Arduino-baserade LED "Bloody Red" automatiska trappor: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

VAD?

Hej!

Jag har gjort blödande LED -trappor! Det är en ny instruktion som utnyttjar någon hårdvaruinstallation som jag hade gjort redan från en tidigare jag från min. Jag gjorde en RÖD animation som liknar bloddroppar, perfekt för att aktiveras automatiskt under dessa trick or treat -stunder!

Så snart du närmar dig trappan dyker "bloddroppar" upp från slumpmässiga platser på trappan och börjar gå ner och lämnar spår av blod längs deras vägar, som gradvis försvinner. Antalet droppar är en parameter i Arduino -skissen.

Verklighetens realism förstärks av dropparnas slumpmässiga hastighet: de går inte ner linjärt, men de saktar ner och påskyndas som vätskedroppar gör när de går ner på en yta (som blod också).

Som sagt har jag utnyttjat en del befintlig hårdvaruinstallation, men programmeringen (Arduino sketch) är helt ny, plus lite ny träfinish för att göra dem helt inbäddade i trappan. Den befintliga hårdvaruinstallationen replikeras i steg 1 och 2, och för fullständighetens skull hämtas härifrån:

www.instructables.com/id/Automatic-IoT-Sta…

Steg 3, 4 och 5 är helt nya, även inköpslistan nedan är annorlunda.

VARFÖR?

Trappan hade redan några animationer, men jag saknade något specifikt för Halloween. Trappan är synlig från ytterdörren, så det är ganska häftigt att skrämma bort alla dessa monster genom att visa dem lite sant blod!:)

INKÖPSLISTA

Jag använde följande komponenter, rulla ner för byggstegen:

1) 2 x 4m ws2813 rgb LED -remsor:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

få den icke vattentäta versionen, med 60 leds/m. Jag hittade också en billigare 5m version och klippte bara 1m från slutet av båda remsorna. Observera att du kan göra detta med ws2812 och ws2812b lysdioder också, ljuset blir exakt samma och dessa är billigare. Ws2813 är bara mer tillförlitliga, eftersom de har en redundant dataanslutning, så om du bryter en lysdiod, fortsätter resten av remsan att fungera. Dessa var ungefär 27 $ / 25 € styck.

2) 4 x 2 m U-line aluminiumprofiler, 14 mm x 13 mm:

www.ebay.ie/itm/New-2-METERS-U-LINE-Alumin…

Dessa var 20 € styck, ungefär 22 $. Jag har också köpt anslutningslocken och skruvarna. Skruvarna kunde inte installeras på den sida jag behövde dem, de ska installeras på sidan mot diffusorn, så de var inte till någon nytta för mig. Tack vare trappans lutning och lite friktion från golvlisten var det i stället tillräckligt med två bitar av tejp för att passa profilerna över golvlisterna.

3) 2 x cat-5 Ethernet-kablar:

www.aliexpress.com/item/Vention-Ethernet-C…

Jag har ingen aning om vilken längd som användes här, jag antar att cirka 2 meter installerade elektriker och snickare kablarna under golvet, från trappans golvlister, till rummet med varmpressen. Observera att för långa kablar minskar strömmen och du behöver lite mer sofistikerad installation för att ge rätt ström och för att undvika att dataanslutningen bryts.

4) reservdelar i olika dupontkablar:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

5) Som wifi-aktiverad mikrokontroller har jag använt den första versionen av Wemos D1, nu avvecklad, som du fortfarande kan hitta online:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

För framtida läsare, om du inte hittar den, bör version R2 av Wemos D1 också fungera.

6) 2 x PIR -rörelsesensorer för Arduino:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

7) en 5v, 40a, 200w strömförsörjning:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

Detta var 21,5 £, ungefär 25 € eller 27 $. Du behöver förmodligen mindre än 40A, men det här var billigare än en 20A, och med ampere är det alltid bättre att överdimensionera, så strömförsörjningen kommer att gå sval och leva längre.

8) två tallar, 36 mm:

www.builderdepot.co.uk/richard-burbidge-pin…. Ungefär 6 euro vardera på Irland.

