Synchronizované LED diódy WiFi siete: 3 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Autor: CarlSTeleToyland Nasledovať viac od autora:

O: Výrobca od detstva so všetkými klasickými príznakmi, výrobca robotov a produktový manažér CTO/Tech pre internetový softvér. Viac o spoločnosti CarlS »

Tento projekt je zbierkou LED tyčí s individuálne ovládateľnými digitálnymi LED diódami (WS2812b „Neopixels“). Umožňujú vykonávať animácie naprieč nimi bez toho, aby ich prepojili. Na vzájomné prepojenie používajú sieť WiFi a animácia sa prispôsobuje tomu, aby v sieti bolo viac alebo menej pruhov.

Inšpiráciou bolo, aby pár veľkých bubnov ozdobil palcáty/obušky na vianočný sprievod. LED animácia medzi nimi je synchronizovaná. LED diódy môžu byť tiež pásy namiesto pásikov.

Druhým použitím je inštalácia LED art, kde nechcete viesť dátový vodič medzi všetkými LED diódami v miestnosti - stačí, aby boli zapojené jednotlivo.

Pre tento projekt nie sú pripojení k internetu. Zriadili si vlastné súkromné prístupové body WiFi a webové servery. Tento projekt teda nezávisí na externých sieťach a môže bežať na vzdialených miestach. Fungujú na 5 V, takže ich možno ľahko napájať pomocou externých batérií mobilného telefónu!

Krok 1: Diely

V projekte boli pre každý pás použité nasledujúce časti:

• Nevodotesný LED pás WS2812b. Použil som 30 LED diód na meter. Tie, ktoré nie sú vodotesné, majú zvyčajne už pripevnenú obojstrannú pásku, aby sa dali ľahko namontovať. Na kanál budete potrebovať 1 meter, pretože kanály sú metrové. Viac LED na meter je v poriadku - uistite sa, že máte k dispozícii zodpovedajúci veľký zdroj napájania. Každá (5050) LED dióda v týchto pásoch môže používať až 60 mA, keď je úplne zapnutá.
• Plastový kryt elektronického projektu 60x36x25mm - tento je dostatočne malý na to, aby pojal D1 Mini.
• Konektor DC pre montáž na panel 5,5 mm x 2,1 mm
• Napájací zdroj 5 V - 2 ampérový by mal byť v poriadku, s 30 LEDkami @ 0,06 amp, keď je zapnutý.
• Kábel USB na 5,5 mm x 2,1 mm, ak chcete tento projekt napájať z batérie USB
• Doska D1 Mini ESP8266 - tiež k dispozícii za menej peňazí, ale s dlhším čakaním.
• Hliníkový kanál s krytom a koncovkami pre LED pásy. Na výber je mnoho profilov. Tento je dostatočne široký pre LED pásy WS2812b (12 mm) a nízky profil.
• Hliníková tyč - žľab je široký 17 mm, takže hliníková tyč so šírkou 1/2 palca je dobrej veľkosti. Na každú vyrobenú tyč by mala byť hrúbka 1/16 palca a 6 palcov.
• Obojstranná penová páska - 1/2 palca široká.
• Kondenzátor 1 000 uF - odporúča sa pre každý pásik, aby sa zabránilo poškodeniu špičiek napätia diódami LED.
• Pripojovací drôt. Tento 26 -silikónový silikónový drôt je veľmi flexibilný a pomáha zabrániť tomu, aby drôt ťahal spájkovacie podložky z pásika LED. Tiež sa neroztopí, keď sa ho dotknete spájkovačkou. Použil som aj servo drôt, ktorý je tiež veľmi flexibilný, ale silikónový drôt je môj nový obľúbený drôt. Budete potrebovať iba 6 palcov z každej farby (červená, čierna, žltá).
• Prepojovacie vodiče - ženská červená, čierna a žltá sa používajú na pripojenie k CPU. Ak ste sebavedomí, môžete ich preskočiť a spájať zapojovací drôt priamo s doskou.
• Rezistor 330 ohmov na zníženie šumu v dátovom vedení LED pásikov.
• Signálna dióda 1N4448 alebo podobná, ktorá umožňuje 3,3v procesoru spoľahlivo poháňať 5v LED pásik.
• 3mm zmršťovacia bužírka - budete na to potrebovať iba asi 5 palcov.

