Färgsynkroniserade peklampor: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

För detta projekt kommer vi att göra två lampor som kan ändra färg genom beröring och som kan synkronisera denna färg med varandra över internet. Vi använde detta som en julklapp till en vän som flyttade till en annan stad. Hon fick en av lamporna och den andra finns kvar hos oss. På så sätt har vi båda en snygg lampa samtidigt som vi kan skicka färger till varandra. Detta är ett trevligt och coolt sätt att kommunicera med varandra även om de är åtskilda och en mycket lättare kommunikationsform än genom text, röst eller bilder.

Detta projekt är inspirerat av Syncenlight -projektet från den tyska radioprogrammet Netzbasteln, även om vi har modifierat mjukvaran lite tystare och byggt mer sofistikerade lampor för vårt projekt. I videon kan du se hur det fungerar. För demonstrationsändamål står de två lamporna direkt bredvid varandra - men det skulle till och med fungera om de var på motsatta sidor av planeten (så länge det finns WiFi).

Steg 1: Färdigheter, verktyg och delar som behövs

Eftersom vi behöver löda lampans elektronik är de enda specialkunskaper som krävs för detta projekt lödningskunskaper och en grundläggande förståelse för elektronik. Om du förstår några grundläggande saker om mjukvaruutveckling skulle det vara ett plus, eftersom du kan ändra programvaran efter dina behov. Men om du bara vill använda det som vi gjorde det kan du bara ladda ner programvaran och ladda upp den till din egen lampa.

De delar som behövs för lampan kan ses på bilden ovan. Om du vill bygga det precis som vi gjorde så är det här du behöver:

• ett 100kΩ motstånd
• en Wemos D1 mini (eller något annat ESP8266 -baserat kort)
• några WS2812B lysdioder (antingen enstaka eller en remsa av dem)
• några kablar
• en USB -kabel (samma typ som används för de flesta smartphones, måste vara en datakabel)
• en blomkruka av metall
• en glasvas
• en burk isblomspray (eller något liknande)
• två träpinnar
• en liten kartongbit (storleken på Wemos D1 mini)

De fem sista objekten på den här listan är de som vi använde för en av våra specifika lampdesigner. Detta är lampdesignen som vi kommer att använda som exempel i denna instruktionsbok. Du kan bygga din egen lampa precis som den här men självklart kan du också bli kreativ på den här delen och designa din egen lampa hur du än vill. Som du kan se på bilderna ser den andra vi bygger annorlunda ut än den första och vi har redan idéer för nya lampdesigner. Så det här är den del där det finns nästan oändliga möjligheter.

Naturligtvis behöver vi inte bara delarna utan också verktygen för att sätta ihop allt. För detta behöver vi följande saker:

• ett lödkolv (plus lödning)
• lite sandpapper
• en sax
• en smältpistol
• en träsåg

Nu när vi har allt vi behöver, kommer vi att förklara lampans grundtanke, hur det hela fungerar och naturligtvis hur man bygger lampan.

Steg 2: Grundidén och hur det fungerar

Grundidén kan ses i kabelschemat. Kärnan i projektet är Wemos D1 minikort som har en ESP8266 mikrokontroller. Fördelen med ESP8266 är att den är billig och har WiFi direkt ombord, vilket är precis vad vi behöver. Vi använde Wemos D1 minikort eftersom du med detta kort inte behöver några extra verktyg för att ladda upp programvaran till mikrokontrollen (förutom en vanlig USB -datakabel). Men alla ESP8266 -baserade styrelser bör fungera för detta projekt.

För att styra lampan vill vi använda en kapacitiv beröringssensor (så samma grundprincip som används i de flesta smarttelefonskärmar). En sådan beröringssensor kan konstrueras genom att ansluta ett 100kΩ motstånd med två stift i ESP8266 (i vårt fall stift D2 och D5) och sedan ansluta en extra tråd till stift D5 och sedan lödning av den tråden på en metallplatta. Var du löd denna tråd beror på vilken lampdesign du väljer. I kopplingsschemat använde vi bara en generisk metallplatta men för vår specifika lampdesign lödde vi denna kabel till metallkrukdelen av lampan. Om du är intresserad av hur detta fungerar exakt finns det en bra förklaring på webbplatsen för Arduino -biblioteket som vi använde för att programmera den kapacitiva beröringssensorn.