9) lite vit äggskalfärg som jag redan hade (samma färg på golvlisterna)

10) silikon tätningsmedel, målbar:

www.woodies.ie/decorating/decorating-acces…. Detta var 5 euro

11) två 3d-tryckta fodral för PIR-sensorer, så här:

www.thingiverse.com/thing:1374677

Jag har fått min gratis av en vän, jag har ingen 3D -skrivare:(

Steg 1: Kabeldragning

Du måste realisera följande anslutningar: 1) LED -remsor - Wemos D1

2) LED -remsor - strömförsörjning

3) PIR -sensorer - Wemos D1

4) PIR -sensorer - strömförsörjning

5) Wemos D1 - strömförsörjning

6) strömförsörjning - husnät

Förberedelse: Jag hade två cat 5 Ethernet -kablar (https://en.wikipedia.org/wiki/Category_5_cable) installerade under golvet mellan golvlisterna i starikasen och varmpressen av snickaren och elektriker innan snickaren installerade trägolv. En kabel på varje sida av trappan som sticker ut från golvlistens spets i ena änden och från ett hål i den heta pressens vägg i den andra änden. En cat 5 -kabel har 8 små kablar i den, uppdelad i 4 tvinnade par med 4 olika färgbaser och 2 färgmönster (enfärgad eller streckad linje). Ta bort 8-10 cm gummi från varje ände av var och en av kattens 5 kablar, för att komma åt de fyra twisterparen. Avvrid varje par så att du får 8 oberoende små kablar. Ta bort cirka 1 cm plast från varje spets på varje liten kabel, i båda ändarna av var och en av de två cat 5 -kablarna. Detta steg är ganska tidskrävande och jag rekommenderar att du använder en ordentlig kabelskalare för att göra det snabbt. Jag använde sax.

För anslutningen som anges som 1) valde jag 4-vägs-kontakten (plus de två extra strömkablarna) från LED-remsan och kopplade den gröna kabeln från lysdioden (datakabeln) till en av de 8 små kablarna från cat 5 kabel. Jag valde de vitorange stiften på cat 5-kabeln för detta.

För anslutningen listad som 2) valde jag 4-vägs-kontakten (plus de två extra strömkablarna) från LED-remsan och kopplade den röda kabeln från LED-kontakten (VCC-kabeln) till * två * av de 8 små kablar från cat 5-kabeln, tvinnade ihop igen. Jag valde de blå och vitblå stiften på cat 5-kabeln för detta. Dessutom anslöt jag den vita kabeln från LED-kontakten (jordkabeln) till * två * av de åtta små kablarna från cat 5-kabeln, tvinnade om. Jag valde de bruna och de gröna stiften på cat 5 -kabeln för detta. Slutligen, för att få ännu mer ström till remsan, anslöt jag den extra vita kabeln utanför LED-kontakten (den extra jordkabeln) till en av de små kablarna från cat 5-kabeln (jag valde den vitgröna stiftet på katten 5-kabel för detta), och den extra röda kabeln från utsidan av LED-kontakten (den extra VCC-kabeln) till en av de små kablarna från cat 5-kabeln (jag valde den vitbruna stiftet på cat 5-kabeln för detta). Anledningen till att LED-remsan drivs med 3 kablar som ger det positiva, och 3 som leder marken, är att fördela strömmen över fler stift, för att undvika överhettning och för att säkerställa att tillräckligt med ström når lysdioderna. Detta kunde ha uppnåtts genom att köra en tjockare kabel bara för ström, men då hade jag behövt köra för många separata kablar (en tjock för ström, en tjock för jord, en datakabel för lysdioderna, en datakabel för PIR -sensorerna. Jag föredrog att betala elektrikern mindre och har bara en kabel per sida installerad:)

För anslutningen listad som 3), anslöt jag "ut" -pinnen på PIR -sensorn till en av de små kablarna från cat 5 -kabeln (jag valde den orange stiftet på cat 5 -kabeln för detta).

