Escales automàtiques LED "Bloody Red" basades en Arduino: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

QUÈ?

Hola!

He fet hemorràgies escales LED. Es tracta d’un nou Instructables que aprofita una instal·lació de maquinari que ja havia fet des d’una versió anterior de la meva. Vaig fer una animació VERMELL que s’assembla a les gotes de sang, perfecta per activar-se automàticament durant aquells moments de truc o tracte.

Tan aviat com us acosteu a les escales, apareixen "gotes de sang" des de llocs aleatoris a les escales i comencen a baixar, deixant restes de sang al llarg dels seus camins, que gradualment desapareixen. El nombre de gotes és un paràmetre de l'esbós d'Arduino.

El realisme de l’efecte es veu millorat per la velocitat aleatòria de les gotes: no baixen linealment, sinó que disminueixen la velocitat i s’acceleren com fan les gotes líquides quan baixen per una superfície (com també la sang).

Com he dit, he aprofitat algunes instal·lacions de maquinari existents, tot i que la programació (croquis Arduino) és completament nova, a més d’un acabat de fusta nou per fer-los completament incrustats a les escales. La instal·lació de maquinari existent es replica als passos 1 i 2 i, per completar-la, es pren aquí:

www.instructables.com/id/Automatic-IoT-Sta…

Els passos 3, 4 i 5 són nous, a més, la llista de compres següent és diferent.

PER QUÈ?

Les escales ja tenien algunes animacions, però em faltava alguna cosa específica per a Halloween. Les escales són visibles des de fora de la porta principal, de manera que és bastant genial espantar a tots aquells monstres mostrant-los una mica de sang veritable.:)

LLISTA DE LA COMPRA

He utilitzat els components següents, desplaceu-me cap avall per veure els passos de la construcció:

1) 2 LEDs de 4 x 4 m ws2813 rgb:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

obtenir la versió no impermeable, amb 60 leds / m. A més, he trobat una versió més barata de 5 m i he tallat 1 m del final de les dues tires. Tingueu en compte que també podeu fer-ho amb els LEDs ws2812 i ws2812b, la llum serà exactament la mateixa i serà més barata. Els ws2813 són més fiables, ja que tenen una connexió de dades redundant, de manera que si es trenca un LED, la resta de la tira continuarà funcionant. Aquests eren aproximadament 27 $ / 25 € cadascun.

2) Perfils d'alumini en línia U de 4 x 2 m, 14 mm x 13 mm:

www.ebay.ie/itm/New-2-METERS-U-LINE-Alumin…

Aquests eren 20 € cadascun, aproximadament 22 $. També he comprat els taps terminals i els cargols de fixació. Els cargols no es podrien instal·lar al costat que els necessitava, suposadament s’instal·laran al costat oposat al difusor, de manera que no em van servir de res. En lloc d'això, gràcies al pendent de les escales i a algunes friccions proporcionades pel sòcol, algunes peces de cinta adhesiva bi-adhesiva eren suficients per ajustar-se als perfils sobre els sòcols.

3) 2 x cables Ethernet cat-5:

www.aliexpress.com/item/Vention-Ethernet-C…

No tinc ni idea de la longitud que es va utilitzar aquí, suposo que al voltant de 2 m, l’electricista i el fuster van instal·lar els cables sota el terra, anant des dels sòcols de les escales fins a l’habitació amb el hotpress. Tingueu en compte que els cables massa llargs reduiran el corrent i necessitareu una configuració més sofisticada per proporcionar el corrent correcte i evitar trencar la connexió de dades.

4) cables dupont variats de recanvi:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

5) com a microcontrolador habilitat per a wifi, he utilitzat la primera versió del Wemos D1, ara descatalogada, que encara podeu trobar en línia:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

Per als futurs lectors, si no la trobeu, la versió R2 del Wemos D1 també hauria de funcionar.

6) 2 x sensors de moviment PIR per Arduino:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

7) una font d'alimentació de 5v, 40a, 200w:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

Això era de 21,5 lliures, aproximadament 25 € o 27 $. Probablement necessiteu menys de 40A, però era més barat que un 20A i, amb els amperes, sempre és millor sobredimensionar, de manera que la font d’alimentació funcionarà fresca i viurà més temps.

8) dues fustes de pi de 36 mm:

www.builderdepot.co.uk/richard-burbidge-pin…. Aproximadament 6 euros cadascun a Irlanda.