Nu när vi har något som vi kan röra vid för att styra lampan är nästa sak vi behöver en ljuskälla. För detta använde vi WS2812B lysdioder. De används i stor utsträckning i olika projekt och deras främsta fördel är att du kan styra färgen på många lysdioder med bara en dataanslutning mellan den första lysdioden och mikrokontrollern (i vårt fall ansluten till D8 i ESP8266). I vårt projekt använder vi fyra WS2812B lysdioder. I kopplingsschemat visas två men att lägga till ytterligare lysdioder fungerar precis som att lägga till den andra: DOUT -stiftet på den andra lysdioden måste anslutas till DIN i den tredje och VSS och VDD måste anslutas till jordstiftet och 5V stift respektive. Dessa WS2812B -lysdioder kan sedan enkelt programmeras, t.ex. med Adafruits NeoPixel -bibliotek.

Nu har vi alla ingredienser vi behöver: en mikrokontroller med WiFi -funktion, en touch -sensor för att styra lampan och själva ljuskällan. I nästa steg kommer vi att beskriva hur man bygger den faktiska lampan och hur man laddar upp programvaran och vad som behöver göras så att två (eller fler) lampor kan synkronisera över internet.

Steg 3: Lödning av elektroniken

Så först och främst måste vi löda alla elektroniska delar tillsammans. Vi började med att löda de enskilda WS2812B -lysdioderna tillsammans (som visas och beskrivs i föregående steg). Om vi skulle göra det här projektet igen skulle vi förmodligen bara köpa WS2812B -lysdioderna i remsform. Dessa remsor kan skäras så att du har exakt den mängd lysdioder du vill ha och sedan behöver du bara löda DIN-, VDD- och VSS -kontakterna på den remsan till stiften D8, 5V och G på ESP8266. Detta skulle vara enklare än att göra det på det sätt vi gjorde det, men att lödda de enskilda WS2812B -lysdioderna tillsammans är också möjligt som kan ses på bilderna (även om våra lödfogar inte är särskilt vackra - men de fungerar)

Därefter lödde vi motståndet mellan stiften D2 och D5. Vid stift D5 behöver vi också lödas på en extra tråd som sedan löds på den del av lampan som ska fungera som beröringssensorn. På bilderna kan du se att vi inte lödde motståndet direkt på brädet, utan istället lödde kontakterna till kortet där vi sedan satte motståndet. Detta berodde på att vi ville ta reda på vilket motstånd som fungerar bäst för detta projekt, men du kan också löda motståndet direkt till brädet.

Som ett sista steg kan vi nu ansluta vår USB -kabel till USB -kontakten på Wemos D1 mini (se till att du har en USB -datakabel - det finns också kablar som fungerar bara för laddning men inte för överföring av data, men vi behöver dataförmåga att blinka programvaran senare).

Steg 4: Bygg lampan

Nu när de elektroniska delarna är klara kan vi börja göra själva lampan. För detta vill vi belysa vasen uppifrån med våra lysdioder och vi vill att lampans ljus ska vara diffust. Eftersom glaset i vasen vi hittade är väldigt klart använde vi Ice Flower Spray för att ge glaset ett mer frostat utseende. Det finns flera versioner av spray som kan ge glaset ett mer frostat eller diffust utseende så att du bara kan se vad du kan hitta. Om du använder denna spray, se till att allt är väl torkat innan du fortsätter. Detta kan ta flera timmar beroende på vilken spray du använder.

För att nu kunna bygga lampan måste vi se till att blomkrukan av metall stannar ovanpå vasen i rätt höjd och att elektroniken sitter på insidan av krukan så att lysdioderna lyser upp vasen. För att göra detta använde vi de två träpinnar, sandpapper och vedsåg för att göra ett kors. Detta kors kommer att sitta ovanpå vasen och ändarna av korset kommer att limmas på krukan. På så sätt kan vi se till att krukan är i rätt höjd (om träkorset har rätt storlek).