För anslutningen som anges som 4) kopplade jag "vcc" -stiftet på PIR-sensorn till den vitbruna lilla kabeln på cat 5-kabeln som redan var ansluten till den röda kabeln från LED-remsan och "jord" -nålen av PIR-sensorn till den vitgröna lilla kabeln på cat 5-kabeln som redan var ansluten till den vita kabeln från LED-remsan. Alla ovanstående anslutningar kan göras mer städade genom att använda värmekrympbara rör. Jag använder dem inte, eftersom jag planerar att täcka allt med en vit MDF -skiva placerad ovanpå aluminiumprofilen, så för att bädda in profilen i golvlisten. Detta kommer att dölja alla kablar och kommer att ge mig åtkomst om reparationer eller ytterligare utvecklingar behövs. Dessa första 4 anslutningar replikerades exakt på andra sidan trappan, där den andra PIR -sensorn är. Observera också att den blå kabeln från LED -kontakten lämnas utan anslutning, eftersom det är redundanta data från ws2813 -remsan. För att inse de andra sidorna av anslutningarna (dvs i den heta pressen) har jag: a) vridit ihop de blå, vitblå och vitbruna stiften på cat 5-kablarna och jag har satt in resultatet i en av de tre "+V" -portarna på strömförsörjningen. b) tvinnade ihop de gröna, vitgröna och bruna stiften på cat 5-kablarna och jag har satt in resultatet i en av de tre "COM" -portarna på puwer-matningen. a) och b) replikerades för den andra cat 5 -kabeln som motsvarar trappans andra sida. Jag har använt en annan "+V" och "COM" port (er) på strömförsörjningen. c) de två orange stiften på de två katt 5-kablarna sattes in i stift 4 och 5 på Wemos D1 d) de två vitorange stiften på de två katt 5-kablarna vrids ihop igen och förs in i stift 1 på Wemos D1. Nu, om jag hade använt en vanlig Arduino Uno med wifi -skärm eller extern esp8266 -modul, hade jag kunnat lämna de två remsorna oberoende, inte vrida de två kablarna och ansluta de två stiften till stift 1 och 2 på Arduino. På så sätt kunde jag ha kontrollerat animeringen av trappans två sidor separat. Jag bestämde mig dock för att förenkla och höll dem anslutna. Detta är en begränsning av Wemos D1 R1, som bara kan driva en Neopixel-kompatibel LED-remsa från stift 1. Jag är inte säker på om de fixade detta till R2, det är möjligt, om du slutar försöka med en R2 låt mig veta om detta fungerar.

För anslutningen listad som 5) hade jag många möjliga alternativ (som att använda en extra usb -strömförsörjning för en telefon och direkt använda microusb -porten i Wemos D1), men eftersom jag hade det sista (tredje) paret +V och COM -portar från min 40A -strömförsörjning oanvänd, bestämde jag mig för att ansluta Wemos 5v -stift till +V -porten på strömförsörjningen och GND -stiftet på Wemos till COM -porten på strömförsörjningen. Observera att detta går förbi Wemos interna spänningsregulator och fungerar bara om nätaggregatet har en ganska konstant spänning, vilket var mitt fall. Om inte, riskerar du att bränna Wemos D1. Observera att på bilden ser du en mikrousb -kabel ansluten till Wemos D1. Tja, den är inte ansluten till någonting på andra sidan, jag lämnade den bara där när jag måste ansluta Wemos till den bärbara datorn för att programmera den. Som du kommer att upptäcka i det senare steget programmerar jag Wemos trådlöst OTA (Over The Air) nu, så att kabeln kan tas bort för gott.

För anslutningen som anges som 6) lämnade elektrikern en vit kabel ansluten till en säkrad strömbrytare, som bär 220v, som sprang ut från väggen. Så det enda jag behövde göra var att ta ut lite av gummit i slutet av den vita kabeln, ta bort ca 1 cm gummi från var och en av de tre kontakterna och anslut sedan det bruna till "L" -porten på strömförsörjningen, den blå i "N" -porten och den gulgröna i "jord" -porten. Detta var det överlägset mest tidskrävande steget, också för att jag inte använde de rätta verktygen för att ta bort kabelgummit, jag använde bara en köks sax. Jag har alltid gjort det på det sättet så min felprocent var bara 3/35 (där 35 är 8 stift från varje katt 5 kabel och varje ände av dem, plus de 3 stiften från husets nätverkskabel), dvs jag var bara tvungen att -klipp 3 stift totalt av 35 anslutningar. Men du kan göra det förmodligen snabbare med en ordentlig kabelavlägsnare.

