LEDs sincronitzats de tot el barri: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Tenia unes barres LED sense fils que pensava que podia posar per vacances. Però, al meu jardí, també es podrien haver connectat. Quin és el desafiament més fresc? Decoracions LED a totes les cases del meu bloc amb pantalla sincronitzada. En aquest any boig, és una manera de connectar-nos.

Es tracta de fils LED alimentats per ESP8266 i estan connectats a malla WiFi, de manera que tots mostren el mateix pas de la seqüència d'animació al mateix temps. Com que utilitzen el codi de malla per connectar-se, poden estar separats entre ells i els missatges es transmeten de node a node.

Funcionen amb 5 volts i he utilitzat adaptadors de corrent, però també poden funcionar una estona amb bateries USB. Per tant, són portàtils, funcionen amb la seva pròpia xarxa WiFi que no està connectada a Internet i poden sortir de la xarxa.

Tots els nostres veïns estaven encantats de tenir aquesta decoració compartida, i és molt agradable veure que tots mostren la mateixa pantalla mentre camineu pel carrer. Aquí tinc algunes imatges d’alguns davant de casa per fer proves, però va ser molt difícil fotografiar-les pel carrer.

Pas 1: parts

ESP8266 D1 Mini: he utilitzat els mòduls D1 Mini, ja que tot el que necessito és un pin d'E / S per als LED. Aquest projecte es podria fer sense soldar mitjançant un blindatge de terminal com aquest i un mòdul ESP8266 diferent. Hi ha una versió del D1 Mini amb una antena millor: el D1 Mini Pro. Té una antena de ceràmica i un connector U. FL per a una antena externa, però heu de moure una resistència de 0 ohm de muntatge superficial per a l’antena externa. Més discussió en un pas posterior.

Brins LED WS2811: he utilitzat brins WS2811 ja que són impermeables (excepte els connectors JST) i fàcils de treballar. Les tires de "Neopixel" de WS2812b utilitzarien exactament el mateix codi, etc. Jo he utilitzat unes de 5v, però les podeu obtenir en 12v (utilitzeu menys corrent): llavors necessitareu un convertidor de tensió per als ESP8266. Si voleu, també podeu obtenir fils LED WS2811 amb connectors impermeables. Els fils LED que he utilitzat tenen connectors JST SM als dos extrems: el femení és l’entrada, tot i que els he vist connectats a l’altre costat (masculí com a entrada). La direcció també es marca als propis LEDs. També hi ha cables d’injecció d’alimentació: he trencat els extrems perquè les parts enllaunades no es puguin escurçar. També els podeu comprar en paquets de 10.

Resistència de 1/4 de watt de 330 Ohm: s’utilitza al pin de dades de l’ESP8266 per evitar qualsevol parpelleig dels LED.

Connector mascle de 3 pins JST SM: es tracta de connectar-se a les tires LED. Tingueu en compte que el connector "mascle" té una caputxa a sobre.

Connector femella de circuit tancat de vídeo de 2,1 mm: s’utilitzen per al connector d’alimentació. Si voleu, podeu utilitzar algun altre sistema de connectors.

Font d'alimentació de 5 V: l'amplificació nominal depèn del nombre de LED que tingueu. Un de 2A probablement estigui bé per a 50 o 100 LEDs que mai estan completament engegats (consulteu el pas del cablejat per obtenir més informació).

Cable d’extensió de 3 pins JST SM o un cable d’extensió de 2,1 mm: ja que el connector JST del D1 Mini és a prop dels LEDs, generalment voleu una extensió per permetre que els LED es col·loquin més lluny de la CPU. En el meu cas, vaig acabar posant la CPU més amunt a la decoració per obtenir un millor rang WiFi, així que vaig mantenir la CPU a prop dels LED i vaig utilitzar un cable d’extensió de 2,1 mm.

El cable USB a 2,1 mm (això és opcional) us permet alimentar el cable des de qualsevol font o bateria USB.

Tubs termorretractables de 3 mm: només necessiteu aproximadament 1 polzada per cobrir la resistència del D1 Mini.

Tubs de contracció de calor transparent de 20 mm: això és parcialment opcional per protegir els connectors del D1 Mini. Assegureu-vos de retallar l’interruptor de reinici després d’aplicar si el tub comprimeix l’interruptor.

Waterproof Box: per protegir la font d'alimentació i la CPU a l'exterior. La majoria dels meus veïns només feien servir bosses de plàstic.

Conducte EMT de 1/2 ", una peça de 29" que s'adapta a la forma de la canya de caramel. He provat el PVC de 1/2 "i s'adapta, però toca els LED dels dos costats.

