נוריות סנכרון רחבות שכונה: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

היו לי כמה מוטות LED אלחוטיים שחשבתי שאוכל לכבות לחגים. אבל, בחצר שלי, הם היו יכולים באותה מידה להיות מחוברים. אז מהו האתגר הקריר יותר? קישוטי לד בכל הבתים על הבלוק שלי עם תצוגה מסונכרנת! בשנה המטורפת הזו, זו דרך לחבר אותנו ביחד.

מדובר בגדילי LED המופעלים על ידי ESP8266, והם מחוברים לרשת WiFi, כך שכולם מראים את אותו שלב ברצף האנימציה בו זמנית. מכיוון שהם משתמשים בקוד רשת כדי להתחבר, הם יכולים להיות במרחק של כמה בתים זה מזה, והמסרים מועברים מצומת לצומת.

הם פועלים על 5 וולט, והשתמשתי במתאמי חשמל, אך הם יכולים לפעול לזמן מה גם על סוללות USB. אז הם ניידים, מפעילים רשת WiFi משלהם שאינה מחוברת לאינטרנט ויכולים להיגמר מהרשת.

כל השכנים שלנו התרגשו לקבל את הקישוט המשותף הזה, וזה ממש נחמד איך אתה רואה את כולם מציגים את אותה תצוגה כשאתה הולך ברחוב. יש לי כמה תמונות של כמה מול הבית שלי לבדיקה, אבל היה ממש קשה לצלם אותן ברחוב.

שלב 1: חלקים

ESP8266 D1 Mini - השתמשתי במודולי D1 Mini מכיוון שכל מה שאני צריך הוא סיכת קלט/פלט אחת לנורות הלדים. ניתן לבצע פרויקט זה ללא הלחמה באמצעות מגן מסוף כזה ומודול ESP8266 אחר. יש גרסה של D1 Mini עם אנטנה טובה יותר - D1 Mini Pro. יש לו אנטנה מקרמיקה ומחבר U. FL לאנטנה חיצונית, אך עליך להזיז נגדה 0 אוהם הניתנת על פני השטח לאנטנה החיצונית. דיון נוסף בשלב מאוחר יותר.

חוטי LED WS2811 - השתמשתי בחוטי WS2811 מכיוון שהם אטומים למים (למעט מחברי JST) וקלים לעבודה. רצועות "Neopixel" של WS2812b היו משתמשות בדיוק באותו קוד וכו '. השתמשתי בקלטות 5v, אבל אתה יכול להשיג אותן ב 12v (השתמש פחות בזרם) - אז תצטרך ממיר מתח עבור ה- ESP8266s. אתה יכול גם לקבל חוטי LED WS2811 עם מחברים עמידים למים אם תרצה. בחוטי ה- LED בהם השתמשתי יש מחברי JST SM משני קצותיו - הנקבה היא הקלט, אם כי ראיתי אותם מחוברים לכיוון השני (זכר כקלט). הכיוון מסומן גם על הלדים עצמם. יש גם חוטי הזרקת חשמל - חתכתי את הקצוות כך שהחלקים המשומרים לא יוכלו לקצר. אתה יכול גם לקנות אותם באריזות של 10.

330 אוהם 1/4 וואט נגד - זה משמש בסיכת הנתונים ב- ESP8266 כדי למנוע הבהוב של נוריות ה- LED.

מחבר זכר 3 פינים JST SM - אלה מחוברים לרצועות הלד. שים לב שלמחבר ה"גברי "יש מכסה מנוע.

2.1 מ מ מחבר נקבה למעגל סגור - אלה משמשים למחבר החשמל. אתה יכול להשתמש במערכת מחברים אחרת לשם כך אם תרצה.

ספק כוח 5V - דירוג המגבר תלוי בכמה נוריות יהיו לכם. אחד 2A כנראה תקין עבור 50 או 100 נוריות שלעולם אינן דולקות במלואן (עיין בשלב החיווט למידע נוסף).

JST SM 3 Pin Extension Wire או חוט הארכה 2.1 מ"מ - מכיוון שמחבר JST ב- D1 Mini קרוב ללדים, בדרך כלל אתה רוצה הרחבה שתאפשר למקם את נוריות ה- LED רחוק יותר מהמעבד. במקרה שלי, בסופו של דבר הנחתי את המעבד גבוה יותר בעיטור כדי לקבל טווח WiFi טוב יותר, ולכן שמרתי את המעבד ליד נוריות LED והשתמשתי בחוט הרחבה של 2.1 מ"מ במקום זאת.

