Svetlo vianočného stromčeka ovládané hračkou .: 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Zdravím tvorcov!

Prichádzajú Vianoce a nový rok. Znamená to slávnostnú náladu, darčeky a samozrejme vianočný stromček ozdobený jasnými farebnými svetlami.

Pre mňa je osvetlenie vianočného stromčeka pre masový trh príliš nudné. Aby som potešil deti, vyrobil som unikátnu ozdobu vianočného stromčeka, ktorá sa ovláda hračkou.

V tejto príručke vám poviem, ako to môžete urobiť.

Krok 1: Myšlienka

Cieľom je dať pod vianočný stromček napríklad hračku, mäkkú, a urobiť ju múdrou. Chcem, aby hračka čítala farbu akéhokoľvek pripevneného predmetu a aby v tejto farbe namaľovala strom. Bude to teda zábavná hra pre deti, ktoré môžu pomocou rôznych vecí namaľovať vianočný stromček v rôznych farbách.

Krok 2: Príprava. LED pásik

Najprv musím nájsť náhradu za obvyklé vianočné osvetlenie.

Nové svetlá by mali byť jasné, farebné a hlavne by mali byť ľahko programovateľné.

Na vianočné osvetlenie som vybral adresovateľný programovateľný digitálny RGB pás ws2812b LED ws2812b. Tieto LED pásy sú veľmi obľúbené, nájdete ich kdekoľvek. Jednoducho sa pripájajú k rôznym ovládačom Arduino. Takéto LED diódy sa predávajú v pásoch niekoľkých desiatok kusov a sú napájané 5 12 alebo 24 V DC. Môžete prepojiť niekoľko pások za sebou a spravovať obrovské množstvo LED diód.

Pár takýchto pásikov som našiel doma. Moje pásy majú po 50 diód LED a sú napájané 5 V DC.

2 x predpájkované uzly reťazcov modulu LED WS2812B ~ 18 $

Tu je možná náhrada z obchodu Amazon:

• WS2812b 5m 60leds/pixelov/m Flexibilný individuálne adresovateľný LED pás
• ALITOVE 16,4 stôp WS2812B individuálne adresovateľné LED pásové svetlo

LED pásky majú veľa odrôd. Líšia sa počtom diód LED, vzdialenosťou medzi diódami LED, zoskupením, napájacím napätím atď. Vyberte si, čo chcete.

Pre svoju hračku som pripravil malý vianočný stromček, takže mi stačí 100 LED diód.

Krok 3: Príprava. Hračka

Nájdite hračku a rozhodnite sa, kam umiestniť ovládač LED pásikov.

Tento krok je najdôležitejší, pretože výsledok budú hodnotiť deti =).

V neďalekom obchode s hračkami som našiel nádherného novoročného medveďa. Môžete vylepšiť hračku, ktorú už máte.

Rozhodol som sa zakryť ovládač LED pásika látkou a ušiť ho na medvedie labky. Chcem, aby medveď vyzeral, že drží darček.

Kúpil som dva kusy látky s vtipnými vzormi. Jeden je mäkký na podklad a druhý je tenký na vrchnú vrstvu.

Krok 4: Príprava. Elektronika

Na to, aby bola hračka múdrejšia, potrebujete niektoré elektronické súčiastky.

Používam breakout dosky a štíty Arduino z obchodu Amperka. Pokiaľ ide o mňa, sú veľmi vhodné kvôli modulárnej štruktúre. Moduly je možné ľahko kombinovať bez spájkovania.

Pre ich nákup môže byť ťažké, preto uvádzam odkazy s možnou náhradou.

Ovládač

Používam vývojovú dosku ESP-12 na základe čipu ESP8266. Tieto dosky sú veľmi malé a majú dostatok funkcií. Dobrá voľba pre malé projekty vyžadujúce obmedzený priestor, aj keď nepoužívate WiFi a nepripojíte sa na internet.

1 x Wi-Fi slot Amperka ~ 19 $

Túto vývojovú dosku používam, pretože je kompatibilná s inými modulmi rovnakého výrobcu.

