String Lampu Kristal Pintar: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:06

Ketika Krismas semakin hampir dan saya sedang melakukan penyelidikan penuh mengenai automasi rumah dan objek pintar, saya memutuskan tahun ini untuk mencuba tali cahaya RGB yang cantik dan cantik.

Saya melakukan banyak penyelidikan mengenai penyelesaian DIY di seluruh web, di satu pihak beberapa projek terdiri daripada penambahan relai Wifi atau palam pintar untuk mengawal kekuatan tali cahaya di sisi lain beberapa projek menggunakan jalur LED yang boleh diatasi dengan pengawal wifi untuk mengawal sepenuhnya led. Saya suka cara pengawal digunakan untuk mengawal jalur LED yang boleh dialamatkan tetapi bagi saya jalur LED tidak kelihatan cukup baik untuk tali cahaya Krismas yang hebat.

Saya agak kehabisan masa untuk memesan beberapa komponen elektronik, jadi saya memilih untuk membuat tali cahaya pintar saya sendiri dengan penyebar mentol lampu yang boleh disesuaikan dan boleh ubah dan dengan ciri maksimum saya dapat menggunakan hanya komponen yang saya ada di pejabat saya.

Secara keseluruhan tali cahaya pintar keluar dengan sangat baik, penyebar yang digunakan kelihatan hebat dan ciri yang diberikan oleh firmware Wled sangat hebat. Anda boleh menyesuaikan lampu anda sepenuhnya dengan keperluan anda. Tetapi projek ini masih belum sempurna, saya masih menganggapnya sebagai versi beta dan beberapa penambahbaikan perlu dilakukan. Saya akan menerangkan dengan lebih lanjut apa yang akan saya lakukan untuk menjadikannya lebih baik pada masa saya membinanya.

Langkah 1: Bahagian dan Alat Diperlukan

Saya hanya menggunakan bahagian yang saya ada di pejabat saya untuk projek ini kerana tidak dioptimumkan sepenuhnya, saya akan memberikan bahagian yang saya gunakan dan juga beberapa bahagian yang boleh anda gunakan untuk mengoptimumkan jalur cahaya.

Bahagian:

Wemos D1mini (ESP8266)

Relay 5v 10A

• Jalur WS2812b 144LED / m
• Bekalan Kuasa 5V
• Kapasitor 1000uF
• 470 perintang Ohm
• Penyambung Kuasa 2 pin
• Penyambung Data 3pin
• Butang
• Protoboard
• Pateri
• Wayar 22 AWG (terdampar dan fleksibel lebih baik)
• Jelas PETG
• PETG Tidak Jelas (Saya menggunakan Putih)

Alat:

• Pencetak 3D
• Besi pematerian
• Tang pemotong
• Pinset
• Multimeter
• Kabel USB mikro

Pilihan:

• WS2812b dengan PCB
• Perisai Wled Wemos (papan diy yang hebat)
• 3 Kabel elektrik wayar
• Gam panas

Langkah 2: Cetakan 3D

Untuk membuat mentol, saya mengubah suai model 3D yang saya dapati di benda-benda (inilah sumbernya). Model asalnya dirancang untuk menjadi perhiasan Krismas. Saya mengubahsuai menggunakan Fusion 360 untuk menambah benang skru di bahagian bawah bahagian. Saya terutamanya menggunakan fungsi "Thread" dari Fusion360 dan mengurangkan ukuran kedua-dua utas sebanyak 0.15mm pada setiap bahagian untuk memastikan kelonggaran yang cukup agar bahagian itu sesuai dengan yang lain.

Untuk membuat tali cahaya dan menahan LED, saya merancang soket dengan lubang untuk wayar kuasa dan data, lubang kecil untuk LED dari jalur ws2812b dan benang untuk dapat memasukkan mentol lampu ke soket LED. Lubang pendawaian melalui soket sedikit longgar untuk membolehkan anda memasang 4 wayar sekiranya anda memerlukan suntikan kuasa kerana panjang jalur anda. Dalam kes ini, anda boleh mempunyai 3 wayar untuk 5V, Data dan Ground dan yang ke-4 untuk membawa 5V lain untuk menyambung ke hujung jalur anda.

Potongan dibuat sedemikian rupa sehingga benang akan menjepit wayar yang disambungkan ke cahaya ketika kedua-dua kepingan diketatkan bersama-sama mengelakkan kawat terkoyak ketika memanipulasi tali cahaya.

Untuk mencetak kepingan yang saya gunakan:

Kosongkan PETG untuk penyebar dengan ketinggian lapisan 0.12mm, isi 0% dan 2 dinding untuk mengekalkan kekuatan

PETG putih untuk Soket LED dengan ketinggian lapisan 0.12mm, Isi 100% untuk menghadkan cahaya yang masuk melalui bahagian bawah soket

Saya dapat mencetak semua soket LED dalam satu cetakan kerana kualiti cetakan tidak terlalu penting pada cetakan ini.

