Lampka choinkowa sterowana zabawką.: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Pozdrawiamy twórców!

Zbliżają się Święta i Nowy Rok. Oznacza to świąteczny nastrój, prezenty i oczywiście choinkę ozdobioną jasnymi, kolorowymi światłami.

Dla mnie masowe lampki choinkowe są zbyt nudne. Aby zadowolić dzieci wykonałam wyjątkową dekorację choinkową, którą steruje zabawka.

W tej instrukcji powiem, jak to zrobić.

Krok 1: Pomysł

Chodzi o to, aby pod choinkę umieścić zabawkę, na przykład miękką, i sprawić, by była elegancka. Chcę, żeby zabawka odczytała kolor dowolnego dołączonego przedmiotu i pomalowała drzewo na ten kolor. W ten sposób będzie to fajna gra dla dzieci, które mogą wykorzystać różne rzeczy do pomalowania choinki na różne kolory.

Krok 2: Przygotowanie. Pasek ledowy

Najpierw muszę znaleźć zamiennik zwykłych lampek świątecznych.

Nowe światła powinny być jasne, kolorowe, a co najważniejsze, powinny być łatwe do zaprogramowania.

Do lampek świątecznych wybrałem adresowalną programowalną cyfrową taśmę LED RGB ws2812b. Te paski LED są bardzo popularne, można je znaleźć wszędzie. Można je łatwo połączyć z różnymi kontrolerami Arduino. Takie diody sprzedawane są w taśmach po kilkadziesiąt sztuk i zasilane są 5 12 lub 24 V DC. Możesz połączyć kilka taśm z rzędu i zarządzać ogromną liczbą diod LED.

Znalazłem w domu kilka takich pasków. Moje paski mają po 50 diod LED i są zasilane napięciem 5 V DC.

2 x WS2812B Wstępnie wlutowane węzły modułu LED ~ 18$

Oto możliwy zamiennik ze sklepu Amazon:

• WS2812b 5 m 60 diod / piksele / m Elastyczny, indywidualnie adresowany pasek LED
• ALITOVE 16,4 stopy WS2812B Indywidualnie adresowalna taśma LED

Taśmy LED mają wiele odmian. Różnią się liczbą diod, odległością między diodami, grupowaniem, napięciem zasilania itp. Wybierz, co chcesz.

Do mojej zabawki przygotowałam małą choinkę, więc 100LED mi wystarczy.

Krok 3: Przygotowanie. Zabawka

Znajdź zabawkę i zdecyduj, gdzie umieścić kontroler taśmy LED.

Ten krok jest najważniejszy, ponieważ wynik będzie oceniany przez dzieci =).

W pobliskim sklepie z zabawkami znalazłem cudownego noworocznego misia. Możesz ulepszyć zabawkę, którą już masz.

Postanowiłem pokryć kontroler taśmy LED tkaniną i przyszyć go do łapek niedźwiedzia. Chcę, żeby niedźwiedź wyglądał, jakby trzymał prezent.

Kupiłam dwa kawałki materiału w zabawne wzory. Jedna jest miękka dla podłoża, a druga jest cienka dla warstwy wierzchniej.

Krok 4: Przygotowanie. Elektronika

Potrzebujesz części elektronicznych, aby zabawka była inteligentniejsza.

Używam breakout boardów i nakładek Arduino ze sklepu Amperka. Jak dla mnie są bardzo wygodne ze względu na modułową budowę. Moduły można łatwo łączyć bez lutowania.

Możesz mieć trudności z ich zakupem, dlatego dołączam linki z ewentualnym zamiennikiem.

Kontroler

Używam płytki rozwojowej ESP-12 opartej na układzie ESP8266. Te tablice są bardzo małe i mają wystarczającą funkcjonalność. Dobry wybór dla małych projektów wymagających ograniczonej przestrzeni, nawet jeśli nie korzystasz z WiFi i nie łączysz się z Internetem.

1 x gniazdo Amperka Wi-Fi ~ 19$

Używam tej płytki rozwojowej, ponieważ jest kompatybilna z innymi modułami tego samego producenta.

