מחרוזת אור קריסטל חכמה: 9 שלבים (עם תמונות)

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

כאשר חג המולד מתקרב ואני במחקר מלא של אוטומציה ביתית וחפצים חכמים, החלטתי השנה לנסות ליצור מחרוזת אור RGB חכמה, יפה למראה.

עשיתי הרבה מחקר על פתרונות DIY ברחבי האינטרנט, מצד אחד כמה פרויקטים מורכבים מהוספת ממסר Wifi או תקע חכם לשליטה על העוצמה של מחרוזת האור מצד שני חלק מהפרויקטים משתמשים ברצועות לד ניתנות להתייחסות עם בקר wifi. כדי לשלוט באופן מלא על הלדים. אהבתי את הדרך שבה הבקר משמש לשליטה ברצועת לד ניתנת להתייחסות אבל מבחינתי פס LED לא נראה מספיק טוב עבור מחרוזת אור חג המולד נהדרת.

קצת נגמר לי הזמן להזמין רכיב אלקטרוני כלשהו, אז בחרתי ליצור מחרוזת אור חכמה משלי עם מפזר נורות הניתן להתאמה וניתנת להחלפה ועם התכונה המקסימלית שאני יכול לקבל רק באמצעות רכיב שהיה לי במשרד.

בסך הכל מחרוזת האור החכמה יצאה טוב מאוד, המפזר בו נעשה שימוש נראה נהדר והתכונות שמספקת הקושחה של Wled מדהימות. אתה באמת יכול להתאים אישית את התאורה שלך באופן מלא לצרכיך. אבל הפרויקט הזה רחוק מלהיות מושלם, אני עדיין רואה בו גרסת בטא וצריך לעשות לו שיפור. אסביר יותר מה הייתי עושה כדי לשפר את המצב בפעם הבאה שבניתי אותו.

שלב 1: דרושים חלקים וכלים

השתמשתי רק בחלקים שהיו לי במשרד עבור הפרויקט הזה מכיוון שהוא לא מותאם במלואו אני אתן לך את החלקים בהם השתמשתי וגם כמה חלקים שתוכל להשתמש בהם כדי לייעל את רצועת האור.

חלקים:

Wemos D1mini (ESP8266)

ממסר 5v 10A

• רצועת WS2812b 144LED/מ
• ספק כוח 5V
• קבלים 1000uF
• נגד 470 אוהם
• מחבר חשמל בעל 2 פינים
• מחבר נתונים 3 פינים
• לַחְצָן
• פרוטובארד
• לְרַתֵך
• חוטי 22 AWG (תקועים וגמישים עדיף)
• PETG ברור
• PETG לא ברור (השתמשתי בלבן)

כלים:

• מדפסת תלת מימד
• מלחם
• חיתוך צבת
• מַלְקֶטֶת
• מולטימטר
• כבל מיקרו USB

אופציונאלי:

• WS2812b עם PCB
• מגן Wled Wemos (לוח diy נהדר)
• 3 כבל חשמלי חוט
• דבק חם

שלב 2: הדפסות תלת מימד

כדי ליצור את הנורות שיניתי דגם תלת מימד שמצאתי ב- dingiverse (הנה המקור). הדגם המקורי תוכנן להיות כדורי חג המולד. שיניתי אותו באמצעות Fusion 360 כדי להוסיף חוט בורג בתחתית החלק. השתמשתי בעיקר בפונקציית "חוט" מ- Fusion360 והקטנתי את גודל שני החוטים ב -0.15 מ"מ על כל חלק כדי לוודא שיש מספיק מרווח כדי שהחתיכה תתאים אחד לשני.

