رشته نور کریستال هوشمند: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

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

با نزدیک شدن به کریسمس و در حال تحقیق کامل در مورد اتوماسیون خانگی و اشیاء هوشمند ، امسال تصمیم گرفتم یک رشته نوری RGB هوشمند ، زیبا و زیبا ایجاد کنم.

من تحقیقات زیادی در مورد راه حل های DIY در سراسر وب انجام دادم ، از یک سو برخی پروژه ها شامل افزودن یک رله Wifi یا پلاگین هوشمند برای کنترل قدرت رشته نور است ، از سوی دیگر برخی پروژه ها از نوارهای LED آدرس پذیر با کنترل کننده wifi استفاده می کنند برای کنترل کامل led ها من از روشی که کنترلر برای کنترل نوار LED آدرس پذیر استفاده می کند خوشم آمد ، اما برای من یک نوار LED به اندازه کافی خوب برای یک رشته نور عالی کریسمس خوب به نظر نمی رسد.

من برای سفارش قطعات الکترونیکی کمی وقتم تمام شده بود ، بنابراین تصمیم گرفتم رشته روشنایی خودم را با دیفیوزر لامپ قابل تنظیم و تغییرپذیر ایجاد کنم و با حداکثر ویژگی می توانم تنها از قطعاتی که در دفتر کارم استفاده می کردم استفاده کنم.

به طور کلی رشته نور هوشمند بسیار خوب ظاهر شد ، دیفیوزر مورد استفاده بسیار عالی به نظر می رسد و ویژگی های ارائه شده توسط سیستم عامل Wled بسیار عالی است. شما واقعاً می توانید چراغ های خود را مطابق با نیازهای خود سفارشی کنید. اما این پروژه هنوز کامل نیست ، من هنوز آن را به عنوان نسخه بتا در نظر می گیرم و باید پیشرفت هایی در آن انجام شود. بیشتر توضیح خواهم داد که دفعه بعد که آن را ساختم چه کار کنم تا بهتر شود.

مرحله 1: قطعات و ابزار مورد نیاز

من فقط از قطعاتی که در دفتر خود داشتم برای این پروژه استفاده کردم زیرا کاملاً بهینه نشده است ، من قطعاتی را که استفاده کرده ام و همچنین برخی از قطعاتی را که می توانید برای بهینه سازی نوار نور استفاده کنید ، به شما می دهم.

قطعات:

Wemos D1mini (ESP8266)

رله 5v 10A

• نوار WS2812b 144LED/m
• منبع تغذیه 5 ولت
• خازن 1000uF
• مقاومت 470 اهم
• اتصال برق 2 پین
• اتصال دهنده داده 3 پین
• دکمه
• Protoboard
• لحیم کاری
• سیم های 22 AWG (رشته ای و انعطاف پذیر بهتر است)
• پاک کردن PETG
• PETG غیر واضح (من از سفید استفاده کردم)

ابزارها:

• چاپگر سه بعدی
• آهن لحیم کاری
• برش انبردست
• موچین
• مولتی متر
• کابل میکرو USB

اختیاری:

• WS2812b با PCB
• سپر Wled Wemos (تابلوی عالی عالی)
• 3 کابل برق سیم
• چسب گرم

مرحله 2: چاپ سه بعدی

برای ایجاد لامپ ها ، یک مدل سه بعدی را که در thingiverse پیدا کردم (اینجا منبع است) تغییر دادم. مدل اصلی به گونه ای طراحی شد که کریسمس باشد. من آن را با استفاده از Fusion 360 اصلاح کردم تا یک نخ پیچ در قسمت پایین اضافه شود. من عمدتا از عملکرد "موضوع" Fusion360 استفاده کردم و اندازه هر دو نخ را 0.15 میلی متر در هر قسمت کاهش دادم تا مطمئن شوم که فاصله کافی برای قرار گرفتن قطعه در قسمت دیگر وجود دارد.

