Lampu Sentuh Diselaraskan Warna: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Untuk projek ini, kami akan membuat dua lampu yang dapat mengubah warnanya dengan sentuhan dan yang dapat menyelaraskan warna ini antara satu sama lain melalui internet. Kami menggunakannya sebagai hadiah Krismas untuk rakan yang berpindah ke bandar lain. Dia mendapat salah satu lampu dan yang lain tinggal bersama kami. Dengan cara ini kita berdua mempunyai lampu yang cantik dan dapat menghantar warna antara satu sama lain. Ini adalah cara yang baik dan sejuk untuk berkomunikasi antara satu sama lain walaupun berjauhan dan bentuk komunikasi yang jauh lebih ringan daripada melalui teks, suara atau gambar.

Projek ini diilhamkan oleh projek Syncenlight dari rancangan radio Jerman Netzbasteln, walaupun kami sedikit mengubah suai perisian dan membina lampu yang lebih canggih untuk projek kami. Dalam video anda dapat melihat bagaimana ia berfungsi. Untuk tujuan demonstrasi, kedua-dua lampu berdiri tepat di sebelah satu sama lain - tetapi ia akan berfungsi sekiranya mereka berada di seberang planet (selagi ada WiFi).

Langkah 1: Kemahiran, Alat dan Bahagian yang Diperlukan

Oleh kerana kita perlu menyolder elektronik lampu, satu-satunya kemahiran khas yang diperlukan untuk projek ini adalah kemahiran pematerian dan pemahaman asas mengenai elektronik. Sekiranya anda memahami beberapa perkara asas mengenai pengembangan perisian yang akan menjadi kelebihan, kerana anda dapat mengubahsuai perisian mengikut keperluan anda. Tetapi jika anda hanya ingin menggunakannya seperti yang kami lakukan, anda boleh memuat turun perisian dan memuat naiknya ke lampu anda sendiri.

Bahagian yang diperlukan untuk lampu dapat dilihat pada gambar di atas. Sekiranya anda ingin membinanya sama seperti yang kami lakukan, inilah yang anda perlukan:

• perintang 100kΩ
• mini Wemos D1 (atau papan berasaskan ESP8266 lain)
• sebilangan LED WS2812B (sama ada LED tunggal atau jalur)
• beberapa kabel
• kabel USB (jenis yang sama yang digunakan untuk kebanyakan telefon pintar, mestilah kabel data)
• pot bunga logam
• pasu kaca
• tin semburan bunga ais (atau yang serupa)
• dua batang kayu
• sekeping kadbod kecil (ukuran mini Wemos D1)

Lima item terakhir dalam senarai ini adalah item yang kami gunakan untuk salah satu reka bentuk lampu khusus kami. Ini adalah reka bentuk lampu yang akan kita gunakan sebagai contoh dalam Instructable ini. Anda boleh membina lampu anda sendiri persis seperti ini tetapi tentunya anda juga boleh menjadi kreatif di bahagian ini dan merancang lampu anda sendiri mengikut kehendak anda. Seperti yang anda lihat dalam gambar, gambar kedua yang kami bina kelihatan berbeza daripada yang pertama dan kami sudah mempunyai idea untuk reka bentuk lampu baru. Jadi ini adalah bahagian di mana terdapat kemungkinan yang hampir tidak berkesudahan.

Sudah tentu kita tidak hanya memerlukan bahagian tetapi juga alat untuk menyatukan semuanya. Untuk ini, kami memerlukan item berikut:

• besi pematerian (tambah pateri)
• sebilangan kertas pasir
• sepasang gunting
• pistol lebur panas
• gergaji kayu

Sekarang kita mempunyai semua yang kita perlukan, kita akan menerangkan idea asas lampu, bagaimana semuanya berfungsi dan tentu saja bagaimana membina lampu.

