Συγχρονισμένα LED Neighborhood Wide: 5 βήματα (με εικόνες)

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-13 06:57

Είχα μερικές ασύρματες μπάρες LED που πίστευα ότι θα μπορούσα να βάλω για τις διακοπές. Αλλά, στην αυλή μου, θα μπορούσαν επίσης να έχουν καλωδιωθεί. Λοιπόν, ποια είναι η πιο δροσερή πρόκληση; Διακοσμήσεις LED σε όλα τα σπίτια στο μπλοκ μου με συγχρονισμένη οθόνη! Σε αυτήν την τρελή χρονιά, είναι ένας τρόπος να μας συνδέσετε μαζί.

Αυτές είναι οι λωρίδες LED που τροφοδοτούνται με ESP8266 και είναι συνδεδεμένες με πλέγμα WiFi, οπότε όλα δείχνουν το ίδιο βήμα στην ακολουθία κινούμενων εικόνων ταυτόχρονα. Δεδομένου ότι χρησιμοποιούν κώδικα πλέγματος για σύνδεση, μπορούν να απέχουν λίγα σπίτια και τα μηνύματα περνούν από κόμβο σε κόμβο.

Λειτουργούν με 5 βολτ και χρησιμοποίησα προσαρμογείς ισχύος, αλλά μπορούν να λειτουργήσουν για λίγο και με μπαταρίες USB. Είναι λοιπόν φορητές, τρέχουν το δικό τους δίκτυο WiFi που δεν είναι συνδεδεμένο στο Διαδίκτυο και μπορούν να τρέξουν εκτός δικτύου.

Όλοι οι γείτονές μας ήταν ενθουσιασμένοι που είχαν αυτή την κοινή διακόσμηση και είναι πολύ ωραίο το πώς βλέπετε όλους να δείχνουν την ίδια οθόνη καθώς περπατάτε στο δρόμο. Έχω μερικές φωτογραφίες από μερικές μπροστά από το σπίτι μου για δοκιμή, αλλά ήταν πραγματικά δύσκολο να τις φωτογραφίσω στο δρόμο.

Βήμα 1: Μέρη

ESP8266 D1 Mini - Χρησιμοποίησα τις μονάδες D1 Mini αφού το μόνο που χρειάζομαι είναι ένας ακροδέκτης I/O για τα LED. Αυτό το έργο θα μπορούσε να γίνει χωρίς συγκόλληση χρησιμοποιώντας μια τερματική ασπίδα όπως αυτή και μια διαφορετική μονάδα ESP8266. Υπάρχει μια έκδοση του D1 Mini με καλύτερη κεραία - το D1 Mini Pro. Διαθέτει κεραμική κεραία και συνδετήρα U. FL για εξωτερική κεραία, αλλά πρέπει να μετακινήσετε μια αντίσταση 0 ohm για την εξωτερική κεραία. Περισσότερη συζήτηση σε επόμενο βήμα.

WS2811 LED Strands - Χρησιμοποίησα τα σκέλη WS2811 αφού είναι αδιάβροχα (εκτός από τους συνδετήρες JST) και είναι εύκολο να δουλέψετε. Οι λωρίδες "Neopixel" WS2812b θα χρησιμοποιούσαν ακριβώς τον ίδιο κωδικό κλπ. Χρησιμοποίησα 5v, αλλά μπορείτε να τα πάρετε σε 12v (χρησιμοποιήστε λιγότερο ρεύμα) - θα χρειαστείτε μετατροπέα τάσης για τα ESP8266s. Μπορείτε επίσης να προμηθευτείτε κορδόνια LED WS2811 με αδιάβροχους συνδετήρες, αν θέλετε. Τα σκέλη LED που χρησιμοποίησα έχουν συνδέσμους JST SM και στα δύο άκρα - το θηλυκό είναι η είσοδος, αν και τα έχω δει να συνδέονται με τον άλλο τρόπο (αρσενικό ως είσοδο). Η κατεύθυνση επισημαίνεται επίσης στα ίδια τα LED. Υπάρχουν επίσης καλώδια ψεκασμού ισχύος - έκοψα τα άκρα, ώστε τα κονσερβοποιημένα μέρη να μην μπορούν να βραχυκυκλώσουν. Μπορείτε επίσης να τα αγοράσετε σε συσκευασίες των 10.

Αντίσταση 330 Ohm 1/4 Watt - χρησιμοποιείται στην ακίδα δεδομένων στο ESP8266 για να αποφευχθεί τυχόν τρεμόπαιγμα των LED.

