نور درخت کریسمس کنترل شده توسط یک اسباب بازی .: 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

با سلام خدمت سازندگان!

کریسمس و سال جدید در راه است. این به معنای روحیه جشن ، هدایا و البته درخت کریسمس تزئین شده با چراغ های رنگی روشن است.

برای من ، چراغ های درخت کریسمس در بازار انبوه بسیار خسته کننده هستند. برای جلب رضایت بچه ها ، من یک تزیین منحصر به فرد درخت کریسمس ایجاد کردم که توسط یک اسباب بازی کنترل می شود.

در این دفترچه راهنما ، من می خواهم بگویم که چگونه می توانید آن را بسازید.

مرحله 1: ایده

ایده این است که یک اسباب بازی ، به عنوان مثال ، نرم را زیر درخت کریسمس قرار دهید و آن را هوشمند کنید. من می خواهم یک اسباب بازی رنگ هر جسم متصل را بخواند و درختی را به این رنگ نقاشی کند. بنابراین ، این یک بازی سرگرم کننده برای کودکانی خواهد بود که می توانند از چیزهای مختلف برای رنگ آمیزی درخت کریسمس در رنگ های مختلف استفاده کنند.

مرحله 2: آماده سازی نوار LED

اول ، من باید جایگزینی برای چراغ های معمول کریسمس پیدا کنم.

چراغ های جدید باید روشن ، رنگی باشند و از همه مهمتر باید برنامه ریزی آنها آسان باشد.

برای چراغ های کریسمس ، من نوار LED RGB ws2812b قابل برنامه ریزی قابل برنامه ریزی را انتخاب کردم. این نوارهای LED بسیار محبوب هستند ، می توانید آنها را در هر کجا پیدا کنید. اتصال آنها به کنترلرهای مختلف آردوینو آسان است. چنین LED هایی در نوارهای چند ده تایی فروخته می شوند و از 5 5 DC یا 24 ولت DC تغذیه می کنند. می توانید چندین نوار را در یک ردیف پیوند دهید و تعداد زیادی LED را مدیریت کنید.

من چند نوار از این دست را در خانه پیدا کردم. نوارهای من هر کدام 50 LED دارند و توسط 5 ولت DC هدایت می شوند.

2 عدد WS2812B گره های ماژول LED از پیش لحیم شده 18 دلار پوند

در اینجا جایگزینی احتمالی از فروشگاه آمازون آمده است:

• WS2812b 5m 60leds/pixels/m نوار LED قابل انعطاف به آدرس جداگانه
• چراغ نوار LED ALITOVE 16.4ft WS2812B با آدرس جداگانه

نوارهای LED انواع مختلفی دارند. آنها در تعداد LED ها ، فاصله بین LED ها ، گروه بندی ، ولتاژ تغذیه و غیره متفاوت هستند. آنچه را که می خواهید انتخاب کنید.

برای اسباب بازی من یک درخت کریسمس کوچک تهیه کردم ، بنابراین 100LED برای من کافی است.

مرحله 3: آماده سازی اسباب بازی

اسباب بازی را پیدا کنید و تصمیم بگیرید که کنترل کننده نوار LED را در کجا قرار دهید.

این مرحله از همه مهمتر است زیرا نتیجه توسط کودکان ارزیابی می شود =).

در یک مغازه اسباب بازی فروشی در نزدیکی ، یک خرس فوق العاده برای سال جدید پیدا کردم. می توانید اسباب بازی ای را که در حال حاضر دارید ، بهبود دهید.

تصمیم گرفتم کنترل کننده نوار LED را با پارچه ای بپوشانم و آن را به پنجه های خرس بدوزم. من می خواهم خرس به نظر برسد که هدیه ای در دست دارد.

من دو تکه پارچه با الگوهای خنده دار خریدم. یکی برای بستر نرم و دومی برای لایه بالایی نازک است.

مرحله 4: آماده سازی الکترونیک

برای هوشمندتر کردن اسباب بازی به برخی قطعات الکترونیکی نیاز دارید.

من از تخته های شکست و سپرهای آردوینو از فروشگاه Amperka استفاده می کنم. در مورد من ، آنها به دلیل ساختار مدولار بسیار راحت هستند. ماژول ها را می توان به راحتی بدون لحیم کاری ترکیب کرد.

ممکن است خرید آنها برای شما مشکل باشد ، بنابراین من پیوندهایی را با جایگزینی احتمالی درج می کنم.

کنترل کننده

من از تخته توسعه ESP-12 بر اساس تراشه ESP8266 استفاده می کنم. این تخته ها بسیار کوچک هستند و عملکرد کافی را دارند. انتخاب خوبی برای پروژه های کوچک که نیاز به فضای محدود دارند ، حتی اگر از WiFi استفاده نمی کنید و به اینترنت متصل نیستید.