Langkah 2: Idea Asas dan Bagaimana Ia Berfungsi

Idea asas dapat dilihat dalam skema pendawaian. Inti projek adalah papan mini Wemos D1 yang mempunyai mikrokontroler ESP8266. Kelebihan ESP8266 adalah bahawa ia murah dan mempunyai WiFi secara langsung di atas kapal, itulah yang kita perlukan. Kami menggunakan papan mini Wemos D1 kerana dengan papan ini anda tidak memerlukan alat tambahan untuk memuat naik perisian ke mikrokontroler (selain kabel data USB standard). Tetapi mana-mana papan berasaskan ESP8266 harus berfungsi untuk projek ini.

Untuk mengawal lampu, kami ingin menggunakan sensor sentuh kapasitif (jadi prinsip asas yang sama digunakan pada kebanyakan paparan telefon pintar). Sensor sentuh seperti itu dapat dibina dengan menyambungkan perintang 100kΩ dengan dua pin ESP8266 (dalam kes kami D2 dan D5) dan kemudian menyambungkan wayar tambahan ke pin D5 dan kemudian menyolder wayar itu ke plat logam. Di mana anda menyolder wayar ini bergantung pada reka bentuk lampu yang anda pilih. Dalam skema pendawaian, kami hanya menggunakan plat logam generik tetapi untuk reka bentuk lampu khusus kami menyolder kabel ini ke bahagian periuk logam lampu. Sekiranya anda berminat dengan cara kerjanya dengan tepat, terdapat penjelasan yang baik di laman web untuk perpustakaan Arduino yang kami gunakan untuk memprogram sensor sentuh kapasitif.

Sekarang kita mempunyai sesuatu yang boleh kita sentuh untuk mengawal lampu yang seterusnya yang kita perlukan adalah sumber cahaya. Untuk ini kami menggunakan LED WS2812B. Yang banyak digunakan dalam pelbagai projek dan kelebihan utamanya ialah anda dapat mengawal warna banyak LED dengan hanya menggunakan satu sambungan data antara LED pertama dan mikrokontroler (dalam kes kami disambungkan ke D8 dari ESP8266). Dalam projek kami, kami menggunakan empat LED WS2812B. Dalam skema pendawaian dua ditunjukkan tetapi menambahkan LED tambahan berfungsi sama seperti menambah yang kedua: Pin DOUT dari LED kedua perlu disambungkan ke DIN yang ketiga dan VSS dan VDD perlu disambungkan ke pin ground dan Pin 5V masing-masing. LED WS2812B tersebut kemudian dapat diprogramkan dengan mudah, mis. dengan perpustakaan NeoPixel Adafruit.

Sekarang kita mempunyai semua bahan yang kita perlukan: mikrokontroler dengan kemampuan WiFi, sensor sentuh untuk mengawal lampu dan sumber cahaya itu sendiri. Pada langkah seterusnya kita akan menerangkan bagaimana membina lampu sebenar dan bagaimana memuat naik perisian dan apa yang perlu dilakukan supaya dua (atau lebih) lampu dapat diselaraskan melalui internet.

Langkah 3: Memateri Elektronik

Jadi pertama-tama kita perlu menyatukan semua bahagian elektronik bersama-sama. Kami bermula dengan menyolder LED WS2812B tunggal bersama (seperti yang ditunjukkan dan dijelaskan pada langkah sebelumnya). Sekiranya kita melakukan projek ini sekali lagi, kita mungkin hanya akan membeli LED WS2812B dalam bentuk jalur. Jalur itu boleh dipotong sehingga anda mempunyai jumlah LED yang anda mahukan dan kemudian anda hanya perlu menyolder penyambung DIN, VDD dan VSS jalur itu ke pin D8, 5V dan G dari ESP8266. Ini lebih mudah daripada melakukannya seperti yang kita lakukan, tetapi menyolder LED WS2812B tunggal bersama-sama juga mungkin seperti yang dapat dilihat dalam gambar (walaupun sendi pematerian kita tidak terlalu cantik - tetapi ia berfungsi)

Seterusnya kami menyolder perintang antara pin D2 dan D5. Pada pin D5 kita juga perlu menyolder pada wayar tambahan yang kemudian akan disolder ke bahagian lampu yang harus berfungsi sebagai sensor sentuh. Dalam gambar anda dapat melihat bahawa kami tidak menyolatkan perintang secara langsung ke papan, tetapi menyambung penyambung ke papan di mana kami kemudian meletakkan perintang. Ini kerana kami ingin mengetahui perintang mana yang paling sesuai untuk projek ini tetapi anda juga boleh memasangkan perintang terus ke papan.