כדי ליצור את מחרוזת האור ולהחזיק את הלדים, עיצבתי שקע עם חור לחוט החשמל והנתונים, שקוע קטן עבור ה- LED מפס ws2812b וחוט כדי להצליח להבריג את הנורה לתוך שקע ה- LED. החורים לחיווט דרך השקע מעט רופפים כדי לאפשר לך לשים 4 חוטים למקרה שתזדקק להזרקת חשמל בגלל אורך הרצועה שלך. במקרה זה אתה יכול לקבל 3 חוטים עבור 5V, נתונים וקרקע והרביעי להביא עוד 5V כדי להתחבר לקצה הרצועה שלך.

החלקים מיוצרים באופן שהחוט מהדק את החוטים המחוברים לאור כאשר שתי החלקים מהודקים זה בזה, תוך הימנעות מקריעת החוטים בעת מניפולציה של חוט האור.

להדפסת החלקים בהם השתמשתי:

PETG שקוף למפזר עם גובה שכבה 0.12 מ מ, מילוי 0% ו -2 קירות כדי לשמור על חוזק כלשהו

PETG לבן לשקע LED עם גובה שכבה 0.12 מ מ, מילוי 100% להגבלת האור המגיע דרך תחתית השקע

הצלחתי להדפיס את כל שקע ה- LED בהדפסה אחת מכיוון שאיכות ההדפסה אינה חשובה מדי בהדפסה זו.

עבור הנורה הייתי ממליץ להדפיס ואז אחד אחד. הם דקים מאוד והדפסת כולם בבת אחת עלולה לגרום לך לסיים רע על הנורה ואפילו לכמה בעיות חוזק בחלק המושחל.

להלן החלקים המודפסים בתלת מימד המשמשים לפרויקט זה:

www.thingiverse.com/thing:4672612

שלב 3: הכנת נוריות

במקרה שלי השתמשתי ב- 5V WS2812b LEDs אך שים לב כי כל נוריות הניתנות להתייחסות יפעלו לפרויקט זה.

עבור חלק זה אם אתה יכול, זה יהיה הרבה יותר טוב להשתמש PCB עגול עצמאי מורכב מראש ws2812b. זה יהפוך את רצועת האור שלך לאמינה יותר ויהפוך את הרכבת הנורית בשקע ה- LED לקלה יותר.

אם אתה משתמש ברצועת אור ws2812b בדיוק כמוני, יהיה עליך לחתוך את ה- LED שלך אחד אחד מהרצועה שלך, וודא שאתה שומר מספיק מכריות ההלחמה ברצועה להלחמת החוטים שלך בשלבים הבאים.

אם לא תצליח להחזיק מספיק משטחי הלחמה על כל נורית, תוכל להחזיק רק אחד על שניים על ידי הקרבת נורית ולחתוך את אורך כריות ההלחמה שלה בין שני נוריות.

בשלב הבא תצטרך להכין את כל החוטים שלך. בחר אורך שאתה רוצה בין שתי נורות (בחרתי להיות בסביבות 30 ס"מ) ומספר נוריות שאתה רוצה על החוט שלך (השתמשתי ב- 20 LED) וחתך את כל החוט שלך באורך שתבחר. יהיה עליך 3 חוטים לכל לד. (במקרה שלי הייתי צריך 3x20LEDs אז 60 חוטים של 30 ס"מ כל אחד). מתאם החשמל שלך יהיה תלוי במספר נוריות הניידות שבהן אתה משתמש ברצועה שלך. בהירות מלאה 5V WS2812b דורשים 60mA אתה צריך להכפיל את המספר הזה במספר הנורות כדי לקבל את דרישות החשמל הדרושות במתאם החשמל שלך. במקרה שלי ההספק המרבי הנדרש הוא 20LEDs x 60mA = 1200mA. השתמשתי ב- 5V/3A שהיתה לי בהנחה אבל יכולתי להשתמש באספקת חשמל פחות חזקה.

אם אינך מתכוון להשתמש ברצועת האור שלך על תבנית לבנה אחידה עם בהירות מלאה רצועת האור שלך לעולם לא תזדקק לעוצמה מלאה. כאור חג המולד אתה יכול לשקול שאתה צריך רק 1A עבור 40LEDs.

