Έγχρωμοι συγχρονισμένοι λαμπτήρες αφής: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Για αυτό το έργο θα φτιάξουμε δύο λάμπες που μπορούν να αλλάξουν το χρώμα τους με το άγγιγμα και που μπορούν να συγχρονίσουν αυτό το χρώμα μεταξύ τους μέσω διαδικτύου. Το χρησιμοποιήσαμε ως δώρο Χριστουγέννων για έναν φίλο που μετακόμισε σε άλλη πόλη. Πήρε τη μία λάμπα και η άλλη παραμένει μαζί μας. Με αυτόν τον τρόπο έχουμε και οι δύο μια όμορφη λάμπα ενώ μπορούμε επίσης να στέλνουμε χρώματα ο ένας στον άλλο. Αυτός είναι ένας ωραίος και δροσερός τρόπος επικοινωνίας μεταξύ τους ακόμη και αν είναι χωριστά και μια πολύ πιο ελαφριά μορφή επικοινωνίας παρά μέσω κειμένου, φωνής ή εικόνων.

Αυτό το έργο είναι εμπνευσμένο από το έργο Syncenlight της γερμανικής ραδιοφωνικής εκπομπής Netzbasteln, αν και τροποποιήσαμε λίγο το λογισμικό ήσυχα και κατασκευάσαμε πιο εξελιγμένες λάμπες για το έργο μας. Στο βίντεο μπορείτε να δείτε πώς λειτουργεί. Για σκοπούς επίδειξης, οι δύο λάμπες στέκονται ακριβώς η μία δίπλα στην άλλη - αλλά θα λειτουργούσε ακόμη και αν βρίσκονταν σε αντίθετες πλευρές του πλανήτη (εφόσον υπάρχει WiFi).

Βήμα 1: Δεξιότητες, εργαλεία και εξαρτήματα που απαιτούνται

Καθώς πρέπει να συγκολλήσουμε τα ηλεκτρονικά του λαμπτήρα, οι μόνες ειδικές δεξιότητες που απαιτούνται για αυτό το έργο είναι οι δεξιότητες συγκόλλησης και η βασική κατανόηση των ηλεκτρονικών. Αν καταλαβαίνετε κάποια βασικά πράγματα για την ανάπτυξη λογισμικού που θα ήταν ένα συν, γιατί θα μπορούσατε να τροποποιήσετε το λογισμικό στις ανάγκες σας. Αλλά αν θέλετε απλά να το χρησιμοποιήσετε με τον τρόπο που το κάναμε, μπορείτε απλά να κατεβάσετε το λογισμικό και να το ανεβάσετε στη δική σας λάμπα.

Τα μέρη που χρειάζονται για τη λάμπα φαίνονται στην παραπάνω εικόνα. Εάν θέλετε να το χτίσετε ακριβώς όπως κάναμε εμείς, τότε αυτό είναι που χρειάζεστε:

• μια αντίσταση 100kΩ
• ένα μίνι Wemos D1 (ή οποιαδήποτε άλλη πλακέτα με βάση ESP8266)
• μερικές λυχνίες LED WS2812B (είτε μεμονωμένες είτε μια λωρίδα αυτών)
• μερικά καλώδια
• ένα καλώδιο USB (το ίδιο είδος που χρησιμοποιείται για τα περισσότερα smartphone, πρέπει να είναι καλώδιο δεδομένων)
• μια μεταλλική γλάστρα
• ένα γυάλινο βάζο
• ένα δοχείο με σπρέι λουλουδιών πάγου (ή κάτι παρόμοιο)
• δύο ξυλάκια
• ένα μικρό κομμάτι χαρτόνι (το μέγεθος του Wemos D1 mini)

Τα τελευταία πέντε στοιχεία σε αυτήν τη λίστα είναι αυτά που χρησιμοποιήσαμε για ένα από τα συγκεκριμένα σχέδια λαμπτήρων μας. Αυτός είναι ο σχεδιασμός της λάμπας που θα χρησιμοποιήσουμε ως παράδειγμα σε αυτό το Instructable. Μπορείτε να φτιάξετε τη δική σας λάμπα ακριβώς όπως αυτή, αλλά φυσικά μπορείτε επίσης να γίνετε δημιουργικοί σε αυτό το μέρος και να σχεδιάσετε τη δική σας λάμπα όπως θέλετε. Όπως μπορείτε να δείτε στις εικόνες το δεύτερο που κατασκευάζουμε μοιάζει διαφορετικό από το πρώτο και έχουμε ήδη ιδέες για νέα σχέδια λαμπτήρων. Αυτό λοιπόν είναι το μέρος όπου υπάρχουν σχεδόν άπειρες δυνατότητες.