Krok 2: Postavte tyče

Konštrukcia tyčí je rovnaká ako v tomto predchádzajúcom návode. Tu sú podobné podrobné obrázky z nedávneho zostavenia a diskusiu nájdete o tomto inom návode.

Jeden nový tip na prilepenie diód LED k hliníkovému kanálu: Niekedy je obojstranná páska na pásoch LED o niečo kratšia ako doska plošných spojov LED a v páse LED uvidíte miernu pracku. Ak pásku v tomto mieste jednoducho prestrihnete, položí sa naplocho.

Tiež som použil niekoľko kvapiek UV lepidla na uzamknutie napájacieho drôtu a všetkých častí pásu LED, ktoré nezostali dole.

Namiesto regulátorov Particle Photon tento projekt použil použité dosky WeMos D1 Mini na základe čipovej sady ESP8266. Na projekt LED sú pekné a malé. Použil som mužské hlavičky, aby bol priestor pre ženské prepojky. Reverzné konektory sa nezmestia do krytu. Tento prístup je tiež ľahko spájkovateľný. Použil som tiež drôt s plným jadrom s rozmerom 20 mm s krimpovanými konektormi a funguje to tiež, ale je to namáhavejšie.

Tieto tyče používajú rovnaký obetavý prístup LED pre prvú LED. V praxi to naozaj nie je viditeľné. Mierna medzera medzi prvými dvoma je tiež takmer nepostrehnuteľná

Ak máte v úmysle použiť svorky na montáž hliníkového kanála, hliníková tyč spájajúca kanál s projektovou skrinkou môže prekážať priamej montáži klipov na stenu, takže možno budete musieť dať podložky alebo voľnú maticu pod aby ich oddelili o 1/16.

Krok 3: Sieťový kód

Na každej z diód LED je spustený rovnaký kód. Základom tohto projektu je bezbolestná Knižnica na https://gitlab.com/BlackEdder/painlessMesh. Táto knižnica zvláda väčšinu nízkoúrovňových prác pri vytváraní prístupových bodov, webových serverov atď. Každý panel je uzlom siete.

Sieť má jeden ovládač a oznámenia o zmene animácie sú vysielané do všetkých uzlov/pruhov LED. V prípade veľkej siete môže byť v správach určitá latencia, ale v rozsahu, v akom som pracoval, to nebolo viditeľné.

Pri spustení uzol predpokladá, že je to ovládač, ale potom správa changedNodes spustí vyhodnotenie. Kontrolér sa stane najnižším # čipom v sieti. Obvykle trvá jednu alebo dve sekundy, kým sa všetky uzly usadia a začnú používať jeden ovládač. Mohli by ste vynaložiť viac úsilia na rýchlejšiu synchronizáciu (v polovici animácie), ale tieto správy o zmenách sú dosť diskutabilné, a tak trochu trvá, kým sa sieť aj tak usadí. V praxi to znamená, že keď sa znova synchronizujú, zostanú veľmi pevné.

Pri animáciách, ktoré prekračujú pruhy, kód získa zoznam uzlov, zoradí ho a potom nakreslí iba vtedy, ak je nakreslený aktuálny uzol. Triedia sa v poradí podľa ID čipu, takže môžete vytvárať animácie, ktoré budú konzistentné bez ohľadu na to, kedy sa spustia. Animácie sa tiež prispôsobia vypúšťaným uzlom.

Kód animácie sa zobrazí na troch miestach. Prvou je funkcia receiveCallback, kde lišta dostala nový príkaz animácie. Je to celkom jednoduché - stačí nastaviť veľkosť kroku načasovania animácie a vynulovať počítadlá. Druhé miesto je vo funkcii slučky. Tam kód skontroluje, či je aktuálna animácia dokončená, a prejde na ďalší krok. Posledným miestom pre kód animácie je funkcia stepAnimation, kde sa kreslí všetko.

Systém používa na aktualizáciu milis časovač - vyhýba sa použitiu funkcie oneskorenia, pretože blokuje niektoré knižnice. Milis kód by sa mal správne prevrátiť.

Všimnite si toho, že som mal problémy s knižnicou NeoPixel alesslessMesh s viac ako jednou diódou LED, a tak som prešiel na FastLED.

Tu je kód na GitHib a je tu tiež priložený. Do značnej miery ho naložíte na všetky pruhy a ste pripravení začať s kódovaním LED animácie!