لامپ های لمسی رنگی هماهنگ: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

برای این پروژه ما دو لامپ می سازیم که می توانند رنگ خود را با لمس تغییر دهند و می توانند این رنگ را از طریق اینترنت با یکدیگر همگام کنند. ما از این به عنوان هدیه کریسمس برای دوستی که به شهر دیگری نقل مکان کرده بود استفاده کردیم. او یکی از چراغ ها را گرفت و چراغ دیگر نزد ما باقی ماند. به این ترتیب ما هر دو یک چراغ زیبا داریم در حالی که قادر به ارسال رنگ به یکدیگر هستیم. این یک راه خوب و جالب برای برقراری ارتباط با یکدیگر حتی اگر جدا از هم باشد و ارتباط بسیار سبک تری نسبت به متن ، صدا یا تصاویر است.

این پروژه از پروژه Syncenlight برنامه رادیویی آلمانی Netzbasteln الهام گرفته شده است ، اگرچه ما نرم افزار را کمی آرام کرده و لامپ های پیچیده تری برای پروژه خود ساخته ایم. در ویدئو می توانید نحوه کار آن را مشاهده کنید. برای تظاهرات ، این دو لامپ مستقیم در کنار یکدیگر ایستاده اند - اما حتی اگر در طرف مقابل کره زمین (تا زمانی که WiFi وجود دارد) باشند ، کار می کند.

مرحله 1: مهارت ها ، ابزارها و قطعات مورد نیاز

از آنجا که ما نیاز به لحیم کردن وسایل الکترونیکی لامپ داریم ، تنها مهارت های ویژه مورد نیاز برای این پروژه مهارت های لحیم کاری و درک اولیه از لوازم الکترونیکی است. اگر برخی از نکات اساسی در مورد توسعه نرم افزار را می دانید که مزیت محسوب می شود ، زیرا می توانید نرم افزار را بر اساس نیاز خود تغییر دهید. اما اگر می خواهید از آن به روشی که ما انجام دادیم استفاده کنید ، فقط می توانید نرم افزار را بارگیری کرده و آن را روی لامپ خود بارگذاری کنید.

قطعات مورد نیاز لامپ را می توانید در تصویر بالا مشاهده کنید. اگر می خواهید آن را دقیقاً مانند ما بسازید ، این چیزی است که شما نیاز دارید:

• یک مقاومت 100 کیلو وات
• Wemos D1 mini (یا هر برد دیگر مبتنی بر ESP8266)
• برخی از LED های WS2812B (یا تک یا یک نوار از آنها)
• برخی از کابل ها
• یک کابل USB (همان موردی که برای اکثر تلفن های هوشمند استفاده می شود ، باید یک کابل داده باشد)
• یک گلدان فلزی
• یک گلدان شیشه ای
• یک قوطی اسپری گل یخ (یا چیزی شبیه آن)
• دو عدد چوب
• یک تکه مقوا کوچک (به اندازه Wemos D1 mini)

پنج مورد آخر در این لیست مواردی هستند که ما برای یکی از طرح های لامپ خاص خود استفاده کرده ایم. این طرح لامپ است که ما به عنوان مثال در این دستورالعمل از آن استفاده می کنیم. شما می توانید لامپ خود را دقیقاً مانند این چراغ بسازید ، اما البته می توانید در این قسمت نیز خلاق باشید و هر طور که می خواهید لامپ خود را طراحی کنید. همانطور که در تصاویر مشاهده می کنید ، دومی که می سازیم متفاوت از مدل اول است و ما در حال حاضر ایده هایی برای طراحی لامپ های جدید داریم. بنابراین این قسمتی است که در آن تقریباً امکانات بی پایان وجود دارد.

البته ما نه تنها به قطعات بلکه به ابزارهایی نیاز داریم که همه چیز را در کنار هم قرار دهیم. برای این کار به موارد زیر نیاز داریم:

• آهن لحیم کاری (به علاوه لحیم کاری)
• مقداری کاغذ سنباده
• یک جفت قیچی
• تفنگ مذاب داغ
• اره چوبی

اکنون که همه چیز مورد نیاز خود را داریم ، ایده اصلی لامپ ، نحوه عملکرد همه آن و البته نحوه ساخت لامپ را توضیح می دهیم.