לאחר שכולם נחתכו אתה יכול להפשיט כל צד של כל החוטים שלך ולהדביק אותם. (זהו צעד ארוך למדי …)

אם אתה רוצה אתה יכול לעטוף את החוטים שלך 3 על 3 כדי לגרום להם להיראות נחמדים בין הלדים ולגרום להם פחות להסתבך בעץ חג המולד שלך.

כעת תוכל להדביק את כל כריות ההלחמה על הלדים שלך.

כשהכל פח, הנח את הנורית שלך במקומה בשקע ה- LED, כשהפנים כלפי מעלה.

שלב 4: חיווט

עכשיו מגיע החלק המסובך ביותר של הפרויקט. יהיה עליך לחבר את כל ה- LED יחד באמצעות החוטים שהכנת קודם.

לשם כך הכנס כבל 3 חוטים דרך אחד החורים של ה- LED שלך שקוע, ועם ברזל הלחמה שלך, הלחם את הכבלים לרפידות הלחמה LED. (נסה להשתמש בקצה דק מאוד על מגהץ הלחמה שלך) עליך להיות מהיר כאשר אתה הלחמה כדי לא לחמם ולעוות את שקע ה- LED.

כדי להלחם את נוריות ה- LED שלך בשרשרת, היזהר לכבד באמת את הכיוון של הנורות שלך !!

אתה יכול להשתמש בחץ על כל LED כדי להיות בטוח לכבד את כיוון החיווט. אם לא תדאג לזה תטגן נוריות LED חוטיות לאחור.

לאלה שבוחרים לעטוף את החוטים, יהיה עליך להשתמש במולטימטר כדי לזהות כל קצה של החוטים שתצטרך לחבר ללד הבא. (תמיד עדיף לבדוק לפני מאשר לתקן לאחר הבדיקה)

וודא שהכל אם מולחם היטב עם המולטימטר שלך במהלך התהליך כדי לאמת את הלחמתך כדי להימנע מהלחמה קרה או לקויה. נורית מרותכת גרועה תגרום לכל הנורית לאחר עבודה אחת לא טובה או לא טובה. אם יש לך בעיה של LED שאינו נדלק, בדוק בהתחלה את הלחמה (אני מספר זאת מניסיון;))

שלב 5: תכנות

בחרתי מיני Wemos D1 לבקר מכיוון שכבר עבדתי עם הלוח הזה. הם די זולים, אמינים, קלים לתכנות וכוללים אנטנת Wifi.

מצאתי את פרויקט WLED ב- github, זו קושחה שמיועדת לשליטה ב- LED על wifi, בדיוק מה שהייתי צריך בשביל הפרויקט שלי!

WLED היא קושחה נהדרת באמת שפותחה על ידי Aircoookie, תואמת ללוחות Esp8266 ו- ESP32 ועם הרבה תכונות. לדוגמה:

• מעל 100 אפקטי ברק מיוחדים
• פלחי LED להגדרת אפקט וצבעים שונים לחלקים שונים של רצועת LED
• ממשק ממשק אינטרנט לשליטה על נוריות ה- LED שלך עם המחשב שלך
• אפליקציית סמארטפון לשליטה על נוריות ה- LED שלך עם הטלפון שלך
• שלט אינפרא אדום
• תאימות אוטומציה ביתית
• תאימות עוזרת קולית של Alexa
• הוספת ממסר לשליטה בעוצמת האור שלך
• הוספת כפתור חיצוני לשליטה ב- LED שלך ללא Wifi
• סנכרן התקני WLED מרובים ברשת המקומית שלך

ועוד הרבה יותר…

גלה את כל האפשרויות ב- Github של הפרויקט:

מהבהב Wled ל- esp8266 הוא לא כל כך קשה. אין צורך במשהו ספציפי. עליך לבצע רק את השלבים הבאים:

עבור לדף Wled Github להורדת הקושחה האחרונה (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases)