Ma też kwadratową formę! Powinna z łatwością zmieścić się w małym pudełku prezentowym dla misia.

Możliwa wymiana:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Czujnik koloru

Do określenia koloru używam płytki zaciskowej czujnika koloru Amperka Troyka TCS34725. Mój czujnik jest kompatybilny z płytą kontrolera, ale można go wymienić na ten:

1 x czujnik koloru RGB z filtrem IR i białą diodą LED - TCS34725 ~ 8$

Ten czujnik wykorzystuje do komunikacji interfejs I2C. Ma wbudowaną jasną diodę LED i rozbudowane ustawienia, takie jak wzmocnienie koloru lub integracja kolorów, co zapewnia dokładniejsze rozpoznawanie.

Przycisk

Prosty przycisk zgodny z Arduino. Używam go jako czujnika dotykowego, powiadamiając kontroler o konieczności odczytania koloru nowej pozycji.

1 x moduł przycisku Amperka Troyka ~ 1$

Możliwa wymiana:

• Przycisk wyłącznika zasilania Adafruit
• Moduł przycisków elektronicznych bloków konstrukcyjnych

Przetwornica napięcia AC-DC

Do zasilania taśmy LED i kontrolera zakupiłem zasilacz AC-DC 5V 8A.

1x5V 8.0A 40W zasilacz ~16$

Moja taśma LED jest zasilana napięciem 5V. Prąd 8A wystarcza na ogromną liczbę diod LED. Z tego zasilacza zasilam też sterownik ESP. Pamiętaj, aby kupować zasilacze w izolowanych obudowach, bez otwartych styków!

Możliwa wymiana:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC na DC konwerter zasilacza
• MEAN WELL oryginalny LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Opcjonalny:

Przetwornica napięcia DC-DC i sterownik WS2812b

W przypadku kontrolerów Arduino przewód sygnałowy taśmy LED ws2812b można bezpośrednio podłączyć do pinów na płycie kontrolera. Większość pinów płytki rozwojowej ESP8266 nie jest kompatybilna z logiką 5V. Lepiej teraz podłączyć pasek LED bezpośrednio do takich kontrolerów. Do rozwiązania tego problemu używam tego modułu.

1 x sterownik taśmy LED Amperka Troyka ws2812 ~ 9$

Używam tego modułu, ponieważ łatwo podłącza się do mojego kontrolera. Ponadto moduł posiada bufor logiczny 5 V oraz konwerter napięcia DC-DC 5 lub 3,3V. Dzięki temu sterownik ESP może być zasilany jednym przewodem wraz z taśmą LED 12 lub 24V.

Krok 5: Montaż. Elektronika

Zmontuj elementy elektroniczne. Połączyłem moje komponenty tak, jak pokazano na załączonym schemacie.

Schemat może się różnić w zależności od komponentów, ale znaczenie pozostaje takie samo.

• Podłącz przycisk do kontrolera. Podłączyłem go do pinu A2 Esp8266. Jeśli nie używasz modułu, możesz podłączyć zwykły przycisk chwilowy przez rezystor.
• Podłącz czujnik koloru do kontrolera. Płytki zaciskowe czujnika koloru TCS34725 komunikują się za pomocą magistrali I2C. Połącz piny SDA i SCL między czujnikiem a kontrolerem. Jeśli płyta czujnika ma pin LED do sterowania zintegrowaną diodą LED, podłącz go. Połączyłem mój pin LED z pinem A0 Esp8266.
• Podłącz jeden koniec paska LED do kontrolera. Taśma LED ws2812b łączy się ze sterownikiem za pomocą pinu DI. Napięcie logiczne dla taśm LED ws2812b wynosi 5V. Jeśli używasz płyt podobnych do Arduino, możesz podłączyć pin DI bezpośrednio do pinu kontrolera. Napięcie poziomu logicznego dla większości płyt Esp8266 wynosi 3,3V, więc użyj konwertera poziomów logicznych lub sterownika taśmy LED. Przylutowałem przewód DI Strip do płytki sterownika i podłączyłem płytkę sterownika do pinu A5 Esp8266.
• Podłącz drugi koniec paska LED do zasilacza. Ten z pinem DO. W razie potrzeby przylutuj wtyczkę do zasilacza. Nie zapomnij odizolować przewodów.

