Llum de l'arbre de Nadal controlada per una joguina .: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Salutacions als creadors!

Arriben Nadal i Cap d’Any. Significa un ambient festiu, regals i, per descomptat, un arbre de Nadal decorat amb llums de colors brillants.

Per a mi, les llums dels arbres de Nadal del mercat massiu són massa avorrides. Per agradar als nens, vaig fer una decoració única d’arbres de Nadal que es controla amb una joguina.

En aquest manual, explicaré com podeu fer-ho.

Pas 1: la idea

La idea és posar una joguina, per exemple, suau, sota l’arbre de Nadal i fer-la intel·ligent. Vull una joguina per llegir el color de qualsevol objecte adjunt i pintar un arbre d’aquest color. Així, serà un divertit joc per a nens que puguin utilitzar diferents coses per pintar l’arbre de Nadal de diferents colors.

Pas 2: Preparació. Tira LED

En primer lloc, he de trobar un substitut per a les llums de Nadal habituals.

Les llums noves haurien de ser brillants, de colors i, sobretot, haurien de ser fàcils de programar.

Per a les llums de Nadal, vaig escollir una banda LED LED RGB ws2812b programable dirigible. Aquestes tires LED són molt populars, les podeu trobar a qualsevol lloc. Són fàcils de connectar a diversos controladors Arduino. Aquests LED es venen en cintes de diverses dotzenes de peces i són alimentats per 5 12 o 24 V CC. Podeu enllaçar diverses cintes seguides i gestionar un gran nombre de LEDs.

Vaig trobar un parell d’aquestes tires a casa. Les meves tires tenen 50 LED cadascuna i estan accionades per 5 V CC.

2 nodes de cadena de mòduls LED pre-soldats WS2812B ~ 18 $

Aquí teniu una possible substitució de la botiga d’Amazon:

• WS2812b 5m 60 leds / píxels / m Tira LED orientable individualment flexible
• ALITOVE 16,4 peus WS2812B Llum de tira LED dirigible individualment

Les cintes LED tenen moltes varietats. Es diferencien pel nombre de LEDs, la distància entre LEDs, l'agrupació, la tensió d'alimentació, etc. Trieu el que vulgueu.

Per a la meva joguina, vaig preparar un petit arbre de Nadal, de manera que 100 LED són suficients per a mi.

Pas 3: Preparació. Joguina

Cerqueu la joguina i decidiu on col·locar el controlador de tires LED.

Aquest pas és el més important perquè el resultat serà avaluat pels nens =).

En una botiga de joguines propera, vaig trobar un ós de cap d’any meravellós. Podeu millorar una joguina que ja tingueu.

Vaig decidir cobrir el controlador de tires LED amb un teixit i cosir-lo a les potes dels ossos. Vull que l'ós tingui un regal.

Vaig comprar dues peces de tela amb estampats divertits. Un és tou per al substrat i el segon és prim per a la capa superior.

Pas 4: Preparació. Electrònica

Necessiteu components electrònics per fer les joguines més intel·ligents.

Faig servir taulers i escuts Arduino de la botiga Amperka. Pel que fa a mi, són molt còmodes a causa d’una estructura modular. Els mòduls es poden combinar fàcilment sense soldar.

Pot ser que sigui difícil comprar-los, així que incloc enllaços amb un possible reemplaçament.

Controlador

Faig servir la placa de desenvolupament ESP-12 basada en el xip ESP8266. Aquests taulers són molt petits i tenen prou funcionalitat. Bona opció per a petits projectes que requereixen un espai limitat, fins i tot si no utilitzeu WiFi i us connecteu a Internet.

1 x ranura Wi-Fi Amperka ~ 19 $

Faig servir aquesta placa de desenvolupament perquè és compatible amb altres mòduls del mateix fabricant.

A més, té una forma quadrada. Ha de cabre fàcilment en una petita caixa de regal per a l’ós.

Possible substitució:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Sensor de color

Per determinar el color, faig servir el tauler de separació del sensor de color Amperka Troyka TCS34725. El meu sensor és compatible amb la placa del controlador, però es pot substituir per aquest:

1 x sensor de color RGB amb filtre IR i LED blanc - TCS34725 ~ 8 $

Aquest sensor utilitza una interfície I2C per a la comunicació. Té un LED brillant integrat i una àmplia configuració com ara guany de color o integració de color per a un reconeixement més precís.

Botó

Un senzill botó compatible amb Arduino. L’utilitzo com a sensor tàctil, notificant al controlador que és necessari llegir el color d’un element nou.

1 x mòdul de botó Amperka Troyka ~ 1 $

Possible substitució:

• Interruptor d'alimentació amb botó d'Adafruit
• Mòdul de botó de blocs de construcció electrònics

Convertidor de tensió AC-DC

Per alimentar la tira LED i el controlador, he comprat la font d'alimentació AC-DC 5V 8A.