כבל USB עד 2.1 מ מ - זה אופציונלי - מאפשר לך להפעיל את הגדיל מכל מקור USB או סוללה.

צינורות כיווץ חום 3 מ מ - אתה צריך רק 1 אינץ 'מזה כדי לכסות את הנגד ב- D1 Mini.

צינורות כיווץ חום ברורים של 20 מ מ - זה אופציונלי בחלקו להגנה על המחברים ב- D1 Mini. הקפד לסובב את מתג האיפוס לאחר החלת אם הצינור דוחס את המתג.

ארגז עמיד למים - להגנה על אספקת החשמל והמעבד שבחוץ. רוב השכנים שלי פשוט השתמשו בשקיות ניילון.

צינור EMT בגודל 1/2 אינץ ' - חתיכה בגודל 29 אינץ' מתאים לצורת קנה הממתק - השתמשתי ב -4 קשרי רוכסן כדי להחזיק אותו. ניסיתי 1/2 אינץ 'PVC, וזה מתאים, אבל נוגע בנורות הלדים משני הצדדים.

מוט מוט 3/8 "x 3 ' - לאחר שה- EMT מחובר לצורה, ניתן לדפוק את המוט ברצפה ולהניח מעליו את צינור ה- EMT. מוט מוט 1/2" יתאים, אך יהיה עליך לנתק כל חלקים כפופים, והוא קרוב - אם הוא נהיה שטוח או משהו כשדופקים אותו פנימה, הוא יהיה הדוק מאוד. אז סביר יותר ש- 3/8 אינץ 'ינקה בקלות את הקוטר הפנימי של צינור ה- EMT.

צורת קנדי ממתקים - ראה את הצעד על אלה, אתה יכול לעשות צורה DIY, לעטוף אותם על שיח או להשתמש בצורה כזו.

שלב 2: הרכבת הבקר

הבקר מורכב מ- D1 Mini (ESP8266), שקע חשמל נשי במעגל סגור במעגל סגור 2.1 מ מ, נגד 330 אוהם ומחבר זכר 3 פינים JST.

ההנחה לפרויקט זה היא שתשתמש ב- 50-100 נוריות LED. אם אתה רוצה להשתמש יותר, יהיה עליך להשתמש בהזרקת חשמל כדי להפעיל את כל הנורות. עיין במדריך אחר לדיון מעמיק בנושא.

עם 50 נוריות LED כולן בלבן מלא, הן היו מציירות 50 x 0.06A = 3 אמפר. אז, עם מתאם 2A, אנו מניחים שלעולם הם לא יופעלו במלואם. עבור 100 נוריות LED, המקסימום הוא 6A, כך שיש להקפיד עוד יותר רק להדליק כמה בכל פעם. אפילו עם 100 נוריות ב 0.02A כל אחת, יש לנו 2 אמפר בשימוש. לכן, מומלץ לספק אספקת חשמל גבוהה יותר, אם כי כיוונתי את הצגים כך שלא ישתמשו בכל הנורות או הצבעים בבת אחת, ירדתי אותם הרבה והתחלתי עם חומרי אספקה 2A עם גדולים יותר במילואים. זהו מאמר מצוין בנושא הפחתת דרישות החשמל.

הנגד של 330 אוהם המוטבע בחוט הנתונים נועד למנוע ריצוד מצלצל אלקטרוני מכיוון שהנתונים הם בתדירות גבוהה למדי. זהו גורם רב יותר עם הרבה נוריות LED, אך זהו נוהג טוב להוסיף אותו.

הלחמתי את הנגד ישירות ל- D1 Mini, אבל השארתי בערך 1/8 אינץ 'מהעופרת מעל הלוח כדי שאוכל לכופף אותם שטוח. השתמשתי בכווץ חום בגודל 3 אינץ' על הנגד כדי למנוע ממנו לקצר את גלשן.

השתמשתי בכווץ חום שקוף בגודל 20 מ מ כדי להגן על ה- D1 מיני מפני נגיעת מתכת וכו '. הקפד לבדוק את מתג האיפוס בצד - יתכן שתצטרך לחתוך מעט את מכווץ החום כדי לוודא שהוא לא ילחץ על המתג. הייתי צריך את זה על כל שלי.