مرحله 2: ایده اصلی و نحوه عملکرد آن

ایده اصلی را می توان در طرح سیم کشی مشاهده کرد. در قلب پروژه مینی برد Wemos D1 قرار دارد که دارای میکروکنترلر ESP8266 است. مزیت ESP8266 این است که ارزان است و WiFi مستقیم روی آن نصب شده است ، که دقیقاً همان چیزی است که ما به آن نیاز داریم. ما از مینی برد Wemos D1 استفاده کردیم زیرا با استفاده از این برد به هیچ ابزار اضافی برای بارگذاری نرم افزار بر روی میکروکنترلر (جدا از کابل استاندارد USB) نیاز ندارید. اما هر برد مبتنی بر ESP8266 باید برای این پروژه کار کند.

برای کنترل لامپ ما می خواهیم از یک سنسور لمسی خازنی استفاده کنیم (بنابراین همان اصل اساسی در اکثر نمایشگرهای تلفن های هوشمند استفاده می شود). چنین حسگر لمسی را می توان با اتصال یک مقاومت 100kΩ با دو پایه ESP8266 (در مورد ما پایه های D2 و D5) و سپس اتصال یک سیم اضافی به پین D5 و سپس لحیم نمودن آن سیم روی یک صفحه فلزی ایجاد کرد. محل اتصال این سیم بستگی به طرح لامپ انتخابی شما دارد. در طرح سیم کشی ما فقط از یک صفحه فلزی عمومی استفاده کردیم اما برای طراحی لامپ خاص خود ما این کابل را به قسمت قابلمه فلزی لامپ لحیم کردیم. اگر به نحوه عملکرد دقیق آن علاقه دارید ، توضیح خوبی در وب سایت برای کتابخانه Arduino وجود دارد که ما برای برنامه نویسی سنسور لمسی خازنی استفاده کردیم.

اکنون که ما چیزی داریم که می توانیم آن را برای کنترل لامپ لمس کنیم ، مورد بعدی که نیاز داریم منبع نور است. برای این منظور از LED های WS2812B استفاده کردیم. آنها به طور گسترده در پروژه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و مزیت اصلی آنها این است که می توانید رنگ LED های متعدد را با استفاده از تنها یک اتصال داده بین اولین LED و میکروکنترلر (در مورد ما به D8 ESP8266 متصل است) کنترل کنید. در پروژه ما از چهار LED WS2812B استفاده می کنیم. در طرح سیم کشی دو نشان داده شده است ، اما افزودن LED های دیگر دقیقاً مانند افزودن دومی عمل می کند: پین DOUT LED دوم باید به DIN سومین وصل شود و VSS و VDD باید به پایه زمین و پین متصل شوند. به ترتیب پین 5 ولت آن LED های WS2812B را می توان به راحتی برنامه ریزی کرد ، به عنوان مثال. با کتابخانه NeoPixel Adafruit.

در حال حاضر ما همه مواد لازم را داریم: یک میکروکنترلر با قابلیت WiFi ، یک سنسور لمسی برای کنترل لامپ و خود منبع نور. در مراحل بعدی ما نحوه ایجاد لامپ واقعی و نحوه بارگذاری نرم افزار و آنچه باید انجام شود را توضیح می دهیم تا دو (یا بیشتر) لامپ بتوانند از طریق اینترنت همگام شوند.

مرحله 3: لحیم کردن قطعات الکترونیکی

بنابراین اول از همه ما باید همه قطعات الکترونیکی را با هم لحیم کنیم. ما با لحیم کاری LED های تک WS2812B با هم (همانطور که در مرحله قبل نشان داده شده و توضیح داده شده است) شروع کردیم. اگر دوباره این پروژه را انجام دهیم ، احتمالاً LED های WS2812B را به صورت نواری خریداری می کنیم. این نوارها را می توان برش داد به طوری که دقیقاً مقدار LED مورد نظر را دارید و سپس فقط باید اتصالات DIN ، VDD و VSS آن نوار را به پایه های D8 ، 5V و G ESP8266 بچسبانید. این کار راحت تر از انجام کار ماست ، اما لحیم کردن LED های تک WS2812B با هم نیز همانطور که در تصاویر مشاهده می شود امکان پذیر است (اگرچه اتصالات لحیم کاری ما خیلی زیبا نیستند - اما کار می کنند)

سپس مقاومت را بین پایه های D2 و D5 لحیم کردیم. در پین D5 ما همچنین باید روی یک سیم اضافی لحیم کنیم که بعداً بر روی قسمتی از لامپ لحیم می شود که باید به عنوان سنسور لمسی عمل کند. در تصاویر می بینید که ما مقاومت را مستقیماً به برد لحیم نکرده ایم ، بلکه اتصالات را به برد لحیم کرده ایم که سپس مقاومت را در آن قرار داده ایم. این به این دلیل بود که ما می خواستیم دریابیم کدام مقاومت برای این پروژه بهتر عمل می کند ، اما شما همچنین می توانید مقاومت را مستقیماً به برد بچسبانید.