Sebagai langkah terakhir kita sekarang boleh menyambungkan kabel USB kita ke palam USB Wemos D1 mini (pastikan bahawa anda mempunyai kabel data USB - ada juga kabel yang berfungsi hanya untuk mengecas tetapi bukan untuk memindahkan data, tetapi kami memerlukan keupayaan data untuk mem-flash perisian di kemudian hari).

Langkah 4: Membina Lampu

Setelah bahagian elektronik siap, kita boleh mula membuat lampu sebenar. Untuk ini, kami ingin menerangi pasu dari atas dengan LED kami dan kami mahu cahaya lampu menyebar. Oleh kerana gelas pasu yang kami dapati sangat jelas, kami menggunakan Ice Flower Spray untuk memberikan kesan yang lebih sejuk pada gelas tersebut. Terdapat beberapa versi semburan yang boleh memberi kaca penampilan yang lebih sejuk atau meresap sehingga anda dapat melihat apa yang anda dapati. Sekiranya anda menggunakan semburan ini, pastikan semuanya kering dengan baik sebelum anda meneruskannya. Ini boleh mengambil masa beberapa jam bergantung pada semburan yang anda gunakan.

Untuk sekarang membina lampu, kita perlu memastikan bahawa pot bunga logam berada di atas pasu pada ketinggian yang betul dan bahawa elektronik dipasang di dalam periuk sehingga LED menyalakan pasu. Untuk melakukan ini, kami menggunakan dua batang kayu, kertas pasir dan gergaji kayu untuk membuat salib. Salib ini akan duduk di atas pasu dan hujung salib akan dilekatkan pada periuk. Dengan cara itu kita dapat memastikan bahawa periuk berada pada ketinggian yang tepat (jika salib kayu mempunyai ukuran yang sesuai).

Untuk melakukan ini, kami pertama kali menggunakan gergaji untuk mendapatkan kayu dengan ukuran yang betul. Kemudian kami menggunakan kertas pasir untuk mengasah alur ke tengah salah satu batang kayu. Sekarang kami melekatkan yang lain ke alur dengan bantuan pistol cair panas. Sekiranya kita meletakkan ini di atas pasu itu tidak akan sesuai, kerana tongkatnya tidak berada pada tahap yang sama. Oleh itu, kami mengasah dua alur baru di hujung tongkat yang berada di tingkat bawah, sehingga salib sesuai dengan pas di pasu. Ini dapat dilihat dengan baik dalam gambar.

Sekiranya semuanya sesuai, langkah seterusnya adalah melekatkan sekeping kadbod di atas salib. Ini mesti berada di sisi salib di mana tidak ada alur. Kemudian kami menempelkan papan mini Wemos D1 di atas kadbod dan LED di seberang salib.

Langkah seterusnya adalah menyolder kabel untuk sensor sentuhan resistif ke periuk logam. Dengan cara ini kita dapat mengawal warna lampu dengan menyentuh periuk. Sekiranya ini dilakukan, salib kayu boleh dilekatkan pada periuk logam dengan pistol cair panas dan selepas itu salib dan periuk dapat dilekatkan di atas pasu.

Sebagai langkah terakhir, sekarang kita boleh melekatkan kabel USB dengan gam super ke pasu sehingga semuanya kelihatan baik dan kemas. Sekarang kita hampir selesai.

