Webové SMART LED animačné hodiny s webovým ovládacím panelom, synchronizácia časového servera: 11 krokov (s obrázkami)

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

Príbeh týchto hodín siaha ďaleko do minulosti - viac ako 30 rokov. Môj otec bol priekopníkom tejto myšlienky, keď som mal iba 10 rokov, dávno pred revolúciou LED - vtedy, keď LED diódy dosahovali 1/1 000 jasu svojej súčasnej oslepujúcej brilancie. Skutočný inovátor kódoval v montážnom jazyku a ručne zapojil každú jednotlivú diódu LED (pôsobivý výkon trpezlivosti a odhodlania)! Jeho pôvodná verzia funguje dodnes.

Chcel som to vyzdvihnúť tam, kde skončil, a využiť pokroky v technológiách na vytvorenie krásnych hodín s webovým pripojením, farebných, zábavných na hranie a plných záujmu. Je to pokročilejšie, až by sme chceli hodiny sprístupniť verejnosti ako open source projekt, ale tiež poskytnúť hotové výrobky záujemcom o nákup. Ak zistíte, že máte záujem podporiť, pozrite sa na našu nezávislú kampaň!

Dnešné hodiny majú množstvo funkcií a sú úplne hotovým a fungujúcim výrobkom. Sme veľmi radi, že to dopadlo tak z hľadiska kvality a funkčnosti, ako aj z hľadiska sady funkcií a stability. Hodiny sa synchronizujú každú minútu s časovým serverom, čím zaisťujú, že čas bude vždy perfektný. Používateľom stačí nastaviť časové pásmo iba raz, povoliť režim letného času a už nikdy si nebudú musieť robiť starosti s nastavením hodín!

52 rôznych animácií s nastaviteľnou farbou, rýchlosťou a jasom poskytuje užívateľovi presné ovládanie a nekonečné variácie. Obľúbené režimy sú uložené v pamäti. Je možné nastaviť svetelné časovače a denné udalosti, ktoré umožňujú používateľom vizuálne upozorniť na vybraný čas. Špeciálne prázdninové režimy môžu vášmu domu dodať slávnosť počas Halloweenu, Nového roka alebo Vianoc. Máme dokonca špeciálny režim pre deň pi, kde hodiny každú hodinu animujú číslice pi pre 100 číslic.

Hodiny sú poháňané webovým uzlom Node MCU ESP8266 a sú programované pomocou jazyka arduino a obľúbených knižníc c ++, ktoré sú štandardom na platforme arduino. Chcete si jeden vyrobiť? Tu je postup:

Krok 1: Zostavte materiály

Tu je kompletný zoznam všetkého, čo budete potrebovať, s cenami a odkazmi.

• 18 "priemer 1" hrubý kruhový drevený blank - 10,40 dolára - Lowes
• Svetlo rozptyľujúci akryl - 5,79 dolára + 6,55 dolára poštovné = 12,34 dolára od Amazonu
• (2) Reťazce s LED káblami s dĺžkou 50 - 11,67 dolárov x 2 = 23,34 dolára od spoločnosti eBay
• Bočné vyžarovanie LED - 26,62 dolárov od spoločnosti Adafruit
• ESP 8266 Node MCU - 8,39 dolárov od Amazonu
• 2,5 mm pigtail - 6,99 dolárov (balenie po 10) od Amazonu
• Doska na prototypovanie 4 cm x 6 cm - 9,99 dolárov (balenie 10 ks - budete potrebovať 1 kus) od Amazonu
• Koncové bloky - 7,99 dolárov (balenie po 20 - budete potrebovať 5)
• 1x8 kus borovice - 4,79 dolárov od Lowes
• 1/4 kusa podlahového materiálu z tvrdého dreva (pre stojan) Číslo položky 422633 - 10,48 dolárov od Lowes
• (1) Napájanie 5v, 5a - 14,99 dolárov od Amazonu
• 2,7 mm úžitkový podkladový materiál (položka 757295000023) - 10,98 dolárov od Home Depot
• (20) Čierne skrutky do dreva #6 - 6,83 dolárov - Amazon
• Moridlo a číry lak. Všeobecné povrchové úpravy odporúčané! - približne 20 dolárov od spoločnosti Woodcraft
• (2) Čierne 1/4-20 orechov (položka 755801) - 1,38 dolára od Lowes
• (2) Čierne skrutky s plochou hlavou 1/4-20 (položka 755806) - 1,49 dolárov