Φυσικά δεν χρειαζόμαστε μόνο τα μέρη αλλά και τα εργαλεία για να τα συνδυάσουμε όλα. Για αυτό χρειαζόμαστε τα ακόλουθα στοιχεία:

• συγκολλητικό σίδερο (συν συγκόλληση)
• λίγο γυαλόχαρτο
• ένα ψαλίδι
• ένα πυροβόλο θερμής τήξης
• ένα πριόνι ξύλου

Τώρα που έχουμε όλα όσα χρειαζόμαστε, θα εξηγήσουμε τη βασική ιδέα της λάμπας, πώς λειτουργεί όλο αυτό και φυσικά πώς να φτιάξουμε τη λάμπα.

Βήμα 2: Η βασική ιδέα και πώς λειτουργεί

Η βασική ιδέα μπορεί να φανεί στο σχέδιο καλωδίωσης. Στο επίκεντρο του έργου βρίσκεται η μίνι πλακέτα Wemos D1 η οποία διαθέτει μικροελεγκτή ESP8266. Το πλεονέκτημα του ESP8266 είναι ότι είναι φθηνό και διαθέτει WiFi απευθείας επί του σκάφους, που είναι ακριβώς αυτό που χρειαζόμαστε. Χρησιμοποιήσαμε τον μίνι πίνακα Wemos D1 επειδή με αυτόν τον πίνακα δεν χρειάζεστε επιπλέον εργαλεία για να ανεβάσετε το λογισμικό στον μικροελεγκτή (εκτός από ένα τυπικό καλώδιο δεδομένων USB). Αλλά κάθε πίνακας που βασίζεται σε ESP8266 θα πρέπει να λειτουργεί για αυτό το έργο.

Για τον έλεγχο της λάμπας θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε έναν χωρητικό αισθητήρα αφής (έτσι η ίδια βασική αρχή χρησιμοποιείται στις περισσότερες οθόνες smartphone). Ένας τέτοιος αισθητήρας αφής μπορεί να κατασκευαστεί συνδέοντας μια αντίσταση 100kΩ με δύο ακίδες του ESP8266 (στην περίπτωσή μας καρφίτσες D2 και D5) και στη συνέχεια συνδέοντας ένα επιπλέον καλώδιο στην καρφίτσα D5 και στη συνέχεια συγκολλώντας το σύρμα σε μια μεταλλική πλάκα. Το σημείο συγκόλλησης αυτού του σύρματος εξαρτάται από τον σχεδιασμό της λάμπας που θα επιλέξετε. Στο σχήμα καλωδίωσης χρησιμοποιήσαμε απλώς μια γενική μεταλλική πλάκα, αλλά για τον συγκεκριμένο σχεδιασμό της λάμπας μας κολλήσαμε αυτό το καλώδιο στο μεταλλικό δοχείο του λαμπτήρα. Εάν ενδιαφέρεστε για το πώς ακριβώς λειτουργεί αυτό, υπάρχει μια καλή εξήγηση στον ιστότοπο για τη βιβλιοθήκη Arduino που χρησιμοποιήσαμε για τον προγραμματισμό του χωρητικού αισθητήρα αφής.

Τώρα που έχουμε κάτι που μπορούμε να αγγίξουμε για να ελέγξουμε τη λάμπα, το επόμενο πράγμα που χρειαζόμαστε είναι μια πηγή φωτός. Για αυτό χρησιμοποιήσαμε LED WS2812B. Αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα έργα και το κύριο πλεονέκτημά τους είναι ότι μπορείτε να ελέγξετε το χρώμα πολλών LED χρησιμοποιώντας μόνο μία σύνδεση δεδομένων μεταξύ του πρώτου LED και του μικροελεγκτή (στην περίπτωσή μας συνδέεται με το D8 του ESP8266). Στο έργο μας χρησιμοποιούμε τέσσερις λυχνίες LED WS2812B. Στο σχήμα καλωδίωσης εμφανίζονται δύο, αλλά η προσθήκη επιπλέον LED λειτουργεί ακριβώς όπως η προσθήκη του δεύτερου: Ο πείρος DOUT του δεύτερου LED πρέπει να συνδεθεί στο DIN του τρίτου και οι VSS και VDD πρέπει να συνδεθούν με τον πείρο γείωσης και Ακίδα 5V αντίστοιχα. Αυτά τα LED WS2812B μπορούν στη συνέχεια να προγραμματιστούν εύκολα, π.χ. με τη βιβλιοθήκη NeoPixel της Adafruit.