Vareta de 3/8 "x 3 ': una vegada que l'EMT estigui fixada a la forma, podeu picar la barra a terra i posar-hi la canonada EMT. La barra de 1/2" s'adaptarà, però haureu de tallar qualsevol parts doblegades, i és a prop; si s’aplana o alguna cosa en picar-la, quedarà molt ajustat. Per tant, és més probable que el 3/8 "elimini fàcilment el diàmetre interior de la canonada EMT.

Forma de canya de caramel: vegeu el pas d’aquests, podeu fer una forma de bricolatge, posar-los a sobre d’un arbust o utilitzar una forma com aquesta.

Pas 2: muntatge del controlador

El controlador consisteix en el D1 Mini (ESP8266), una presa de corrent femella CCTV de 2,1 mm, una resistència de 330 ohms i un connector macho JST de 3 pins.

La suposició per a aquest projecte és que utilitzarà 50-100 LED. Si voleu utilitzar-ne més, haureu d’utilitzar la injecció d’energia per alimentar tots els LED. Consulteu aquest altre instructiu per obtenir una discussió més profunda sobre això.

Amb 50 LED en blanc complet, dibuixarien 50 x 0,06A = 3 amp. Per tant, amb un adaptador 2A, suposem que mai no estaran completament engegats. Per a 100 LED, el màxim és de 6A, de manera que s’ha de tenir encara més cura de tenir-ne alguns encesos alhora. Fins i tot amb 100 LED a 0,02A cadascun, s’utilitzen 2 amperes. Per tant, es recomana una font d’alimentació de corrent més alta, tot i que he sintonitzat les pantalles per no utilitzar tots els LED ni els colors alhora, els he disminuït molt i he començat amb subministraments de 2A amb altres de més grans en reserva. Aquest és un article fantàstic sobre la reducció dels requisits d’energia.

La resistència de 330 ohm en línia amb el cable de dades serveix per evitar que parpellegi el timbre electrònic, ja que les dades tenen una freqüència bastant alta. Això és més que un factor amb molts LED, però és una bona pràctica afegir-lo.

He soldat la resistència directament al D1 Mini, però he deixat aproximadament 1/8 "del cable per sobre de la placa per poder doblegar-les planes. He utilitzat uns 1" de 3 mm de termorretracció a la resistència per evitar que s'escurci a la pissarra.

He utilitzat un encongit de 20 mm transparent per protegir el D1 Mini de tocar metall, etc. Assegureu-vos de comprovar l’interruptor de restabliment que hi ha al lateral; potser haureu de tallar lleugerament l’encongiment per assegurar-vos que no premeu l’interruptor. Ho necessitava en tots els meus.

Tingueu en compte que no semblava necessitar un canvi de nivell de les sortides ESP8266 de 3,3 V i els LED que funcionaven a 5 V (ja que l’especificació del xip LED és que la línia de dades no sigui inferior al 70% del subministrament). Necessitava un díode / LED de sacrifici en projectes anteriors (pas 3) amb tires WS2812b, però els xips WS2811 directes dels LED semblen correctes fins ara.

Ho podríeu fer sense soldar. Un blindatge de terminal ESP8266 amb una CPU diferent funcionaria igual de bé. El factor de forma D1 Mini és agradable i petit, però tots funcionen aproximadament.

Pas 3: formes

Els fils LED poden ser de forma lliure o podeu convertir-los en formes, ja sigui de bricolatge o des d’una botiga en línia. Vaig demanar algunes formes a HolidayCoro: alguns petits arbres LED, una mitja i una canya de caramel. La mitjana va agafar molt bé 50 LED, la longitud d’una cadena. L’arbre petit té 100 LED, però només podeu fer-ne la meitat si voleu, amb vista al carrer. Al final, el bastó de caramel era el favorit del veí, ja que era una mica més gran. 99 LEDs, i vaig deixar l’últim a la part posterior amb la idea que es podria utilitzar per a la depuració.

Com que les formes eren de color blanc, vam decidir pintar-hi ratlles vermelles perquè quedessin millor durant el dia. Els vaig emmascarar, vaig fer una sorra fina ràpida, vaig netejar amb acetona (un removedor d’esmalt d’ungles a tota força) i vaig utilitzar dues capes de pintura en aerosol que funcionen amb plàstic. Semblava adherir-se bé. La vam fer principalment per un costat i algunes per l’altre costat per a un parell de cases que en tenien 2.

Pas 4: Codi i WiFi

El D1 Mini utilitza un mòdul Espressif ESP8266. El vaig programar amb l'IDE Arduino, de manera que em sembla un potent Arduino amb WiFi incorporat. Hi ha nombroses instruccions a Internet sobre com configurar l'IDE Arduino per a l'ESP8266 i el D1 Mini, de manera que no les repetiré aquí.

El codi es basa en un instructable anterior. Utilitza la biblioteca Painless Mesh per fer que totes les CPU parlin entre elles. Vaig utilitzar la biblioteca FastLED ja que tenia problemes anteriorment amb la biblioteca de malla i la biblioteca Neopixel, i aquesta vegada no ho vaig tornar a provar.