שים לב שלא נראה לי שהייתי צריך להחליף רמה מיציאות ה- 3.3V ESP8266 והנוריות הפועלות ב -5V (מכיוון שמפרט שבבי ה- LED הוא שקו הנתונים יהיה לא פחות מ -70% מההיצע). אכן הייתי צריך דיודה/הקרבה בפרויקטים קודמים (שלב 3) עם רצועות WS2812b, אבל שבבי WS2811 הישירים בנורות נראים בסדר עד כה.

אתה יכול לעשות את זה בלי הלחמה! מגן מסוף ESP8266 עם מעבד אחר יעבוד באותה מידה. גורם הצורה D1 Mini הוא נחמד וקטן, אך כולם עובדים בערך אותו דבר.

שלב 3: צורות

גדילי ה- LED יכולים להיות בצורה חופשית, או שאתה יכול להפוך אותם לצורות - או עשה זאת בעצמך, או מחנות מקוונת. הזמנתי כמה צורות מחברת HolidayCoro - כמה עצי לד קטנים, גרב ומקל ממתקים. הגרב לקח 50 נוריות LED יפה - באורך של גדיל אחד. העץ הקטן לוקח 100 נוריות LED, אבל אתה יכול פשוט לעשות חצי ממנו אם אתה רוצה - מול הרחוב. בסופו של דבר קנה הממתקים היה השכן האהוב עליו מכיוון שהוא היה קצת יותר גדול. 99 נוריות LED, והשארתי את האחרון מאחור עם הרעיון שאפשר להשתמש בו לניפוי באגים.

מכיוון שהצורות הגיעו בצבע לבן, החלטנו לצבוע עליהן פסים אדומים כך שייראו טוב יותר בשעות היום. הסכתי אותם, עשיתי חול דק מהיר, ניגוב באצטון (מסיר לק מלא) והשתמשתי בשתי שכבות של צבע ריסוס שעובד על פלסטיק. נראה היה שזה נדבק היטב. עשינו בעיקר בצד אחד, וכמה בצד השני עבור כמה בתים שהיו בהם 2.

שלב 4: קוד ו- WiFi

ה- D1 Mini משתמש במודול Espressif ESP8266. תיכנתתי אותו באמצעות Arduino IDE, כך שזה מרגיש כמו Arduino רב עוצמה עם WiFi מובנה. יש באינטרנט הרבה הוראות כיצד להגדיר את IDE Arduino ל- ESP8266 ו- D1 Mini כך שלא אחזור עליהן כאן.

הקוד מבוסס על הוראה קודמת. הוא משתמש בספריית רשת ללא כאבים כדי שכל המעבדים ידברו זה עם זה. השתמשתי בספריית FastLED מכיוון שהיו לי בעיות בעבר עם ספריית רשת וספריית Neopixel, ולא בדקתי זאת הפעם.

אני לא בטוח מה המקסימום במספר הצמתים. חלק מהפוסטים מצביעים על כך שהוא יוגבל במספר ההודעות וסוגי המעבד ואולי המכסה הוא סביב 30-60 צמתים. יישום זה אינו שולח הרבה הודעות - רק שינוי האנימציה, אם כי יש כמה הודעות אוטומטיות כמו שינוי רשת והודעות סינכרון זמן.

אתה יכול לחבר את נוריות ה- D1 Mini תוך קידוד, אך ייתכן שתרצה אספקה חיצונית אם יש לך יותר מ -50 מכיוון שאולי תחרוג מהאספקה מיציאת ה- USB של המחשב שלך ומווסת הכוח ב- D1 Mini. עם זאת, מכיוון שהקוד שלי לא מדליק את נוריות LED מלאות, הצלחתי לתכנת 100 נוריות בחיבור ה- USB ללא בעיות.

למודול ESP8266 יש WiFi משולב. מכיוון שקוד הרשת (PainlessMesh) בו אנו משתמשים יוצר נקודת גישה לכל מודול, הטווח לטווח רחב של השכונה חשוב. השתמשתי בצורות קני ממתקים, והנחתי את המעבד למעלה כדי להשיג את הטווח הטוב ביותר, וזה היה בערך 50-100 רגל - חצר או שניים בשכונה שלי. קו ראייה גבוה וטוב יותר (LOS) משפר את הדברים. הטווח אכן חצה את הרחוב בחלק מהמקרים (תלוי יותר במכוניות שחוסמות את ה- LOS).