Τώρα έχουμε όλα τα συστατικά που χρειαζόμαστε: έναν μικροελεγκτή με δυνατότητα WiFi, έναν αισθητήρα αφής για τον έλεγχο της λάμπας και την ίδια την πηγή φωτός. Στα επόμενα βήματα θα περιγράψουμε πώς να φτιάξετε την πραγματική λάμπα και πώς να ανεβάσετε το λογισμικό και τι πρέπει να γίνει έτσι ώστε δύο (ή περισσότερες) λάμπες να μπορούν να συγχρονιστούν μέσω διαδικτύου.

Βήμα 3: Συγκόλληση των ηλεκτρονικών

Έτσι, πρώτα απ 'όλα πρέπει να συγκολλήσουμε όλα τα ηλεκτρονικά μέρη μαζί. Ξεκινήσαμε με τη συγκόλληση των μεμονωμένων LED WS2812B (όπως φαίνεται και περιγράφεται στο προηγούμενο βήμα). Αν ξανακάνουμε αυτό το έργο, πιθανότατα θα αγοράζαμε απλώς τις λυχνίες LED WS2812B σε μορφή λωρίδας. Αυτές οι λωρίδες μπορούν να κοπούν έτσι ώστε να έχετε ακριβώς την ποσότητα των LED που θέλετε και στη συνέχεια απλά να κολλήσετε τους συνδετήρες DIN, VDD και VSS αυτής της ταινίας στις ακίδες D8, 5V και G του ESP8266. Αυτό θα ήταν ευκολότερο από το να το κάνουμε όπως το κάναμε, αλλά η συγκόλληση των ενιαίων LED LED WS2812B είναι επίσης δυνατή, όπως φαίνεται στις εικόνες (αν και οι αρμοί συγκόλλησης δεν είναι πολύ όμορφες - αλλά λειτουργούν)

Στη συνέχεια κολλήσαμε την αντίσταση μεταξύ των ακίδων D2 και D5. Στην ακίδα D5 πρέπει επίσης να κολλήσουμε σε ένα επιπλέον καλώδιο το οποίο στη συνέχεια θα κολληθεί στο μέρος της λάμπας που θα πρέπει να λειτουργεί ως αισθητήρας αφής. Στις εικόνες μπορείτε να δείτε ότι δεν κολλήσαμε την αντίσταση απευθείας στην πλακέτα, αλλά αντίθετα συγκολλήσαμε συνδέσμους στην πλακέτα στην οποία στη συνέχεια τοποθετήσαμε την αντίσταση. Αυτό συνέβη επειδή θέλαμε να μάθουμε ποια αντίσταση λειτουργεί καλύτερα για αυτό το έργο, αλλά μπορείτε επίσης να κολλήσετε την αντίσταση απευθείας στον πίνακα.

Ως τελευταίο βήμα, μπορούμε τώρα να συνδέσουμε το καλώδιο USB στο βύσμα USB του Wemos D1 mini (βεβαιωθείτε ότι έχετε καλώδιο δεδομένων USB - υπάρχουν επίσης καλώδια που λειτουργούν μόνο για φόρτιση αλλά όχι για μεταφορά δεδομένων, αλλά χρειαζόμαστε δυνατότητα δεδομένων να αναβοσβήνει το λογισμικό αργότερα).

Βήμα 4: Κατασκευή του λαμπτήρα

Τώρα που τα ηλεκτρονικά μέρη είναι έτοιμα μπορούμε να ξεκινήσουμε να φτιάχνουμε την πραγματική λάμπα. Για αυτό θέλουμε να φωτίσουμε το βάζο από πάνω με τα LED μας και θέλουμε το φως της λάμπας να είναι διάχυτο. Επειδή το ποτήρι του βάζου που βρήκαμε είναι πολύ διαυγές, χρησιμοποιήσαμε το Ice Flower Spray για να δώσουμε στο ποτήρι μια πιο παγωμένη εμφάνιση. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες εκδόσεις σπρέι που μπορούν να δώσουν στο γυαλί μια πιο παγωμένη ή διάχυτη εμφάνιση, ώστε να μπορείτε απλά να κοιτάξετε ό, τι μπορείτε να βρείτε. Εάν χρησιμοποιείτε αυτό το σπρέι βεβαιωθείτε ότι όλα έχουν στεγνώσει καλά πριν συνεχίσετε. Αυτό μπορεί να διαρκέσει αρκετές ώρες ανάλογα με το σπρέι που χρησιμοποιείτε.

