אור עץ חג המולד הנשלט על ידי צעצוע: 12 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מקבלי ברכות!

חג המולד והשנה החדשה מגיעים. זה אומר מצב רוח חגיגי, מתנות וכמובן עץ חג המולד המעוטר באורות צבעוניים עזים.

בשבילי, אורות עץ חג המולד בשוק ההמונים משעממים מדי. כדי לרצות ילדים, הכנתי קישוט ייחודי של עץ חג המולד הנשלט על ידי צעצוע.

במדריך זה אני אסביר כיצד תוכל לעשות זאת.

שלב 1: הרעיון

הרעיון הוא לשים צעצוע, למשל, רך, מתחת לעץ חג המולד, ולהפוך אותו לחכם. אני רוצה צעצוע לקרוא את הצבע של כל אובייקט מצורף, ולצייר עץ בצבע הזה. לפיכך, זה יהיה משחק מהנה לילדים שיכולים להשתמש בדברים שונים כדי לצייר את עץ חג המולד בצבעים שונים.

שלב 2: הכנה. רצועת לד

ראשית, עלי למצוא תחליף לאורות חג המולד הרגילים.

אורות חדשים צריכים להיות בהירים, צבעוניים, והכי חשוב שהם צריכים להיות קלים לתכנות.

עבור אורות חג המולד, בחרתי לרצועה LED דיגיטלית RGB ws2812b ניתנת לתכנות. פסי LED אלה פופולריים מאוד, אתה יכול למצוא אותם בכל מקום. קל להתחבר לבקרי Arduino שונים. נוריות כאלה נמכרות בקלטות של כמה עשרות חלקים ומונעות על ידי 5 12 או 24 V DC. אתה יכול לקשר כמה קלטות ברציפות ולנהל מספר עצום של נוריות LED.

מצאתי כמה רצועות כאלה בבית. לרצועות שלי יש 50 נוריות כל אחת ומונעות על ידי 5 V DC.

2 x WS2812B צמתים של מודולי LED מולחמים מראש ~ 18 $

להלן תחליף אפשרי מחנות אמזון:

• WS2812b 5m 60leds/pixels/m גמיש רצועת לד גמישה בהתאמה אישית
• ALITOVE 16.4ft WS2812B אור לרצועת LED שניתן להתייחס אליו בנפרד

לקלטות לד יש הרבה סוגים. הם שונים במספר הלדים, המרחק בין נוריות, קיבוץ, מתח אספקה וכו 'בחר מה שאתה רוצה.

לצעצוע שלי הכנתי עץ חג מולד קטן, כך שמספיק לי 100 נוריות.

שלב 3: הכנה. צַעֲצוּעַ

מצא את הצעצוע והחליט היכן למקם את בקר רצועות הלד.

שלב זה הוא החשוב ביותר מכיוון שהתוצאה תעריך על ידי ילדים =).

בחנות צעצועים סמוכה מצאתי דוב שנה נפלאה. אתה יכול לשפר צעצוע שכבר יש לך.

החלטתי לכסות את בקר רצועת הלד בבד ולתפור אותו בכפות נושאות. אני רוצה שהדוב נראה כאילו הוא מחזיק מתנה.

קניתי שתי פיסות בד עם דוגמאות מצחיקות. האחד רך למצע והשני דק לשכבה העליונה.

שלב 4: הכנה. מכשירי חשמל

אתה צריך כמה רכיבים אלקטרוניים כדי להפוך את הצעצוע לחכם יותר.

אני משתמש בלוחות פריצה ובמגני ארדואינו מחנות אמפרקה. באשר לי, הם נוחים מאוד בגלל מבנה מודולרי. ניתן לשלב מודולים בקלות ללא הלחמה.

יתכן שתתקשה לרכוש אותם, לכן אני מצרף קישורים עם תחליף אפשרי.

בקר

אני משתמש בלוח פיתוח ESP-12 המבוסס על שבב ESP8266. לוחות אלה הם זעירים במיוחד ויש להם מספיק פונקציונליות. בחירה טובה לפרויקטים קטנים הדורשים שטח מוגבל, גם אם אינך משתמש ב- WiFi ומתחבר לאינטרנט.

1 x חריץ Wi-Fi של אמפרקה ~ 19 $

אני משתמש בלוח פיתוח זה מכיוון שהוא תואם למודולים אחרים מאותו יצרן.