Moja taśma LED ws2812b jest zasilana napięciem 5V. Zarówno listwę jak i sterownik zasilałem z jednego zasilacza AC-DC 5V. Jeśli twoja taśma LED działa na 12 lub 24 V, użyj konwertera obniżającego napięcie, aby zasilić całą elektronikę z jednego zasilacza.

Krok 6: XOD

Zaprogramujmy sterownik.

Podobnie jak w poprzednich projektach, używam wizualnego środowiska programistycznego XOD do oprogramowania sterownika.

Opublikowałem kilka bibliotek, które będą potrzebne do stworzenia programu. Pamiętaj więc, aby dodać je do swojego obszaru roboczego XOD.

• gabbapeople/christmas-tree - Biblioteka zawiera sterownik Neopixel ws2811 oraz wrapper dla czujnika koloru tcs34725.
• gabbapeople/color - Biblioteka do pracy z kolorem w XOD.

Następnie opiszę jak zaprogramować to urządzenie w XOD.

Krok 7: Programowanie

Oto węzły, których potrzebujesz:

Węzeł tsc-color-sensor.

Jest to pierwszy węzeł umieszczany na łacie. Służy do pomiaru wartości koloru z czujnika. Węzeł wykorzystuje interfejs I2C do wymiany danych.

Czujnik koloru wykrywa kolor powierzchni w skali RGB. Kolor jest wynikiem interakcji między źródłem światła, obiektem i obserwatorem. W przypadku światła odbitego światło padające na przedmiot zostanie odbite lub pochłonięte w zależności od właściwości powierzchni. Większość czujników koloru zawiera emiter światła białego i trzy czujniki natężenia światła z filtrami koloru.

• Piny wejściowe LED i LUM są przeznaczone dla wbudowanej diody LED na płytce zaciskowej czujnika. Ta wbudowana dioda LED jest emiterem światła czujnika. Zgodnie z moim schematem przypisuję wartość A0 do pinu LED i ustawiam wartość luminancji 1 na pin LUM.
• Pin IT ustawia wartość czasu integracji. Ten współczynnik opisuje liczbę cykli integracji koloru. Możliwe wartości IT to 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• Wartość pinu GAIN jest współczynnikiem wzmocnienia. Ten współczynnik wzmacnia kolor. Możesz zwiększyć wartość koloru 4, 16 lub 60 razy. Nie możesz poprawić koloru. Wtedy wartość na pinie GAIN musi być równa 1. Najdokładniejszy wynik uzyskałem używając wartości 20 IT i wartości 60 GAIN.
• Pin INIT wyzwala inicjalizację czujnika i ustawia niestandardowe współczynniki. Zmieniam wartość PIN INIT na On boot.
• Pin UPD wyzwala nowy odczyt czujnika. Niech ta wartość będzie Ciągła.

tcs-color-node wyprowadza wartość koloru w postaci niestandardowego typu koloru.

Węzeł ws2811

Ten węzeł służy do ustawienia paska lub matrycy LED.

• Pin DI jest dla numeru portu płyty, do którego podłączona jest taśma LED lub matryca. Zgodnie z moim schematem przypisałem do niego wartość A5.
• Wpisz liczbę użytych diod LED do pinu ROZMIAR. Mam 2 paski led po 50 diod połączone ze sobą, więc ustawiłem wartość ROZMIAR na 100.
• Pin B ustawia ogólną jasność dla wszystkich diod w zakresie od 0 do 100. Ustawiłem jasność na 80.

Ten węzeł inicjalizuje Twoją taśmę LED lub matrycę i konstruuje niestandardowy typ ws2811 do dalszych operacji.

Węzeł z wszystkimi kolorami

Po zainstalowaniu węzła ws2811 można sterować taśmą LED za pomocą różnych węzłów funkcjonalnych.