Για να φτιάξουμε τώρα τη λάμπα πρέπει να βεβαιωθούμε ότι η μεταλλική γλάστρα παραμένει πάνω από το βάζο στο σωστό ύψος και ότι τα ηλεκτρονικά είναι τοποθετημένα μέσα στο δοχείο έτσι ώστε τα LED να φωτίζουν το βάζο. Για να γίνει αυτό χρησιμοποιήσαμε τα δύο ξύλα, το χαρτί άμμου και το ξύλινο πριόνι για να κάνουμε ένα σταυρό. Αυτός ο σταυρός θα κάθεται πάνω από το βάζο και τα άκρα του σταυρού θα είναι κολλημένα στο δοχείο. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να βεβαιωθούμε ότι η κατσαρόλα είναι στο σωστό ύψος (αν ο ξύλινος σταυρός έχει το κατάλληλο μέγεθος).

Για να γίνει αυτό χρησιμοποιήσαμε πρώτα το πριόνι για να πάρουμε τα ξύλα στο σωστό μέγεθος. Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε το χαρτί άμμου για να τρίψουμε ένα αυλάκι στη μέση ενός από τα ραβδιά. Τώρα κολλήσαμε το άλλο στο αυλάκι με τη βοήθεια του πυροβόλου όπλου. Αν το βάζαμε πάνω από το βάζο δεν θα ταίριαζε καλά, γιατί τα ξυλάκια δεν είναι στο ίδιο επίπεδο. Έτσι τρίψαμε δύο νέες αυλακώσεις στα άκρα του ραβδιού που είναι στο χαμηλότερο επίπεδο, έτσι ώστε ο σταυρός να ταιριάζει απόλυτα στο βάζο. Αυτό φαίνεται καλά στις εικόνες.

Εάν όλα ταιριάζουν καλά, το επόμενο βήμα είναι να κολλήσετε ένα κομμάτι χαρτόνι στην κορυφή του σταυρού. Αυτό πρέπει να είναι στην πλευρά του σταυρού όπου δεν υπάρχουν αυλακώσεις. Στη συνέχεια κολλήσαμε τη μίνι πλακέτα Wemos D1 πάνω από το χαρτόνι και τα LED στην άλλη πλευρά του σταυρού.

Το επόμενο βήμα στη συνέχεια είναι η συγκόλληση του καλωδίου για τον αισθητήρα αφής με αντίσταση στο μεταλλικό δοχείο. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να ελέγξουμε το χρώμα της λάμπας αγγίζοντας το δοχείο. Εάν γίνει αυτό, ο ξύλινος σταυρός μπορεί να κολληθεί στο μεταλλικό δοχείο με το πιστόλι θερμής τήξης και στη συνέχεια ο σταυρός και το δοχείο μπορούν να κολληθούν πάνω από το βάζο.

Ως τελευταίο βήμα μπορούμε τώρα να κολλήσουμε το καλώδιο USB με την σούπερ κόλλα στο βάζο έτσι ώστε να φαίνονται όλα ωραία και τακτοποιημένα. Τώρα έχουμε σχεδόν τελειώσει.

Βήμα 5: Θέστε το σε λειτουργία

Το τελευταίο βήμα είναι να ανεβάσετε το λογισμικό στη λάμπα και να διαμορφώσετε τον διακομιστή που θα χρησιμοποιηθεί για το συγχρονισμό της λάμπας. Εάν ενδιαφέρεστε για το πώς λειτουργεί ακριβώς το λογισμικό, μπορείτε να μελετήσετε τον πηγαίο κώδικα, εδώ δεν θα αναφερθούμε σε πολλές λεπτομέρειες. Αλλά η βασική ιδέα είναι ότι κάθε λαμπτήρας που θέλετε να συγχρονίσετε πρέπει να είναι συνδεδεμένη στον ίδιο διακομιστή MQTT. Το MQTT είναι ένα πρωτόκολλο ανταλλαγής μηνυμάτων για το Διαδίκτυο των πραγμάτων και την επικοινωνία από μηχανή σε μηχανή. Εάν ένας από τους λαμπτήρες αλλάξει το χρώμα του, θα το δημοσιεύσει στον διακομιστή MQTT, ο οποίος στη συνέχεια θα στείλει ένα σήμα σε όλους τους άλλους λαμπτήρες που θα τους πει να αλλάξουν επίσης το χρώμα τους.