1 x 5V 8.0A 40W font d'alimentació ~ 16 $

La meva tira LED funciona amb 5V. Un corrent de 8A és suficient per a un gran nombre de LEDs. També alimento el controlador ESP des d'aquesta font d'alimentació. Assegureu-vos de comprar fonts d’alimentació en tancaments aïllats, sense coixinets de contacte oberts.

Possible substitució:

• Convertidor de font d'alimentació de l'adaptador CA a CC ALITOVE 5V 8A 40W
• MEAN WELL original LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Opcional:

Convertidor de tensió CC-CC i controlador WS2812b

Per als controladors Arduino, el cable de senyal de la tira LED ws2812b es pot connectar directament als pins de la placa del controlador. La majoria dels pins de la placa de desenvolupament ESP8266 no són compatibles amb la lògica de 5 V. Ara és millor connectar directament la tira LED a aquests controladors. Per resoldre aquest problema, faig servir aquest mòdul.

1 x Amperka Troyka ws2812 controlador de tira LED ~ 9 $

Faig servir aquest mòdul perquè s’enganxa fàcilment al controlador. A més, el mòdul té un buffer lògic de 5 volts i un convertidor de tensió CC-CC de 5 o 3,3 V. D'aquesta manera, el controlador ESP es pot alimentar mitjançant un cable juntament amb una tira LED de 12 o 24V.

Pas 5: Muntatge. Electrònica

Muntatge de components electrònics. He connectat els meus components tal com es mostra al diagrama adjunt.

L'esquema pot variar en funció dels components, però el significat continua sent el mateix.

• Connecteu un botó al controlador. El vaig connectar al pin A2 Esp8266. Si no utilitzeu cap mòdul, podeu connectar un botó momentani comú a través d’una resistència.
• Connecteu un sensor de color al controlador. Les plaques de ruptura del sensor de color TCS34725 es comuniquen mitjançant el bus I2C. Enllaceu els pins SDA i SCL entre el sensor i el controlador. Si la placa del sensor té un pin LED per controlar el LED integrat, connecteu-lo. He enllaçat el meu pin LED amb el pin A0 Esp8266.
• Connecteu un extrem de la tira LED al controlador. La tira LED ws2812b es connecta a un controlador mitjançant el pin DI. El voltatge lògic de les tires LED ws2812b és de 5 V. Si feu servir una placa similar a Arduino, podeu connectar el pin DI directament al pin del controlador. El voltatge de nivell lògic per a la majoria de les plaques Esp8266 és de 3,3 V, així que utilitzeu un convertidor de nivell lògic o el controlador de tira LED. He soldat el filferro DI Strip a la placa del controlador i he connectat la placa del controlador al pin A5 Esp8266.
• Connecteu un altre extrem de la tira LED a la font d'alimentació. El que té el passador DO. Si cal, soldeu l'endoll a la font d'alimentació. No oblideu aïllar els cables.

La meva tira LED ws2812b funciona amb 5V. Vaig alimentar tant la tira com el controlador des d’una única font d’alimentació AC-DC 5V. Si la vostra tira LED funciona de 12 o 24 V, utilitzeu el convertidor de tensió de degradació per alimentar tots els aparells electrònics d’una sola font d’alimentació.

Pas 6: XOD

Programem el controlador.

Com en els meus projectes anteriors, faig servir l'entorn de programació visual XOD per al firmware del controlador.

He publicat un parell de biblioteques que necessitareu per crear un programa. Per tant, assegureu-vos d’afegir-los a l’espai de treball XOD.

• gabbapeople / christmas-tree: la biblioteca conté el controlador Neopixel ws2811 i l’embolcall d’un sensor de color tcs34725.
• gabbapeople / color: biblioteca per treballar amb el color a XOD.

A continuació, vaig a descriure com programar aquest dispositiu en XOD.

Pas 7: Programació

Aquests són els nodes que necessiteu:

El node sensor-color-tsc.

Aquest és el primer node que es col·loca al pegat. S'utilitza per mesurar el valor del color del sensor. Node utilitza la interfície I2C per intercanviar dades.

El sensor de color detecta el color de la superfície a l’escala RGB. El color és el resultat de la interacció entre una font de llum, un objecte i un observador. En cas de llum reflectida, la llum que cau sobre un objecte es reflectirà o s’absorbirà en funció de les característiques de la superfície. La majoria dels sensors de color contenen un emissor de llum blanc i tres sensors d’intensitat de llum amb filtres de color.

• Els pins d'entrada LED i LUM són per al LED integrat a la placa de sortida del sensor. Aquest LED integrat és un emissor de llum del sensor. Segons el meu esquema, he posat el valor A0 al pin LED i he establert el valor de 1 lluminància al pin LUM.
• El pin IT defineix el valor del temps d'integració. Aquest factor descriu diversos cicles per integrar un color. Els valors possibles de TI són 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• El valor del pin GAIN és un factor d'amplificació. Aquest coeficient millora el color. Podeu millorar el valor del color 4, 16 o 60 vegades. No es pot millorar el color. Aleshores, el valor del pin GAIN ha de ser igual a 1. He obtingut el resultat més precís fent servir el valor 20 IT i el valor GAIN 60.
• El pin INIT activa la inicialització del sensor i estableix factors personalitzats. Canvio el valor del pin INIT a On boot.
• El pin UPD activa una nova lectura del sensor. Que aquest valor sigui continu.