Celková cena uvedených položiek tu: 177,38 dolárov

Potrebné nástroje:

1. CNC stroj
2. Horúca lepiaca pištoľ
3. Spájkovačka
4. Dremel alebo ručný pilník
5. Odizolovače drôtov

Krok 2: Zoznámte sa s webovou stránkou

Vďaka tejto časti sú hodiny zábavné a chladné. Webová stránka je rozdelená do štyroch sekcií: Všeobecné nastavenia, Farba, Animácie prsteňa a Animácie čísel.

• Všeobecné nastavenia - Táto časť obsahuje úpravy, ako je letný čas, časové pásmo atď. Na tejto stránke sa nachádza aj možnosť uložiť a vyvolať tri rôzne konfigurácie hodín. To umožňuje užívateľovi uložiť obľúbené scény. Všetky nastavenia sú uložené v eeprom (energeticky nezávislá pamäť); aktuálne nastavenie sa navyše vždy uloží, takže v prípade výpadku prúdu sa hodiny obnovia tam, kde prestali.
• Možnosti farieb - Každý aspekt hodín je možné prispôsobiť. Ak chcete zmeniť farbu ľubovoľného prvku, jednoducho kliknite na tlačidlo zodpovedajúce prvku, ktorý chcete zmeniť, a potom kliknite na farebné koliesko. Vnútri farebného kolieska je čisto biela. Mimo farebného kolieska vypne LED dióda.
• Prstencové animácie - Prstencové animácie sú udalosti, ktoré sa dejú každú minútu (tj. Animácie, ktoré posúvajú minútu dopredu) alebo zaujímavú aktivitu ako kyvadlo. Tu si môžete vybrať z rôznych možností
• Číselné animácie - Číselné animácie sú svetelné displeje, ktoré nie sú prepojené s časovou udalosťou. Vytvárajú skôr nálady alebo záujem. K dispozícii je 52 rôznych možností, ktoré môžu byť ešte zaujímavejšie nastavením jasu alebo rýchlosti pomocou posuvníkov.

Html a javascript pre túto stránku sú zahrnuté v zdrojovom kóde, ktorý je hostiteľom github. K tomu sa dostaneme o chvíľu.

Krok 3: Pripravte si CNC súbory

Stavebné práce na CNC stroji lisujú váš CNC stroj. Ale ako každý vie, CNC práca je 95% nastavenie a 5% rezanie! Niekoľko slov o nastavení je tu dôležitých.

Po prvé, je dôležité získať pevné príslušenstvo. Rozhodol som sa podržať drevený polotovar týmito vačkovými svorkami. Fungujú úžasne a sú veľmi silné! Aby nepoškodili drevo, vložil som medzi kontaktnú plochu a drevo niekoľko malých kúskov gumy (tým sa zvieracia sila nezníži). Okrem toho, že sú svorky neuveriteľne silné, ďalšou veľkou výhodou týchto svoriek je skutočnosť, že celková výška svorky je pod pracovným povrchom, takže nikdy nehrozí kolízia. Ak tieto svorky nemáte k dispozícii, môže fungovať obojstranná páska. Bez ohľadu na vašu metódu zaistite silné zadržanie a správne zarovnanie zrna.

Dôležitá poznámka: Hodiny a CNC budete musieť prevrátiť na oboch stranách stroja, preto svoj kus dreva zaindexujte. Uistite sa, že ho môžete prevrátiť a byť PRESNE na tom istom mieste. To je nevyhnutné na zníženie dobrých hodín!