Αλλά μην ανησυχείτε, δεν χρειάζεται να καταλάβετε τίποτα σχετικά με το MQTT, πώς λειτουργεί ή πώς να ρυθμίσετε έναν διακομιστή MQTT εάν θέλετε απλώς να χρησιμοποιήσετε τη λάμπα. Φυσικά, μπορείτε να ρυθμίσετε και να διαμορφώσετε τον δικό σας διακομιστή εάν θέλετε. Αλλά αν δεν θέλετε να το κάνετε αυτό, υπάρχουν επίσης πολλές διαθέσιμες υπηρεσίες όπου μπορείτε να νοικιάσετε έναν διακομιστή MQTT που φιλοξενείται στο cloud. Χρησιμοποιήσαμε το CloudMQTT για αυτό, όπου μπορείτε να αποκτήσετε έναν πολύ περιορισμένο διακομιστή ακόμη και δωρεάν (αλλά με αρκετή λειτουργικότητα και εύρος ζώνης για τους σκοπούς μας). Το δωρεάν πρόγραμμα ονομάζεται Cute Cat και αν λάβετε ένα από αυτά, απλά πρέπει να κοιτάξετε τις λεπτομέρειες → Instance Info και εκεί μπορείτε να δείτε τον διακομιστή, τον χρήστη, τον κωδικό πρόσβασης και τη θύρα της παρουσίας σας MQTT. Αυτές οι τιμές είναι ό, τι χρειάζεστε, οπότε γράψτε τις:-)

Τώρα για να ανεβάσετε το λογισμικό στη λάμπα πρέπει να συνδέσετε το καλώδιο USB στον φορητό υπολογιστή ή τον υπολογιστή σας και στη συνέχεια μπορείτε να ανεβάσετε το λογισμικό χρησιμοποιώντας το λογισμικό Arduino. Ο τρόπος εγκατάστασης και διαμόρφωσης του λογισμικού Arduino για χρήση με πίνακες που βασίζονται σε ESP8266 εξηγείται καλά σε αυτό το Instructable, οπότε δεν χρειάζεται να επαναλάβουμε αυτά τα βήματα εδώ.

Αφού εγκαταστήσετε και ρυθμίσετε όλα όσα χρειάζεστε για να μεταβείτε στο Tools → Manage Libraries στο λογισμικό Arduino και να εγκαταστήσετε τις βιβλιοθήκες που χρειάζονται για αυτό το έργο: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (στην έκδοση 0.11) και ArduinoJson (στην έκδοση 5, όχι η έκδοση beta 6). Εάν είναι εγκατεστημένα, μπορείτε να κατεβάσετε τον πηγαίο κώδικα για τη λάμπα από το αποθετήριο Github για αυτό το έργο και να τον ανεβάσετε στη λάμπα χρησιμοποιώντας το λογισμικό Arduino.

Εάν όλα πήγαν καλά, η λάμπα θα ξεκινήσει τώρα και είναι έτοιμη για χρήση:-) Κατά την εκκίνηση θα αναβοσβήνει σε μπλε χρώμα και θα προσπαθήσει να συνδεθεί σε ένα γνωστό WiFi. Κατά την πρώτη εκκίνηση, η λάμπα προφανώς δεν γνωρίζει κανένα WiFi, οπότε θα ξεκινήσει το δικό της Hotspot (με όνομα που είναι συνδυασμός "Syncenlight" και μοναδικό αναγνωριστικό για το ESP8266 που χρησιμοποιήσατε). Μπορείτε να συνδέσετε π.χ. το smartphone σας σε αυτό το WiFi και θα οδηγηθείτε στη σελίδα διαμόρφωσης της λάμπας όπου μπορείτε να διαμορφώσετε τα διαπιστευτήριά σας WiFi και επίσης να εισαγάγετε τις απαιτούμενες ρυθμίσεις για τον διακομιστή MQTT (εκείνες που χρειάζεστε για να γράψετε μερικές παραγράφους νωρίτερα). Εάν τελειώσετε με αυτό, η λάμπα θα επανεκκινήσει και είναι τώρα εντελώς έτοιμη για χρήση!

Πείτε μας πώς σας άρεσε αυτό το έργο ή εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, ελπίζουμε να σας άρεσε αυτό το Instructable:-)