• kolor-wszystko. Node maluje wszystkie diody na pasku lub matrycy na wybrany kolor.
• kolor-piksel. Węzeł koloruje poszczególne diody na pasku w wybranym kolorze. Umieść numer piksela na szpilce PN.
• kolor-n-pikseli. Węzeł koloruje grupę N diod w wybranym kolorze. Określ numer początkowej diody LED grupy za pomocą pinu STRT. Określ porządek grupy na pinezce STEP. Na przykład, aby pomalować co drugą diodę zaczynając od liczby 30 i kończąc na liczbie 70 wpisz następujące wartości: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); KROK = 2.

W tym projekcie kontroluję jednocześnie wszystkie diody LED i korzystam z węzła color-all.

Łączę pierwszy pin wejściowy węzła color-all z pinem wyjściowym węzła ws2811. Następnie łączę pin wejściowy CLR, który pobiera wartość koloru z pinem wyjściowym czujnika.

Impuls na bolcu SET węzła color-all wyzwala nowy zestaw kolorów.

Węzeł przycisku

Używam przycisku do informowania kontrolera o nowym obiekcie przed czujnikiem koloru. W tym celu umieszczam węzeł przycisku na łacie i łączę jego pin wyjściowy PRS z pinem SET węzła color-all. W ten sposób kliknięcie przycisku generuje impuls do zmiany koloru.

Przycisk podłączyłem do pinu A2 Esp8266, więc do pinu PORT wstawiłem wartość A2.

Węzeł oczyszczania

Czujnik koloru może wyświetlać wartości kolorów w ogromnym zakresie. Ale pasek LED nie jest w stanie wyświetlić pomiędzy odcieniami. Aby to rozwiązać, używam tylko tak zwanych czystych kolorów. Mają dowolny odcień, ale zawsze mają maksymalne nasycenie. Aby oczyścić wartość koloru, umieszczam węzeł oczyszczania między węzłami tsc-color-sensor i color-all.

Patch gotowy. Możesz wcisnąć Deploy, wybrać typ płytki i wgrać ją do urządzenia.

Krok 8: Montaż. Rama

Mogę zacząć tworzyć miękkie etui, upewniając się, że urządzenie działa tak, jak powinno.

Jako ramkę wydrukowałem wzór pudełka na grubym kartonie.

Następnie wygiąłem boki pudełka i wykonałem kwadratowy otwór na czujnik koloru.

Notatka:

Ten futerał wykonałem specjalnie dla moich podzespołów elektronicznych, które najprawdopodobniej różnią się od Twoich. Etui nie jest uniwersalne, poza tym możesz mieć zupełnie inną zabawkę. Użyj więc wyobraźni!

Krok 9: Montaż. Tkanina

Nakładam na siebie dwie różne tkaniny.

Miękka, gruba tkanina nadaje objętości, a cienka nadaje wygląd. W obu tkaninach wykonałem też otwór na czujnik.

Tekturową ramkę przykleiłem do tkaniny zwykłą taśmą klejącą. W ten sam sposób naprawiłem krawędzie otworu.

Następnie odciąłem dodatkowe kawałki materiału i ręcznie wyszyłem kontur dziury od środka.

Muszę powiedzieć, że nie jestem najlepszym szwaczem, więc nie oceniaj jakości. =)

Krok 10: Montaż. Delikatny przypadek

Rozciągnąłem tkaninę i przykleiłem ją tą samą taśmą samoprzylepną. Taśma pozostanie wewnątrz etui i nie będzie widoczna.

Następnie umieściłem urządzenie w ramie i całkowicie obszyłem go wokół konturu, z wyjątkiem jednego rogu, w którym idą przewody.

Krok 11: Montaż. Zabawka i urządzenie

Przyszyłam swoje urządzenie do łap pluszowego misia.

Chciałem, żeby wyglądało, jakby trzymał mały świąteczny prezent.

Krok 12: Wynik

Po zaprogramowaniu urządzenia i przymocowaniu go do zabawki można podłączyć taśmę LED i postawić zabawkę pod choinką!

Dołącz kolorowe przedmioty do prezentu pluszowego misia, a drzewko zostanie pomalowane na ten sam kolor!

Subskrybuj Jeśli podoba Ci się ten mini projekt! =)

Będzie wiele różnych zabawnych instrukcji.