כמו כן, יש לו צורה מרובעת! הוא אמור להתאים בקלות לקופסת מתנה קטנה לדוב.

החלפה אפשרית:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

חיישן צבע

כדי לקבוע את הצבע אני משתמש בלוח פריצה של חיישן צבע Amperka Troyka TCS34725. החיישן שלי תואם ללוח הבקר אך ניתן להחליפו בחיישן זה:

1 x חיישן צבע RGB עם מסנן IR ולד לבן - TCS34725 ~ 8 $

חיישן זה משתמש בממשק I2C לתקשורת. יש לו מובנה LED בהיר והגדרות נרחבות כמו הגברת צבע או שילוב צבעים לזיהוי מדויק יותר.

לַחְצָן

כפתור פשוט תואם Arduino. אני משתמש בו כחיישן מגע, ומודיע לבקר כי יש צורך לקרוא את צבעו של פריט חדש.

1 x מודול לחצן Amperka Troyka ~ 1 $

החלפה אפשרית:

• פריצת מתג הפעלה באמצעות לחצן Adafruit
• מודול לחצני אבני בניין אלקטרוניים

ממיר מתח AC-DC

כדי להפעיל את רצועת הבקר ואת הבקר, רכשתי את ספק הכוח AC-DC 5V 8A.

1 x 5V 8.0A 40W ספק כוח ~ 16 $

רצועת הלד שלי מופעלת על ידי 5V. זרם 8A מספיק למספר עצום של נוריות LED. אני גם מפעיל את בקר ה- ESP מאספקת החשמל הזו. הקפידו לרכוש ספקי כוח במארזים מבודדים, ללא כריות מגע פתוחות!

החלפה אפשרית:

• ממיר אספקת חשמל של מתאם ALITOVE 5V 8A 40W למתאם DC
• MEAN WELL מקורי LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

אופציונאלי:

ממיר מתח DC-DC ומנהג WS2812b

עבור בקרי Arduino, ניתן לחבר את חוט האות של רצועת LED ws2812b ישירות לסיכות בלוח הבקר. רוב סיכות לוח הפיתוח של ESP8266 אינן תואמות לוגיקה של 5V. עדיף עכשיו לחבר את רצועת ה- LED לבקרים כאלה ישירות. כדי לפתור בעיה זו אני משתמש במודול זה.

1 x נהג רצועות LED מסוג Amperka Troyka ws2812 ~ 9 $

אני משתמש במודול זה מכיוון שהוא מתחבר בקלות לבקר שלי. כמו כן, המודול כולל מאגר לוגי של 5 וולט וממיר מתח DC-DC 5 או 3.3V. כך ניתן להפעיל בקר ESP באמצעות חוט אחד יחד עם רצועת LED של 12 או 24V.

שלב 5: הרכבה. מכשירי חשמל

הרכיב רכיבים אלקטרוניים. חיברתי את הרכיבים שלי כפי שמוצג בתרשים המצורף.

התוכנית עשויה להשתנות בהתאם למרכיבים שלך, אך המשמעות נשארת זהה.

• חבר כפתור לבקר. חיברתי אותו לפין A2 Esp8266. אם אינך משתמש במודול, תוכל לחבר כפתור רגע משותף באמצעות נגד.
• חבר חיישן צבע לבקר. לוחות פריצה של חיישן צבע TCS34725 מתקשרים באמצעות אוטובוס I2C. קשר סיכות SDA ו- SCL בין החיישן לבקר. אם ללוח החיישנים שלך יש סיכת LED לשליטה על הנורית המשולבת, חבר אותו. קישרתי את סיכת ה- LED שלי לפין A0 Esp8266.
• חבר קצה אחד של רצועת ה- LED לבקר. רצועת LED ws2812b מתחברת לבקר באמצעות סיכת DI. המתח ההגיוני לרצועות LED ws2812b הוא 5V. אם אתה משתמש בלוחות דמויי Arduino, תוכל לחבר את סיכת ה- DI ישירות לסיכה של הבקר. מתח הרמה הלוגית עבור רוב לוחות Esp8266 הוא 3.3V, לכן השתמש בממיר רמות לוגי או במנהל ההתקן של רצועות LED. הלחמתי חוט DI Strip ללוח הנהג וחיברתי את לוח הנהג לפין A5 Esp8266.
• חבר קצה נוסף של רצועת ה- LED לחשמל. זאת עם סיכת ה- DO. במידת הצורך, הלחם את התקע לחשמל. אל תשכח לבודד חוטים.