Teraz niekoľko poznámok k práci CAD a CAM.

Súbor Cad (ProductionClockMaster.3dm) je súbor Rhino3d a má všetky potrebné vrstvy CAD pre hodiny. Ak potrebujete všeobecnejší formát, pridal som aj export *dxf prednej a zadnej vrstvy hodín. To by mali byť všetky potrebné informácie.

Práca CNC CAM je rozdelená do 9 samostatných operácií CNC. Aktuálne súbory gcode Mach3 sú zahrnuté v úložisku GitHub, ako aj v súboroch VCarve, ktoré ich vytvorili (ak ich potrebujete otvoriť a exportovať pomocou iného postprocesora).

Všetky súbory pre projekt sú k dispozícii na GItHub. Tu je návod, ako interpretovať súbory. Sú pomerne zrozumiteľné, ale tu je ďalšia pomoc na objasnenie prípadných nejasností. Prvých päť súborov je uvedených v poradí podľa operácie rezania. Názov súboru končí v zátvorke s veľkosťou rezného nástroja. Napríklad - 01_Zadné vrecká_v1.8_ (1 až 2 palce)

• Tento názov súboru začína na 01, takže je to prvá operácia.
• Vyreže zadné vrecká.
• Toto je verzia 1.8 (začínal som na 0.0, aby som vám povedal, koľko chýb som urobil!)
• Použite rezací nástroj 1/2 palca

Okrem týchto piatich operácií drevených blokov existujú dve operácie stojana, operácia akrylovým prvkom a operácia dosky zadného krytu.

Jedinou operáciou, ktorá je unikátna, je operácia CNC s drážkou v tvare T. To poskytuje kanál, do ktorého sa môžu zasunúť skrutky na stolnom stojane. Budete potrebovať bit s drážkou T, ktorý je zobrazený na fotografii vyššie.

Ak potrebujete niečo iné ako štandardný postprocesor Mach3, znova otvorte súbory VCarve a exportujte vo svojom miestnom formáte. V nasledujúcom kroku skutočne prejdeme rezaním jadra a krok za krokom si ukážeme, ako by mali hodiny vyzerať v každej fáze.

Krok 4: Vyrežte jadro hodiniek, stolný stojan, akrylové dlaždice a podkladový materiál

Tu je niekoľko fotografií každého z dokončených kusov, ako vystupujú zo stroja. Akryl je najnáročnejší strih, pretože akryl sa príliš zahrieva, má tendenciu sa topiť a ak nie je bezpečne držaný, tiež cvaká a dvíha sa. Laserová rezačka by bola ideálna, ak ju máte. Ako vidíte na fotografii, vyrobil som špeciálny prípravok, ktorý pevne drží všetky štyri strany. Obojstranná páska by bola pre túto operáciu pravdepodobne úplne najlepšia, ale jej odstránenie by bolo trochu náročnejšie na čas.

Krok 5: Prispôsobte si pomocou Clock Face Art a dokončite

Hodiny sa dajú bez tohto kroku používať úplne v pohode, ale je zábavné ich prispôsobiť podľa svojich potrieb alebo vkusu. Vyskúšali sme veľa rôznych prevedení a obloha je tu limitom. Radi by sme videli príklady vecí, s ktorými prídete!

Pokiaľ ide o povrchovú úpravu, vyskúšali sme veľa rôznych vecí, ale milujeme jednoduchosť a jednoduchosť farbenia. Milujeme tiež vrchný lak General Finishes, pretože je obzvlášť ľahko inštalovateľný, odolný a vyzerá skvele! Teraz je načase to urobiť, než začneme inštalovať elektroniku.

Tip: Nezabudnite tiež znečistiť stolný stojan, konektor zadnej dosky a zadnú dosku súčasne. Je ľahké nechať sa uniesť a zabudnúť na tieto kúsky doplnkov!