עבור Wemos D1 Mini הורד את הקובץ שמסתיים ב- ESP8266.bin

עבור לדף Python כדי להוריד ולהתקין את Pytno (https://www.python.org/downloads/)

התקן את גרסת ה- Python העדכנית ביותר עבור מערכת ההפעלה שלך

פתח מסוף והשתמש בפקודות הבאות:

pip להתקין esptool

כדי לבדוק האם הכלי מותקן כראוי השתמש בפקודה הבאה:

esptool.py

אם אתה נתקל בבעיות ב- Esptool.py תוכל לנסות להוריד את esphome-flasher. מתקין זה עושה בדיוק אותו דבר אך משתמש בממשק גרפי.

כעת תוכל לחבר את לוח המיני Wemos D1 למחשב באמצעות כבל מיקרו USB.

לאחר החיבור השתמש בפקודה הבאה כדי להבהב Wled על הלוח:

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

עליך להחליף רק./WLED_X. X. X_ESP8266.bin בנתיב של קובץ.bin שהורדת בעבר.

לוח Wemos שלך צריך כעת להבהב בהצלחה עם WLED?

שלב 6: חיבור הלוח ל- WiFi

עכשיו כשהלוח שלך מהבהב, כאשר אתה מפעיל אותו אתה אמור לראות רשת Wi-Fi חדשה בשם WLED-AP. נסה להתחבר לרשת Wifi זו והשתמש בסיסמה זו:

wled1234

אתה תנותב לדף אינטרנט, עליך רק לבצע את השלבים לחיבור הלוח ל- WiFi הביתי שלך

לאחר שתגדיר את הלוח שלך ל- WiFi הביתי שלך, החלף לרשת ה- WiFi הרגילה שלך ופתח דפדפן חדש כדי להתחבר לשם mDNS שהגדרת לפני

בסופו של דבר אתה אמור להיות מחובר לדף האינטרנט הבא:

שלב 7: שליטה ב- PCB

חלק זה אינו מהווה דרישה לעבודה של המערכת. אתה יכול לחבר את יחידת החשמל רק לרצועה שלך ול- Wemos D1 mini ולאחר מכן להשתמש בחוט לחיבור ה- Data In מרצועת ה- LED לפין D4 של ה- Wemos D1 mini.

רציתי לנסות את תכונת הממסר והכפתור הפיזי, אז לקחתי פרוטובורד כדי ליצור אב טיפוס של המערכת כדי לקבל פתרון הוכחת עבודה.

השתמשתי בעיקר בתרשים חיווט שמצאתי ב- WLED Wiki ושיניתי אותו מעט כדי להוסיף את הממסר ואת הכפתור באמצעות השימוש ב- GPIO שניתנו באותו דף ב- WLED Wiki.

כדי להוסיף את הממסר לפרויקט שלך, עליך להפעיל את הממסר באמצעות קו החשמל והארקה של 5V ולחבר את ה- GPIO12 (פין D6 ב- Wemos D1 mini) אל סיכת הפקודה של הממסר שלך. בצד השני של הממסר, חבר את הממסר שלך באמצע קו המתח 5V שלך על ידי חיבור קלט 5V בסיכת הכניסה לבין פלט 5V בסיכה NO (רגיל פתוח) של הממסר. כברירת מחדל, קושחת WLED מפעילה את פין GPIO12 בעת הפעלת הנורות, על ידי חיבור קו 5V בסיכה NO תפעיל את הממסר בעת הפעלת נוריות ותכבה את הממסר בעת כיבוי הנורות (זה מה אנחנו רוצים להשיג).

אתה יכול גם להוסיף כפתור למעגל שלך כאשר אינך משתמש בשעון לשליטה על נוריות ה- LED שלך. כדי לחבר כפתור, חבר אותו בין ה- GPIO 0 (D3 ב- Wemos D1 mini) לבין הקרקע. ניתן להגדיר את הלחצן בממשק אפליקציית WLED לביצוע פעולות מיוחדות בלחיצה אחת, הקשה כפולה והחזק (Next Effect, Preset Cycle, ON/OFF למשל).