Má tiež štvorcový tvar! Ľahko by sa zmestilo do malého darčekového boxu pre medveďa.

Možná výmena:

• NODEMCU ESP-12E
• WEMOS D1 MINI

Farebný senzor

Na určenie farby používam oddeľovaciu dosku Amperka Troyka TCS34725. Môj snímač je kompatibilný s doskou ovládača, ale je možné ho nahradiť týmto:

1 x farebný snímač RGB s infračerveným filtrom a bielou diódou LED - TCS34725 ~ 8 $

Tento senzor používa na komunikáciu rozhranie I2C. Má vstavanú jasnú diódu LED a rozsiahle nastavenia, ako je zosilnenie farieb alebo integrácia farieb na presnejšie rozpoznanie.

Tlačidlo

Jednoduché tlačidlo kompatibilné s Arduino. Používam ho ako dotykový senzor, pričom upozorňujem ovládač, že je potrebné prečítať farbu novej položky.

1 x modul tlačidla Amperka Troyka ~ 1 $

Možná výmena:

• Odvodný vypínač s tlačidlom Adafruit
• Modul tlačidiel elektronických stavebných blokov

Menič napätia AC-DC

Na napájanie LED pásika a ovládača som si kúpil napájací zdroj AC-DC 5V 8A.

1 x 5V 8,0A 40W napájací zdroj ~ 16 $

Môj LED pásik je napájaný 5V. Prúd 8A stačí na obrovské množstvo LED diód. Z tohto zdroja napájam aj regulátor ESP. Uistite sa, že kupujete napájacie zdroje v izolovaných krytoch, bez otvorených kontaktných podložiek!

Možná výmena:

• ALITOVE 5V 8A 40W adaptér striedavého prúdu na striedavý prúd
• ZNAMENÁ DOBRÝ originál LPV-60-5 5V 8A Meanwell LPV-60 5V 40W

Voliteľné:

Menič napätia DC-DC a ovládač WS2812b

V prípade ovládačov Arduino je možné signálny vodič LED pásky ws2812b priamo pripojiť k kolíkom na doske ovládača. Väčšina pinov vývojovej dosky ESP8266 nie je kompatibilná s logikou 5V. Teraz je lepšie pripojiť LED pás k takýmto ovládačom priamo. Na vyriešenie tohto problému používam tento modul.

1 x Ovládač LED pásov Amperka Troyka ws2812 ~ 9 $

Tento modul používam, pretože sa ľahko pripája k môjmu ovládaču. Modul má tiež logickú vyrovnávaciu pamäť 5 voltov a prevodník napätia DC-DC 5 alebo 3,3 V. Týmto spôsobom môže byť regulátor ESP napájaný jedným vodičom spolu s 12 alebo 24V LED pásom.

Krok 5: Zostavenie. Elektronika

Zostavte elektronické súčiastky. Pripojil som svoje komponenty tak, ako je to znázornené na priloženom diagrame.

Schéma sa môže líšiť v závislosti od vašich komponentov, ale význam zostáva rovnaký.

• Pripojte tlačidlo k ovládaču. Pripojil som ho k pinu A2 Esp8266. Ak nepoužívate modul, môžete pomocou rezistora pripojiť bežné chvíľkové tlačidlo.
• Pripojte k ovládaču snímač farieb. Rozpojovacie dosky farebného senzora TCS34725 komunikujú pomocou zbernice I2C. Spojte kolíky SDA a SCL medzi snímač a ovládač. Ak má vaša doska snímačov LED kolík na ovládanie integrovanej diódy LED, pripojte ju. Svoj LED kolík som prepojil s pinom A0 Esp8266.
• Pripojte jeden koniec pásky LED k ovládaču. ws2812b LED pásik sa pripája k ovládaču pomocou kolíka DI. Logické napätie pre LED pásy ws2812b je 5V. Ak používate dosky ako Arduino, môžete pin DI pripojiť priamo na kolík ovládača. Napätie logickej úrovne je pre väčšinu dosiek Esp8266 3,3 V, preto použite prevodník logickej úrovne alebo ovládač pásika LED. Na dosku vodiča som spájkoval DI Strip drôt a dosku vodiča pripojil na pin A5 Esp8266.
• Pripojte ďalší koniec pásky LED k napájaciemu zdroju. Ten s kolíkom DO. Ak je to potrebné, zapojte zástrčku do zásuvky. Nezabudnite izolovať vodiče.

