Różdżka do malowania światłem oparta na Arduino: 13 kroków (ze zdjęciami)

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

Malowanie światłem to technika stosowana przez fotografów, w której źródło światła jest wykorzystywane do rysowania ciekawych wzorów, a kamera je łączy. W rezultacie Zdjęcie będzie zawierało w sobie smugi światła, które ostatecznie nadadzą wygląd obrazowi za pomocą Światła.

Fotografowie często używają narzędzi takich jak latarki, świetlówki i inne źródła światła do tworzenia obrazów świetlnych, ale narzędzia te są poważnie ograniczone ze względu na wąski zakres kolorów, trudną obsługę i kontrolę. Wykonany przeze mnie kij do malowania światłem może z łatwością przezwyciężyć te ograniczenia.

Główne cechy naszego lekkiego sztyftu do malowania to:

• Obsługa Wi-Fi – Ten świetlny kij do malowania można bardzo łatwo kontrolować (włączać/wyłączać, zmieniać kolory) za pomocą prostej przeglądarki na dowolnym urządzeniu obsługującym Wi-Fi. Dzięki temu te urządzenia Wi-Fi będą działać jako pilot zdalnego sterowania, a fotografowie mogą bawić się różnymi kolorami, tworząc swoje arcydzieło.
• Standardowe kolory – Ten drążek jest zakodowany w taki sposób, aby emitował standardowe kolory, takie jak (czerwony, niebieski, zielony, złoty, tęczowy, biały) przy użyciu prostego przycisku.
• Niestandardowe kolory – Oprócz standardowych kolorów ten kij jest w stanie wygenerować dowolny kolor zgodnie z życzeniem fotografa. Został dodany z funkcją wprowadzania kodu RGB w dowolnym kolorze, takim jak cyjan, magenta, turkus, oliwka, bordowy itp. Wyszukaj „Kody kolorów RGB tutaj” i użyj ich, aby uzyskać niestandardowy kolor.

Krok 1: Wymagane materiały

Wymieniłem materiały potrzebne do wykonania tego projektu. Dodałem również linki, w których można go kupić na Amazon.com. Kupując materiały z poniższych linków zarobię trochę prowizji, a to z kolei wesprze mnie w przyszłych projektach:)

1. Arduino Uno - Kup tutaj
2. Taśma LED RGB WS2812 (25 diod) - Kup tutaj
3. Power bank (5v, 10000mAh) - Kup tutaj
4. Moduł ESP8266 - Kup tutaj
5. Moduł dwukierunkowego konwertera logicznego - Kup tutaj
6. Podłączanie przewodów

Taśma LED WS2812 RGB - Te diody RGB są połączone ze sobą i sprzedawane w jednostkach po 60/120 sztuk. Najbardziej wyróżniającym jest to, że ta dioda LED RGB ma zintegrowany układ scalony, co z kolei sprawia, że sterowanie jest całkiem łatwe. Szczegółowe wyjaśnienie na ten temat wykracza poza ten zakres. Sprawdź ten link "Działa taśma LED WS2812", aby uzyskać więcej informacji.

Moduł ESP8266: Jest to malutka płytka rozwojowa WiFi szeroko stosowana w projektach IOT. Sprawdź ten link na "Pierwsze kroki z modułem ESP8266", jeśli wcześniej nie używałeś ESP8266.

Moduł dwukierunkowego konwertera logiki: Ten moduł umożliwia Arduino komunikację z modułami ESP8266 poprzez konwersję sygnału z poziomu 5 V na poziom logiczny 3.3 V.

Krok 2: Schemat blokowy

Ten projekt malowania światłem opiera się na koncepcji IOT, w której dwa urządzenia sieciowe łączą się ze sobą, tworząc sieć, która z kolei zapewnia komunikację i kontrolę. Tutaj Arduino będzie hostować stronę internetową i działać jako serwer. Ta strona została zaprojektowana w taki sposób, aby pobierać od użytkownika wejścia sterujące LED (kolory: czerwony, niebieski, zielony i ON/OFF). Dostęp do tej hostowanej strony internetowej można uzyskać za pośrednictwem urządzenia obsługującego WiFi, które jest połączone z Arduino i steruje podłączoną do niego taśmą LED RGB.

Aby lepiej zrozumieć ten projekt, radzę przeczytać "Tworzenie serwera WWW Arduino za pomocą ESP8266". Zapewni to podstawowe koncepcyjne zrozumienie działania tego projektu. W skrócie Arduino wykona w tym projekcie następujące czynności:

1. Polecenie ESP8266, aby dołączyć do naszego hotspotu Wi-Fi urządzenia.
2. Utwórz serwer za pomocą płytki ESP Hostuj stronę internetową w samym Arduino i poczekaj, aż klienci zewnętrzni (przeglądarka urządzeń) zgłoszą żądanie
3. Po przesłaniu żądania klienta Arduino wyśle stronę internetową do klienta (przeglądarki urządzenia) za pośrednictwem modułu ESP8266.
4. Następnie będzie nieskończenie skanować w poszukiwaniu poleceń LED (zostanie wyjaśnione w sekcji interfejsu internetowego) od klienta.
5. Po otrzymaniu poleceń LED Arduino przetworzy je i aktywuje podłączoną do niego taśmę LED RGB.