JST SM 3 αρσενικός συνδετήρας - πρόκειται για σύνδεση με τις λωρίδες LED. Σημειώστε ότι ο σύνδεσμος "αρσενικό" έχει μια κουκούλα πάνω του.

Θηλυκός συνδετήρας CCTV 2,1 mm - χρησιμοποιούνται για το βύσμα τροφοδοσίας. Αν θέλετε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κάποιο άλλο σύστημα σύνδεσης.

Τροφοδοτικό 5V - η βαθμολογία του ενισχυτή εξαρτάται από το πόσες λυχνίες LED θα έχετε. Ένα 2A είναι πιθανότατα εντάξει για 50 ή 100 LED που δεν είναι ποτέ πλήρως αναμμένα (δείτε το βήμα καλωδίωσης για περισσότερες πληροφορίες).

JST SM 3 Pin Extension Wire ή ένα καλώδιο επέκτασης 2,1 mm - δεδομένου ότι ο σύνδεσμος JST στο D1 Mini είναι κοντά στα LED, γενικά θέλετε μια επέκταση που θα επιτρέπει στα LED να τοποθετούνται πιο μακριά από την CPU. Στην περίπτωσή μου, κατέληξα να βάζω την CPU ψηλότερα στη διακόσμηση για να έχω καλύτερη εμβέλεια WiFi, οπότε κράτησα την CPU κοντά στις λυχνίες LED και χρησιμοποίησα αντ 'αυτού ένα καλώδιο επέκτασης 2,1 mm.

Καλώδιο USB έως 2,1 mm - αυτό είναι προαιρετικό - σας επιτρέπει να τροφοδοτείτε το καλώδιο από οποιαδήποτε πηγή USB ή μπαταρία.

3mm Heat Shrink Tubing - χρειάζεστε μόνο περίπου 1 για να καλύψετε την αντίσταση στο D1 Mini.

20mm Clear Heat Shrink Tubing - αυτό είναι εν μέρει προαιρετικό για την προστασία των συνδετήρων στο D1 Mini. Βεβαιωθείτε ότι έχετε κολλήσει γύρω από το διακόπτη επαναφοράς μετά την εφαρμογή εάν η σωλήνωση συμπιέσει τον διακόπτη.

Αδιάβροχο κουτί - για προστασία του τροφοδοτικού και της CPU έξω. Οι περισσότεροι γείτονές μου χρησιμοποιούσαν πλαστικές σακούλες.

1/2 "EMT αγωγός - ένα κομμάτι 29" ταιριάζει στο σχήμα ζαχαροκάλαμου - χρησιμοποίησα 4 φερμουάρ για να το κρατήσω. Δοκίμασα PVC 1/2 "και ταιριάζει, αλλά αγγίζει τα LED και από τις δύο πλευρές.

Ράμπα 3/8 "x 3 ' - μόλις το EMT είναι προσαρτημένο στο σχήμα, μπορείτε να χτυπήσετε τη ράβδο στο έδαφος και να βάλετε τον σωλήνα EMT πάνω από αυτό. Η ράβδος 1/2" θα χωρέσει, αλλά θα πρέπει να κόψετε οποιαδήποτε λυγισμένα μέρη, και είναι κοντά - αν ισοπεδωθεί ή κάτι άλλο όταν το χτυπήσει, θα είναι πολύ σφιχτό. Έτσι, το 3/8 "είναι πιο πιθανό να καθαρίσει εύκολα την εσωτερική διάμετρο του σωλήνα EMT.

Σχήμα Candy Cane - δείτε το βήμα σε αυτά, μπορείτε να κάνετε DIY ένα σχήμα, να τα περάσετε πάνω από έναν θάμνο ή να χρησιμοποιήσετε ένα σχήμα σαν αυτό.

Βήμα 2: Συναρμολόγηση ελεγκτή

Ο ελεγκτής αποτελείται από το D1 Mini (ESP8266), μια θηλυκή πρίζα CCTV 2,1 mm, μια αντίσταση 330 ohm και έναν αρσενικό συνδετήρα 3 Pin JST.

Η υπόθεση για αυτό το έργο είναι ότι θα χρησιμοποιήσετε 50-100 LED. Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε περισσότερα, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε ψεκασμό ισχύος για να τροφοδοτήσετε όλα τα LED. Δείτε αυτό το άλλο Instructable για μια βαθύτερη συζήτηση σχετικά με αυτό.