רצועת ה- LED ws2812b שלי מופעלת על ידי 5V. הפעלתי את הרצועה ואת הבקר מאספקת חשמל אחת AC-DC 5V. אם רצועת ה- LED שלך פועלת 12 או 24V, השתמש בממיר המתח לשדרוג כדי להפעיל את כל האלקטרוניקה מאספקת חשמל אחת.

שלב 6: XOD

בואו לתכנת את הבקר.

כמו בפרויקטים קודמים שלי, אני משתמש בסביבת התכנות החזותית של XOD עבור קושחת בקר.

פרסמתי כמה ספריות שתצטרך כדי ליצור תוכנית. לכן, הקפד להוסיף אותם לסביבת העבודה שלך ב- XOD.

• gabbapeople/עץ חג המולד - הספרייה מכילה דרייבר ניאופיקסל ws2811 ועטיפה לחיישן צבע tcs34725.
• gabbapeople/color - ספרייה לעבודה עם צבע ב- XOD.

לאחר מכן, אני מתאר כיצד לתכנת מכשיר זה ב- XOD.

שלב 7: תכנות

להלן צמתים שאתה צריך:

צומת tsc-color-sensor.

זהו הצומת הראשון שהונח על התיקון. הוא משמש למדידת ערך הצבע מהחיישן. Node משתמש בממשק I2C כדי להחליף נתונים.

חיישן הצבעים מזהה את צבע המשטח בסולם RGB. צבע הוא תוצאה של אינטראקציה בין מקור אור, אובייקט וצופה. במקרה של אור מוחזר, אור הנופל על אובייקט יוחזר או ייספג בהתאם למאפייני השטח. רוב חיישני הצבע מכילים פולט אור לבן ושלושה חיישני עוצמת אור עם מסנני צבע.

• סיכות קלט LED ו- LUM מיועדות לנורית ה- LED המובנית בלוח הפריצה של החיישן. LED מובנה זה הוא פולט אור של החיישן. על פי התוכנית שלי, שמתי את ערך A0 לסיכת ה- LED והגדרתי את ערך הזוהר 1 לפין LUM.
• סיכת ה- IT קובעת את ערך זמן האינטגרציה. גורם זה מתאר מספר מחזורים לשילוב צבע. ערכים אפשריים של IT הם 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• ערך הסיכה GAIN הוא גורם הגברה. מקדם זה משפר את הצבע. ניתן לשפר את ערך הצבע פי 4, 16 או 60 פעמים. אתה לא יכול לשפר את הצבע. אז הערך על סיכת GAIN חייב להיות שווה ל 1. קיבלתי את התוצאה המדויקת ביותר באמצעות ערך ה- IT ו- 60 GAIN.
• סיכת INIT מפעילה אתחול החיישן ומגדירה גורמים מותאמים אישית. אני משנה את ערך PIN INIT ל- On boot.
• סיכת UPD מעוררת קריאת חיישנים חדשה. תן לערך זה להיות רציף.

צומת tcs-color-output פולט ערך צבע בצורה של סוג צבע מותאם אישית.

צומת ws2811

צומת זה משמש להגדרת רצועת LED או מטריצה.

• סיכת DI מיועדת למספר יציאת הלוח שאליו מחובר רצועת ה- LED או המטריצה. על פי התוכנית שלי, שמתי לו את ערך A5.
• שים את מספר הלדים המשמשים לסיכת SIZE. יש לי 2 רצועות לד של 50 דיודות המחוברות זו לזו, אז הגדרתי את ערך SIZE ל- 100.
• סיכת B קובעת את הבהירות הכוללת של כל הלדים בטווח שבין 0 ל -100. אני מגדיר את הבהירות ל -80.

צומת זה מאתחל את רצועת הלדים או המטריצה שלך ובונה סוג מותאם אישית ws2811 לפעולות נוספות.

צומת כל הצבעים

כאשר הצומת ws2811 מותקן, אתה יכול לשלוט ברצועת LED באמצעות צמתים פונקציונליים שונים.

