LED های هماهنگ شده در محله: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

من چند میله LED بی سیم داشتم که فکر می کردم می توانم آنها را برای تعطیلات کنار بگذارم. اما ، در حیاط من ، آنها همچنین می توانستند به خوبی سیم کشی شده باشند. بنابراین ، چالش سردتر چیست؟ تزئینات LED در تمام خانه های بلوک من با صفحه نمایش همزمان! در این سال دیوانه کننده ، راهی است که ما را به هم متصل می کند.

اینها رشته های LED با ESP8266 هستند و به شبکه وای فای متصل هستند ، بنابراین همه آنها یک مرحله را در دنباله انیمیشن به طور همزمان نشان می دهند. از آنجا که برای اتصال از کد مش استفاده می کنند ، می توانند چند خانه از هم فاصله داشته باشند و پیام ها از گره به گره منتقل می شوند.

آنها با 5 ولت کار می کنند ، و من از آداپتورهای برق استفاده کردم ، اما آنها می توانند برای مدتی با باتری USB نیز کار کنند. بنابراین آنها قابل حمل هستند ، شبکه WiFi خود را که به اینترنت متصل نیست اجرا می کنند و می توانند از شبکه خارج شوند.

همه همسایگان ما از داشتن این دکوراسیون مشترک بسیار هیجان زده بودند ، و واقعاً زیباست که چگونه می بینید همه آنها هنگام راه رفتن در خیابان نمایش مشابهی را نشان می دهند. من تعدادی عکس در اینجا در مقابل چند خانه برای آزمایش دارم ، اما عکس گرفتن از آنها در خیابان واقعاً سخت بود.

مرحله 1: قطعات

ESP8266 D1 Mini - من از ماژول های D1 Mini استفاده کردم زیرا تنها چیزی که نیاز دارم یک پین I/O برای LED ها است. این پروژه می تواند بدون لحیم کاری با استفاده از سپر ترمینال مانند این و ماژول ESP8266 متفاوت انجام شود. نسخه D1 Mini با آنتن بهتر وجود دارد - D1 Mini Pro. دارای یک آنتن سرامیکی و یک اتصال دهنده U. FL برای یک آنتن خارجی است ، اما شما باید یک مقاومت سطح 0 اهم را برای آنتن خارجی جابجا کنید. بحث بیشتر در مرحله بعد

رشته های LED WS2811 - من از رشته های WS2811 استفاده کردم زیرا ضد آب هستند (به جز اتصالات JST) و کار با آنها آسان است. نوارهای "Neopixel" WS2812b دقیقاً از کد مشابه و غیره استفاده می کنند. من از نوارهای 5v استفاده کردم ، اما می توانید آنها را در 12 ولت تهیه کنید (از جریان کمتری استفاده کنید) - پس برای ESP8266s به مبدل ولتاژ نیاز دارید. در صورت تمایل می توانید رشته های LED WS2811 را با اتصالات ضد آب تهیه کنید. رشته های LED که من استفاده کردم دارای کانکتورهای JST SM در هر دو انتها هستند - یکی از آنها ورودی زنانه است ، اگرچه من آنها را از طرف دیگر سیم کشی کرده ام (نر به عنوان ورودی). جهت نیز روی خود LED ها مشخص شده است. سیم های تزریق برق نیز وجود دارد - من انتهای آن را جدا کردم تا قسمت های قلع شده کوتاه نشوند. همچنین می توانید آنها را در بسته های 10 تایی خریداری کنید.

مقاومت 330 اهم 1/4 وات - این مورد در پین داده ESP8266 برای جلوگیری از سوسو زدن LED ها استفاده می شود.

JST SM 3 Pin Male Connector - اینها برای اتصال به نوارهای LED است. توجه داشته باشید که اتصال "نر" دارای یک هود روی آن است.

اتصال دهنده دوربین مداربسته زن 2.1 میلی متری - از این اتصالات برای برق استفاده می شود. در صورت تمایل می توانید از سیستم اتصال دیگری استفاده کنید.

منبع تغذیه 5 ولت - میزان آمپر بستگی به تعداد LED های شما دارد. یکی 2A احتمالاً برای 50 یا 100 LED که هرگز به طور کامل روشن نیستند مناسب است (برای اطلاعات بیشتر به مرحله سیم کشی مراجعه کنید).

JST SM 3 Pin Extension Wire یا یک سیم 2.1 میلیمتری - از آنجا که کانکتور JST در D1 Mini به LED نزدیک است ، شما عموماً یک افزونه می خواهید که LED ها را در فاصله بیشتری از CPU قرار دهد. در مورد من ، من CPU را در دکوراسیون بالاتر قرار دادم تا محدوده WiFi بیشتری داشته باشم ، بنابراین CPU را نزدیک LED ها نگه داشتم و به جای آن از سیم فرمت 2.1 میلی متر استفاده کردم.

