מנורות מגע מסונכרנות בצבע: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

לפרויקט זה נכין שתי מנורות המסוגלות לשנות את צבען על ידי מגע ואשר יכולות לסנכרן את הצבע הזה אחת עם השנייה דרך האינטרנט. השתמשנו בזה כמתנת חג המולד לחבר שעבר לעיר אחרת. היא קיבלה את אחת המנורות והשנייה נשארת איתנו. כך לשנינו יש מנורה נחמדה למראה תוך אפשרות לשלוח צבעים זה לזה. זוהי דרך נחמדה ומגניבה לתקשר זה עם זה גם אם בנפרד וצורת תקשורת הרבה יותר קלה מאשר באמצעות טקסט, קול או תמונות.

פרויקט זה בהשראת פרויקט Syncenlight של תוכנית הרדיו הגרמנית Netzbasteln, למרות ששינינו קצת את התוכנה שקטה ובנינו מנורות מתוחכמות יותר לפרויקט שלנו. בסרטון אתה יכול לראות איך זה עובד. למטרות הדגמה שתי המנורות עומדות זו ליד זו - אבל זה אפילו יעבוד אם הן נמצאות בצדדים מנוגדים של כדור הארץ (כל עוד יש WiFi).

שלב 1: דרושים כישורים, כלים וחלקים

מכיוון שאנו צריכים להלחם את האלקטרוניקה של המנורה הכישורים המיוחדים היחידים הנדרשים לפרויקט זה הם כישורי הלחמה והבנה בסיסית של האלקטרוניקה. אם אתה מבין כמה דברים בסיסיים בפיתוח תוכנה זה יהיה יתרון, כי אתה יכול לשנות את התוכנה לצרכים שלך. אבל אם אתה רק רוצה להשתמש בה כמו שעשינו את זה, אתה יכול פשוט להוריד את התוכנה ולהעלות אותה למנורה שלך.

ניתן לראות את החלקים הדרושים למנורה בתמונה למעלה. אם אתה רוצה לבנות אותו בדיוק כמו שעשינו, זה מה שאתה צריך:

• נגד 100kΩ
• מיני Wemos D1 (או כל לוח אחר המבוסס על ESP8266)
• כמה נוריות WS2812B (בודדות או רצועה כאלה)
• כמה כבלים
• כבל USB (אותו סוג המשמש לרוב הסמארטפונים, צריך להיות כבל נתונים)
• עציץ מתכת
• אגרטל זכוכית
• פחית ספריי פרחי קרח (או משהו דומה)
• שני מקלות עץ
• חתיכת קרטון קטנה (בגודל המיני של Wemos D1)

חמשת הפריטים האחרונים ברשימה זו הם אלה בהם השתמשנו לאחד מעיצובי המנורה הספציפיים שלנו. זהו עיצוב המנורה בו נשתמש כדוגמה במדריך זה. אתה יכול לבנות מנורה משלך בדיוק כמו זו אך כמובן שאתה יכול גם להיות יצירתי בחלק זה ולעצב מנורה משלך כרצונך. כפי שניתן לראות בתמונות השנייה שאנו בונים נראית שונה מהראשונה וכבר יש לנו רעיונות לעיצובים של מנורות חדשות. אז זהו החלק שבו יש אינסוף אפשרויות כמעט.

כמובן שאנחנו לא רק צריכים את החלקים אלא גם את הכלים כדי להרכיב הכל יחד. לשם כך אנו זקוקים לפריטים הבאים:

• מגהץ (בתוספת הלחמה)
• קצת נייר זכוכית
• זוג מספריים
• אקדח להמסה חמה
• מסור עץ

עכשיו כשיש לנו את כל מה שאנחנו צריכים, נסביר את הרעיון הבסיסי של המנורה, איך הכל עובד וכמובן איך בונים את המנורה.