• צבע-הכל. הצומת צובע את כל הלדים על הרצועה או המטריצה בצבע נבחר.
• צבע-פיקסל. הצומת צומת LED מסוים ברצועה בצבע הנבחר. שים את מספר הפיקסל לפין ה- PN.
• צבע- n- פיקסלים. הצומת צובע קבוצה של N נוריות בצבע הנבחר. ציין את מספר נורית ההתחלה של הקבוצה באמצעות סיכת STRT. ציין את סדר הסדר של קבוצה בסיכת STEP. לדוגמה, כדי לצייר כל LED שני החל מהמספר 30 וכלה במספר 70 יש לשים את הערכים הבאים: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); שלב = 2.

בפרויקט זה, אני שולט בכל הלדים בו זמנית ומשתמש בצומת כל הצבעים.

אני מקשר את סיכת הכניסה הראשונה של הצומת הכל צבע עם סיכת הפלט של הצומת ws2811. לאחר מכן אני מקשר את סיכת CLR הקלט שלוקחת את ערך הצבע לפין הפלט של החיישן.

דופק על סיכת SET של צומת כל הצבעים מפעיל מערכת צבעים חדשה.

צומת הכפתורים

אני משתמש בכפתור כדי ליידע את הבקר לגבי אובייקט חדש מול חיישן הצבעים. לשם כך, אני מניח את צומת הכפתורים על התיקון ומקשר את סיכת PRS הפלט שלו עם סיכת SET של הצומת הכל צבעוני. בדרך זו, לחיצה על הכפתור יוצרת אות דופק לשינוי הצבע.

חיברתי את הכפתור לסיכה A2 Esp8266, אז שמתי ערך A2 לסיכה PORT.

הצומת לטהר

חיישן הצבעים יכול להפיק ערכי צבע בטווח עצום. אבל רצועת ה- LED אינה מסוגלת להציג גוונים בין לבין. כדי לפתור זאת אני משתמש רק בצבעים טהורים כביכול. יש להם גוון שרירותי, אך תמיד הרוויה שלהם מקסימלית. כדי לטהר ערך צבע אני ממקם את צומת הטיהור בין צמתים-צבע-חיישן לצמת כל הצמתים.

התיקון מוכן. תוכל ללחוץ על Deploy, לבחור את סוג הלוח ולהעלות אותו למכשיר.

שלב 8: הרכבה. מִסגֶרֶת

אני יכול להתחיל ליצור מארז רך ולוודא שהמכשיר עובד כמו שצריך.

כמסגרת הדפסתי תבנית של הקופסה על קרטון עבה.

לאחר מכן כופף את דפנות הקופסה ויצר חור מרובע לחיישן הצבעים.

הערה:

הכנתי את המארז הזה במיוחד עבור הרכיבים האלקטרוניים שלי, שסביר להניח שהם שונים משלך. המארז אינו אוניברסלי, חוץ מזה שאתה יכול לקבל צעצוע אחר לגמרי. אז השתמש בדמיון!

שלב 9: הרכבה. בד

שמתי שני בדים שונים זה על זה.

בד עבה רך נועד לנפח ודק למראה. בשני הבדים עשיתי גם חור לחיישן.

תיקנתי את מסגרת הקרטון על הבד בעזרת נייר דבק רגיל. באותו אופן תיקנתי את שולי החור.

אחר כך ניתקתי חתיכות בד נוספות ותפרתי ביד את קווי המתאר של החור מבפנים.

אני חייב לומר, אני לא התופר הטוב ביותר, אז אל תשפוט את האיכות. =)

שלב 10: הרכבה. נרתיק רך

מותחתי את הבד ותיקנתי אותו עם סרט דבק זהה. הקלטת תישאר בתוך המארז ולא תהיה גלויה.

לאחר מכן הנחתי את המכשיר במסגרת ותפרתי אותו לגמרי סביב המתאר, למעט פינה אחת שבה החוטים הולכים.

שלב 11: הרכבה. צעצוע ומכשיר

תפרתי את המכשיר שלי לכפותיו של דובון.

רציתי שזה ייראה כאילו הוא מחזיק מתנת חג מולד קטנה.

שלב 12: תוצאה

לאחר שהמכשיר מתוכנת ומתוקן לצעצוע, ניתן לחבר את רצועת הלד ולהניח את הצעצוע מתחת לעץ!

צרף חפצים צבעוניים למתנת הדובונים והעץ ייצבע באותו צבע!

הירשם אם אתה אוהב את הפרויקט המיני הזה! =)

יהיו הרבה הוראות מצחיקות שונות.