Με 50 LED όλα σε λευκό χρώμα, θα τραβούσαν 50 x 0,06Α = 3 αμπέρ. Έτσι, με έναν προσαρμογέα 2Α, υποθέτουμε ότι δεν θα είναι ποτέ πλήρως ενεργοποιημένοι. Για 100 LED, το μέγιστο είναι 6Α, οπότε θα πρέπει να δοθεί ακόμη μεγαλύτερη προσοχή ώστε να είναι ενεργοποιημένα μόνο μερικά κάθε φορά. Ακόμα και με 100 LED στα 0,02Α έκαστο, έχουμε 2 Amps που χρησιμοποιούνται. Επομένως, συνιστάται υψηλότερη τροφοδοσία ρεύματος, αν και συντόνισα τις οθόνες να μην χρησιμοποιούν ταυτόχρονα όλα τα LED ή τα χρώματα, τα μείωσα πολύ και ξεκίνησα με τροφοδοτικά 2Α με μεγαλύτερα σε απόθεμα. Αυτό είναι ένα εξαιρετικό άρθρο για τη μείωση των απαιτήσεων ισχύος.

Η αντίσταση 330 ohm είναι ενσωματωμένη με το καλώδιο δεδομένων για να αποτρέψει το τρεμόπαιγμα από το ηλεκτρονικό κουδούνισμα αφού τα δεδομένα είναι αρκετά υψηλή συχνότητα. Αυτό είναι περισσότερο ένας παράγοντας με πολλά LED, αλλά είναι μια καλή πρακτική για να το προσθέσετε.

Κόλλησα την αντίσταση στο D1 Mini απευθείας, αλλά άφησα περίπου το 1/8 "του αγωγού πάνω από τον πίνακα για να μπορέσω να τα λυγίσω. Χρησιμοποίησα περίπου 1" των 3 χιλιοστών συρρίκνωση θερμότητας στην αντίσταση για να μην βραχυκυκλώσει σανίδα.

Χρησιμοποίησα διαυγή θερμική συρρίκνωση 20mm για να προστατέψω το D1 Mini από το να αγγίξει μέταλλο κλπ. Φροντίστε να ελέγξετε τον διακόπτη επαναφοράς στο πλάι - ίσως χρειαστεί να κόψετε ελαφρώς τη θερμοσυρρίκνωση για να βεβαιωθείτε ότι δεν πιέζει το διακόπτη. Το χρειαζόμουν σε όλα μου.

Σημειώστε ότι δεν φαίνεται να χρειάζομαι μετατόπιση στάθμης από τις εξόδους 3.3V ESP8266 και τις λυχνίες LED που λειτουργούν στα 5V (δεδομένου ότι η προδιαγραφή του τσιπ LED πρέπει η γραμμή δεδομένων να είναι τουλάχιστον 70% της παροχής). Χρειαζόμουν μια δίοδο/θυσιαστική λυχνία LED σε προηγούμενα έργα (Βήμα 3) με λωρίδες WS2812b, αλλά οι άμεσες μάρκες WS2811 στα LED φαίνονται εντάξει μέχρι στιγμής.

Θα μπορούσατε να το κάνετε χωρίς συγκόλληση! Μια τερματική ασπίδα ESP8266 με διαφορετική CPU θα λειτουργούσε εξίσου καλά. Ο παράγοντας μορφής D1 Mini είναι ωραίος και μικρός, αλλά όλοι λειτουργούν περίπου το ίδιο.

Βήμα 3: Σχήματα

Τα σκέλη LED μπορούν να είναι ελεύθερης μορφής ή μπορείτε να τα κάνετε σχήματα - είτε DIY, είτε από ένα ηλεκτρονικό κατάστημα. Παρήγγειλα μερικά σχήματα από το HolidayCoro - μερικά μικρά δέντρα LED, μια κάλτσα και ένα ζαχαροκάλαμο. Η κάλτσα πήρε όμορφα 50 LED - το μήκος ενός κλώνου. Το μικρό δέντρο παίρνει 100 LED, αλλά μπορείτε να το κάνετε μόνο το μισό εάν θέλετε - βλέποντας το δρόμο. Στο τέλος το ζαχαροκάλαμο ήταν το αγαπημένο του γείτονα αφού ήταν λίγο μεγαλύτερο. 99 LED, και άφησα το τελευταίο στο πίσω μέρος με την ιδέα ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για εντοπισμό σφαλμάτων.

Δεδομένου ότι τα σχήματα ήρθαν σε λευκό χρώμα, αποφασίσαμε να βάψουμε κόκκινες ρίγες πάνω τους, ώστε να φαίνονται καλύτερα την ημέρα. Τα αποκάλυψα, έκανα μια γρήγορη λεπτή άμμο, ένα σκούπισμα με ακετόνη (αφαίρεση βερνικιών νυχιών πλήρους αντοχής) και χρησιμοποίησα δύο στρώσεις βαφής ψεκασμού που λειτουργεί σε πλαστικό. Φαινόταν να κολλάει καλά. Κάναμε ως επί το πλείστον από τη μία πλευρά και μερικά από την άλλη πλευρά για ένα ζευγάρι σπίτια που είχαν 2 από αυτά.