För att göra detta använde vi först sågen för att få träpinnar till rätt storlek. Sedan använde vi sandpappret för att slipa ett spår i mitten av en av pinnarna. Nu limmade vi in den andra i spåret med hjälp av smältpistolen. Om vi skulle lägga detta ovanpå vasen skulle det inte passa bra, eftersom pinnarna inte är på samma nivå. Så vi slipade två nya spår i ändarna på pinnen som är på den lägre nivån, så att korset passar perfekt på vasen. Detta syns bra på bilderna.

Om allt passar bra är nästa steg att limma en kartongbit ovanpå korset. Detta måste vara på korsets sida där det inte finns några spår. Sedan limmade vi Wemos D1 mini -kortet ovanpå kartongen och lysdioderna på andra sidan korset.

Nästa steg är sedan att löda kabeln för den resistiva pekssensorn till metallkrukan. På så sätt kan vi styra lampans färg genom att vidröra krukan. Om detta är gjort kan träkorset limmas på metallkrukan med smältpistolen och sedan kan korset och krukan limmas ovanpå vasen.

Som ett sista steg kan vi nu limma USB -kabeln med superlimet till vasen så att allt ser snyggt och snyggt ut. Nu är vi nästan klara.

Steg 5: Sätt den i drift

Det sista steget är att ladda upp programvaran till lampan och konfigurera servern som ska användas för synkronisering av lampan. Om du är intresserad av hur programvaran fungerar exakt är du välkommen att studera källkoden, vi kommer inte att gå in för mycket detaljer här. Men grundtanken är att var och en av lamporna som du vill synkronisera måste vara ansluten till samma MQTT -server. MQTT är ett meddelandeprotokoll för Internet of Things och maskin till maskin kommunikation. Om en av lamporna ändrar färg kommer den att publicera detta till MQTT -servern som sedan skickar en signal till alla andra lampor som sedan uppmanar dem att ändra färg också.

Men oroa dig inte, du behöver inte förstå något om MQTT, hur det fungerar eller hur du konfigurerar en MQTT -server om du bara vill använda lampan. Naturligtvis kan du konfigurera och konfigurera din egen server om du vill. Men om du inte vill göra det finns det också flera tjänster där du kan hyra en MQTT -server i molnet. Vi använde CloudMQTT för detta, där du kan få en mycket begränsad server även gratis (men med tillräckligt med funktionalitet och bandbredd för våra ändamål). Gratisplanen heter Cute Cat och om du får en av dem behöver du bara titta på Detaljer → Instansinformation och där kan du se servern, användaren, lösenordet och porten för din MQTT -instans. Dessa värden är allt du behöver, så skriv ner dem:-)

Nu för att ladda upp programvaran till lampan måste du ansluta USB -kabeln till din bärbara dator eller dator och sedan kan du ladda upp programvaran med Arduino -programvaran. Hur man installerar och konfigurerar Arduino -programvaran för användning med ESP8266 -baserade kort förklaras väl i denna instruktionsbok, så vi behöver inte upprepa dessa steg här.

När du har installerat och konfigurerat allt du behöver för att gå till Verktyg → Hantera bibliotek i Arduino -programvaran och installera de bibliotek som behövs för detta projekt: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (i version 0.11) och ArduinoJson (i version 5, inte beta 6 -versionen). Om de är installerade kan du ladda ner källkoden för lampan från vårt Github -arkiv för detta projekt och ladda upp den till lampan med hjälp av Arduino -programvaran.

Om allt gick bra startar lampan nu och är klar att användas:-) Under uppstart swoosh den i blå färg och försöker ansluta till en känd WiFi. Vid den första uppstarten känner lampan uppenbarligen inte till några WiFi -enheter så den kommer att starta upp en egen Hotspot (med ett namn som är en kombination av "Syncenlight" och en unik identifierare för ESP8266 som du använde). Du kan ansluta t.ex. din smartphone till denna WiFi och du kommer att hänvisas till lampans konfigurationssida där du kan konfigurera dina WiFi -uppgifter och även ange nödvändiga inställningar för MQTT -servern (de du behövde skriva ner några stycken tidigare). Om du är klar med det startar lampan om och är nu helt klar för användning!

Låt oss veta hur du gillade det här projektet eller om du har några frågor, vi hoppas att du gillade det här instruerbart:-)