9) alguna pintura de closca d’ou blanca que ja tenia (la mateixa pintura dels sòcols)

10) segellador de silicona, pintable:

www.woodies.ie/decorating/decorating-acces…. Això va ser de 5 euros

11) dos estoigs impresos en 3D per als sensors PIR, com aquests:

www.thingiverse.com/thing:1374677

Tinc la meva gratis d'un amic, no tinc cap impressora 3D:(

Pas 1: cablejat

Cal realitzar les connexions següents: 1) tires LED - Wemos D1

2) tires LED: font d'alimentació

3) Sensors PIR: Wemos D1

4) Sensors PIR: font d'alimentació

5) Wemos D1: font d'alimentació

6) font d'alimentació: xarxa elèctrica domèstica

Preparació: Tenia dos cables Ethernet cat 5 (https://en.wikipedia.org/wiki/Category_5_cable) instal·lats sota el terra entre els sòcols de l’staricase i la premsa en calent del fuster i l’electricista abans que el fuster instal·lés terra de fusta. Un cable per banda de l’escala, que surt de la punta del sòcol per un extrem i d’un forat a la paret de la premsa calenta a l’altre extrem. Un cable cat 5 té 8 cables petits, dividits en 4 parells trenats amb 4 bases de colors diferents i 2 patrons de colors (color sòlid o línia discontínua). Traieu 8-10 cm de goma de cada extrem de cadascun dels 5 cables del gat, de manera que pugueu accedir als 4 parells de torçadors. Retireu cada parell per acabar amb 8 petits cables independents. Traieu aproximadament 1 cm de plàstic només de cada punta de cada petit cable, als dos extrems de cadascun dels dos cables de 5 gats. Aquest pas requereix molt de temps i us recomano utilitzar un pelador de cables adequat per fer-ho ràpidament. Jo feia servir tisores.

Per a la connexió que es mostra com a 1), he triat el connector de 4 vies (més els dos cables d’alimentació addicionals) de la tira LED i he connectat el cable verd del LED (el cable de dades) a un dels 8 petits cables del gat 5 cable. Vaig triar els passadors blanc-taronja del cable cat 5 per a això.

Per a la connexió que es mostra com a 2), he triat el connector de 4 vies (més els dos cables d’alimentació addicionals) de la tira LED i he connectat el cable vermell del connector LED (el cable VCC) a * dos * dels 8 diminuts cables del gat del cable 5, tornats a girar junts. Vaig triar els passadors blau i blanc-blau del cable cat 5 per a això. A més, vaig connectar el cable blanc del connector LED (el cable de terra) a * dos * dels vuit petits cables del cable cat 5, tornant a girar junts. Vaig triar els passadors marró i verd del cable cat 5 per a això. Finalment, per aportar encara més corrent a la tira, vaig connectar el cable blanc extra de l’exterior del connector LED (el cable GROUND extra) a un dels petits cables del cable cat 5 (vaig triar el pin blanc-verd del gat 5 per a això) i el cable vermell addicional des de l'exterior del connector LED (el cable VCC addicional) a un dels petits cables del cable cat 5 (per a això he triat el pin blanc-marró del cable cat 5). La raó per alimentar la tira LED amb 3 cables que aporten el positiu i 3 que porten a terra és distribuir el corrent per més pins, per evitar un escalfament excessiu i assegurar-se que el corrent suficient arriba als LED. Això es podria haver aconseguit executant un cable més gruixut només per alimentar-lo, però després hauria hagut de fer massa cables separats (un de gruix per a alimentació, un de gruix per a terra, un cable de dades per als LEDs, un cable de dades per els sensors PIR. Vaig preferir pagar menys a l’electricista i tenir només 1 cable per banda instal·lat:)

Per a la connexió que figura com a 3), he connectat el pin "out" del sensor PIR a un dels petits cables del cable cat 5 (he escollit el pin taronja del cable cat 5).