Môj pás LED ws2812b je napájaný 5V. Napájal som pás aj ovládač z jedného zdroja AC-DC 5V. Ak váš pás LED pracuje s napätím 12 alebo 24 V, použite na zníženie napájania všetku elektroniku z jedného zdroja napájania menič napätia.

Krok 6: XOD

Naprogramujme ovládač.

Rovnako ako v mojich predchádzajúcich projektoch používam na firmvér radiča vizuálne programovacie prostredie XOD.

Vydal som niekoľko knižníc, ktoré budete potrebovať na vytvorenie programu. Nezabudnite ich teda pridať do svojho pracovného priestoru XOD.

• gabbapeople/vianočný stromček - knižnica obsahuje ovládač ws2811 Neopixel a obal na snímač farby tcs34725.
• gabbapeople/color - Knižnica na prácu s farbami v XOD.

Ďalej popíšem, ako naprogramovať toto zariadenie v XOD.

Krok 7: Programovanie

Tu sú uzly, ktoré potrebujete:

Uzol tsc-farebného senzora.

Toto je prvý uzol, ktorý sa umiestni na opravu. Slúži na meranie hodnoty farby zo senzora. Node používa na výmenu dát rozhranie I2C.

Farebný senzor detekuje farbu povrchu v stupnici RGB. Farba je výsledkom interakcie medzi zdrojom svetla, predmetom a pozorovateľom. V prípade odrazeného svetla sa svetlo dopadajúce na predmet odrazí alebo absorbuje v závislosti od vlastností povrchu. Väčšina farebných senzorov obsahuje žiarič bieleho svetla a tri snímače intenzity svetla s farebnými filtrami.

• Vstupné kolíky LED a LUM sú pre vstavanú diódu LED na oddeľovacej doske senzora. Táto vstavaná LED dióda je svetelným emitorom senzora. Podľa svojej schémy vložím hodnotu A0 na kolík LED a nastavím hodnotu 1 jasu do kolíka LUM.
• IT pin nastavuje hodnotu času integrácie. Tento faktor opisuje niekoľko cyklov na integráciu farby. Možné hodnoty IT sú 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• Hodnota GAIN pin je zosilňovací faktor. Tento koeficient zvýrazňuje farbu. Hodnotu farby môžete vylepšiť 4, 16 alebo 60 -krát. Farbu nemôžete vylepšiť. Potom sa hodnota na kolíku GAIN musí rovnať 1. Najpresnejší výsledok som získal pomocou hodnoty 20 IT a 60 GAIN.
• PIN INIT spúšťa inicializáciu senzora a nastavuje vlastné faktory. Zmením hodnotu PIN INIT na On boot.
• Kolík UPD spustí nové čítanie senzora. Nech je táto hodnota spojitá.

Uzol tcs-color vygeneruje hodnotu farby vo forme vlastného typu farby.

Uzol ws2811

Tento uzol sa používa na nastavenie LED pásu alebo matice.

• DI pin je pre číslo portu dosky, ku ktorému je pripojený pásik LED alebo matica. Podľa svojej schémy som do toho vložil hodnotu A5.
• Vložte počet použitých LED diód na pin SIZE. Mám 2 LED pásy s 50 diódami navzájom prepojené, takže som nastavil hodnotu SIZE na 100.
• Pin B nastavuje celkový jas pre všetky LED diódy v rozsahu od 0 do 100. Jas som nastavil na 80.

Tento uzol inicializuje váš pásik alebo maticu LED a skonštruuje vlastný typ ws2811 pre ďalšie operácie.

Farebný uzol

Keď je uzol ws2811 nainštalovaný, môžete pásik LED ovládať pomocou rôznych funkčných uzlov.