به عنوان آخرین مرحله ما می توانیم کابل USB خود را به پریز USB Wemos D1 mini متصل کنیم (مطمئن شوید که کابل داده USB دارید - کابل هایی نیز وجود دارند که فقط برای شارژ کار می کنند اما نه برای انتقال داده ، اما ما به قابلیت داده برای فلش نرم افزار بعدا).

مرحله 4: ساختن چراغ

اکنون که قطعات الکترونیکی آماده هستند ، می توانیم لامپ واقعی را شروع کنیم. برای این منظور می خواهیم گلدان را از بالا با LED های خود روشن کنیم و می خواهیم نور لامپ پراکنده باشد. از آنجا که شیشه گلدان ما بسیار شفاف است ، از اسپری گل یخ استفاده کردیم تا ظاهر شیشه ای مات تر شود. نسخه های مختلفی از اسپری موجود است که می تواند ظاهر شیشه ای مات یا پراکنده را به شیشه بدهد ، بنابراین شما فقط می توانید آنچه را که می توانید پیدا کنید ، مشاهده کنید. در صورت استفاده از این اسپری قبل از ادامه کار مطمئن شوید که همه چیز به خوبی خشک شده است. بسته به اسپری که استفاده می کنید ، ممکن است چند ساعت طول بکشد.

برای ساختن چراغ ، باید مطمئن شویم که گلدان فلزی روی گلدان در ارتفاع مناسب می ماند و وسایل الکترونیکی در داخل گلدان چسبانده شده است تا LED ها گلدان را روشن کنند. برای این کار از دو چوب چوبی ، کاغذ ماسه ای و اره چوبی برای ایجاد صلیب استفاده کردیم. این صلیب در بالای گلدان قرار می گیرد و انتهای صلیب به گلدان چسبانده می شود. به این ترتیب ما می توانیم مطمئن شویم که گلدان در ارتفاع مناسب است (در صورتی که صلیب چوبی دارای اندازه مناسب باشد).

برای این کار ابتدا از اره استفاده کردیم تا چوب ها به اندازه مناسب برسند. سپس با استفاده از کاغذ ماسه یک شیار را به وسط یکی از چوبها سنباده می کنیم. حالا یکی دیگر را با کمک تفنگ داغ مذاب به شیار چسباندیم. اگر این را روی گلدان قرار دهیم ، به خوبی جا نمی افتد ، زیرا چوب ها در یک سطح نیستند. بنابراین ما دو شیار جدید را در انتهای چوب که در سطح پایین تر است سنباده کردیم ، به طوری که صلیب کاملاً روی گلدان قرار می گیرد. این را می توان در تصاویر به خوبی مشاهده کرد.

اگر همه چیز خوب باشد ، مرحله بعدی چسباندن یک تکه مقوا در بالای صلیب است. این باید در کنار صلیب باشد که هیچ شیار وجود ندارد. سپس مینی برد Wemos D1 را در بالای مقوا و LED ها را در طرف دیگر صلیب چسباندیم.

در مرحله بعد ، اتصال کابل سنسور لمسی مقاومتی به دیگ فلزی است. به این ترتیب می توانیم رنگ لامپ را با لمس قابلمه کنترل کنیم. اگر این کار انجام شد ، صلیب چوبی را می توان با تفنگ مذاب داغ به گلدان فلزی چسباند و سپس صلیب و گلدان را می توان در بالای گلدان چسباند.

در آخرین مرحله می توانیم کابل USB را با چسب فوق العاده روی گلدان بچسبانیم تا همه چیز زیبا و مرتب به نظر برسد. حالا تقریبا کارمان تمام شده است.