1 عدد شکاف Wi-Fi Amperka 19 دلار پوند

من از این صفحه توسعه استفاده می کنم زیرا با سایر ماژول های همان سازنده سازگار است.

همچنین ، فرم مربعی دارد! باید به راحتی در یک جعبه کوچک کوچک برای خرس جا شود.

جایگزینی احتمالی:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

سنسور رنگ

برای تعیین رنگ از تخته شکست سنسور رنگ Amperka Troyka TCS34725 استفاده می کنم. سنسور من با برد کنترل سازگار است اما می توان آن را با این یکی جایگزین کرد:

1 عدد سنسور رنگی RGB با فیلتر IR و LED سفید - TCS34725 ~ 8 دلار

این سنسور از رابط I2C برای ارتباط استفاده می کند. دارای LED روشن و تنظیمات گسترده ای مانند افزایش رنگ یا ادغام رنگ برای تشخیص دقیق تر.

دکمه

یک دکمه ساده سازگار با آردوینو. من از آن به عنوان سنسور لمسی استفاده می کنم و به کنترل کننده اطلاع می دهم که لازم است رنگ مورد جدیدی را بخوانید.

1 عدد ماژول دکمه Amperka Troyka ~ 1 $

جایگزینی احتمالی:

• کلید Adafruit Push-Power Switch Breakout
• ماژول دکمه بلوک های ساختمان الکترونیکی

مبدل ولتاژ AC-DC

برای تغذیه نوار LED و کنترل کننده ، منبع تغذیه AC-DC 5V 8A را خریدم.

منبع تغذیه 1 x 5V 8.0A 40W 16 دلار

نوار LED من از 5 ولت تغذیه می کند. جریان 8A برای تعداد زیادی از LED ها کافی است. من همچنین کنترلر ESP را از این منبع تغذیه تغذیه می کنم. مطمئن شوید که منبع تغذیه را در محفظه های عایق ، بدون پد تماس باز ، خریداری کنید!

جایگزینی احتمالی:

• مبدل منبع تغذیه آداپتور ALITOVE 5V 8A 40W AC به DC
• MEAN WELL اصل LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

اختیاری:

مبدل ولتاژ DC-DC و درایور WS2812b

برای کنترل کننده های آردوینو ، سیم سیگنال نوار LED ws2812b می تواند مستقیماً به پین های برد کنترلر متصل شود. اکثر پین های برد توسعه ESP8266 با منطق 5V سازگار نیستند. اکنون بهتر است نوار LED را مستقیماً به چنین کنترل کننده هایی وصل کنید. برای حل این مشکل از این ماژول استفاده می کنم.

1 عدد درایور نوار LED Amperka Troyka ws2812 9 دلار پوند

من از این ماژول استفاده می کنم زیرا به راحتی به کنترلر من متصل می شود. همچنین ، این ماژول دارای بافر منطقی 5 ولت و مبدل ولتاژ DC-DC 5 یا 3.3V است. به این ترتیب کنترل کننده ESP می تواند توسط یک سیم همراه با نوار LED 12 یا 24 ولت تغذیه شود.

مرحله 5: مونتاژ الکترونیک

مونتاژ قطعات الکترونیکی اجزای خود را همانطور که در نمودار پیوست نشان داده شده است متصل کردم.

این طرح ممکن است بسته به اجزای شما متفاوت باشد ، اما معنی آن ثابت است.

• یک دکمه را به کنترلر وصل کنید. من آن را به پین A2 Esp8266 وصل کردم. اگر از ماژول استفاده نمی کنید ، می توانید یک دکمه لحظه ای معمولی را از طریق یک مقاومت متصل کنید.
• یک سنسور رنگ را به کنترلر وصل کنید. تخته های شکست سنسور رنگ TCS34725 با استفاده از گذرگاه I2C ارتباط برقرار می کنند. پین های SDA و SCL را بین سنسور و کنترل کننده پیوند دهید. اگر برد سنسور شما دارای پین LED برای کنترل LED یکپارچه است ، آن را وصل کنید. من پین LED خود را به پین A0 Esp8266 وصل کردم.
• یک سر نوار LED را به کنترلر وصل کنید. نوار LED ws2812b با استفاده از پین DI به کنترل کننده متصل می شود. ولتاژ منطقی نوارهای LED ws2812b 5 ولت است. اگر از بردهای مشابه آردوینو استفاده می کنید ، می توانید پین DI را مستقیماً به پین کنترلر متصل کنید. ولتاژ سطح منطقی برای اکثر برد های Esp8266 3.3 ولت است ، بنابراین از مبدل سطح منطقی یا درایور نوار LED استفاده کنید. سیم DI Strip را به برد درایور لحیم کردم و برد راننده را به پین A5 Esp8266 وصل کردم.
• انتهای دیگر نوار LED را به منبع تغذیه وصل کنید. یکی با پین DO. در صورت لزوم ، دوشاخه را به منبع تغذیه لحیم کنید. فراموش نکنید که سیم ها را جدا کنید.