היו כמה בתים שלא סונכרנו בגלל חסימות WiFi, אבל האורות נראים נחמדים גם כשהם לא מסונכרנים. הכנתי צומת "מהדר" עם D1 מיני בלבד על מקל שמונע באמצעות סוללת USB. כשהם ממוקמים בין הבתים, הם סונכרנו כראוי. עבור מהדר מרוחק יותר אתה יכול להשתמש בסוללת USB סולארית, אם כי הם לא נטעינים מהר במיוחד.

עדיין ראיתי בעיות סנכרון לסירוגין, ואז מצאתי הערה זו על כך שיש יותר מדי צמתים או שהתפשטות:

gitlab.com/painlessMesh/painlessMesh/-/wik…

בעזרת ההתקנה הזו, זה התחיל לעבוד הרבה יותר טוב! זה מציין צומת אחת מסוימת כעיקרית, ולכן הקוד שלי לנהל משא ומתן על הצומת השולט אינו נחוץ, מה שיכול לפצל את הרשת. צירפתי דוגמא קוד מעודכנת/חלופית. גישה זו דורשת שהצומת הראשי יהיה מופעל כדי לסנכרן אותם, כך שהרשת אינה עמידה בפני תקלות, אך עובדת טוב יותר כאשר היא מתפשטת כמו שלי. הקפד לערוך את הקוד לגרסה זו - יש להגדיר צומת אחד בלבד לשורש - עיין בהערות בקוד.

הוספתי עוד עדכון אחד לגרסת SetRoot: הוספתי קוד לאיפוס ה- ESP8266 אם לא היו פקודות במשך 10 דקות. זה נותן לצומת הזדמנות לגלות מחדש את צומת השורש. נראה שזה עזר בכמה מהצמתים הרחוקים יותר.

בסוף העונה הצלחתי לבדוק כמה מודולי D1 Mini Pro. יש להם אנטנת קרמיקה על הלוח, ואתה יכול גם להשתמש במחבר U. FL ובאנטנה חיצונית אם אתה מזיז נגד אום אוהם. ניסיתי זוג שיש לו בעיות סינכרון עם ה- D1 Mini Pro עם אנטנות הקרמיקה, והן עבדו טוב יותר. עשיתי כמה בדיקות לאחר מכן עם צומת אחד ברחבי הבית שלי. בהתבסס על התוצאות, נעבור למודולי D1 Mini Pro עם אנטנות הקרמיקה בשנה הבאה.

עם D1 Mini מרוחק: רק ה- D1 Mini Pro עם אנטנה חיצונית ראה אותו ועוצמת האות הייתה נמוכה

עם D1 Mini Pro מרוחק עם אנטנת קרמיקה: ה- D1 Mini, ה- D1 Mini Pro עם אנטנת הקרמיקה ו- D1 Mini Pro עם האנטנה החיצונית כולם ראו אותו באותה עוצמת אות בערך, כך שזה היה שיפור. כיוון הלוחות (אנטנות) משנה במידה מסוימת

עם D1 Mini Pro מרוחק עם אנטנה חיצונית: כל הלוחות האחרים ראו את זה, אך עוצמת האות לא הייתה טובה בהרבה מהבדיקות עם אנטנת הקרמיקה המשולבת, כך שלא אטרח להזיז את נגדי האפס אוהם ולשים אנטנות על קני ממתקים

שלב 5: הרכבה אחרונה

לאחר שהבקר מוכן ומתוכנת, כל שעליך לעשות הוא לחבר את הלדים לבקר עם חוטי JST, ואספקת מתח של 5 וולט בשקע 2.1 מ מ.

סיומת JST אמורה להיות מועילה כדי להשאיר את הבקר ומתאם החשמל תמיד מנורות הלדים. או, כדי להעלות את המעבד גבוה יותר, הנחתי מעליהם שקית ניילון קטנה המאובטחת בקשירת טוויסט, והשתמשתי בכבל מאריך של 2.1 מ מ לאספקת החשמל.

הקופסה העמידה למים תעזור להגן על המתאם והמעבד, אך רוב שכני השתמשו בשקיות ניילון פשוטות.

פרס שני באתגר המהירות של קישוטי החג