Krok 6: Akrylové dlaždice a zostava stojana

Potom, čo na drevené diely nanesiete povrchovú úpravu, je čas zatlačiť akrylové dlaždice a zostaviť stojan. Akrylové dlaždice majú toleranciu k lisovaniu a vo všeobecnosti nevyžadujú žiadne lepidlo. Niektoré dlaždice môžu potrebovať malé množstvo brúsenia alebo brúsenia, ale spravidla ich stačí pritlačiť na miesto a môžete ísť. Ak sa vám zdá, že sú niektoré príliš voľné a vypadávajú, použijeme niekoľko kvapiek bieleho školského lepidla Elmers, pretože sa ľahko nanáša, perfektne schne a poskytuje dostatočnú priľnavosť. Predná časť vašich hodín je teraz DOKONČENÁ! Postavte sa a užívajte si.

V tejto dobe tiež môžete do stojana zatlačiť 1/4-20 matíc a čipiek v skrutkách, ktoré sa posúvajú po kanálikoch v drážke T. Zložte stojan na základňu trochou lepidla a váš stolný stojan je teraz pripravený!

Krok 7: Nainštalujte vopred zapojené diódy LED do jadra hodín

Dobre, blížime sa! Asi najnáročnejšou časťou hodín je stláčanie jednotlivých LED diód. V tejto časti hodín je celkom 100 LED diód a pretože LED diódy sa dodávajú v pásoch po 50, budete potrebovať dva pásy, ktoré sú prepojené jeden po druhom. Tolerancie dutín LED sú také, že sú v zásade lisované. Napriek tomu, že tolerancie lisovaného uchytenia držia diódy LED na mieste, na zaistenie zvýšenej bezpečnosti používame malý kúsok (veľmi malý kúsok) horúceho lepidla. Príliš veľa lepidla a prebytok vytlačí a zablokuje LED diódy.

Po tomto kroku budete zo zadnej časti hodín vytláčať veľa slučiek, ktoré bude potrebné stlačiť, aby zadný panel zapadol na svoje miesto. Trochu horúceho vzduchu zo sušiča vlasov robí drôty ohybnejšie a dajú sa ľahšie ohnúť. Opäť platí, že použitie horúceho lepidla udržuje tieto drôty zaistené.

Tento proces trvá asi 45 minút až hodinu. Ako by mal tento krok vyzerať, si pozrite obrázky vyššie. Pozrite si tiež zábavné časozberné video! Kiežby sme to dokázali rýchlo zapojiť!

Krok 8: Zostavte elektroniku

Elektrické vedenie je takmer jednoduché, prichádza, ale tu je podrobné vysvetlenie. Zistili sme, že najľahší spôsob zapojenia je použiť dosku proto 4 cm x 6 cm (veľkosť dutiny CNC) a nainštalovať skrutkové svorky, ktoré budú prijímať LED diódy a napájací adaptér DC. Skúsili sme spájkovanie priamočiarejšie a nielenže je to ťažkopádne a náročné, ale znemožňuje to odstránenie alebo výmenu vnútorností hodín v prípade, že sa ESP8266 zlomí alebo potrebuje aktualizáciu. Používanie hlavičiek je flexibilnejšie a myslíme si, že aj jednoduchšie.

Po inštalácii skrutkových svoriek jednoducho pripojte svorky k správnym kolíkom podľa schémy zapojenia. Na doske plošných spojov nie sú žiadne skutočné súčiastky, iba stopy zo záhlaví na príslušné piny ESP8266.

Pin 4 je pin pre prstencové LED diódy a Pin 2 je pin pre čísla. Pozitívne ide na VSS a negatívne ide na zem.

