tvar, ako je tento.

Krok 2: Zostava ovládača

Ovládač sa skladá z D1 Mini (ESP8266), 2,1 mm konektora CCTV s vnútorným napájaním, odporu 330 ohmov a 3 -kolíkového konektora JST.

Predpoklad pre tento projekt je, že použijete 50-100 LED diód. Ak chcete použiť viac, na napájanie všetkých LED diód budete musieť použiť napájanie. Podrobnejšiu diskusiu nájdete v tomto inom návode.

Pri 50 diódach LED úplne bielych by nakreslili 50 x 0,06A = 3amp. S adaptérom 2A teda predpokladáme, že nikdy nebudú úplne zapnuté. Pri 100 diódach LED je maximum 6A, preto by ste mali venovať väčšiu pozornosť tomu, aby boli súčasne rozsvietené iba niektoré. Dokonca aj pri 100 diódach LED pri 0,02 A používame 2 ampéry. Odporúča sa teda napájanie vyšším prúdom, aj keď som displeje vyladil tak, aby nepoužívali všetky diódy LED alebo farby naraz, veľa som ich stlmil a začal som s napájaním 2A s väčšími v rezerve. Toto je skvelý článok o znížení energetických požiadaviek.

330 ohmový rezistor vložený do dátového vodiča má zabrániť blikaniu v dôsledku elektronického zvonenia, pretože údaje majú pomerne vysokú frekvenciu. Toto je skôr faktor s mnohými LED diódami, ale je vhodné ho pridať.

Rezistor som spájkoval priamo na D1 Mini, ale ponechal som asi 1/8 "zvodu nad doskou, aby som ich mohol ohnúť naplocho. Na rezistor som použil asi 1" 3 mm zmršťovača, aby sa neskratoval. doska.

Použil som 20 mm číry zmršťovač, aby som chránil D1 Mini pred dotykom s kovom atď. Uistite sa, že ste skontrolovali resetovací spínač na boku - možno budete musieť zmršťovač tepla mierne odrezať, aby ste sa presvedčili, že spínač nie je stlačený. Potreboval som to na celom svojom.

Všimnite si toho, že sa mi nezdalo, že by som potreboval radič úrovne z výstupov 3,3 V ESP8266 a LED diód pracujúcich na 5 V (pretože špecifikácia LED čipu má mať dátovú linku najmenej 70% dodávky). V predchádzajúcich projektoch (krok 3) som potreboval diódu/obetnú LED diódu s pásikmi WS2812b, ale priame čipy WS2811 v diódach sa zatiaľ zdajú byť v poriadku.

Môžete to urobiť bez spájkovania! Rovnako dobre by fungoval aj štít terminálu ESP8266 s iným CPU. Formát D1 Mini je pekný a malý, ale všetky fungujú približne rovnako.

Krok 3: Tvary

LED pramene môžu mať ľubovoľný tvar, alebo ich môžete vyrobiť do tvarov - buď svojpomocne, alebo z internetového obchodu. Objednal som si niekoľko tvarov z HolidayCoro - niekoľko malých LED stromčekov, pančuchy a cukrovej trstiny. Pančucha pekne vzala 50 LED - dĺžku jedného vlákna. Malý stromček má 100 LED diód, ale polovicu z nich môžete urobiť, ak chcete - otočený do ulice. Nakoniec bola cukrová trstina obľúbená u susedov, pretože bola o niečo väčšia. 99 LED diód, a poslednú som nechal na zadnej strane s myšlienkou, že by sa dala použiť na ladenie.

Keďže tvary boli biele, rozhodli sme sa na ne namaľovať červené pruhy, aby vo dne vyzerali lepšie. Vymaskoval som ich, urobil rýchly jemný piesok, zotrel acetónom (odlakovač na nechty s plnou silou) a použil dve vrstvy sprejovej farby, ktorá funguje na plast. Zdalo sa, že to dobre drží. Väčšinou sme robili na jednej strane a niekoľko na druhej strane pre pár domov, ktoré mali 2 z nich.

Krok 4: Kód a WiFi

D1 Mini používa modul Espressif ESP8266. Naprogramoval som ho pomocou Arduino IDE, takže mi pripadá ako výkonné Arduino s integrovaným WiFi. Na internete je množstvo návodov, ako nakonfigurovať Arduino IDE pre ESP8266 a D1 Mini, takže ich tu nebudem opakovať.

Kód je založený na predchádzajúcom Instructable. Využíva knižnicu Painless Mesh na to, aby sa všetky CPU navzájom rozprávali. Použil som knižnicu FastLED, pretože som mal predtým problémy so sieťovou knižnicou a knižnicou Neopixel, a tentokrát som to znova netestoval.

Nie som si istý, aké je maximum v počte uzlov. Niektoré príspevky uvádzajú, že bude obmedzený počtom správ a typmi procesorov a možno bude limit okolo 30-60 uzlov. Táto aplikácia neodosiela veľa správ - iba sa mení animácia, hoci existujú niektoré automatické, ako napríklad správy o zmene siete a synchronizácii času.