Untuk mentol saya cadangkan untuk mencetak satu demi satu. Mereka sangat nipis dan mencetak semuanya sekaligus boleh menyebabkan kemasan buruk pada mentol dan bahkan beberapa masalah kekuatan pada bahagian berulir.

Berikut adalah bahagian bercetak 3D yang digunakan untuk projek ini:

www.thingiverse.com/thing:4672612

Langkah 3: Penyediaan LED

Dalam kes saya, saya menggunakan LED 5V WS2812b tetapi perhatikan bahawa mana-mana LED yang boleh dialamatkan akan berfungsi untuk projek ini.

Untuk bahagian ini jika anda boleh, adalah lebih baik menggunakan PCB bulat ws2812b yang sudah dipasang sebelumnya. Ini akan menjadikan jalur cahaya anda lebih dipercayai dan akan menjadikan pemasangan LED di soket LED lebih mudah.

Sekiranya anda menggunakan jalur cahaya ws2812b seperti saya, anda perlu memotong LED satu persatu dari jalur anda, memastikan anda menyimpan cukup dari pad pemateri pada jalur untuk menyolder wayar anda pada langkah seterusnya.

Sekiranya anda tidak berjaya menyimpan permukaan solder yang mencukupi pada setiap LED, anda hanya boleh menyimpan satu dari dua LED dengan mengorbankan LED dan memotong panjang pad soldernya di antara dua LED.

Seterusnya anda perlu menyediakan semua wayar anda. Pilih panjang yang anda mahukan antara dua mentol (saya memilih untuk mempunyai sekitar 30cm) dan sebilangan LED yang anda mahukan pada tali anda (saya menggunakan 20LED) dan potong semua wayar anda dengan panjang yang anda pilih. Anda perlu mempunyai 3 wayar per LED. (Dalam kes saya, saya memerlukan 3x20LED sehingga 60 wayar 30cm setiap satu). Penyesuai kuasa anda akan bergantung pada bilangan LED yang anda gunakan di jalur anda. Pada kecerahan penuh 5V WS2812b memerlukan 60mA, anda perlu mengalikan nombor ini dengan bilangan LED untuk mempunyai keperluan kuasa yang diperlukan pada penyesuai kuasa anda. Dalam kes saya, kuasa maksimum yang diperlukan ialah 20LEDs x 60mA = 1200mA. Saya menggunakan 5V / 3A yang saya miliki tetapi saya boleh menggunakan bekalan kuasa yang kurang kuat.

Sekiranya anda tidak merancang untuk menggunakan jalur cahaya anda pada corak putih padat dengan kecerahan penuh jalur cahaya anda tidak akan memerlukan kuasa penuh. Sebagai lampu Krismas, anda boleh menganggap bahawa anda hanya memerlukan 1A untuk 40LED.

Setelah semuanya dipotong, anda boleh melucutkan setiap sisi semua wayar anda dan timahnya. (Ini adalah langkah yang panjang …)

Sekiranya anda mahu, anda boleh membungkus kabel 3 hingga 3 untuk menjadikannya kelihatan baik di antara LED dan menjadikannya kurang senang tersekat di pokok Krismas anda.

Anda kini boleh memasukkan semua pad solder pada LED anda.

Apabila semuanya berwarna timah, letakkan LED anda di soket LED, LED menghadap ke atas.

Langkah 4: Pendawaian

Sekarang datang bahagian paling sukar dalam projek ini. Anda harus menyambungkan semua LED bersama-sama menggunakan wayar yang anda sediakan sebelumnya.

Untuk ini masukkan kabel 3wire melalui salah satu lubang soket LED anda, dan dengan besi pateri anda, pasangkan kabel ke pad solder LED. (cuba gunakan hujung yang sangat nipis pada besi pateri anda) Anda mesti cepat ketika menyolder agar tidak memanaskan dan merosakkan soket LED.

Untuk menyolder LED anda dalam rantai, berhati-hati untuk benar-benar menghormati orientasi LED anda !!

Anda boleh menggunakan anak panah pada setiap LED untuk memastikan menghormati arah pendawaian. Sekiranya anda tidak mengambil berat tentang hal itu, anda akan menggunakan LED dengan kabel belakang.