Krok 3: Schemat obwodu

Powyższy schemat obwodu pokazuje jak połączyć Arduino z taśmą LED ESP8266 i RGB. Jak widać, TX i RX Arduino, które trafią do konwertera logicznego, gdzie sygnały zostaną przesunięte na 3.3v zgodne z ESP8266. Pin 6 Arduino, który jest pinem PWM, podaje impuls sterujący czasem do sterowania kolorem taśmy LED RGB.

Istnieją dwie diody LED, które służą jako wskaźniki w tym projekcie. Dioda LED D2 wskazuje, kiedy projekt jest włączony. Natomiast dioda LED D1 wskazuje, kiedy Arduino pomyślnie utworzyło serwer WWW. Ta zielona dioda LED pomoże użytkownikowi zorientować się, że serwer jest gotowy na przyjęcie żądania od klienta (przeglądarki).

Wybór powerbanku jest bardzo ważny, ponieważ obwód może z grubsza pobierać maksymalny prąd około 1700mA. Użyłem baterii 5.1/10000 mAh o prądzie wyjściowym 2A w każdej chwili.

Krok 4: Podłączanie ESP8266 do hotspotu Wi-Fi

Moduł ESP8266 jest w stanie zapamiętać sparowane hotspoty. Ten projekt działa w oparciu o możliwość automatycznego łączenia się z wcześniej podłączonymi hotspotami. Moduł ESP8266 może być sterowany za pomocą dedykowanych dla niego komend AT. Za pomocą Arduino możemy przekazać te polecenia i wymusić połączenie modułu ESP z naszym urządzeniem Hotspot.

W tym celu wgraj kod "Bareminimum" do Arduino. Teraz połącz ESP8266 z Arduino, jak wspomniano poniżej, za pomocą przełącznika logicznego.

Arduino RX -> manetka logiczna -> ESP8266 RX

Arduino TX -> manetka logiczna -> ESP8266 TX

Teraz otwórz monitor szeregowy z szybkością transmisji 57600 (domyślna szybkość transmisji modułów ESP8266) i zaznaczoną opcją „Zarówno NL, jak i CR”. Wpisz następujące polecenia.

1. W
2. AT+RST
3. AT+CWJAP="Twoje SSID urządzenia", "Twoje hasło"

Po otrzymaniu potwierdzenia „WIFI CONNECTED” i „WIFI GOT IP” na monitorze szeregowym. Ten krok jest zakończony, a moduł ESP połączy się automatycznie z moim urządzeniem przy następnym włączeniu.

Krok 5: Interfejs sieciowy i jego kod

Interfejs WWW ma ogromne znaczenie, ponieważ będzie służył jako interfejs użytkownika, przez który polecenia trafiają do Arduino za pośrednictwem ESP8266. Nasz interfejs sieciowy jest dość prosty i zakodowany w zwykłym HTML. Przyciski w tym interfejsie przy każdym naciśnięciu przycisku przekazują polecenie GET z parametrem adresu URL. Poniżej znajduje się lista przycisków z odpowiednimi parametrami adresu URL.

1. 6 przycisków dla standardowych kolorów - „/Red”, „/Gre”, „Blu”, „/Whi”, „/Gol”, „Rai”
2. Wprowadzanie niestandardowego koloru przy użyciu wartości RGB - „?R=255&G=255&B=255”
3. Wyłącz pasek - „/Wyłącz”

Z jakichś powodów nie mogłem tutaj umieścić kodu interfejsu WWW, możesz go pobrać pod tym linkiem.

Krok 6: Algorytm i kod

Przed skonfigurowaniem sprzętu należy pobrać kod do Arduino, ponieważ musi on być spakowany w kontenerze i nie można tego zrobić później. Od tego czasu napisałem algorytm, który pomoże Ci zrozumieć kod Arduino.