שלב 2: הרעיון הבסיסי וכיצד הוא פועל

את הרעיון הבסיסי ניתן לראות בתוכנית החיווט. בלב הפרויקט נמצא לוח המיני Wemos D1 בעל מיקרו -בקר ESP8266. היתרון של ה- ESP8266 הוא בכך שהוא זול ויש בו WiFi ישירות על הסיפון, וזה בדיוק מה שאנחנו צריכים. השתמשנו בלוח המיני Wemos D1 מכיוון שלוח לוח זה אינך צריך כלים נוספים להעלאת התוכנה אל המיקרו -בקר (מלבד כבל נתונים סטנדרטי מסוג USB). אבל כל לוח מבוסס ESP8266 צריך לעבוד עבור הפרויקט הזה.

כדי לשלוט במנורה אנו רוצים להשתמש בחיישן מגע קיבולי (כך אותו עיקרון בסיסי המשמש ברוב תצוגות הסמארטפונים). ניתן לבנות חיישן מגע כזה על ידי חיבור נגד 100kΩ עם שני סיכות של ה- ESP8266 (במקרה שלנו סיכות D2 ו- D5) ולאחר מכן חיבור חוט נוסף לסיכה D5 ולאחר מכן הלחמה של חוט זה על צלחת מתכת. היכן אתה מרתק חוט זה תלוי בעיצוב המנורה שאתה בוחר. בתוכנית החיווט פשוט השתמשנו בלוח מתכת גנרי אך עבור עיצוב המנורה הספציפי שלנו הלחמנו את הכבל הזה לחלק סיר המתכת של המנורה. אם אתה מתעניין איך זה עובד בדיוק יש הסבר טוב באתר לספריית Arduino בה השתמשנו לתכנת חיישן המגע הקיבולי.

כעת, כשיש לנו משהו שנוכל לגעת בו כדי לשלוט במנורה הדבר הבא שאנו צריכים הוא מקור אור. לשם כך השתמשנו בנורות WS2812B. אלה נמצאים בשימוש נרחב בפרויקטים שונים והיתרון העיקרי שלהם הוא שאתה יכול לשלוט על הצבע של הרבה נוריות באמצעות חיבור נתונים אחד בלבד בין הלד הראשון לבין המיקרו -בקר (במקרה שלנו מחובר ל- D8 של ה- ESP8266). בפרויקט שלנו אנו משתמשים בארבעה נוריות WS2812B. בתוכנית החיווט שניים מוצגים אך הוספת נוריות נוספות פועלת בדיוק כמו הוספת השנייה: סיכת ה- DOUT של הנורית השנייה צריכה להיות מחוברת ל- DIN של השלישי ו- VSS ו- VDD צריכות להיות מחוברות לסיכת הקרקע ואת פין 5V בהתאמה. לאחר מכן ניתן לתכנת את נוריות ה- WS2812B האלה בקלות, למשל עם ספריית NeoPixel של Adafruit.

כעת יש לנו את כל המרכיבים הדרושים לנו: מיקרו -בקר בעל יכולת WiFi, חיישן מגע לשליטה במנורה ובמקור האור עצמו. בשלבים הבאים נתאר כיצד לבנות את המנורה בפועל וכיצד להעלות את התוכנה ומה צריך לעשות כדי ששתי מנורות (או יותר) יוכלו להסתנכרן דרך האינטרנט.

שלב 3: הלחמת האלקטרוניקה

אז קודם כל אנחנו צריכים להלחם את כל החלקים האלקטרוניים יחד. התחלנו בהלחמה של נוריות ה- WS2812B היחידות יחד (כפי שמוצג ומתואר בשלב הקודם). אם היינו עושים את הפרויקט הזה שוב כנראה שנקנה את נוריות ה- WS2812B בצורת רצועה. ניתן לחתוך את הרצועות האלה כך שיש לך בדיוק את כמות הלדים שאתה רוצה ואז אתה רק צריך להלחם את מחברי DIN, VDD ו- VSS של הרצועה לפינים D8, 5V ו- G של ESP8266. זה יהיה קל יותר מאשר לעשות את זה כמו שעשינו את זה, אבל הלחמת נוריות ה- WS2812B היחידות ביחד אפשרית גם כפי שניתן לראות בתמונות (למרות שמפרקי ההלחמה שלנו אינם יפים במיוחד - אבל הם עובדים)