• farba-všetko. Node namaľuje všetky LED diódy na páse alebo matici zvolenou farbou.
• farebný pixel. Farby uzla konkrétnej LED diódy na páse vo zvolenej farbe. Vložte číslo pixelu na kolík PN.
• farba-n-pixelov. Farby uzla skupinu N LED diód vo vybranej farbe. Zadajte počiatočné číslo LED skupiny pomocou kolíka STRT. Na kolíku STEP uveďte usporiadanosť skupiny. Napríklad na vymaľovanie každej druhej LED diódy počínajúc číslom 30 a končiacim číslom 70 zadajte nasledujúce hodnoty: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); KROK = 2.

V tomto projekte ovládam všetky LED diódy súčasne a používam uzol color-all.

Prvý vstupný pin uzla color-all prepojím s výstupným pinom uzla ws2811. Potom prepojím vstupný kolík CLR, ktorý preberá hodnotu farby, s výstupným kolíkom senzora.

Pulz na kolíku SET uzla farba-všetko spustí novú sadu farieb.

Uzol tlačidla

Pomocou tlačidla informujem ovládač o novom objekte pred snímačom farieb. Za týmto účelom umiestnim uzol tlačidla na opravu a prepojím jeho výstupný pin PRS s kolíkom SET uzla color-all. Kliknutím na tlačidlo sa tak vygeneruje impulzný signál na zmenu farby.

Tlačidlo som pripevnil na kolík A2 Esp8266, takže na kolík PORT som vložil hodnotu A2.

Čistiaci uzol

Farebný senzor môže produkovať farebné hodnoty v obrovskom rozsahu. LED pás však nie je schopný zobrazovať medzi odtieňmi. Na vyriešenie tohto problému používam iba takzvané čisté farby. Majú ľubovoľný odtieň, ale vždy majú svoju saturáciu na maximum. Na vyčistenie hodnoty farby umiestnim uzol čistenia medzi uzly tsc-color-sensor a color-all.

Oprava je pripravená. Môžete stlačiť Deploy, vybrať typ dosky a nahrať ju do zariadenia.

Krok 8: Zostavenie. Rám

Môžem začať vytvárať mäkké puzdro a uistiť sa, že zariadenie funguje tak, ako má.

Ako rám som vytlačil vzor škatule na hrubý kartón.

Potom ohnite strany krabice a vytvorte štvorcový otvor pre snímač farieb.

Poznámka:

Tento prípad som vyrobil špeciálne pre svoje elektronické súčiastky, ktoré sa s najväčšou pravdepodobnosťou líšia od vašich. Puzdro nie je univerzálne, okrem toho môžete mať úplne inú hračku. Preto používajte predstavivosť!

Krok 9: Zostavenie. Látka

Navliekol som na seba dve rôzne látky.

Mäkká hrubá tkanina je pre objem a tenká je pre vzhľad. V oboch tkaninách som tiež urobil otvor pre senzor.

Kartónový rám som na tkaninu zafixoval obyčajnou lepiacou páskou. Rovnakým spôsobom som upevnil okraje otvoru.

Potom som odstrihla ďalšie kusy látky a ručne zošila obrys otvoru zvnútra.

Musím povedať, že nie som najlepší krajčír, takže neposudzujte kvalitu. =)

Krok 10: Zostavenie. Mäkké puzdro

Látku som natiahol a zafixoval rovnakou lepiacou páskou. Páska zostane vo vnútri puzdra a nebude viditeľná.

Potom som zariadenie umiestnil do rámu a úplne ho obšil okolo obrysu, okrem jedného rohu, kde vedú drôty.

Krok 11: Zostavenie. Hračka a zariadenie

Svoje zariadenie som prišil k labkám medvedíka.

Chcela som, aby to vyzeralo, že drží malý vianočný darček.

Krok 12: Výsledok

Akonáhle je zariadenie naprogramované a pripevnené k hračke, môžete pripojiť LED pás a postaviť hračku pod stromček!

Pripojte farebné predmety k darčeku medvedíka a strom bude vymaľovaný v rovnakej farbe!

Prihláste sa na odber Ak sa vám páči tento mini projekt! =)

K dispozícii bude množstvo rôznych vtipných návodov.