Algorytm:

1. Zresetuj moduł ESP8266, wysyłając polecenie „AT+RST\r\n”.
2. Sprawdź odpowiedź od ESP8266, aby sprawdzić, czy połączenie z naszym hotspotem urządzenia powiodło się. Po podłączeniu rozpocznij podawanie sekwencji poleceń „Tworzenie serwera” (patrz poniżej) do ESP8266.
3. Monitoruj odpowiedź na każde polecenie wejściowe.
4. Wszystkie te polecenia powinny zwrócić odpowiedź „OK\r\n”, w przypadku nieprawidłowej odpowiedzi powtórz polecenie z nieprawidłową odpowiedzią lub „BŁĄD”.
5. Gdy cała sekwencja poleceń tworzenia serwera zakończy się pomyślnie, zapal zieloną diodę LED na pinie 12 Arduino. Będzie to wskazówka dla użytkownika do podania żądania klienta.
6. Wymuś oczekiwanie na Arduino na żądanie klienta z dowolnej przeglądarki znajdującej się w sieci LAN lub sieci.
7. Po otrzymaniu żądania klienta sprawdź identyfikator połączenia i wyślij polecenie „AT + CIPSEND…”. wstawiając do niego odpowiedni identyfikator połączenia.
8. ESP8266 odpowiada znakiem „>” wskazującym na gotowość do odbioru znaków. Po otrzymaniu tego wyślij kod strony, który widzieliśmy we wcześniejszym kroku, do przeglądarki klienta poprzez moduł ESP8266.
9. Teraz strona internetowa będzie widoczna w przeglądarce klienta użytkownika, Arduino przejdzie wówczas w stan skanowania w nieskończoność w poszukiwaniu „polecenia LED” od klienta.
10. Strona została napisana w taki sposób, aby zapewnić unikalny parametr adresu URL dla każdego naciśnięcia przycisku, więc za każdym razem, gdy przycisk zostanie naciśnięty, moduł ESP przekaże żądanie GET z tym unikalnym parametrem adresu URL.
11. Arduino powinno przetworzyć ten adres URL i odpowiednio zapewnić sterowanie paskiem LED RGB.

Polecenia tworzenia serwera:

• W
• AT+CWMODE=3
• AT+CIPSTA=192.168.43.253 (dla urządzenia z systemem Android)
• AT+CIPMUX=1
• AT+CIPSERVER=1, 80

Kod:

Aby ten projekt działał, musisz zainstalować tę "bibliotekę Neopixel Adafruit", pobrać i zainstalować.

Kod Arduino do tego projektu można uzyskać pod tym linkiem -> "Patyk do malowania światłem obsługiwanym przez Arduino"

Krok 7: Przygotowanie pałeczki świetlnej

Nakręciłem film na temat tworzenia tej "Różdżki do malowania światłem", poszukaj większej przejrzystości.

Zacznij od przylutowania przewodów do końca paska LED. Kontynuuj nakładanie na niego gorącego kleju, aby wzmocnić połączenie. Znajdź kawałek plastikowego paska, na którym możesz przykleić pasek LED. Użyłem plastikowej tuby opakowaniowej, z której pochodzą układy scalone. Dużo tego leżało w moim domu, więc postanowiłem to wykorzystać i idealnie pasowało.

Wytnij tubę opakowaniową lub cokolwiek, co uznasz za użyteczne, do wymaganego rozmiaru. Przykleiłem pasek LED na tubie opakowaniowej za pomocą mocnego kleju. Gorący klej może nie być dobrym pomysłem, ponieważ nadmiar ciepła może uszkodzić diody LED i to jest ostatnia rzecz, jakiej chcemy. Następnie pozostawiłem do wyschnięcia na około 20 minut, aby mógł się stwardnieć.

Krok 8: Wybór pojemnika i ustawienie kija

Jest to dość ważny krok, ponieważ powerbank, Arduino, diody sygnalizacyjne i moduły ESP8266 trafią do tego pojemnika. Wybierz pojemnik o odpowiedniej wielkości, aby mógł pomieścić wszystkie powyższe elementy. Wybrałem pojemnik cylindryczny tak, aby łatwo było mi go trzymać podczas obsługi.

Ponieważ wybrałem cylindryczny, zaznaczyłem strzałką kierunek, w którym będzie zwrócona taśma LED. Oznaczyłem pojemnik, aby poprowadzić mnie podczas umieszczania zawartości w pojemniku. Nałóż mały otwór w nakrętce pojemnika z lutownicą. Upewnij się, że zrobiłeś wystarczająco duży otwór, aby zmieścić w nim lampę.

Po umieszczeniu sztyftu w nakrętce uszczelnij go za pomocą pistoletu do kleju i upewnij się, że sztyft jest stabilny i nie porusza się.

Krok 9: Montaż Power Banku i diod LED wskaźnika

Power bank będzie dość ciężki w porównaniu z innymi komponentami w tym projekcie. Umieść power bank po lewej stronie linii narysowanej w pojemniku. Dlatego ważne jest, aby upewnić się, że nie będzie się poruszał podczas pracy. W tym celu użyłem naszywki na rzep i owinąłem ją ciasno wokół power banku. Wewnątrz pojemnika umieściłem kolejną parę naszywek Velcro. Powerbank przykleiłem do naszywki na rzep i trzyma go dość ciasno i to jest to, czego potrzebuję.

