Viacfarebná maliarska palica na báze Arduina: 13 krokov (s obrázkami)

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

Svetelná maľba je technika, ktorú používajú fotografi, kde sa pomocou zdroja svetla kreslia zaujímavé vzory a fotoaparát ich dáva dohromady. Výsledkom bude, že fotografia bude obsahovať stopy svetla, ktoré v ňom v konečnom dôsledku poskytnú vzhľad obrazu pomocou svetla.

Fotografi bežne používajú nástroje ako svetlá baterky, trubicové svetlá a iný zdroj svetla na vytváranie svetelných malieb, ale tieto nástroje sú vážne obmedzené úzkym rozsahom farieb, ťažkým ovládaním a ovládaním. Svetelná maliarska palica, ktorú som vyrobil, môže tieto obmedzenia ľahko prekonať.

Hlavné vlastnosti našej svetlej maliarskej palice sú:

• Ovládané WiFi - Túto svetelnú palicu je možné veľmi jednoducho ovládať (zapínať/vypínať, meniť farby) pomocou jednoduchého prehliadača v rámci akýchkoľvek zariadení s podporou WiFi. Vďaka tomu budú tieto zariadenia WiFi fungovať ako diaľkové ovládanie a fotografi sa pri vytváraní svojho majstrovského diela môžu hrať s rôznymi farbami.
• Štandardné farby - Táto páčka je kódovaná tak, aby vysielala štandardné farby ako (červená, modrá, zelená, zlatá, dúha, biela) pomocou jednoduchého zadávania tlačidiel.
• Vlastné farby - Okrem štandardných farieb je táto palica schopná generovať akúkoľvek farbu podľa želania fotografa. Bol pridaný s funkciou zadávania kódu RGB ľubovoľnej farby, ako chcete, napríklad azúrová, purpurová, tyrkysová, olivová, gaštanová atď. Vyhľadajte „Kódy farieb RGB tu“a použite ich na získanie vlastnej farby.

Krok 1: Potrebný materiál

Uviedol som zoznam materiálov potrebných na vytvorenie tohto projektu. Tiež som pridal odkazy, kde si ho môžete kúpiť z Amazon.com. Nákup materiálov z nižšie uvedených odkazov mi prinesie určité provízie a tým ma podporí v budúcich projektoch:)

1. Arduino Uno - Kúpte si tu
2. LED pás RGB WS2812 (25 LED) - kúpte tu
3. Powerbanka (5v, 10 000 mAh) - Kúpte si tu
4. Modul ESP8266 - kúpte tu
5. Modul obojsmerného logického prevodníka - Kúpte si tu
6. Pripojovacie vodiče

LED pás WS2812 RGB - Tieto LED diódy RGB sú navzájom spojené a predávajú sa v kusoch 60/120 ks. Najdôležitejšie je, že táto RGB LED dióda má v sebe integrovaný čip, čo zase uľahčuje ovládanie. Podrobné vysvetlenie je mimo tohto rozsahu. Bližšie informácie nájdete v tomto odkaze „WS2812 LED pás funguje“.

Modul ESP8266: Toto je malá vývojová doska WiFi široko používaná v projektoch IOT. Ak ste ESP8266 predtým nepoužívali, pozrite sa na tento odkaz v časti „Začíname s modulom ESP8266“.

Modul obojsmerného logického prevodníka: Tento modul umožňuje Arduinu komunikovať s modulmi ESP8266 prevodom signálu z úrovne 5 V na úroveň logiky 3,3 V.

Krok 2: Blokový diagram

Tento projekt maľovania svetlom je založený na koncepte IOT, kde sa dve sieťové zariadenia navzájom spájajú a vytvárajú sieť, čím sa nadväzuje komunikácia a ovládanie. Tu Arduino bude hostiteľom webovej stránky a bude fungovať ako server. Táto webová stránka bola navrhnutá tak, aby od používateľa preberala vstupy ovládania LED (farby: červená, modrá, zelená a ON/OFF). Na túto hostenú webovú stránku je možné pristupovať prostredníctvom zariadenia s podporou WiFi, ktoré je prepojené s Arduinom, a ovládať k nemu pripojený RGB LED pás.

Aby ste lepšie porozumeli tomuto projektu, odporúčam vám prečítať si článok „Vytvorenie webového servera Arduino pomocou ESP8266“. To vám poskytne základné koncepčné porozumenie fungovaniu tohto projektu. Stručne povedané, Arduino bude v tomto projekte vykonávať nasledujúce činnosti:

1. Príkazom ESP8266 sa pripojte k hotspotu WiFi nášho zariadenia.
2. Vytvorte server pomocou dosky ESP Hostujte webovú stránku v samotnom Arduine a počkajte, kým požiadavku zadajú externí klienti (prehliadač zariadenia)
3. Akonáhle je požiadavka klienta zadaná, Arduino odošle webovú stránku klientovi (prehliadaču zariadení) prostredníctvom modulu ESP8266.
4. Potom bude od klienta nekonečne vyhľadávať príkazy LED (bude vysvetlené v časti webového rozhrania).
5. Akonáhle sú prijaté príkazy LED, Arduino to spracuje a aktivuje RGB LED pásik, ktorý je k nemu pripojený.