לאחר מכן הלחמנו את הנגד בין הסיכות D2 ו- D5. בסיכה D5 עלינו גם להלחם על חוט נוסף אשר לאחר מכן יומלחל על חלק המנורה שאמור לתפקד כחיישן המגע. בתמונות ניתן לראות שלא הלחמנו את הנגד ישירות ללוח, אלא במקום זאת הלחמנו מחברים ללוח בו הכנסנו את הנגד. הסיבה לכך הייתה שרצינו לברר איזה הנגד עובד הכי טוב עבור הפרויקט הזה, אבל אתה יכול גם להלחם את הנגד ישירות ללוח.

כשלב אחרון אנו יכולים כעת לחבר את כבל ה- USB שלנו לתקע ה- USB של ה- Wemos D1 mini (ודא שיש לך כבל נתונים USB - ישנם גם כבלים שעובדים רק לטעינה אך לא להעברת נתונים, אך אנו זקוקים ל יכולת נתונים להבהב את התוכנה מאוחר יותר).

שלב 4: בניית המנורה

כעת, כשהחלקים האלקטרוניים מוכנים נוכל להתחיל לייצר את המנורה בפועל. לשם כך אנו רוצים להאיר את האגרטל מלמעלה בעזרת הלדים שלנו ואנו רוצים שאור המנורה יהיה מפוזר. מכיוון שכוס האגרטל שמצאנו ברורה מאוד השתמשנו בתרסיס פרחי קרח בכדי להעניק לזכוכית מראה חלבי יותר. ישנן מספר גרסאות של תרסיס הזמינות שיכולות להעניק לזכוכית מראה יותר חלב או מפוזר כך שתוכל פשוט לחפש מה שאתה יכול למצוא. אם אתה משתמש בתרסיס זה וודא שהכל מיובש היטב לפני שתמשיך. זה יכול לקחת מספר שעות בהתאם לספריי בו אתה משתמש.

כדי לבנות את המנורה כעת עלינו לוודא שעציץ המתכת נשאר על גבי האגרטל בגובה הנכון ושהאלקטרוניקה מודבקת בתוך הסיר כך שנורות הלד יאירו את האגרטל. לשם כך השתמשנו בשני מקלות העץ, נייר החול ומנסר העץ כדי ליצור צלב. צלב זה ישב על גבי האגרטל וקצות הצלב יודבקו לסיר. כך נוכל לוודא שהסיר בגובה הנכון (אם צלב העץ הוא בגודל המתאים).

לשם כך השתמשנו תחילה במסור בכדי להביא את מקלות העץ לגודל הנכון. לאחר מכן השתמשנו בנייר החול כדי לשייף חריץ באמצע אחד המקלות. כעת הדבקנו את השני לתוך החריץ בעזרת האקדח הממיס החם. אם היינו שמים את זה על גבי האגרטל זה לא יתאים טוב, כי המקלות אינם באותה רמה. אז שיפשפנו שני חריצים חדשים בקצות המקל שנמצא במפלס התחתון, כך שהצלב יתאים בצורה מושלמת על האגרטל. ניתן לראות זאת היטב בתמונות.

אם הכל מתאים, השלב הבא הוא הדבקת קרטון על גבי הצלב. זה חייב להיות בצד הצלב שבו אין חריצים. לאחר מכן הדבקנו את לוח המיני Wemos D1 על גבי הקרטון ואת נוריות LED בצד השני של הצלב.

השלב הבא הוא הלחמת הכבל לחיישן המגע ההתנגדות לסיר המתכת. כך נוכל לשלוט על צבע המנורה על ידי נגיעה בסיר. אם זה נעשה ניתן להצמיד את צלב העץ לסיר המתכת בעזרת האקדח הממיס החם ולאחר מכן ניתן להדביק את הצלב והסיר על גבי האגרטל.