نوار LED ws2812b من از 5 ولت تغذیه می کند. من هم نوار و هم کنترلر را از منبع تغذیه AC-DC 5V تغذیه می کنم. اگر نوار LED شما 12 یا 24 ولت کار می کند ، از مبدل کاهش ولتاژ برای تغذیه تمام قطعات الکترونیکی از منبع تغذیه واحد استفاده کنید.

مرحله 6: XOD

بیایید کنترلر را برنامه ریزی کنیم.

مانند پروژه های قبلی خود ، از محیط برنامه نویسی بصری XOD برای سیستم عامل کنترل کننده استفاده می کنم.

من چند کتابخانه منتشر کرده ام که برای ایجاد یک برنامه نیاز دارید. بنابراین ، مطمئن شوید که آنها را به فضای کاری XOD خود اضافه کنید.

• gabbapeople/christmas -tree - کتابخانه شامل ws2811 درایور Neopixel و بسته بندی برای سنسور رنگ tcs34725 است.
• gabbapeople/color - کتابخانه برای کار با رنگ در XOD.

در مرحله بعد ، نحوه برنامه نویسی این دستگاه در XOD را توضیح خواهم داد.

مرحله 7: برنامه نویسی

در اینجا گره های مورد نیاز شما آمده است:

گره سنسور رنگ-tsc.

این اولین گره ای است که روی پچ قرار می گیرد. برای اندازه گیری مقدار رنگ از سنسور استفاده می شود. Node از رابط I2C برای تبادل داده استفاده می کند.

حسگر رنگ ، رنگ سطح را در مقیاس RGB تشخیص می دهد. رنگ نتیجه تعامل بین منبع نور ، یک جسم و یک مشاهده گر است. در صورت تابش نور ، نوری که بر روی یک جسم می افتد بسته به ویژگی های سطح منعکس یا جذب می شود. اکثر سنسورهای رنگی شامل یک ساطع کننده نور سفید و سه سنسور شدت نور با فیلترهای رنگی هستند.

• پین های ورودی LED و LUM مخصوص LED داخلی روی برد شکست سنسور هستند. این LED داخلی یک ساطع کننده نور از سنسور است. طبق طرح من ، مقدار A0 را به پین LED قرار می دهم و مقدار روشنایی 1 را به پین LUM تنظیم می کنم.
• پین IT مقدار زمان ادغام را تعیین می کند. این عامل تعدادی چرخه را برای ادغام یک رنگ توصیف می کند. مقادیر احتمالی فناوری اطلاعات 1 ، 10 ، 20 ، 42 ، 64 ، 256 است.
• مقدار پین GAIN یک عامل تقویت است. این ضریب باعث افزایش رنگ می شود. می توانید مقدار رنگ را 4 ، 16 یا 60 برابر افزایش دهید. شما نمی توانید رنگ را افزایش دهید. سپس مقدار روی پین GAIN باید برابر 1 باشد. با استفاده از مقدار IT 20 و مقدار GAIN 60 دقیق ترین نتیجه را دریافت کردم.
• پین INIT راه اندازی اولیه سنسور را ایجاد می کند و عوامل سفارشی را تنظیم می کند. مقدار پین INIT را به On boot تغییر می دهم.
• پین UPD خواندن حسگر جدید را فعال می کند. بگذارید این مقدار پیوسته باشد.

گره tcs-color یک رنگ را در قالب نوع سفارشی رنگ خروجی می دهد.

گره ws2811

این گره برای راه اندازی نوار یا ماتریس LED استفاده می شود.

• پین DI برای شماره پورت برد است که نوار یا ماتریس LED به آن متصل است. طبق طرح من ، مقدار A5 را برای آن قرار می دهم.
• تعداد LED های مورد استفاده را در پین SIZE قرار دهید. من 2 نوار led از 50 دیود متصل به یکدیگر دارم ، بنابراین مقدار SIZE را روی 100 تنظیم می کنم.
• پین B روشنایی کلی را برای همه LED ها در محدوده 0 تا 100 تنظیم می کند. من روشنایی را روی 80 تنظیم کردم.

این گره نوار یا ماتریس LED شما را اولیه می کند و یک نوع سفارشی ws2811 را برای عملیات بیشتر می سازد.

گره همه رنگ

هنگامی که گره ws2811 نصب شده است ، می توانید نوار LED را با استفاده از گره های عملکردی مختلف کنترل کنید.