کابل USB تا 2.1 میلی متر - این اختیاری است - به شما امکان می دهد تا رشته را از هر منبع یا باتری USB تغذیه کنید.

لوله 3 میلیمتری حرارتی - برای پوشاندن مقاومت روی D1 Mini فقط به 1 اینچ نیاز دارید.

لوله کوچک کننده حرارتی شفاف 20 میلی متر - این تا حدی اختیاری است تا از اتصالات D1 Mini محافظت شود. در صورت فشرده سازی سوئیچ پس از اعمال ، اطمینان حاصل کنید که در اطراف کلید تنظیم مجدد گیره کنید.

جعبه ضد آب - برای محافظت از منبع تغذیه و CPU خارج. اکثر همسایه های من فقط از کیسه های پلاستیکی استفاده می کردند.

1/2 "مجرای EMT - یک قطعه 29" روی شکل عصا آب نبات قرار می گیرد - من از 4 بند زیپ برای نگه داشتن آن استفاده کردم. من PVC 1/2 اینچی را امتحان کردم ، مناسب است ، اما LED ها را از هر دو طرف لمس می کند.

میلگرد 3/8 "x 3" - هنگامی که EMT به شکل متصل شد ، می توانید میلگرد را در زمین بکوبید و لوله EMT را روی آن قرار دهید. میلگرد 1/2 "مناسب خواهد بود ، اما باید هر گونه را قطع کنید قسمتهای خم شده و نزدیک است - اگر هنگام ضربه زدن به آن صاف یا چیز دیگری شود ، بسیار محکم می شود. بنابراین ، 3/8 اینچ به احتمال زیاد قطر داخلی لوله EMT را به راحتی پاک می کند.

شکل Candy Cane - قدم را روی این موارد ببینید ، می توانید یک شکل را تهیه کنید ، آنها را روی یک بوته بکشید ، یا از شکلی مانند این استفاده کنید.

مرحله 2: مونتاژ کنترل کننده

این کنترلر شامل D1 Mini (ESP8266) ، یک جک تغذیه زن مداربسته 2.1 میلی متری ، یک مقاومت 330 اهم و یک کانکتور مردانه 3 پین JST است.

فرض این پروژه این است که شما از 50-100 LED استفاده می کنید. اگر می خواهید بیشتر استفاده کنید ، برای تغذیه همه LED ها باید از تزریق برق استفاده کنید. برای بحث عمیق تر در این مورد ، این دستورالعمل دیگر را ببینید.

با 50 LED همه سفید کامل ، آنها 50 x 0.06A = 3 آمپر را ترسیم می کنند. بنابراین ، با یک آداپتور 2A ، فرض می کنیم که آنها هرگز به طور کامل روشن نمی شوند. برای 100 LED ، حداکثر 6A است ، بنابراین باید مراقب باشید که فقط برخی از آنها در یک زمان روشن شوند. حتی با وجود 100 LED در 0.02A هر کدام ، از 2 آمپر استفاده می کنیم. بنابراین ، منبع تغذیه فعلی بالاتری توصیه می شود ، اگرچه من صفحه نمایش ها را طوری تنظیم کردم که از همه LED ها یا رنگها به طور همزمان استفاده نکنند ، آنها را بسیار کم رنگ کرده و با منابع 2A با ذخیره منابع بزرگتر شروع کرده ام. این یک مقاله عالی در مورد کاهش مصرف برق است.

مقاومت 330 اهم خطی با سیم داده برای جلوگیری از سوسو زدن زنگ الکترونیکی است زیرا داده ها فرکانس نسبتاً بالایی دارند. این بیشتر با LED های زیاد یک عامل است ، اما افزودن آن یک تمرین خوب است.

من مقاومت را مستقیماً به D1 Mini لحیم کردم ، اما حدود 1/8 اینچ از سرب را روی تخته گذاشتم تا بتوانم آنها را صاف خم کنم. من از مقاومت 1 اینچی 3 میلیمتری بر روی مقاومت استفاده کردم تا از کوتاه شدن آن جلوگیری شود. تخته

من از محافظ حرارتی شفاف 20 میلی متری برای محافظت از D1 Mini در برابر تماس با فلز و غیره استفاده کردم. مطمئن شوید که سوئیچ تنظیم مجدد را در کنار آن بررسی کنید - ممکن است لازم باشد کوچک کننده را کمی فشار دهید تا مطمئن شوید که کلید را فشار نمی دهید. من به همه آن نیاز داشتم.