Jediná ďalšia potrebná vec je 300 ohmový odpor na dátovom kolíku pásky LED. V každom páse WS2812b, ktorý som kedy videl (a videl som veľa), je to stredový kolík. Tento odpor chráni pásik pred nebezpečnými špičkami napätia a nárazmi, ktoré by mohli spôsobiť poškodenie alebo nepredvídateľné správanie. Zanedbal som inštaláciu tohto odporu a vypálil som prvú LED diódu na páske (inokedy sa nič nestalo a fungovalo to perfektne). Rezistor by mal byť pridaný inline, čo znamená, že funguje ako článok v reťazci spájajúcom dosku s vodičom k LED. Niektoré pásy LED majú tieto odpory už nainštalované a niektoré nie. Ak si nie ste istí, či ho váš LED pás má, aj tak ho pridajte. Nie je na škodu to urobiť. Uistite sa, že ste tento rezistor vložili čo najbližšie k LED strane spojovacieho vodiča, NIE k strane PCB.

Dutina v zadnej časti hodín je navrhnutá na dva účely. Buď môže prijať telo 5V transformátora na montáž na stenu, alebo môže držať voliteľnú batériu späť. Tu je znázornený bežný 5 V akumulátor, ktorý sa používa na rozšírenie radu bezdrôtových zariadení. Jednoducho si kúpte adaptér USB na 2,5 mm a vaše hodiny sú teraz napájané z batérie!

Na prijatie DC ženského pigtailu budete musieť vyvŕtať otvor zo stredovej dutiny do DPS. To sa dá ľahko vykonať jednoduchým naklonením vŕtačky. Uistite sa, že zostanete plytký, aby ste nevŕtali cez ciferník hodín! Zobrazená je dokončená operácia vŕtania s pigtailom úhľadne zabaleným v dutine.

Krok 9: Nahrajte kód

Kód pre hodiny nájdete na stránke github Brightlightart. Kód sa neustále vylepšuje a je dobre komentovaný. Ak nie ste oboznámení so súbormi *.ino, jedná sa o formát súboru Arduino a je potrebné ho skompilovať s arduino IDE. Po skompilovaní nahrajete cez štandardný konektor microUSB na ESP8266. Ak potrebujete pomoc s tým, ako to urobiť pomocou ESP 8266, je tu vynikajúci návod na jeho programovanie v tomto obľúbenom rozhraní. Je to dosť skoro po vybalení z krabice, ale nie celkom!

Čo robia tieto rôzne súbory? Tu je rozpis štruktúry týchto súborov a toho, čo robia vo veľkom.

Priečinok webového servera

Index.htm -Keď je kód pôvodne nahraný do ESP8266, zobrazí sa vám stránka na odoslanie, ktorá vás požiada o nahranie súboru. Odovzdajte súbor index.htm. Tento súbor slúži na webovú stránku - ostatné súbory v priečinku sú hostené na brightlightart.com, ale sú tu na to, aby ste si mohli pozrieť v prípade, že budete chcieť zmeniť štýly/javascript a sami ich hostovať

Hlavný priečinok

• enLIGHTen-LED-Clock.ino-Toto je nadradený súbor a pochádza z vynikajúceho projektu McLighting. Scenár bol výrazne zmenený z pôvodného stavu, ale vďačíme tomuto projektu za vynikajúci východiskový bod pre náš projekt.
• colormodes.h - Zvláda väčšinu svetelných animácií na ringu. Ovláda aj časové funkcie.
• definície.h - Definuje väčšinu globálnych premenných.
• request_handlers.h - Tento komunikuje s ESP8266 a spracováva prichádzajúce požiadavky a odosiela informácie do ESP8266.
• spiffs_webserver.h - Pomáha pri obsluhe a interpretácii webovej stránky. Toto je jediný súbor bez zmeny oproti projektu McLighting.
• WS2812FX.cpp - Zaoberá sa ľahkými animáciami na číslach. Toto je takmer úplne prevzaté z vynikajúcej knižnice kitsurfera WS2812B. Hlavnou zmenou je pridanie funkcií hodinovej ručičky, aby zostala rozsvietená
• WS2812FX.h - hlavičkový súbor, ktorý je súčasťou knižnice WS2812fx. Toto je do značnej miery nezmenené.

Ďalšie zahrnúť súbory

Okrem tu zahrnutých súborov budete potrebovať aj nasledujúce knižnice. Ide o štandardné knižnice, ktoré je možné ľahko zahrnúť vyhľadávaním v IDE.