Per a la connexió que figura com a 4), he connectat el pin "vcc" del sensor PIR al petit cable marró blanc del cable cat 5 que ja estava connectat al cable vermell de la tira LED i al pin "terra". del sensor PIR al petit cable blanc-verd del cable cat 5 que ja estava connectat al cable blanc des de la tira LED. Totes les connexions anteriors es podrien fer més endreçades mitjançant l’ús de tubs termo-contractables. No els estic utilitzant, ja que penso cobrir-ho tot amb una placa de MDF blanca col·locada a la part superior del perfil d'alumini, de manera que pugui incloure el perfil al sòcol. Això amagarà tots els cables i em deixarà accedir per si calen reparacions o desenvolupaments addicionals. Aquestes primeres 4 connexions es van replicar exactament a l'altre costat de l'escala, on hi ha l'altre sensor PIR. Tingueu en compte també que el cable blau del connector LED es queda sense connexió, ja que són les dades redundants de la tira ws2813. Per adonar-me de les altres cares de les connexions (és a dir, a la premsa en calent), tinc: a) torçat de nou els passadors blau, blanc-blau i blanc-marró dels 5 cables del gat i he inserit el resultat en un de els tres ports "+ V" de la font d'alimentació. b) he tornat a fer girar els passadors verds, blancs-verds i marrons dels cables del gat 5 i he inserit el resultat en un dels tres ports "COM" del subministrament de la font. a) i b) es van replicar per a l’altre cable de gat 5 corresponent a l’altre costat de l’escala. He utilitzat un altre port (s) "+ V" i "COM" de la font d'alimentació. c) els dos pins taronja dels dos cables del gat 5 es van inserir als passadors 4 i 5 del Wemos D1 d) es van girar els dos passadors blanc-taronja dels dos cables del gat 5 i es van inserir al pin 1 del Wemos D1. Ara, si hagués utilitzat un Arduino Uno normal amb un escut wifi o un mòdul esp8266 extern, hauria pogut deixar les dues tires independents, sense girar els dos cables i connectar els dos pins als pins 1 i 2 de l’Arduino. D'aquesta manera, hauria pogut controlar l'animació dels dos costats de les escales per separat. Vaig decidir simplificar, però, i els vaig mantenir units. Aquesta és una limitació del Wemos D1 R1, que pot conduir una tira LED compatible amb Neopixel només des del pin 1. No estic segur de si ho van arreglar a R2, això és possible, si acabeu provant amb un R2, feu-m'ho saber si això funciona.

Per a la connexió que es mostra com a 5), tenia moltes opcions possibles (com utilitzar una font d'alimentació USB de recanvi per a un telèfon i utilitzar directament el port de microusb al Wemos D1), però, ja que tenia l'últim (tercer) parell de + V i els ports COM de la meva font d'alimentació 40A no utilitzats, vaig decidir connectar el pin 5v del Wemos al port + V de la font d'alimentació i el pin GND del Wemos al port COM de la font d'alimentació. Tingueu en compte que això evita el regulador de voltatge intern del Wemos i només funcionarà si la font d'alimentació té un voltatge força constant, com era el meu cas. Si no, corre el risc de cremar el Wemos D1. Tingueu en compte que a la imatge veureu un cable de microusb connectat al Wemos D1. Bé, no està connectat a res de l’altra banda, l’he deixat allà per quan hagi de connectar el Wemos al portàtil per programar-lo. Com descobrireu en el pas posterior, ara estic programant el Wemos sense fils OTA (Over The Air), de manera que es pugui eliminar definitivament el cable.

Per a la connexió que figura com a 6), l'electricista va deixar un cable blanc endollat a un interruptor fusionat, que portava 220v, sortint de la paret. Així que tot el que havia de fer era treure una mica de goma al final del cable blanc, treure aproximadament 1 cm de goma de cadascun dels tres contactes i connectar el marró al port "L" de la font d'alimentació, el blau al port "N" i el groc-verd al port "terra". Aquest va ser, amb diferència, el pas que més temps requeria, també perquè no feia servir les eines adequades per desprendre la goma del cable, sinó que vaig utilitzar unes tisores de cuina. Sempre ho he fet així, per tant, la meva taxa d'error només era de 3/35 (on 35 són 8 pins de cada gat de 5 cables i de cada extrem, més els 3 pins del cable de xarxa de la casa), és a dir, només he hagut de re -Tallar 3 pins en total de 35 connexions. Tot i això, probablement ho podeu fer més ràpidament amb un separador de cables adequat.