توجه داشته باشید که به نظر نمی رسد که من به خروجی 3.3V ESP8266 و LED های 5 ولت کار کنم (زیرا مشخصات تراشه LED این است که خط داده کمتر از 70 of منبع باشد) به یک تغییر دهنده سطح نیاز ندارم. من در پروژه های قبلی (مرحله 3) با نوارهای WS2812b به یک دیود/LED فداکار نیاز داشتم ، اما تراشه های مستقیم WS2811 در LED ها تا اینجا خوب به نظر می رسد.

شما می توانید این کار را بدون لحیم کاری انجام دهید! سپر پایانه ESP8266 با CPU متفاوت نیز به همان خوبی کار می کند. فاکتور فرم D1 Mini خوب و کوچک است ، اما همه آنها تقریباً یکسان عمل می کنند.

مرحله 3: اشکال

رشته های LED می توانند به صورت آزاد باشند ، یا می توانید آنها را به صورت خودکار یا از یک فروشگاه آنلاین به شکل درآورید. من چند شکل از HolidayCoro سفارش دادم - چند درخت LED کوچک ، جوراب ساق بلند و یک نیشکر. جوراب زنانه 50 LED را به زیبایی گرفت - طول یک رشته. درخت کوچک 100 LED می گیرد ، اما در صورت تمایل می توانید نیمی از آن را - رو به خیابان انجام دهید. در نهایت آب نبات مورد علاقه همسایه بود زیرا کمی بزرگتر بود. 99 LED ، و من آخرین مورد را در پشت با ایده ای که می توان برای اشکال زدایی استفاده کرد ، گذاشتم.

از آنجا که شکل ها سفید بودند ، ما تصمیم گرفتیم خطوط قرمز را روی آنها بکشید تا در روز بهتر به نظر برسند. من آنها را پنهان کردم ، یک ماسه ریز سریع ، یک پاک کننده با استون (پاک کننده لاک ناخن با قدرت کامل) ، و دو لایه رنگ اسپری که روی پلاستیک کار می کند استفاده کردم. به نظر می رسید به خوبی چسبیده است. ما بیشتر در یک طرف و چند مورد در طرف دیگر برای چند خانه که 2 خانه از آنها وجود داشت ، کار می کردیم.

مرحله 4: کد و فای

D1 Mini از ماژول Espressif ESP8266 استفاده می کند. من آن را با استفاده از Arduino IDE برنامه ریزی کردم ، بنابراین به نظر می رسد یک Arduino قدرتمند با WiFi داخلی است. دستورالعمل های متعددی در اینترنت در مورد نحوه پیکربندی Arduino IDE برای ESP8266 و D1 Mini وجود دارد ، بنابراین آنها را در اینجا تکرار نمی کنم.

کد بر اساس دستورالعمل قبلی است. این کتابخانه از Painless Mesh استفاده می کند تا همه CPU ها با یکدیگر صحبت کنند. من از کتابخانه FastLED استفاده کردم زیرا قبلاً با کتابخانه مش و کتابخانه Neopixel مشکلاتی داشتم و این بار آن را دوباره آزمایش نکردم.

من مطمئن نیستم که حداکثر تعداد گره ها چقدر است. برخی از پست ها نشان می دهد که تعداد پیامها و انواع CPU محدود می شود و شاید محدوده 30-60 گره باشد. این برنامه پیام های زیادی ارسال نمی کند - فقط متحرک تغییر می کند ، اگرچه برخی از پیام های خودکار مانند تغییر مش و پیام های همگام سازی زمان وجود دارد.

هنگام کد نویسی می توانید LED ها را به D1 Mini متصل کنید ، اما اگر بیش از 50 عدد دارید ممکن است منبع خارجی بخواهید زیرا احتمالاً از منبع تغذیه پورت USB رایانه خود و تنظیم کننده قدرت در D1 Mini بیشتر می شوید. گفته می شود ، با روشن نشدن کامل LED ها توسط کد من ، من توانستم 100 LED را بر روی اتصال USB بدون مشکل برنامه ریزی کنم.

ماژول ESP8266 دارای WiFi داخلی است. از آنجا که کد مش (PainlessMesh) که ما استفاده می کنیم یک نقطه دسترسی در هر ماژول ایجاد می کند ، محدوده دسترسی گسترده به محله مهم است. من از شکل های آب نبات استفاده کردم ، و CPU را در بالای صفحه قرار دادم تا بهترین برد را بدست آورم ، و حدود 50 تا 100 فوت بود - یک یا دو حیاط در محله من. دید بالاتر و بهتر (LOS) همه چیز را بهبود می بخشد. محدوده در برخی موارد از خیابان عبور می کرد (بیشتر بستگی به اتومبیل هایی داشت که LOS را مسدود می کردند).