Umieść przełącznik naprzeciwko narysowanej linii. Przełącznik ten służy do włączania/wyłączania całego projektu. Poniżej przełącznika. Umieść dwie diody LED (czerwoną i zieloną) i przylutuj je do każdego rezystora (patrz schemat obwodu w kroku 3). Diody LED i przełącznik powinny znajdować się wprost przeciwnie do kierunku, w którym zostanie skierowany drążek oświetleniowy. Ma to na celu uniknięcie niepożądanych zakłóceń świetlnych ze wskaźników LED podczas malowania światłem. Podłącz pozbawiony izolacji kabel USB i kilka złączy do przycisku, jak pokazano na ostatnim obrazku. Kable połączeniowe służą do zasilania modułów Arduino i ESP8266.

Krok 10: Montaż modułów Arduino i ESP8266 wewnątrz kontenera

Połącz płytkę Arduino i moduł wtyczki ESP8266, który zawiera również dwukierunkowy przesuwnik poziomu logicznego. Podłącz go, przyklej i złóż. Po zakończeniu włóż to do pojemnika, zrobiłem to z najwyższą ostrożnością, ponieważ powinienem upewnić się, że żaden z przewodów się nie splątał. To dlatego, że wybrałem pojemnik o mniejszej średnicy. Ale z jasnej strony pojemnik jest bardzo poręczny i łatwo mieści się w moich dłoniach.

Podłącz przewody z lekkiego drążka do malowania do zacisków zasilania i szóstego pinu Arduino. Po zakończeniu ostrożnie zamknij nakrętkę pojemnika.

Krok 11: Zakryj to

Przykryj pojemnik czarną taśmą lub innym materiałem. Ma to na celu zapobieganie zakłócaniu przez interferencję światła operacji malowania światłem. To dlatego, że Arduino, ESP8266 i Power bank mają w sobie diody LED. Niezakrywanie ich może przeszkadzać i zepsuć Zdjęcia.

Do tego celu użyłem czarnej taśmy. Chociaż możesz użyć do tego celu dowolnej innej rzeczy. Po zakończeniu działania sztyft do malowania światłem z obsługą Wi-Fi jest teraz gotowy do namalowania kilku fajnych odcieni.

Krok 12: Przetestuj to

1. Włącz przełącznik, a czerwona dioda LED powinna się zaświecić
2. Poczekaj, aż zaświeci się zielona dioda LED, zwykle następuje to w ciągu 5 do 10 sekund i oznacza to, że serwer Arduino został utworzony.
3. Gdy zielona dioda LED zaświeci się, otwórz przeglądarkę w urządzeniu i wpisz adres IP 192.168.43.253 uruchom adres URL
4. Strona internetowa, którą widzieliśmy w kroku 5, powinna zostać wyświetlona na ekranie.
5. Teraz wejdź w interakcję z interfejsem internetowym i steruj paskiem LED
6. Idź i zrób trochę fajnego malowania światłem.

Krok 13: Rzeczy do zapamiętania i jeszcze kilka zdjęć

• Ten projekt opiera się na zdolności ESP8266 do automatycznego łączenia się z hotspotem Wi-Fi po włączeniu. Tak więc ESP8266 i urządzenie hotspot muszą być sparowane przynajmniej raz przed użyciem w tym projekcie.
• Arduino zostało zaprogramowane w taki sposób, aby obsługiwać tylko jedną komunikację z klientem, co oznacza, że tylko jedna przeglądarka może zażądać od Arduino sterowania diodami LED
• Istnieje czas oczekiwania na utworzenie serwera przez Arduino z ESP8266. Koniec tego czasu oczekiwania można rozpoznać po zielonej diodzie LED.
• Gdy zaświeci się zielona dioda, możesz zainicjować żądanie klienta z przeglądarki. Powinieneś zaopatrzyć cały projekt w źródło co najmniej 2A, aby zapewnić bezproblemowe działanie.
• Ten projekt został pomyślnie przetestowany z Google Chrome na komputery i Operą na smartfony.

Mam nadzieję, że podoba ci się ten Instruktaż, spróbuj tego i daj mi znać wynik. Planowałem zaprojektować płytkę PCB do tego projektu i wkrótce opublikuję ją tutaj. Pomysły na dalsze ulepszenia są mile widziane.

Ten projekt zajęło dużo czasu, aby zbudować i udokumentować, aby stworzyć Instructable. Uprzejmie zagłosuj na mnie w „Konkursie LED”, „Konkursie Arduino” i „Konkursie zdalnego sterowania”, jeśli uważasz, że warto. Mam nadzieję, że do zobaczenia z kolejną instrukcją

Drugie miejsce w konkursie LED 2017