El tcs-color-node genera un valor de color en una forma de color personalitzada.

El node ws2811

Aquest node s’utilitza per configurar la matriu o la tira LED.

• El pin DI és per al número de port de la placa a la qual està connectada la matriu o la tira LED. Segons el meu esquema, hi he posat el valor A5.
• Poseu el nombre de LEDs utilitzats al pin SIZE. Tinc 2 tires led de 50 díodes connectats entre si, de manera que he establert el valor SIZE a 100.
• El pin B estableix la brillantor general de tots els LED en un interval de 0 a 100. He definit la brillantor a 80.

Aquest node inicialitza la vostra tira o matriu de LED i construeix un tipus personalitzat ws2811 per a més operacions.

El node de color tot

Quan s’instal·la el node ws2811, podeu controlar la tira LED mitjançant diferents nodes funcionals.

• color-tot. Node pinta tots els LED de la tira o matriu amb un color seleccionat.
• color-píxel. Colors del node LED particulars de la tira del color seleccionat. Poseu el número de píxel al pin PN.
• color-n-píxels. El node acolora un grup de N LEDs en el color seleccionat. Especifiqueu el número de LED d'inici del grup mitjançant el pin STRT. Especifiqueu l’ordenació d’un grup al pas STEP. Per exemple, per pintar cada segon LED començant pel número 30 i acabant amb el número 70, poseu els valors següents: STRT = 30; N = 40 (70-30); PAS = 2.

En aquest projecte, controlo tots els LEDs al mateix temps i faig servir el node color tot.

Vinculo el primer pin d'entrada del node color-all amb el pin de sortida del node ws2811. Després vinculo el pin CLR d’entrada que pren el valor del color al pin de sortida del sensor.

Un pols al pin SET del node color tot activa un conjunt de colors nou.

El node de botó

Utilitzo el botó per informar el controlador sobre un objecte nou situat davant del sensor de color. Per a això, col·loqueu el node de botó al pegat i vinculo el seu pin PRS de sortida amb el pin SET del node color-all. D’aquesta manera, en fer clic al botó es genera un senyal de pols per canviar el color.

He adjuntat el botó al pin A2 Esp8266, de manera que he posat el valor A2 al pin PORT.

El node de purificació

El sensor de color pot generar valors de color en un rang enorme. Però la tira LED no és capaç de mostrar tonalitats intermèdies. Per resoldre això, només faig servir els anomenats colors purs. Tenen un to arbitrari, però sempre tenen la màxima saturació. Per purificar un valor de color, col·loqueu el node de purificació entre els nodes tsc-color-sensor i color-all.

El pegat està a punt. Podeu prémer Implementa, triar el tipus de tauler i penjar-lo al dispositiu.

Pas 8: Muntatge. Marc

Puc començar a crear una funda suau, assegurant-me que el dispositiu funcioni com hauria de ser.

Com a marc, vaig imprimir un patró de la caixa sobre cartró gruixut.

Després doblegueu els laterals de la caixa i feu un forat quadrat per al sensor de color.

Nota:

Vaig fer aquest cas específicament per als meus components electrònics, que probablement difereixen dels vostres. El cas no és universal, a més, es pot tenir una joguina completament diferent. Així que utilitzeu la imaginació!

Pas 9: Muntatge. Teixit

Em poso dues teles diferents.

El teixit gruixut i suau és per al volum i el prim per a l’aspecte. En ambdues teles, també vaig fer un forat per al sensor.

Vaig fixar el marc de cartró a la tela amb cinta adhesiva normal. De la mateixa manera, vaig fixar les vores del forat.

Després vaig tallar peces de tela addicionals i vaig cosir a mà el contorn del forat des de l’interior.

He de dir que no sóc el millor modista, així que no en jutgeu la qualitat. =)

Pas 10: Muntatge. Funda tova

Vaig estirar la tela i la vaig arreglar amb la mateixa cinta adhesiva. La cinta romandrà dins de la caixa i no serà visible.

Després, vaig col·locar el dispositiu en un marc i el vaig cosir completament al voltant del contorn, excepte en una cantonada on van els cables.

Pas 11: Muntatge. Joguina i dispositiu

Vaig cosir el dispositiu a les potes d’un ós de peluix.

Volia que semblés que tenia un petit regal de Nadal.

Pas 12: resultat

Un cop el dispositiu està programat i fixat a la joguina, podeu connectar la tira LED i posar la joguina sota l’arbre.

Adjunteu objectes de colors al regal dels ossets de peluix i l'arbre es pintarà del mateix color.

Subscriu-te Si t'agrada aquest mini-projecte! =)

Hi haurà moltes instruccions divertides.