Bagi mereka yang memilih untuk membungkus wayar, anda harus menggunakan multimeter untuk melihat setiap hujung wayar yang anda perlukan untuk menyambung ke LED seterusnya. (Lebih baik untuk memeriksa sebelum daripada membaiki selepas ujian)

Pastikan semuanya jika dikimpal dengan baik dengan multimeter anda semasa proses untuk mengesahkan pateri anda untuk mengelakkan pematerian sejuk atau buruk. LED yang dikimpal dengan teruk akan menghasilkan semua LED selepas ini tidak berfungsi atau tidak berfungsi. Sekiranya anda menghadapi masalah LED tidak menyala, periksa solder pada mulanya (saya memberitahu ini berdasarkan pengalaman;))

Langkah 5: Pengaturcaraan

Saya memilih Wemos D1 mini untuk pengawal kerana saya sudah bekerja dengan papan itu. Mereka cukup murah, boleh dipercayai, mudah diprogramkan dan termasuk antena Wifi.

Saya menjumpai projek WLED di github, ia adalah firmware yang dibuat untuk kawalan LED ke atas wifi, tepat seperti yang saya perlukan untuk projek saya!

WLED adalah firmware yang sangat hebat yang dikembangkan oleh Aircoookie, serasi dengan papan Esp8266 dan ESP32 dan dengan banyak ciri. Sebagai contoh:

• Lebih 100 kesan kilat khas
• Segmen LED untuk menetapkan kesan dan warna yang berbeza ke bahagian yang berbeza dari jalur LED
• UI kawalan web untuk mengawal LED anda dengan komputer anda
• Aplikasi Telefon Pintar untuk mengawal LED anda dengan telefon anda
• Alat kawalan jauh inframerah
• Keserasian automasi rumah
• Keserasian pembantu suara Alexa
• Menambah geganti untuk mengawal kekuatan cahaya anda
• Menambah butang luaran untuk mengawal LED anda tanpa Wifi
• Segerakkan beberapa peranti WLED melalui rangkaian tempatan anda

Dan lebih banyak lagi …

Ketahui semua kemungkinan projek Github:

Berkelip Wled ke esp8266 tidak begitu sukar. Tidak ada keperluan khusus. Anda hanya perlu mengikuti langkah berikut:

Pergi ke halaman Wled Github untuk memuat turun firmware terakhir (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases)

Untuk Wemos D1 Mini muat turun fail yang diakhiri dengan ESP8266.bin

Pergi ke halaman Python untuk memuat turun dan memasang Pytno (https://www.python.org/downloads/)

Pasang versi Python terbaru untuk OS anda

Buka Terminal dan gunakan arahan berikut:

pip pasang esptool

Untuk memeriksa apakah alat dipasang dengan betul gunakan perintah seterusnya:

esptool.py

Sekiranya anda menghadapi masalah dengan Esptool.py anda boleh mencuba memuat turun esphome-flasher. Pemasang ini melakukan perkara yang sama tetapi menggunakan antara muka grafik.

Anda kini boleh menyambungkan papan mini Wemos D1 ke komputer anda dengan kabel mikro USB.

Setelah disambungkan, gunakan arahan berikut untuk memancarkan Wled di papan:

esptool.py write_flash 0x0./WLED_X. X. X_ESP8266.bin

Anda hanya perlu mengganti./WLED_X. X. X_ESP8266.bin dengan laluan fail.bin yang telah anda muat turun sebelumnya.

Papan Wemos anda kini harus berjaya dilancarkan dengan WLED?

Langkah 6: Menyambungkan Papan ke WiFi

Sekarang papan anda dihidupkan, apabila anda menyalakannya, anda akan melihat rangkaian Wi-Fi baru yang disebut WLED-AP. Cuba sambungkan ke rangkaian Wifi ini dan gunakan kata laluan ini:

wled1234

Anda akan diarahkan ke laman web, anda hanya perlu mengikuti langkah-langkah untuk menyambungkan papan ke WiFi rumah anda

Setelah anda mengkonfigurasi papan ke WiFi rumah anda, tukar ke rangkaian WiFi biasa anda dan buka penyemak imbas baru untuk menyambung ke nama mDNS yang anda tetapkan sebelum ini

Anda harus dihubungkan ke laman web berikut:

Langkah 7: Kawal PCB

Bahagian ini bukan syarat sistem berfungsi. Anda hanya boleh menyambungkan unit kuasa ke jalur anda dan ke Wemos D1 mini dan kemudian menggunakan wayar untuk menyambungkan Data Masuk dari jalur LED ke pin D4 pada Wemos D1 mini.

Saya ingin mencuba relay dan ciri butang fizikal, jadi saya mengambil protoboard untuk membuat prototaip sistem untuk mempunyai bukti penyelesaian kerja.

Saya terutamanya menggunakan skema pendawaian yang saya dapati di WLED Wiki dan sedikit mengubahnya untuk menambah geganti dan butang menggunakan penggunaan GPIO yang diberikan pada halaman WLED Wiki yang sama.