Steg 2: Montering av lysdioderna och aluminiumprofilerna

Detta är ganska enkelt när du räknar ut den bästa sekvensen av steg. Jag rekommenderar följande:

1) Med hjälp av en annan person, ta båda profilerna för att installera på ena sidan, lägg dem över golvlisten med diffusorn pekande mot andra sidan av trappan, bestäm vilket område av trappan du vill täcka (vår trappa var 4,4 m långa och vi hade bara 4 m aluminiumprofiler) och markera det med en penna.

2) placera 3 eller 4 bitar av dubbelhäftande tejp längs längden på var och en av de två aluminiumprofilerna (eller på golvlisten direkt). Ok, jag ljög, jag hade inte dubbelhäftande tejp så jag slutade med att använda vanlig tejp som rullade över sig själv för att bilda en dubbelhäftande lapp. Det fungerar.

3) Ta försiktigt bort diffusorn från aluminiumprofilerna (se dina fingrar!)

4) placera profilerna på golvlisten (dvs. på tejpen), se till att tejpen är dold mellan profilen och golvlisten. Se också till att diffusorn pekar mot andra sidan trappan, inte pekar uppåt, annars får du inte önskad effekt. Med andra ord, den bifogade bilden här är bara för referens, följ inte bilden med måtten eftersom det installerar diffusorn pekande uppåt. Nu måste du ta lite förtroende för att göra nästa steg. Mitt råd är att få hjälp av en andra person och få personen med de mindre fingrarna att göra följande:

5) rulla ut LED-remsan, placera den bredvid (men utanför) aluminiumprofilen och se till att lysdioderna verkligen kommer att hamna inuti U-linjen. längst upp på remsan har du kontakten, som är tjockare än aluminiumprofilen. Notera var det kommer att hamna när remsan kommer att vara inne i U-linjen.

6) Ta bort kåpan på den tvåhäftande tejpen som du hittar bakom LED-rullen (om du inte har en biphäftande tejp här, skaffa en och passa den längs hela rullen. Inga sporadiska fläckar, du behöver hela längden täckt av tejp). Jag hade 3M kvalitet bi-lim så det var mycket lite utrymme för fel. Om du inte uppmärksammar tillräckligt mycket kommer tejpen att fastna antingen på profilen eller golvlisten, eller på en annan del av remsan själv, eller på stegen, och det är inte så lätt att ta bort den.

7) sätt in den övre kontakten på LED-remsan genom att skjuta den tillsammans med de första 2-3 pixlarna i profilens ände. Se till att du matchar nivån som du noterade i steg 5)

8) låt nu personen med de mindre fingrarna försiktigt trycka varje pixel mot slutet av U-raden. Ta dig tid när du gör det här. Om du noterade alla längder korrekt kommer du att få den sista lysdioden bara 2-3 mm inuti U-linjen i andra änden.:)

Steg 3: Avsluta träbädden

Du måste nu täcka allt med stripved så att det ser inbäddat i trappan.

Lägg så mycket silikon som möjligt mellan aluminiumprofilerna och väggen. Det kommer att fungera som en grundläggande tegelsten för att lägga ytterligare silikon när du lägger lövved ovanpå.

Förbered stripved genom att slipa med allt finare sandpapper. Jag började med 40 och slutade med 120. Måla bandet med samma färg på dina golvlister. Låt dem torka !!!

Ge dem så många pass som de behöver. I mitt fall var det 2, för att matcha det jobb som målaren gjort på golvlisterna.

Lägg bandvirken ovanpå aluminiumprofilerna. Du kommer att få hål. Fyll de små med silikon. För de stora, skär små bitar av lövved och upprepa stegen ovan tills alla hål är fyllda.

Steg 4: Programmera mikrokontrollern

Ladda upp den bifogade koden till mikrokontrollern. Ändra din wifi ssid och lösenord så att du kan ladda upp en ny skiss trådlöst via OTA -uppdateringar.

Programmet har följande funktioner:

1) det är parametriskt i antalet bloddroppar. Ändra den här raden för att få fler/mindre droppar:

#define DROPS 5

2) det triggar automatiskt dropparna när rörelse detekteras

3) när rörelsen stoppas håller den de aktuella aktiva dropparna igång. När varje droppe når botten löses de upp och lamporna slocknar igen.