Počas kódovania môžete k LED D1 Mini pripojiť diódy LED, ale ak máte viac ako 50, môžete chcieť externé napájanie, pretože pravdepodobne prekročíte napájanie z USB portu počítača a regulátora napájania na D1 Mini. To znamená, že keď môj kód nevypne LED diódy naplno, dokázal som bez problémov naprogramovať 100 LED diód na pripojení USB.

Modul ESP8266 má vstavané WiFi. Pretože sieťový kód (PainlessMesh), ktorý používame, vytvára prístupový bod na každom module, rozsah pre široký dosah v okolí je dôležitý. Použil som tvary cukrovej trstiny a umiestnil som CPU na vrch, aby som získal najlepší rozsah, a bolo to asi 50 - 100 stôp - yard alebo dva v mojom okolí. Vyššia a lepšia viditeľnosť (LOS) veci zlepšuje. Dosah v niektorých prípadoch prešiel cez ulicu (viac závisel od áut blokujúcich LOS).

Existuje niekoľko domov, ktoré neboli synchronizované kvôli prekážkam WiFi, ale svetlá vyzerajú pekne, aj keď nie sú synchronizované. Uzol „opakovača“som vyrobil iba pomocou D1 Mini na tyči napájanej batériou USB. Keď boli umiestnené medzi domy, boli správne synchronizované. Pre vzdialenejší zosilňovač môžete použiť solárnu batériu USB, aj keď sa nenabíjajú veľmi rýchlo.

Stále som zaznamenával občasné problémy so synchronizáciou a potom som našiel túto poznámku o príliš veľkom počte uzlov alebo ich rozložení:

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

S týmto nastavením to začalo fungovať oveľa lepšie! Toto označuje jeden konkrétny uzol za hlavný, takže môj kód na vyjednanie riadiaceho uzla nie je potrebný, čo môže rozdeliť sieť. Priložil som aktualizovanú/alternatívnu ukážku kódu. Tento prístup vyžaduje, aby bol hlavný uzol zapnutý, aby mohli byť synchronizované, takže sieť nie je taká odolná voči chybám, ale funguje lepšie, keď je rozložená tak, ako sú moje. Nezabudnite upraviť kód pre túto verziu - iba jeden uzol by mal byť nastavený na koreň - pozrite si komentáre v kóde.

Tiež som pridal ešte jednu aktualizáciu k variantu SetRoot: Pridal som kód na resetovanie ESP8266, ak 10 minút neboli žiadne príkazy. Uzol tak má šancu znova objaviť koreňový uzol. Zdá sa, že to pomohlo pri niektorých vzdialenejších uzloch.

Na konci sezóny som mohol otestovať niektoré moduly D1 Mini Pro. Majú keramickú anténu na doske a môžete tiež použiť konektor U. FL a externú anténu, ak posuniete odpor 0 ohmov. Skúsil som pár, ktorí mali problémy so synchronizáciou s D1 Mini Pros s keramickými anténami, a fungovali lepšie. Vykonal som nejaké následné testovanie s jedným uzlom v celom mojom dome. Na základe výsledkov budúci rok prejdeme na moduly D1 Mini Pro s keramickými anténami.

S diaľkovým ovládačom D1 Mini: Videl ho iba D1 Mini Pro s externou anténou a sila signálu bola nízka

S diaľkovým diaľkovým ovládaním D1 Mini Pro s keramickou anténou: D1 Mini, D1 Mini Pro s keramickou anténou a D1 Mini Pro s externou anténou to videli zhruba rovnako silne, takže to bolo zlepšenie. Na orientácii dosiek (antén) záleží do určitej miery

S diaľkovým diaľkovým ovládačom D1 Mini Pro s externou anténou: Videli to všetky ostatné dosky, ale sila signálu nebola oveľa lepšia ako pri testoch s integrovanou keramickou anténou, takže sa nebudem obťažovať premiestňovaním odporov s nulovým ohmom a umiestňovaním antén na cukrové paličky

Krok 5: Konečná montáž

Akonáhle budete mať ovládač pripravený a naprogramovaný, všetko, čo musíte urobiť, je pripojiť LED diódy k ovládaču pomocou vodičov JST a napájania 5 V na 2,1 mm konektore.

Rozšírenie JST by malo byť užitočné, aby bol ovládač a napájací adaptér vždy mimo diód LED. Alebo, aby som dostal procesor vyššie, položil som na ne malé plastové vrecko zaistené šnúrkou a na napájanie som použil 2,1 mm predlžovací kábel.

Vodotesný box pomôže chrániť adaptér a CPU, ale väčšina mojich susedov používala jednoduché plastové vrecká.

Druhá cena v súťaži Speed Decorations o prázdninách