Βήμα 4: Κωδικός & WiFi

Το D1 Mini χρησιμοποιεί μια μονάδα Espressif ESP8266. Το έχω προγραμματίσει χρησιμοποιώντας το Arduino IDE, οπότε φαίνεται σαν ένα ισχυρό Arduino με ενσωματωμένο WiFi. Υπάρχουν πολλές οδηγίες στο Διαδίκτυο σχετικά με τον τρόπο διαμόρφωσης του Arduino IDE για τα ESP8266 και D1 Mini, οπότε δεν θα τα επαναλάβω εδώ.

Ο κώδικας βασίζεται σε προηγούμενο Instructable. Χρησιμοποιεί τη βιβλιοθήκη Painless Mesh για να έχει όλες τις CPU να μιλούν μεταξύ τους. Χρησιμοποίησα τη βιβλιοθήκη FastLED, επειδή είχα προβλήματα προηγουμένως με τη βιβλιοθήκη πλέγματος και τη βιβλιοθήκη Neopixel και δεν το ξαναδοκίμασα αυτήν τη φορά.

Δεν είμαι σίγουρος ποιο είναι το μέγιστο στον αριθμό των κόμβων. Ορισμένες δημοσιεύσεις υποδεικνύουν ότι θα περιοριστεί από τον αριθμό των μηνυμάτων και τους τύπους της CPU και ίσως το όριο είναι περίπου 30-60 κόμβοι. Αυτή η εφαρμογή δεν στέλνει πολλά μηνύματα - μόνο η αλλαγή κινούμενης εικόνας, αν και υπάρχουν μερικά αυτόματα όπως η αλλαγή πλέγματος και τα μηνύματα συγχρονισμού ώρας.

Μπορείτε να συνδέσετε τις λυχνίες LED στο D1 Mini κατά την κωδικοποίηση, αλλά μπορεί να θέλετε εξωτερική τροφοδοσία εάν έχετε περισσότερα από 50, καθώς πιθανότατα θα υπερβείτε την παροχή από τη θύρα USB του υπολογιστή σας και τον ρυθμιστή ισχύος στο D1 Mini. Τούτου λεχθέντος, με τον κωδικό μου να μην ανάβει πλήρως τα LED, ήμουν σε θέση να προγραμματίσω 100 LED στη σύνδεση USB χωρίς προβλήματα.

Η μονάδα ESP8266 διαθέτει ενσωματωμένο WiFi. Δεδομένου ότι ο κώδικας πλέγματος (PainlessMesh) που χρησιμοποιούμε δημιουργεί ένα Σημείο Πρόσβασης σε κάθε ενότητα, το εύρος για την ευρεία προσέγγιση μιας γειτονιάς είναι σημαντικό. Χρησιμοποίησα σχήματα ζαχαροκάλαμου και έβαλα την CPU στην κορυφή για να έχω την καλύτερη δυνατή εμβέλεια, και ήταν περίπου 50-100 πόδια - μια αυλή ή δύο στη γειτονιά μου. Η υψηλότερη και καλύτερη οπτική γωνία (LOS) βελτιώνει τα πράγματα. Η εμβέλεια όντως διέσχισε το δρόμο σε ορισμένες περιπτώσεις (εξαρτάται περισσότερο από τα αυτοκίνητα που αποκλείουν το LOS).

Υπήρχαν μερικά σπίτια που δεν συγχρονίστηκαν λόγω εμποδίων WiFi, αλλά τα φώτα φαίνονται ωραία ακόμη και όταν δεν συγχρονίζονται. Έφτιαξα έναν κόμβο "επαναλήπτη" με μόνο ένα D1 Mini σε ένα ραβδί που τροφοδοτείται από μπαταρία USB. Όταν τοποθετήθηκαν ανάμεσα στα σπίτια, συγχρονίστηκαν σωστά. Για έναν πιο απομακρυσμένο επαναλήπτη θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε μια ηλιακή μπαταρία USB, αν και δεν φορτίζουν πολύ γρήγορα.