• همه رنگ Node تمام LED های موجود در نوار یا ماتریس را با رنگ انتخاب شده رنگ آمیزی می کند.
• رنگ پیکسل گره LED خاصی را روی نوار با رنگ انتخاب شده رنگ آمیزی می کند. شماره پیکسل را در پین PN قرار دهید.
• رنگ پیکسل Node گروهی از LED های N را در رنگ انتخاب شده رنگ آمیزی می کند. شماره LED شروع گروه را با استفاده از پین STRT مشخص کنید. نظم و ترتیب یک گروه را در پایه STEP مشخص کنید. برای مثال ، برای رنگ آمیزی هر LED دوم که با عدد 30 شروع می شود و با عدد 70 پایان می یابد ، مقادیر زیر را قرار دهید: STRT = 30؛ N = 40 (70 - 30) ؛ مرحله = 2

در این پروژه ، من تمام LED ها را به طور همزمان کنترل می کنم و از گره همه رنگ استفاده می کنم.

من اولین پین ورودی گره all-color را با پین خروجی گره ws2811 پیوند می دهم. سپس پین CLR ورودی را که مقدار رنگ را به پین خروجی سنسور می برد پیوند می دهم.

یک پالس روی پین SET گره همه رنگ باعث ایجاد یک مجموعه رنگ جدید می شود.

گره دکمه

من از دکمه برای اطلاع کنترل کننده در مورد یک شی جدید در مقابل سنسور رنگ استفاده می کنم. برای این کار ، من گره دکمه را روی پچ قرار می دهم و پین PRS خروجی آن را با پین SET گره رنگی پیوند می دهم. به این ترتیب ، با کلیک بر روی دکمه یک سیگنال پالس برای تغییر رنگ ایجاد می شود.

من دکمه را به پین A2 Esp8266 وصل کردم ، بنابراین مقدار A2 را به پین PORT وارد کردم.

گره تصفیه

حسگر رنگ می تواند مقادیر رنگ را در طیف وسیعی تولید کند. اما نوار LED قادر به نمایش بین رنگ ها نیست. برای حل این مشکل ، من فقط از رنگهای به اصطلاح خالص استفاده می کنم. آنها دارای رنگ دلخواه هستند ، اما همیشه اشباع آنها حداکثر است. برای تصفیه مقدار رنگ ، گره تصفیه را بین tsc-color-sensor و color-all گره ها قرار می دهم.

وصله آماده است. می توانید Deploy را فشار دهید ، نوع برد را انتخاب کرده و آن را در دستگاه بارگذاری کنید.

مرحله هشتم: مونتاژ قاب

من می توانم یک قاب نرم ایجاد کنم و مطمئن شوم که دستگاه آنطور که باید کار می کند.

به عنوان یک قاب ، یک الگوی جعبه را روی مقوا ضخیم چاپ کردم.

سپس طرف جعبه را خم کرده و یک سوراخ مربع برای سنسور رنگ ایجاد کنید.

توجه داشته باشید:

من این مورد را مخصوص قطعات الکترونیکی خود ساخته ام ، که به احتمال زیاد با قطعات شما متفاوت است. این مورد جهانی نیست ، علاوه بر این می توانید یک اسباب بازی کاملاً متفاوت داشته باشید. بنابراین از تخیل استفاده کنید!

مرحله نهم: مونتاژ پارچه

دو پارچه مختلف روی هم گذاشتم.

پارچه ضخیم نرم برای حجم و نازک برای ظاهر است. در هر دو پارچه ، من یک سوراخ برای سنسور ایجاد کردم.

قاب مقوایی را با نوار چسب معمولی روی پارچه ثابت کردم. به همین ترتیب ، لبه های سوراخ را ثابت کردم.

سپس تکه های پارچه اضافی را جدا کردم و دور سوراخ را از داخل با دست دوختم.

باید بگویم ، من بهترین خیاط نیستم ، بنابراین کیفیت را قضاوت نکنید. =)

مرحله دهم: مونتاژ مورد نرم

پارچه را کشیدم و با همان نوار چسب ثابت کردم. نوار در داخل قاب باقی می ماند و قابل مشاهده نیست.

سپس ، دستگاه را در یک قاب قرار دادم و به طور کامل آن را به دور یک کانتور دوختم ، به جز یک گوشه ای که سیم ها به آنجا می روند.

مرحله 11: مونتاژ اسباب بازی و دستگاه

دستگاهم را به پنجه های خرس عروسکی دوختم.

می خواستم به نظر برسد که او یک هدیه کریسمس کوچک در دست دارد.

مرحله 12: نتیجه

هنگامی که دستگاه برنامه ریزی شده و روی اسباب بازی ثابت می شود ، می توانید نوار LED را متصل کرده و اسباب بازی را زیر درخت قرار دهید!

اشیای رنگی را به هدیه خرس عروسکی وصل کنید و درخت به همان رنگ نقاشی شود!

مشترک شوید اگر این مینی پروژه را دوست دارید! =)

دستورالعمل های مختلف خنده دار زیادی وجود خواهد داشت.