• NtpClientLib.h
• DNSServer.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Ticker.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketsServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• Webový server ESP8266.

Krok 10: Počiatočné nastavenie hodín a ukážky EnLIGHTen

Po nahraní zdrojového kódu a prvom zapnutí napájania budú všetky svetlá staticky modré. Znamená to, že hodiny vysielajú prístupový bod a čakajú na vaše pripojenie. Pomocou telefónu, prenosného počítača alebo akéhokoľvek bezdrôtového zariadenia skenujte siete v okolí (podobne ako keby ste sa pokúšali pripojiť na internet v kaviarni). V zozname dostupných sietí by ste mali vidieť sieť s názvom „hodiny“. Pripojte sa k nemu.

Keď sa k tejto sieti pripojíte, automaticky sa načíta webová stránka (opäť ako presmerovanie, ktoré by ste zažili v kaviarni). Buďte trpezliví, pretože to môže niekedy trvať až 30 sekúnd. Webová stránka vás požiada, aby ste vyhľadali siete v okolí. Vyberte domácu alebo kancelársku sieť a zadajte jej heslo WiFi. Akonáhle kliknete na Odoslať, heslo bezdrôtovej siete pre vašu miestnu sieť sa uloží do pamäte. Budete to musieť urobiť iba raz. Hodiny sa reštartujú.

Keď sa znova spustí, uvidíte, ako zobrazuje sériu čísel v uvedenom poradí. Čísla, ktoré zobrazuje, sú IP adresou webovej stránky, ku ktorej sa chcete pripojiť. Môže sa napríklad zobrazovať 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. To znamená, že je to https://192.168.0.31. Zadajte túto adresu na webovú stránku a mali by ste byť teraz spojení s hodinami. Konfigurujte sa a bavte sa! Hodiny opäť používajú technológiu websocket, takže všetky zmeny, ktoré urobíte, by sa mali okamžite prejaviť bez toho, aby ste museli stlačiť tlačidlo uložiť alebo aktualizovať webovú stránku. V tomto ohľade je to veľmi interaktívne a zábavné!

Ak z nejakého dôvodu stratíte pripojenie, jednoducho obnovte svoju webovú stránku. Väčšina smerovačov ponecháva adresu IP pre pripojené zariadenia rovnakú, ale čas od času sa zvykne meniť, takže pri spustení dávajte pozor. Ak potrebujete pripomenúť IP adresu webovej stránky, jednoducho reštartujte hodiny.

Hneď ako budete s kódom pracovať, nezabudnite nainštalovať podkladový materiál! Predvŕtané otvory uľahčujú zarovnanie. Zatlačte na všetky drôty, ktoré sú hrdé a teraz je vaše zapojenie bezpečné a hodiny vyzerajú veľmi dokončené!

Krok 11: Budujte, vyvíjajte, podporujte a užívajte si

Boli by sme radi, keby tieto hodiny stavalo a užívalo si ich čo najviac ľudí. Tento projekt sa nám páčil a chceme, aby sa oň podelili aj ostatní! Užili sme si toľko zábavy pri riešení problémov, prekonávaní prekážok, rozbíjaní chrobákov a odmeňovaní zábavným a zmysluplným svetlom. Prínos, ktorý sme získali od kreatívnej komunity s otvoreným zdrojom, je na nezaplatenie a povzbudil nás k vydaniu tohto zdrojového materiálu pre zdieľané vzdelávanie, neustále zlepšovanie a technické potešenie. Radi by sme počuli o úspešných zostaveniach a spôsoboch, akými ste vylepšili hodiny enLIGHTen. Napíšte nám prosím riadok a dajte nám vedieť!

Nie každý má čas, schopnosti, nástroje alebo zdroje na to, aby mohol postaviť tieto hodiny úplne od začiatku, takže ak máte záujem o kúpu dokončených hodín buď ako hotového výrobku, alebo ako základ pre ďalší vývoj, podporte nás na indiegogo.