مرحله 5: آن را وارد عمل کنید

آخرین مرحله بارگذاری نرم افزار روی لامپ و پیکربندی سروری است که برای همگام سازی لامپ استفاده می شود. اگر به نحوه عملکرد دقیق نرم افزار علاقه دارید ، می توانید کد منبع را مطالعه کنید ، ما در اینجا به جزئیات زیادی نمی پردازیم. اما ایده اصلی این است که هر یک از لامپ هایی که می خواهید همگام سازی کنید باید به یک سرور MQTT متصل شوند. MQTT یک پروتکل پیام رسانی برای اینترنت اشیاء و ارتباط ماشین به ماشین است. اگر رنگ یکی از لامپ ها تغییر کند ، آن را در سرور MQTT منتشر می کند و سپس سیگنالی به سایر لامپ ها ارسال می کند که به آنها می گوید رنگ خود را نیز تغییر دهند.

اما نگران نباشید ، اگر می خواهید فقط از چراغ استفاده کنید ، نیازی به درک چیزی در مورد MQTT ، نحوه عملکرد یا نحوه راه اندازی سرور MQTT ندارید. البته در صورت تمایل می توانید سرور خود را تنظیم و پیکربندی کنید. اما اگر نمی خواهید این کار را انجام دهید ، چندین سرویس نیز وجود دارد که می توانید یک سرور MQTT که در ابر میزبانی شده است را اجاره کنید. ما از CloudMQTT برای این کار استفاده کردیم ، جایی که می توانید یک سرور بسیار محدود را حتی به صورت رایگان دریافت کنید (اما با قابلیت ها و پهنای باند کافی برای اهداف ما). این برنامه رایگان Cute Cat نام دارد و اگر یکی از آنها را دریافت کردید فقط باید به جزئیات → اطلاعات نمونه مراجعه کنید و در آنجا می توانید سرور ، کاربر ، رمز عبور و پورت نمونه MQTT خود را مشاهده کنید. این مقادیر تنها چیزی است که شما نیاز دارید ، بنابراین آنها را بنویسید:-)

اکنون برای بارگذاری نرم افزار روی لامپ ، باید کابل USB را به لپ تاپ یا رایانه خود وصل کنید و سپس می توانید نرم افزار را با استفاده از نرم افزار Arduino بارگذاری کنید. نحوه نصب و پیکربندی نرم افزار Arduino برای استفاده با بردهای مبتنی بر ESP8266 در این دستورالعمل به خوبی توضیح داده شده است ، بنابراین نیازی به تکرار آن مراحل در اینجا نداریم.

پس از نصب و پیکربندی همه موارد مورد نیاز برای رفتن به Tools → Manage Libraries در نرم افزار Arduino و نصب کتابخانه های مورد نیاز برای این پروژه: Adafruit NeoPixel ، CapacativeSensor ، PubSubClient ، WifiManager (در نسخه 0.11) و ArduinoJson (در نسخه 5 ، نه نسخه بتا 6). در صورت نصب ، می توانید کد منبع لامپ را از مخزن Github ما برای این پروژه بارگیری کرده و با استفاده از نرم افزار آردوینو روی لامپ بارگذاری کنید.

اگر همه چیز خوب پیش رفت ، لامپ اکنون روشن می شود و آماده استفاده است:-) در حین راه اندازی ، رنگ آبی به خود می گیرد و سعی می کند به یک WiFi معروف متصل شود. در اولین راه اندازی لامپ بدیهی است که هیچ WiFi ندارد ، بنابراین هات اسپات خود را راه اندازی می کند (با نامی که ترکیبی از "Syncenlight" و یک شناسه منحصر به فرد برای ESP8266 است که شما استفاده کردید). می توانید به عنوان مثال متصل شوید تلفن هوشمند شما به این WiFi و شما به صفحه پیکربندی لامپ هدایت می شوید که در آن می توانید اعتبار WiFi خود را پیکربندی کرده و همچنین تنظیمات مورد نیاز برای سرور MQTT (مواردی که برای نوشتن چند پاراگراف زودتر نیاز داشتید) را وارد کنید. اگر کارتان تمام شد ، لامپ راه اندازی مجدد می شود و اکنون کاملاً آماده استفاده است!

به ما اطلاع دهید که چگونه این پروژه را دوست داشتید یا اگر سوالی داشتید ، امیدواریم از این دستورالعمل خوشتان آمده باشد:-)