No estic segur de quin és el màxim del nombre de nodes. Algunes publicacions indiquen que estarà limitada pel nombre de missatges i els tipus de CPU i potser el límit és d’uns 30-60 nodes. Aquesta aplicació no envia molts missatges, només canvia l'animació, tot i que n'hi ha alguns automàtics com el canvi de malla i els missatges de sincronització horària.

Podeu connectar els LED al D1 Mini mentre es codifica, però és possible que vulgueu un subministrament extern si en teniu més de 50, ja que possiblement superareu el subministrament del port USB del vostre ordinador i del regulador de potència del D1 Mini. Dit això, amb el meu codi que no encenia els LEDs, vaig poder programar 100 LEDs a la connexió USB sense problemes.

El mòdul ESP8266 té WiFi integrada. Atès que el codi de malla (PainlessMesh) que estem utilitzant crea un punt d’accés a cada mòdul, l’abast d’un abast de barri és important. He utilitzat formes de canya de llaminadures i he posat la CPU a la part superior per obtenir el millor rang, i feia uns 50-100 peus, un pati o dos al meu barri. Una línia de visió més alta i millorada (LOS) millora les coses. El rang va creuar el carrer en alguns casos (depenia més dels cotxes que bloquegessin el LOS).

Hi havia un parell de cases que no estaven sincronitzades a causa d’obstruccions del WiFi, però els llums semblen agradables fins i tot quan no estan sincronitzats. Vaig fer un node "repetidor" amb només un D1 Mini en un llapis alimentat per una bateria USB. Quan es col·locaven entre les cases, es sincronitzaven correctament. Per a un repetidor més remot, podeu utilitzar una bateria USB solar, tot i que no es carreguen molt ràpidament.

Encara veia problemes de sincronització intermitents i vaig trobar aquesta nota en tenir massa nodes o tenir-los distribuïts:

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

Amb aquesta configuració, va començar a funcionar molt millor. Això designa un node concret com a principal, de manera que el meu codi per negociar el node controlador no és necessari, cosa que pot dividir la malla. He adjuntat un exemple de codi alternatiu / actualitzat. Aquest enfocament requereix que el node principal estigui activat perquè es sincronitzin, de manera que la malla no és tan tolerant a fallades, sinó que funciona millor quan s’estén com són els meus. Assegureu-vos d’editar el codi d’aquesta versió (només s’hauria d’establir un node a l’arrel). Vegeu els comentaris del codi.

També he afegit una actualització més a la variant SetRoot: he afegit codi per restablir l’ESP8266 si no hi ha hagut ordres durant 10 minuts. Això dóna al node l'oportunitat de tornar a descobrir el node arrel. Això semblava ajudar amb alguns dels nodes més distants.

Al final de la temporada, vaig poder provar alguns mòduls D1 Mini Pro. Tenen una antena de ceràmica a la placa i també podeu utilitzar un connector U. FL i una antena externa si moveu una resistència de zero ohms. Vaig provar un parell que tenia problemes de sincronització amb el D1 Mini Pros amb les antenes de ceràmica i funcionaven millor. Vaig fer algunes proves posteriors amb un node de casa meva. Segons els resultats, l'any següent canviarem als mòduls D1 Mini Pro amb antenes ceràmiques.

Amb un D1 Mini remot: només el D1 Mini Pro amb antena externa el va veure i la intensitat del senyal era baixa

Amb un D1 Mini Pro remot amb antena de ceràmica: el D1 Mini, el D1 Mini Pro amb antena de ceràmica i el D1 Mini Pro amb una antena externa ho van veure aproximadament amb la mateixa intensitat del senyal, de manera que va ser una millora. L’orientació de les plaques (antenes) sí que importa fins a cert punt

Amb un D1 Mini Pro remot amb una antena externa: totes les altres plaques ho van veure, però la intensitat del senyal no va ser molt millor que les proves amb l’antena de ceràmica incorporada, de manera que no em molestaré a moure les resistències de zero ohm i a posar antenes al canyes de caramel

Pas 5: Assemblea final

Un cop tingueu el controlador llest i programat, només cal que connecteu els LEDs al controlador amb els cables JST i una font d’alimentació de 5v a la presa de 2,1 mm.

L'extensió JST hauria de ser útil per mantenir el controlador i l'adaptador d'alimentació sempre dels LED. O, per fer pujar la CPU, vaig posar-hi una petita bossa de plàstic assegurada amb un tirant i vaig utilitzar un cable d’extensió de 2,1 mm a la font d’alimentació.

La caixa impermeable ajudarà a protegir l'adaptador i la CPU, però la majoria dels meus veïns utilitzaven bosses de plàstic senzilles.

Accèssit al repte de decoració de vacances