כשלב אחרון נוכל כעת להדביק את כבל ה- USB עם דבק העל לאגרטל כך שהכל יראה יפה ומסודר. עכשיו כמעט סיימנו.

שלב 5: הכנס אותו לפעולה

השלב האחרון הוא להעלות את התוכנה למנורה ולהגדיר את השרת שישמש לסנכרון המנורה. אם אתה מעוניין כיצד התוכנה עובדת בדיוק אתה מוזמן ללמוד את קוד המקור, לא נפרט כאן יותר מדי. אבל הרעיון הבסיסי הוא שכל אחת מהמנורות שברצונך לסנכרן צריכה להיות מחוברת לאותו שרת MQTT. MQTT הוא פרוטוקול העברת הודעות לאינטרנט של דברים ותקשורת מכונה למכונה. אם אחת המנורות משנה את צבעה, היא תפרסם את זה לשרת MQTT אשר ישלח אז אות לכל שאר המנורות שאומר להן לשנות גם את צבען.

אבל אל תדאג, אתה לא צריך להבין כלום על MQTT, איך זה עובד או איך להגדיר שרת MQTT אם אתה רק רוצה להשתמש במנורה. כמובן שאתה יכול להגדיר ולהגדיר שרת משלך אם אתה רוצה. אך אם אינך רוצה לעשות זאת, ישנם גם מספר שירותים זמינים בהם תוכל לשכור שרת MQTT המתארח בענן. לשם כך השתמשנו ב- CloudMQTT, שם תוכל להשיג שרת מוגבל מאוד אפילו בחינם (אך עם מספיק פונקציונליות ורוחב פס למטרותינו). התוכנית החינמית נקראת חתול חמוד ואם אתה מקבל אחת מאלה אתה רק צריך לבדוק פרטים → פרטי מופע ושם תוכל לראות את השרת, המשתמש, הסיסמה והיציאה של מופע ה- MQTT שלך. הערכים האלה הם כל מה שאתה צריך, אז תרשום אותם:-)

עכשיו כדי להעלות את התוכנה למנורה אתה צריך לחבר את כבל ה- USB למחשב הנייד או למחשב שלך ואז תוכל להעלות את התוכנה באמצעות תוכנת Arduino. כיצד להתקין ולהגדיר את תוכנת Arduino לשימוש עם לוחות מבוססי ESP8266 מוסבר היטב במדריך זה, כך שאיננו צריכים לחזור על שלבים אלה כאן.

לאחר שהתקנת והגדרת את כל מה שאתה צריך כדי לעבור אל כלים → ניהול ספריות בתוכנת Arduino ולהתקין את הספריות הדרושות לפרויקט זה: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (בגרסה 0.11) ו- ArduinoJson (בגרסה 5, לא גרסת הבטא 6). אם אלה מותקנים תוכל להוריד את קוד המקור למנורה ממאגר Github שלנו לפרויקט זה ולהעלות אותו למנורה באמצעות תוכנת Arduino.

אם הכל הלך כשורה, המנורה תתניע כעת ומוכנה לשימוש:-) בזמן ההפעלה היא תתנפח בצבע כחול ותנסה להתחבר ל- WiFi ידוע. בהפעלה הראשונה המנורה כמובן לא יודעת על שום WiFi ולכן היא תפתח נקודה חמה משלה (עם שם שהוא שילוב של "Syncenlight" ומזהה ייחודי ל- ESP8266 בו השתמשת). אתה יכול להתחבר למשל. הסמארטפון שלך ל- WiFi זה ותועבר לדף התצורה של המנורה, שם תוכל להגדיר את אישורי ה- WiFi שלך ולהזין גם את ההגדרות הנדרשות עבור שרת MQTT (אלה שהיית צריך לרשום כמה פסקאות קודם לכן). אם סיימת עם זה המנורה תאתחל מחדש ועכשיו היא מוכנה לחלוטין לשימוש!

ספר לנו כיצד אהבת את הפרויקט הזה או אם יש לך שאלות, אנו מקווים שאהבת את ההנחיה:-)