Untuk menambahkan relay ke projek anda, anda perlu menghidupkan relay anda dengan talian kuasa 5V dan ground, dan sambungkan GPIO12 (pin D6 pada Wemos D1 mini) ke pin arahan relay anda. Di sisi lain geganti, sambungkan relay anda di tengah-tengah talian kuasa 5V anda dengan menyambungkan input 5V pada pin input dan output 5V pada pin NO (Normaly Open) relay. Secara lalai Firmware WLED menghidupkan pin GPIO12 ketika menghidupkan LED, dengan menyambungkan garis 5V pada pin NO, anda akan menghidupkan relay ketika menghidupkan LED dan mematikan relay ketika mematikan LED (itulah yang kita mahu capai).

Anda juga dapat menambahkan butang ke litar anda apabila anda tidak menggunakan jam untuk mengawal LED anda. Untuk memasang wayar, sambungkan antara GPIO 0 (D3 pada Wemos D1 mini) dan tanah. Butang boleh dikonfigurasi dalam antara muka aplikasi WLED untuk melakukan tindakan khas dari satu ketukan, ketuk dua kali dan tahan (Kesan Seterusnya, Kitaran Pratetap, AKTIF / NONAKTIF misalnya).

Kapasitor yang disambungkan pada talian kuasa jalur cahaya digunakan untuk melicinkan saluran kuasa dan menyerap lonjakan daya yang berpotensi. pasangkannya selepas geganti dan sedekat mungkin dengan permulaan jalur LED anda untuk penggunaan yang lebih baik.

Perintang pada input Jalur Data jalur ada untuk melindungi jalur LED anda daripada terbakar dari input ini. Berpotensi jika anda menyambungkan talian data tetapi rel kuasa positif terputus, ada risiko cubaan menyalakan LED melalui pin data dan membakarnya.

Sekiranya anda mempunyai kabel wayar panjang dari pengawal ke LED pertama anda, anda boleh menggunakan Level Shifter untuk mempunyai input data yang boleh dipercayai pada tali LED anda. Terdapat komponen yang dibuat untuk melakukan pekerjaan ini, tetapi anda boleh menggunakan alternatif yang murah dengan menggunakan satu LED dari jalur anda sebagai pemindah level. Untuk mencapai tujuan ini, sambungkan salah satu LED secara langsung pada papan pelindung anda yang berdekatan dengan output pengawal anda. Kemudian anda boleh menyambungkan penyambung jalur LED anda selepas LED ini. Dengan melewati frist LED, Line Data akan terjejas dengan cara yang sama daripada menggunakan level shifter. (Untuk mengelakkan LED ini menyala dengan jalur LED anda, ada pilihan dalam pilihan LED WLED untuk memeriksa untuk melewati LED pertama).

Setelah semuanya disambungkan, luangkan sedikit masa untuk memeriksa semua sambungan dan pemateri anda.

Sekiranya semuanya baik-baik saja, kini anda boleh menyambungkan bekalan kuasa dan jalur LED ke papan litar anda.

Langkah 8: Dayakan LED Berfungsi Dengan WLED

Untuk membolehkan jalur cahaya anda berfungsi dengan baik di Wled, anda harus masuk dalam tetapan antara muka web, kemudian dalam pilihan LED dan masukkan jumlah LED yang anda ada pada tali LED anda.

Anda juga boleh menghadkan arus maksimum yang anda inginkan agar tali cahaya anda menarik agar bekalan kuasa anda sangat selamat.

Simpan tetapan anda dan kembali ke halaman utama untuk menguji jalur cahaya anda.

Anda kini boleh memilih warna dan kesan yang berbeza untuk menerangi pokok natal anda!

Cari wiki lengkap yang menyenaraikan semua pratetap dan kemungkinan kesan pada halaman Wiki projek WLED:

Langkah 9: Hasil

Saya rasa Light Strip keluar dengan baik untuk versi alpha, bola lampu kristal berfungsi sebagai penyebar dengan PETG yang jelas dan kawalan yang ditawarkan oleh perisian WLED sangat mengagumkan. Yang pasti ini bukan kali terakhir saya akan menggunakan WLED untuk menambahkan cahaya pintar di rumah saya.

Lain kali saya akan berusaha ke jalur cahaya saya akan menggunakan komponen yang lebih dipercayai sebagai WS2812b pcb dan saya rasa saya akan mencuba Wled Wemos Shield yang menawarkan PCB yang lebih cantik dengan beberapa lagi ciri (Sekering untuk keselamatan yang lebih tinggi misalnya). Saya juga akan berusaha membuat sesuatu yang kalis air untuk versi seterusnya untuk menawarkan kemungkinan untuk menambahkan jalur di luar.

Terima kasih kerana membaca arahan ini saya harap ia berguna untuk anda, saya akan mengemas kini artikel ini apabila versi kedua akan selesai, nantikan jika anda berminat:)