הקבל המחובר בקו החשמל של רצועת האור משמש להחלקת קו החשמל ולספיגת קוצים חשמליים פוטנציאליים. חברו אותו לאחר הממסר וקרוב ככל האפשר לתחילת רצועת הלד שלכם לשימוש טוב יותר.

הנגד בכניסת שורת הנתונים של הרצועה נמצא שם כדי להגן על רצועת הלדים שלך כדי להישרף מכניסה זו. אם יש לך את קו הנתונים מחובר אך מסילת הכוח החיובית מנותקת, קיים סיכון של ניסיון להניע את הנורית דרך סיכת הנתונים ולשרוף אותה.

אם יש לך כבל חוט ארוך מהבקר אל הלד הראשון שלך, תוכל להשתמש במחלף רמות כדי לקבל קלט נתונים אמין במחרוזת ה- LED שלך. ישנם רכיבים שנועדו לבצע את העבודה הזו, אבל אתה יכול להשתמש באלטרנטיבה זולה על ידי שימוש בנורית אחת מהרצועה שלך כמשנה רמה. כדי להשיג מטרה זו, חבר את אחת הנורות ישירות על לוח הלוח שלך קרוב לפלט הבקר שלך. לאחר מכן תוכל לחבר את מחבר רצועת ה- LED שלך לאחר LED זה. על ידי מעבר דרך נורית ה- frist, קו הנתונים יושפע באותה צורה מאשר שימוש במחלף רמות. (כדי להימנע מהנורית הזו כדי להאיר את רצועת הלד שלך, יש אפשרות בהעדפות LED WLED לבדוק כדי לדלג על הנורית הראשונה).

לאחר שהכל מחובר, קח קצת זמן לבדוק את כל החיבורים והלחמה שלך.

אם הכל בסדר, כעת תוכל לחבר את ספק הכוח ואת רצועת הלד שלך למעגל.

שלב 8: אפשר את ה- LED לעבוד עם WLED

כדי לאפשר לרצועת התאורה שלך לפעול היטב ב- Wled, יהיה עליך להיכנס להגדרות של ממשק האינטרנט, ולאחר מכן בהעדפות LED ולהזין את ספירת ה- LED שיש לך במחרוזת ה- LED שלך.

אתה יכול גם להגביל את הזרם המקסימלי שאתה רוצה שהמחרוזת שלך תצייר כדי שאספקת החשמל שלך תהיה בטוחה מאוד.

שמור את ההגדרות שלך וחזור לדף הראשי לבדיקת רצועת התאורה שלך.

עכשיו אתה יכול לבחור צבעים ואפקטים שונים כדי להאיר את עץ חג המולד שלך!

מצא ויקי מלא המפרט את כל ההגדרות הקבועות מראש ואפשרויות האפקטים בדף הוויקי של פרויקט WLED:

שלב 9: תוצאות

אני חושב שרצועת האור יצאה טוב מאוד עבור גרסת אלפא, נורת קריסטל עובדת נהדר כמפזר עם PETG שקוף והשליטה שמציעה תוכנת WLED היא מדהימה. מה שבטוח שזו לא הפעם האחרונה שאני אשתמש ב- WLED כדי להוסיף אור חכם בבית שלי.

בפעם הבאה אנסה לרצועה קלה אשתמש ברכיב אמין יותר כמו ה- PCS WS2812b ואני חושב שאנסה את Wled Wemos Shield המציע PCB טוב יותר עם עוד כמה תכונות (נתיך ליתר ביטחון למשל). אנסה גם להכין משהו עמיד למים לגרסה הבאה כדי להציע את האפשרות להוסיף את הרצועה בחוץ.

תודה שקראת את ההנחיה הזו, מקווה שזה היה שימושי עבורך, אעדכן את המאמר הזה כאשר הגרסה השנייה תתבצע, המשך לעקוב אם אתה מעוניין:)