چند خانه وجود داشت که به دلیل موانع وای فای همگام نشدند ، اما چراغها حتی وقتی همگام نیستند نیز زیبا به نظر می رسند. من یک گره "تکرار کننده" با یک D1 Mini روی یک چوب که از باتری USB تغذیه می کند ، ایجاد کردم. وقتی بین خانه ها قرار می گیرند ، آنها به درستی همگام می شوند. برای تکرارکننده از راه دور تر ، احتمالاً می توانید از باتری USB خورشیدی استفاده کنید ، هرچند که آنها خیلی سریع شارژ نمی شوند.

من هنوز مسائل مربوط به همگام سازی متناوب را مشاهده می کردم ، سپس این نکته را در مورد تعداد زیاد گره ها یا گسترش آنها پیدا کردم:

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

با استفاده از آن راه اندازی ، کارکرد آن بسیار بهتر شروع شد! این یک گره خاص را به عنوان اصلی تعیین می کند ، بنابراین کد من برای مذاکره با گره کنترل غیر ضروری است ، که می تواند مش را تقسیم کند. من یک نمونه کد به روز شده/جایگزین ضمیمه کرده ام. این رویکرد مستلزم آن است که گره اصلی برای همگام سازی آنها روشن باشد ، بنابراین مش به اندازه خطا مقاوم نیست ، اما وقتی به شکلی که من دارم پخش می شود بهتر کار می کند. مطمئن شوید که کد آن نسخه را ویرایش می کنید - فقط یک گره باید روی ریشه تنظیم شود - نظرات موجود در کد را ببینید.

همچنین یک به روزرسانی دیگر به نسخه SetRoot اضافه کردم: در صورتی که هیچ فرمان به مدت 10 دقیقه وجود نداشته باشد ، کد را برای تنظیم مجدد ESP8266 اضافه کردم. این به گره فرصتی می دهد تا دوباره گره ریشه را کشف کند. به نظر می رسید که این به برخی از گره های دورتر کمک کند.

در پایان فصل ، من توانستم برخی از ماژول های D1 Mini Pro را آزمایش کنم. آنها دارای یک آنتن سرامیکی روی برد هستند و همچنین اگر یک مقاومت صفر اهم را حرکت دهید ، می توانید از کانکتور U. FL و آنتن خارجی استفاده کنید. من زوجی را امتحان کردم که با D1 Mini Pros با آنتن های سرامیکی مشکل همگام سازی داشتند و آنها بهتر کار می کردند. من آزمایش های بعدی را با یک گره در سراسر خانه ام انجام دادم. بر اساس نتایج ، ما سال آینده با آنتن های سرامیکی به ماژول های D1 Mini Pro می رویم.

با D1 Mini از راه دور: فقط D1 Mini Pro با آنتن خارجی آن را دید و قدرت سیگنال پایین بود

با D1 Mini Pro از راه دور با آنتن سرامیکی: D1 Mini ، D1 Mini Pro با آنتن سرامیکی و D1 Mini Pro با آنتن خارجی همه آن را تقریباً با قدرت سیگنال یکسانی دیدم ، بنابراین این یک پیشرفت بود. جهت تابلوها (آنتن ها) تا حدی اهمیت دارد

با یک ریموت D1 Mini Pro با آنتن خارجی: همه بردهای دیگر آن را دیدند ، اما قدرت سیگنال خیلی بهتر از آزمایشات آنتن سرامیکی پردازنده نبود ، بنابراین من حوصله جابجایی مقاومتهای صفر اهم و قرار دادن آنتن ها را ندارم. آب نبات های چوبی

مرحله 5: مونتاژ نهایی

هنگامی که کنترلر را آماده و برنامه ریزی کردید ، تنها کاری که باید انجام دهید این است که LED ها را با سیم های JST به کنترلر و منبع تغذیه 5 ولت روی جک 2.1 میلی متری وصل کنید.

افزونه JST باید برای کنترل و آداپتور برق همیشه از LED ها مفید باشد. یا ، برای بالا بردن CPU ، یک کیسه پلاستیکی کوچک را روی آنها قرار داده و با یک کراوات محکم محکم کرده و از یک سیم 2.1 میلیمتری برای تغذیه استفاده کردم.

جعبه ضد آب به محافظت از آداپتور و CPU کمک می کند ، اما اکثر همسایگان من از کیسه های پلاستیکی ساده استفاده می کردند.

جایزه دوم در چالش سرعت تزئینات تعطیلات