Krok 3: Schéma zapojenia

Vyššie uvedená schéma zapojenia ukazuje, ako prepojiť Arduino s LED pásikom ESP8266 a RGB. Ako si môžete všimnúť, TX a RX Arduina, ktoré pôjdu do logického prevodníka, kde sa signály posunú na 3,3 V kompatibilné s ESP8266. Pin 6 Arduino, čo je pin PWM, napája impulz riadenia času na ovládanie farby RGB LED pásu.

Existujú dva LED diódy, ktoré slúžia ako indikátory pre tento projekt. LED D2 indikuje vždy, keď je projekt ZAPNUTÝ. Zatiaľ čo LED D1 indikuje, kedy Arduino úspešne vytvoril webový server. Táto zelená LED dióda pomôže používateľovi pochopiť, že server je pripravený prijať požiadavku od klienta (prehliadača).

Výber powerbanky je skutočne dôležitý, pretože obvod môže zhruba čerpať maximálny prúd okolo 1700mA. V každom okamihu som použil batériu 5,1/10 000 mAh s prúdovým výstupom 2A.

Krok 4: Pripojenie vášho ESP8266 k WiFi hotspotu

Modul ESP8266 je schopný zapamätať si párované hotspoty. Tento projekt funguje na základe schopnosti automatického pripojenia k predtým pripojeným hotspotom. Modul ESP8266 je možné ovládať pomocou príslušných AT príkazov. Pomocou Arduina môžeme tieto príkazy odovzdať a prinútiť modul ESP, aby sa pripojil k nášmu hotspotu zariadenia.

Za týmto účelom nahrajte kód „Bareminimum“do Arduina. Teraz prepojte ESP8266 s Arduino, ako je uvedené nižšie, pomocou logického posúvača.

Arduino RX -> Logický radič -> ESP8266 RX

Arduino TX -> Logický radič -> ESP8266 TX

Teraz otvorte svoj sériový monitor s prenosovou rýchlosťou 57 600 (predvolená prenosová rýchlosť modulov ESP8266) a zvolenou možnosťou „NL aj CR“. Zadajte nasledujúce príkazy.

1. AT
2. AT+RST
3. AT+CWJAP = "SSID vášho zariadenia", "Vaše heslo"

Akonáhle dostanete potvrdenie „WIFI CONNECTED“a „WIFI GOT IP“vo vašom sériovom monitore. Tento krok je vykonaný a váš modul ESP sa automaticky pripojí k môjmu zariadeniu pri nasledujúcom zapnutí.

Krok 5: Webové rozhranie a jeho kód

Webové rozhranie je veľmi dôležité, pretože bude slúžiť ako používateľské rozhranie, cez ktoré prídu príkazy do Arduina prostredníctvom ESP8266. Naše webové rozhranie je veľmi jednoduché a je kódované v jednoduchom HTML. Tlačidlá v tomto rozhraní odovzdávajú príkaz GET s parametrom URL pri každom stlačení tlačidla. Nasleduje zoznam tlačidiel s príslušnými parametrami adresy URL.

1. 6 tlačidiel pre štandardné farby - „/červená“, „/šedá“, „blu“, „/whi“, „/gol“, „Rai“
2. Vlastné zadávanie farieb pomocou hodnôt RGB - „? R = 255 & G = 255 & B = 255“
3. Vypnúť pásik - „/Vypnúť“

Z niektorých dôvodov som sem nemohol umiestniť kód webového rozhrania, tento kód môžete získať v tomto odkaze.

Krok 6: Algoritmus a kód

Pred nastavením hardvéru je potrebné, aby ste kód nahrali do Arduina, pretože je potrebné ho zabaliť do kontajnera a nie je možné ho vykonať kedykoľvek neskôr. Odvtedy som napísal algoritmus, ktorý vám pomôže porozumieť kódu Arduino.