برای ساخت رشته و نگه داشتن LED ها ، یک سوکت با سوراخ برای سیم برق و داده ، یک حفره کوچک برای LED از نوار ws2812b و یک نخ طراحی کردم تا بتوانم لامپ را در سوکت LED پیچ کنم. سوراخ های سیم کشی از طریق سوکت کمی شل است و به شما امکان می دهد در صورت نیاز به تزریق برق به دلیل طول نوار ، 4 سیم بگذارید. در این حالت شما می توانید 3 سیم برای 5 ولت ، داده و زمین و چهارمین سیم را برای اتصال 5 ولت دیگر به انتهای نوار خود داشته باشید.

قطعات به گونه ای ساخته شده اند که وقتی سیم ها به نور متصل می شوند ، سیم محکم می شود و هر دو قطعه به هم محکم می شوند و در هنگام دستکاری سیم نور از پاره شدن سیم ها جلوگیری می کند.

برای چاپ قطعاتی که استفاده کردم:

پاک کردن PETG برای پخش کننده با ارتفاع لایه 0.12 میلی متر ، پر شدن 0٪ و 2 دیوار برای حفظ استحکام

PETG سفید برای سوکت LED با ارتفاع لایه 0.12 میلی متر ، 100٪ پر کردن برای محدود کردن نور ورودی از پایین سوکت

من توانستم تمام سوکت LED را در یک چاپ چاپ کنم زیرا کیفیت چاپ در این چاپ خیلی مهم نیست.

برای لامپ توصیه می کنم سپس یکی یکی چاپ کنید. آنها بسیار نازک هستند و چاپ همزمان آنها می تواند باعث خرابی بد روی لامپ و حتی برخی از مشکلات استحکام در قسمت رزوه شده شود.

در اینجا قطعات چاپ سه بعدی مورد استفاده برای این پروژه آورده شده است:

www.thingiverse.com/thing:4672612

مرحله 3: آماده سازی LED ها

در مورد من از LED های 5V WS2812b استفاده کردم اما توجه داشته باشید که هر LED قابل آدرس دهی برای این پروژه کار می کند.

اگر می توانید برای این قسمت ، بهتر است از PCB گرد گرد ws2812b مستقل از پیش مونتاژ شده استفاده کنید. این امر باعث می شود نوار چراغ شما قابل اطمینان تر باشد و مونتاژ LED در سوکت LED را آسان تر می کند.

اگر از نوار نور ws2812b درست مثل من استفاده می کنید ، باید LED خود را یکی یکی از نوار خود برش دهید ، و مطمئن شوید که از لحیم کاری لحیم کاری روی نوار به اندازه کافی استفاده کرده اید تا سیم های خود را در مراحل بعدی لحیم کنید.

اگر نتوانستید سطوح لحیم کاری کافی را روی هر LED نگه دارید ، می توانید تنها یک یا دو LED را با قربانی کردن یک LED و قطع کامل طول لحیم کاری آن بین دو LED نگه دارید.

در مرحله بعد باید تمام سیم های خود را آماده کنید. طول مورد نظر خود را بین دو لامپ (من 30 سانتی متر انتخاب کردم) و تعدادی LED که روی سیم خود می خواهید انتخاب کنید (من از 20LED استفاده کردم) و تمام سیم خود را به طول دلخواه برش دهید. در هر LED باید 3 سیم داشته باشید. (در مورد من به 3x20LED نیاز داشتم ، بنابراین 60 سیم 30 سانتی متری). آداپتور برق شما بستگی به تعداد LED هایی دارد که در نوار خود استفاده می کنید. در روشنایی کامل 5V WS2812b به 60 میلی آمپر احتیاج دارند ، شما باید این عدد را در تعداد LED ضرب کنید تا برق مورد نیاز آداپتور برق شما وجود داشته باشد. در مورد من حداکثر توان مورد نیاز 20LEDs 60mA = 1200mA است. من از 5V/3A که در اطراف داشتم استفاده کردم اما می توانستم از منبع تغذیه قدرتمندتری استفاده کنم.

اگر قصد ندارید از نوار نور خود روی یک الگوی سفید جامد با روشنایی کامل استفاده کنید ، نوار نور شما هرگز به قدرت کامل نیاز نخواهد داشت. به عنوان چراغ کریسمس می توانید در نظر بگیرید که فقط برای 40LED به 1A نیاز دارید.