Έβλεπα ακόμη διαλείποντα προβλήματα συγχρονισμού, και μετά βρήκα αυτήν τη σημείωση σχετικά με τον υπερβολικό αριθμό κόμβων ή την εξάπλωσή τους:

gitlab.com/painlessMesh/painlessMesh/-/wik…

Χρησιμοποιώντας αυτήν τη ρύθμιση, άρχισε να λειτουργεί πολύ καλύτερα! Αυτό ορίζει έναν συγκεκριμένο κόμβο ως τον κύριο, οπότε ο κωδικός μου για τη διαπραγμάτευση του κόμβου ελέγχου είναι περιττός, ο οποίος μπορεί να χωρίσει το πλέγμα. Έχω επισυνάψει ένα ενημερωμένο/εναλλακτικό δείγμα κώδικα. Αυτή η προσέγγιση απαιτεί τον κύριο κόμβο να είναι συγχρονισμένος, έτσι ώστε το πλέγμα να μην είναι τόσο ανεκτικό σε σφάλματα, αλλά να λειτουργεί καλύτερα όταν απλώνεται όπως είναι το δικό μου. Βεβαιωθείτε ότι έχετε επεξεργαστεί τον κώδικα για αυτήν την έκδοση - μόνο ένας κόμβος πρέπει να οριστεί στη ρίζα - δείτε τα σχόλια στον κώδικα.

Πρόσθεσα επίσης μια ακόμη ενημέρωση στην παραλλαγή SetRoot: Πρόσθεσα κώδικα για επαναφορά του ESP8266 εάν δεν υπήρχαν εντολές για 10 λεπτά. Αυτό δίνει στον κόμβο την ευκαιρία να ανακαλύψει ξανά τον ριζικό κόμβο. Αυτό φάνηκε να βοηθά με μερικούς από τους πιο μακρινούς κόμβους.

Στο τέλος της σεζόν, μπόρεσα να δοκιμάσω μερικές ενότητες D1 Mini Pro. Έχουν κεραμική κεραία στον πίνακα και μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μια υποδοχή U. FL και μια εξωτερική κεραία εάν μετακινήσετε μια αντίσταση μηδενικού ωμ. Δοκίμασα ένα ζευγάρι που είχε προβλήματα συγχρονισμού με το D1 Mini Pros με τις κεραμικές κεραίες και λειτούργησε καλύτερα. Έκανα κάποιες επακόλουθες δοκιμές με έναν κόμβο στο σπίτι μου. Με βάση τα αποτελέσματα, θα μεταβούμε στις μονάδες D1 Mini Pro με τις κεραμικές κεραίες το επόμενο έτος.

Με απομακρυσμένο D1 Mini: Μόνο το D1 Mini Pro με εξωτερική κεραία το είδε και η ισχύς του σήματος ήταν χαμηλή

Με απομακρυσμένο D1 Mini Pro με κεραμική κεραία: Το D1 Mini, το D1 Mini Pro με κεραμική κεραία και το D1 Mini Pro με εξωτερική κεραία το είδαν με την ίδια περίπου ισχύ σήματος, οπότε ήταν μια βελτίωση. Ο προσανατολισμός των σανίδων (κεραιών) έχει σημασία σε κάποιο βαθμό

Με απομακρυσμένο D1 Mini Pro με εξωτερική κεραία: Όλες οι άλλες πλακέτες το είδαν, αλλά η ισχύς του σήματος δεν ήταν πολύ καλύτερη από τις δοκιμές με την κεραμική κεραία επί του σκάφους, οπότε δεν θα μπω στον κόπο να μετακινήσω αυτές τις αντιστάσεις μηδενικού ωμ και να βάλω κεραίες στο καραμέλες

Βήμα 5: Τελική συνέλευση

Μόλις έχετε τον ελεγκτή έτοιμο και προγραμματισμένο, το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να συνδέσετε τα LED στο χειριστήριο με τα καλώδια JST και μια τροφοδοσία 5v στην υποδοχή 2,1mm.

Η επέκταση JST θα πρέπει να είναι χρήσιμη για να κρατάτε τον ελεγκτή και τον προσαρμογέα ρεύματος πάντα από τα LED. Or, για να ανέβει η CPU πιο ψηλά, έβαλα μια μικρή πλαστική σακούλα πάνω τους, ασφαλισμένη με μια περιστροφική γραβάτα και χρησιμοποίησα ένα καλώδιο προέκτασης 2,1 mm στην τροφοδοσία.

Το αδιάβροχο κουτί θα βοηθήσει στην προστασία του προσαρμογέα και της CPU, αλλά οι περισσότεροι γείτονές μου χρησιμοποιούσαν απλές πλαστικές σακούλες.

Δεύτερο Βραβείο στο Holiday Decorations Speed Challenge