Pas 2: Col·locar els LED i els perfils d'alumini

Això és bastant fàcil un cop esbrineu la millor seqüència de passos. Us recomano el següent:

1) amb l'ajuda d'una altra persona, agafeu els dos perfils per instal·lar-los a un costat, poseu-los sobre el sòcol amb el difusor apuntant cap a l'altre costat de les escales, decidiu quina zona de les escales voleu cobrir (les nostres escales feien 4,4 m de longitud i només teníem 4 m de perfils d’alumini) i marqueu-lo amb un llapis.

2) col·loqueu 3 o 4 trossos de cinta adhesiva bi-adhesiva al llarg de cadascun dels dos perfils d'alumini (o directament al sòcol). D’acord, vaig mentir, no tenia cinta adhesiva bi-adhesiva, així que vaig acabar fent servir cinta adhesiva regular sobre si mateixa per formar un pegat bi-adhesiu. Funciona.

3) traieu suaument el difusor dels perfils d'alumini (vigileu els dits!)

4) col·loqueu els perfils al sòcol (és a dir, a la cinta adhesiva), assegurant-vos que la cinta adhesiva estigui amagada entre el perfil i el sòcol. Assegureu-vos també que el difusor apunta cap a l’altre costat de les escales i no cap amunt, en cas contrari no obtindreu l’efecte desitjat. En altres paraules, la imatge adjunta aquí és només per a referència, no seguiu la imatge amb les mesures ja que instal·la el difusor cap amunt. Ara heu de tenir certa confiança en fer els passos següents; el meu consell és obtenir ajuda d'una segona persona i aconseguir que la persona amb els dits més petits faci això:

5) desenrotlleu la tira LED, col·loqueu-la al costat (però fora) del perfil d'alumini i feu que els LED acabin dins de la línia U. a l'extrem superior de la tira, teniu el connector, que és més gruixut que el perfil d'alumini. Preneu nota d’on acabarà quan la tira estigui dins de la línia U.

6) traieu la tapa de la cinta adhesiva que trobareu darrere del rodet LED (si no teniu cap cinta adhesiva aquí, obteniu-ne una i encaixeu-la al llarg de la bobina. No hi ha pegats esporàdics, necessiten tota la longitud coberta per cinta adhesiva). Tenia adhesiu bi-adhesiu de qualitat 3M, de manera que hi havia molt poc marge d’error. Si no presteu prou atenció, la cinta s’enganxarà al perfil, al sòcol o a un altre tros de la tira o als graons, i no és massa fàcil treure-la.

7) Inseriu el connector superior de la tira LED lliscant-lo juntament amb els primers 2-3 píxels al final del perfil. Assegureu-vos de coincidir amb el nivell que vau prendre nota al pas 5)

8) ara feu que la persona amb els dits més petits premeu suaument cada píxel contra el final de la línia en U. Preneu-vos el temps mentre feu això. Si heu pres nota de totes les longituds correctament, acabareu amb l’últim LED a només 2-3 mm dins de la línia U a l’altre extrem.:)

Pas 3: Acabat de la incrustació de fusta

Ara heu de cobrir-ho tot amb fusta de fusta perquè quedi integrat a les escales.

Poseu tanta silicona com pugueu entre els perfils d'alumini i la paret. Servirà com a maó bàsic per posar més silicona quan poseu la fusta a sobre.

Prepareu el llistó lliscant amb paper de vidre de gra cada vegada més fi. Vaig començar amb 40 i vaig acabar amb 120. Pinta la fusta amb la mateixa pintura que els teus sòcols. Deixeu-les assecar !!!

Doneu-los tantes passades com necessitin. En el meu cas eren 2, per igualar la feina feta pel pintor als sòcols.

Col·loqueu els llistons a sobre dels perfils d'alumini. Acabareu amb forats. Ompliu els petits amb silicona. Per als grans, talleu petits trossos de fusta i repeteix els passos anteriors fins que s’omplin tots els forats.

Pas 4: programa el microcontrolador

Pengeu el codi adjunt al microcontrolador. Canvieu el ssid wifi i la contrasenya perquè pugueu carregar un esbós nou sense fils mitjançant actualitzacions OTA.

El programa té les funcions següents:

1) és paramètric en el nombre de gotes de sang. Canvieu aquesta línia per tenir més / menys gotes:

#define DROPS 5

2) activa automàticament les gotes quan es detecta moviment

3) quan s’atura el moviment, manté les gotes actives actualment baixant. Quan cada gota arriba al fons, es dissolen i els llums es tornen a apagar.