Algoritmus:

1. Resetujte modul ESP8266 odoslaním príkazu „AT+RST / r / n“.
2. Skontrolujte odpoveď z ESP8266 a zistite, či je pripojenie k hotspotu nášho zariadenia úspešné. Po pripojení začnite dodávať sekvenciu príkazov „Vytvorenie servera“(pozri nižšie) do ESP8266.
3. Monitorujte odozvu pre každý vstupný príkaz.
4. Všetky tieto príkazy by mali vrátiť odpoveď „OK / r / n“, v prípade nesprávnej odpovede príkaz zopakujte s nesprávnou odpoveďou alebo „CHYBA“.
5. Keď sú všetky sekvencie príkazov na vytvorenie servera úspešne úspešné, rozsvieťte zelenú diódu LED na pine 12 Arduina. Užívateľ bude znamenať, že poskytne požiadavku klienta.
6. Vynútite, aby Arduino počkalo na požiadavku klienta z akéhokoľvek prehliadača, ktorý sa nachádza v sieti LAN alebo v sieti.
7. Akonáhle je požiadavka klienta zadaná, skontrolujte ID pripojenia a odošlite príkaz „AT+CIPSEND …“. vložením príslušného ID pripojenia.
8. ESP8266 reaguje znamienkom „>“, ktoré naznačuje jeho pripravenosť na prijatie znakov. Po prijatí tohto odoslať kód webovej stránky, ktorý sme videli v predchádzajúcom kroku, do klientskeho prehliadača prostredníctvom modulu ESP8266.
9. Teraz bude webová stránka viditeľná v klientskom prehliadači používateľa, Arduino potom vstúpi do stavu skenovania na neurčito pre „LED príkazy“od klienta.
10. Webová stránka bola napísaná tak, aby poskytovala jedinečný parameter URL pre každé stlačenie tlačidla, takže pri každom stlačení tlačidla modul ESP odošle požiadavku GET s týmto jedinečným parametrom adresy URL.
11. Arduino by malo spracovať túto adresu URL a podľa toho poskytovať ovládanie RGB LED pásu.

Príkazy na vytvorenie servera:

• AT
• AT+CWMODE = 3
• AT+CIPSTA = 192.168.43.253 (pre zariadenie Android)
• AT+CIPMUX = 1
• AT+CIPSERVER = 1,80

Kód:

Aby vám tento projekt mohol fungovať, musíte nainštalovať túto „knižnicu Adafruit Neopixel“, stiahnuť a nainštalovať.

Kód Arduino pre tento projekt môžete získať v tomto odkaze -> „Arduino ovládaná lampa na maľovanie svetlom“

Krok 7: Príprava žiarovky Light Stick

Natočil som video o výrobe tejto „Prútika na maľovanie svetlom“, pozrite sa na väčšiu názornosť.

Začnite spájkovaním vodičov na koniec pásky LED. Pokračujte v nanášaní horúceho lepidla, aby bolo spojenie pevnejšie. Nájdite kúsok plastového pásu, na ktorý môžete nalepiť LED pás. Použil som plastovú tubu, z ktorej pochádzajú integrované obvody. Mám toho veľa ležiaceho vo svojom dome, tak som sa rozhodol využiť to a perfektne to vyhovovalo.

Vystrihnite baliacu trubičku alebo čokoľvek, čo považujete za použiteľné, na požadovanú veľkosť. LED pás som nalepil na baliacu trubicu pomocou silného lepidla. Horúce lepidlo na to nemusí byť dobrý nápad, pretože prebytočné teplo môže poškodiť diódy LED a to je posledná vec, ktorú chceme, aby sa stalo. Potom som ho nechal asi 20 minút zaschnúť, aby mohol stuhnúť.

Krok 8: Výber kontajnera a nastavenie palice

Toto je veľmi dôležitý krok, pretože do tohto kontajnera pôjdu moduly powerbank, Arduino, indikačné diódy LED a ESP8266. Vyberte nádobu vhodnej veľkosti, aby sa do nej zmestili všetky vyššie uvedené položky. Vybral som si valcovú nádobu, aby sa mi pri ich obsluhe ľahko držalo.

Pretože som si vybral valcovitý, označil som smer, v ktorom bude LED pás smerovať, šípkou. Označil som kontajner, aby ma sprevádzal pri vkladaní obsahu do kontajnera. Na spájkovaciu pištoľ nasaďte do uzáveru nádoby malý otvor. Uistite sa, že ste urobili dostatočne veľkú dieru, aby sa do nej zmestila svetelná tyč.

Po vložení tyčinky do uzáveru ju zalepte pomocou lepiacej pištole a uistite sa, že je tyčinka stabilná a nepohybuje sa.

Krok 9: Zostavenie napájacej banky a indikátorov LED

Power banka bude v porovnaní s inými komponentmi tohto projektu dosť ťažká. Powerbanku umiestnite na ľavú stranu čiary nakreslenej v kontajneri. Preto je dôležité zabezpečiť, aby sa počas prevádzky nepohyboval. Na tento účel som použil suchý zips a pevne som ho omotal okolo power banky. Vnútri nádoby som umiestnil ďalší pár náplasti na suchý zips. Power banku som prilepil k suchému zipsu a drží ju dosť pevne a to je to, čo potrebujem.