هنگامی که همه آنها قطع شدند ، می توانید هر طرف سیم خود را برداشته و آنها را قلع بزنید. (این یک گام طولانی است…)

در صورت تمایل می توانید سیم ها را 3 در 3 بپیچانید تا بین LED ها زیبا به نظر برسند و احتمال اینکه در درخت کریسمس شما گیر کنند ، کمتر شود.

اکنون می توانید تمام لنت های لحیم کاری را روی LED های خود قلع دهید.

وقتی همه چیز قلع است ، LED خود را در سوکت LED ، LED رو به بالا قرار دهید.

مرحله 4: سیم کشی

اکنون سخت ترین قسمت پروژه فرا می رسد. شما باید تمام LED ها را با استفاده از سیمهایی که قبلاً آماده کرده اید ، زنجیر کنید.

برای این کار یک کابل 3 سیم را از طریق یکی از سوراخ های جوراب دار LED خود وارد کنید و با آهن لحیم کاری خود ، کابل ها را به پدهای لحیم LED بچسبانید. (سعی کنید از نوک بسیار نازک روی لحیم کاری خود استفاده کنید) هنگام لحیم کاری باید سریع عمل کنید تا سوکت LED را گرم و تغییر شکل ندهید.

برای لحیم کاری LED های خود در زنجیره ، مراقب باشید که واقعاً به جهت LED های خود احترام بگذارید !!

برای اطمینان از رعایت جهت سیم کشی ، می توانید از پیکان روی هر LED استفاده کنید. اگر مراقب آن نباشید ، LED های سیمی را به عقب وصل می کنید.

برای کسانی که سیم ها را می بندند ، باید از یک مولتی متر برای تشخیص هر انتهای سیم ها که باید به LED بعدی متصل شوند استفاده کنید. (همیشه بهتر است قبل از بررسی کنید تا بعد از آزمایش)

مطمئن شوید که همه چیز را در طول فرآیند به خوبی با مولتی متر خود جوش داده اید تا لحیم کاری خود را بررسی کنید تا از لحیم کاری سرد یا ضعیف جلوگیری شود. یک LED جوش داده نشده باعث می شود که تمام LED ها پس از این کار نکنند یا بد کار نکنند. اگر مشکلی در روشن نشدن LED دارید ، ابتدا لحیم کاری را بررسی کنید (این را با تجربه می گویم ؛))

مرحله 5: برنامه نویسی

من Wemos D1 mini را برای کنترل انتخاب کردم زیرا قبلاً با آن برد کار کرده بودم. آنها کاملاً ارزان ، قابل اعتماد ، برنامه ریزی آسان هستند و شامل آنتن Wifi می شوند.

من پروژه WLED را در github پیدا کردم ، این یک سیستم عامل است که برای کنترل LED روی وای فای ساخته شده است ، دقیقاً همان چیزی که من برای پروژه خود نیاز داشتم!

WLED یک سیستم عامل واقعاً عالی است که توسط Aircoookie توسعه یافته است ، با بردهای Esp8266 و ESP32 سازگار است و دارای ویژگی های زیادی است. مثلا:

• بیش از 100 جلوه رعد و برق ویژه
• بخش های LED برای تنظیم جلوه ها و رنگ های مختلف بر روی قسمت های مختلف یک نوار LED
• UI کنترل وب برای کنترل LED های شما با رایانه شما
• برنامه Smartphone برای کنترل LED های شما با تلفن شما
• کنترل از راه دور مادون قرمز
• سازگاری با اتوماسیون خانگی
• سازگاری دستیار صوتی الکسا
• اضافه کردن رله برای کنترل قدرت نور شما
• افزودن یک دکمه خارجی برای کنترل LED بدون Wifi
• چندین دستگاه WLED را در شبکه محلی خود همگام سازی کنید

و خیلی بیشتر…

تمام امکانات موجود در Github پروژه را کشف کنید:

فلش کردن Wled به esp8266 چندان سخت نیست. چیز خاصی لازم نیست. شما فقط باید این مراحل را دنبال کنید:

برای بارگیری آخرین سیستم عامل (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases) به صفحه Wled Github بروید

برای Wemos D1 Mini پرونده ای را که با ESP8266.bin خاتمه می یابد بارگیری کنید

برای بارگیری و نصب Pytno به صفحه پایتون بروید (https://www.python.org/downloads/)

جدیدترین نسخه پایتون را برای سیستم عامل خود نصب کنید

یک ترمینال را باز کنید و از دستورات زیر استفاده کنید:

pip نصب esptool

برای بررسی اینکه آیا ابزار به درستی نصب شده است از دستور زیر استفاده کنید:

esptool.py

اگر با Esptool.py مشکل دارید ، می توانید esphome-flasher را بارگیری کنید. این نصاب دقیقاً همین کار را می کند اما از رابط گرافیکی استفاده می کند.

اکنون می توانید مینی برد Wemos D1 خود را با کابل میکرو USB به رایانه خود وصل کنید.

پس از اتصال از فرمان زیر برای فلش کردن Wled روی برد استفاده کنید:

esptool.py write_flash 0x0./WLED_X. X. X_ESP8266.bin

فقط باید./WLED_X. X. X_ESP8266.bin را با مسیر فایل.bin که قبلاً بارگیری کرده اید جایگزین کنید.

آیا تابلوی Wemos شما باید با موفقیت با WLED فلش شود؟

مرحله 6: اتصال برد به WiFi

اکنون که برد شما چشمک می زند ، هنگام روشن کردن آن باید یک شبکه Wi-Fi جدید به نام WLED-AP را مشاهده کنید. سعی کنید به این شبکه Wifi متصل شوید و از این رمز عبور استفاده کنید:

wled1234

شما به یک صفحه وب هدایت می شوید ، فقط باید مراحل اتصال صفحه به وای فای خانگی خود را دنبال کنید

بعد از اینکه برد خود را به WiFi خانه خود پیکربندی کردید ، به شبکه WiFi معمولی خود بروید و مرورگر جدیدی را باز کنید تا به نام mDNS که قبلاً تنظیم کرده اید متصل شوید.

در نهایت باید به صفحه وب زیر متصل شوید:

مرحله 7: PCB را کنترل کنید

این قسمت برای کار سیستم الزامی نیست. فقط می توانید واحد قدرت را به نوار خود و Wemos D1 mini متصل کرده و سپس از سیم برای اتصال Data In از نوار LED به پین D4 در Wemos D1 mini استفاده کنید.

من می خواستم ویژگی رله و دکمه فیزیکی را امتحان کنم ، بنابراین از یک پیشخوان استفاده کردم تا نمونه اولیه سیستم را برای اثبات راه حل کار تهیه کنم.

من عمدتا از یک طرح سیم کشی که در WLED Wiki یافتم استفاده کردم و آن را کمی تغییر دادم تا رله و دکمه را با استفاده از GPIO که در همان صفحه ویکی WLED ذکر شده است اضافه کنم.

برای افزودن رله به پروژه خود ، باید رله خود را با خط 5 ولت و زمین تغذیه کنید و GPIO12 (پین D6 در Wemos D1 mini) را به پین فرمان رله خود وصل کنید. در طرف دیگر رله ، با اتصال ورودی 5 ولت روی پایه ورودی و خروجی 5 ولت روی پین NO (Normaly Open) رله ، رله خود را در وسط خط برق 5 ولت متصل کنید. به طور پیش فرض WLED Firmware هنگام روشن کردن LED ها پین GPIO12 را روشن می کند ، با اتصال خط 5V روی پین NO ، هنگام روشن کردن LED ها رله را فعال می کنید و هنگام خاموش کردن LED ها رله را خاموش می کنید (این همان چیزی است که می خواهیم به آن برسیم)

همچنین وقتی از ساعت برای کنترل LED ها استفاده نمی کنید ، می توانید یک دکمه به مدار خود اضافه کنید. برای سیم کشی دکمه whe ، آن را بین GPIO 0 (D3 در Wemos D1 mini) و زمین متصل کنید. این دکمه را می توان در رابط برنامه WLED پیکربندی کرد تا اقدامات خاصی را با یک ضربه ، دو ضربه سریع و نگه داشتن انجام دهید (برای مثال Next Effect ، Preset Cycle ، ON/OFF).