Langkah 5: Masukkan Ke Dalam Operasi

Langkah terakhir adalah memuat naik perisian ke lampu dan mengkonfigurasi pelayan yang akan digunakan untuk penyegerakan lampu. Sekiranya anda berminat dengan cara perisian berfungsi dengan betul, anda boleh mempelajari kod sumbernya, kami tidak akan menerangkan secara terperinci di sini. Tetapi idea asasnya adalah bahawa setiap lampu yang ingin anda segerakkan perlu disambungkan ke pelayan MQTT yang sama. MQTT adalah protokol pesanan untuk internet mengenai perkara dan komunikasi mesin ke mesin. Sekiranya salah satu lampu berubah warnanya, ia akan menerbitkannya ke pelayan MQTT yang kemudian akan menghantar isyarat ke semua lampu lain yang kemudian memberitahu mereka untuk mengubah warnanya juga.

Tetapi jangan risau, anda tidak perlu memahami apa-apa mengenai MQTT, cara kerjanya atau cara menyediakan pelayan MQTT jika anda hanya ingin menggunakan lampu. Sudah tentu anda boleh mengatur dan mengkonfigurasi pelayan anda sendiri jika anda mahu. Tetapi jika anda tidak mahu melakukannya, terdapat juga beberapa perkhidmatan yang tersedia di mana anda boleh menyewa pelayan MQTT yang dihoskan di awan. Kami menggunakan CloudMQTT untuk ini, di mana anda boleh mendapatkan pelayan yang sangat terhad walaupun secara percuma (tetapi dengan fungsi dan bandwidth yang mencukupi untuk tujuan kami). Pelan percuma dipanggil Cute Cat dan jika anda mendapatkan salah satu dari mereka, anda hanya perlu melihat Detail → Info Instan dan di sana anda dapat melihat Server, Pengguna, Kata Laluan dan Port dari contoh MQTT anda. Nilai-nilai itu adalah semua yang anda perlukan, jadi tuliskan:-)

Sekarang untuk memuat naik perisian ke lampu, anda perlu menyambungkan kabel USB ke komputer riba atau komputer anda dan kemudian anda boleh memuat naik perisian menggunakan perisian Arduino. Cara memasang dan mengkonfigurasi perisian Arduino untuk digunakan dengan papan berasaskan ESP8266 dijelaskan dengan baik dalam Instructable ini, jadi kami tidak perlu mengulangi langkah-langkah tersebut di sini.

Setelah anda memasang dan mengkonfigurasi semua yang anda perlukan untuk pergi ke Tools → Manage Libraries dalam perisian Arduino dan pasang perpustakaan yang diperlukan untuk projek ini: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (dalam versi 0.11) dan ArduinoJson (dalam versi 5, bukan versi beta 6). Sekiranya dipasang, anda boleh memuat turun kod sumber untuk lampu dari repositori Github kami untuk projek ini dan memuat naiknya ke lampu menggunakan perisian Arduino.

Sekiranya semuanya berjalan lancar, lampu sekarang akan menyala dan siap digunakan:-) Semasa menyala, lampu akan bertukar dengan warna biru dan cuba menyambung ke WiFi yang diketahui. Pada permulaan pertama, lampu jelas tidak mengetahui apa-apa WiFi sehingga akan memulakan Hotspot sendiri (dengan nama yang merupakan gabungan "Syncenlight" dan pengecam unik untuk ESP8266 yang anda gunakan). Anda boleh berhubung mis. telefon pintar anda ke WiFi ini dan anda akan diarahkan ke halaman konfigurasi lampu di mana anda boleh mengkonfigurasi kelayakan WiFi anda dan juga memasukkan tetapan yang diperlukan untuk pelayan MQTT (yang anda perlukan untuk menuliskan beberapa perenggan sebelumnya). Sekiranya anda selesai dengan itu lampu akan dinyalakan semula dan kini sudah siap sepenuhnya untuk digunakan!

Beritahu kami bagaimana anda menyukai projek ini atau jika anda mempunyai sebarang pertanyaan, kami harap anda menyukai Instructable ini:-)