Prepínač umiestnite presne oproti nakreslenej čiare. Tento prepínač je určený na zapnutie/vypnutie celého projektu. Pod vypínačom. Umiestnite dve LED diódy (červenú a zelenú) a každú spájkujte pomocou rezistora (referenčný diagram pozri v kroku 3). LED diódy a prepínač by mali byť priamo oproti smeru, v ktorom sa zapne osvetľovacia páčka. To má zabrániť nechcenému rušeniu svetlom z LED diód pri maľovaní svetlom. Pripojte odizolovaný kábel USB a niekoľko konektorov k tlačidlu, ako je znázornené na poslednom obrázku. Konektorové káble slúžia na napájanie modulov Arduino a ESP8266.

Krok 10: Zostavenie modulov Arduino a ESP8266 vo vnútri kontajnera

Spojte dosku Arduino a modul doplnku ESP8266, ktorý tiež obsahuje obojsmerný logický radič úrovní. Zapojte drôt, prilepte a dajte dohromady. Keď ste to urobili, vložte to do nádoby, urobil som to s maximálnou starostlivosťou, pretože by som sa mal uistiť, že sa žiadny z drôtov nezamotáva. Dôvodom je, že som si vybral nádobu s menším priemerom. Ale na druhej strane je kontajner veľmi šikovný a ľahko sa zmestí do mojich dlaní.

Pripojte vodiče zo svetlo natieracej tyčinky k napájacím svorkám a 6. kolíku Arduino. Po dokončení starostlivo zatvorte uzáver nádoby.

Krok 11: Zakryte to

Nádobu prikryte čiernou páskou alebo iným materiálom. Toto má zabrániť tomu, aby svetelné interferencie narušovali činnosť svetelného lakovania. Dôvodom je, že Arduino, ESP8266 a Power bank majú v sebe LED diódy. Ich odkrývanie môže prekážať a kaziť Fotky.

Na tento účel som použil čiernu pásku. Aj keď na tento účel môžete použiť čokoľvek iné, čo si vyberiete. Po dokončení bude svetelná tyčinka na ovládanie pomocou WiFi pripravená k namaľovaniu niekoľkých chladných odtieňov.

Krok 12: Otestujte to

1. Zapnite vypínač a červená LED dióda by sa mala rozsvietiť
2. Počkajte, kým sa nerozsvieti zelená LED dióda, k tomu zvyčajne dôjde do 5 až 10 sekúnd a znamená to, že je vytvorený server Arduino.
3. Hneď ako začne zelená dióda LED svietiť, otvorte prehliadač a zadajte adresu IP 192.168.43.253 a spustite URL.
4. Webová stránka, ktorú sme videli v kroku 5, by sa mala zobraziť na vašej obrazovke.
5. Teraz pracujte s webovým rozhraním a ovládajte pás LED
6. Choďte a urobte si parádnu maľbu svetlom.

Krok 13: Čo si zapamätať a niekoľko ďalších fotografií

• Tento projekt je založený na schopnosti ESP8266 automaticky sa pripojiť po zapnutí k hotspotu WiFi. Pred použitím v tomto projekte teda musí byť ESP8266 a vaše zariadenie hotspot spárované najmenej raz.
• Arduino bolo naprogramované tak, aby zvládalo iba jednu klientsku komunikáciu, čo znamená, že iba jeden prehliadač môže požiadať Arduino o ovládanie LED diód.
• Na vytvorenie servera Arduino s ESP8266 existuje čakacia doba. Koniec tejto doby čakania je možné rozpoznať zelenou diódou LED.
• Hneď ako sa rozsvieti zelená LED dióda, môžete začať s požiadavkou klienta z vášho prehliadača. Celý projekt by ste mali dodať so zdrojom najmenej 2A, aby bol bezproblémový.
• Tento projekt bol úspešne testovaný s prehliadačom Google Chrome pre stolné počítače a Opera pre smartfóny.

Dúfam, že sa vám tento návod páči, vyskúšajte ho a dajte mi vedieť výsledok. Plánoval som navrhnúť DPS pre tento projekt a čoskoro to zverejním tu. Ďalšie nápady na zlepšenie sú veľmi vítané.

Tento projekt si vyžiadal veľa času na zostavenie a zdokumentovanie vytvorenia inštrukcie. Ak si myslíte, že to stojí za to, prosím, hlasujte za mňa v „LED Contest“, „Arduino Contest“a „Súťaž o diaľkové ovládanie“. Dúfam, že sa uvidíme s ďalším pokynom

Druhé miesto v súťaži LED Contest 2017