از خازن متصل به خط برق نوار لامپ برای صاف کردن خط برق و جذب نوسانات احتمالی برق استفاده می شود. آن را بعد از رله و تا حد امکان نزدیک نوار LED خود برای استفاده بهتر سیم کشی کنید.

مقاومت روی ورودی خط داده نوار برای محافظت از نوار LED های شما در برابر سوختن از این ورودی وجود دارد. به طور بالقوه اگر خط داده را وصل کرده باشید ، اما ریل برق مثبت قطع شده باشد ، این احتمال وجود دارد که LED را از طریق پین داده تغذیه کرده و آن را بسوزانید.

اگر یک کابل سیم بلند از کنترلر خود به اولین LED خود دارید ، می توانید از یک Level Shifter برای وارد کردن اطلاعات قابل اعتماد روی سیم LED خود استفاده کنید. برای انجام این کار م componentلفه هایی ساخته شده است ، اما می توانید با استفاده از یک LED از نوار خود به عنوان تغییر دهنده سطح ، از یک جایگزین ارزان استفاده کنید. برای دستیابی به این هدف ، یکی از LED ها را مستقیماً روی صفحه اصلی خود نزدیک به خروجی کنترلر خود وصل کنید. سپس می توانید کانکتور نوار LED خود را بعد از این LED متصل کنید. با عبور از LED مجهز ، خط داده به همان نسبت از استفاده از تغییر سطح تحت تأثیر قرار می گیرد. (برای جلوگیری از روشن شدن این LED با نوار LED ، گزینه ای در تنظیمات LED WLED وجود دارد که برای رد شدن از اولین LED بررسی کنید).

وقتی همه چیز سیم کشی شد مدتی طول بکشد تا همه اتصالات و لحیم کاری خود را بررسی کنید.

اگر همه چیز خوب است ، می توانید منبع تغذیه و نوار LED خود را به برد مدار خود وصل کنید.

مرحله 8: LED را برای کار با WLED فعال کنید

برای فعال کردن نوار نور خود در Wled ، باید به تنظیمات رابط وب بروید ، سپس در تنظیمات LED و تعداد LED هایی را که در رشته LED خود دارید وارد کنید.

همچنین می توانید حداکثر جریانی را که می خواهید سیم نور شما بکشد محدود کنید تا منبع تغذیه شما بسیار ایمن باشد.

تنظیمات خود را ذخیره کرده و برای آزمایش نوار نور به صفحه اصلی برگردید.

اکنون می توانید رنگ ها و جلوه های مختلف را برای روشن کردن درخت کریسمس خود انتخاب کنید!

یافتن یک ویکی کامل با فهرست همه تنظیمات از پیش تعیین شده و احتمالات در صفحه Wiki پروژه WLED:

مرحله 9: نتایج

من فکر می کنم Light Strip برای نسخه آلفا بسیار خوب ظاهر شد ، لامپ های کریستالی به عنوان یک پخش کننده با PETG روشن عالی عمل می کنند و کنترل ارائه شده توسط نرم افزار WLED بسیار جذاب است. مطمئناً این آخرین باری نیست که از WLED برای افزودن نور هوشمند در خانه خود استفاده می کنم.

دفعه بعد سعی می کنم از نوار نور استفاده کنم و از قطعات قابل اطمینان تری به عنوان WS2812b pcb استفاده کنم و فکر می کنم Wled Wemos Shield را امتحان می کنم که دارای PCB بهتر و ویژگی های بیشتری است (فیوز برای ایمنی بیشتر) به من همچنین سعی می کنم برای نسخه بعدی چیزی ضد آب بسازم تا امکان اضافه کردن نوار در فضای باز را ارائه دهد.

با تشکر از خواندن این مطلب آموزنده ، امیدوارم برای شما مفید بوده باشد ، وقتی این نسخه دوم انجام شد ، این مقاله را به روز خواهم کرد ، در صورت تمایل با ما همراه باشید:)