ფერადი სინქრონიზებული სენსორული ნათურები: 5 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ამ პროექტისთვის ჩვენ გავაკეთებთ ორ ნათურას, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს მათი ფერი შეხებით და რომელსაც შეუძლია ამ ფერის ერთმანეთთან სინქრონიზაცია ინტერნეტით. ჩვენ გამოვიყენეთ ეს საშობაო საჩუქრად მეგობრისთვის, რომელიც გადავიდა სხვა ქალაქში. მან მიიღო ერთი ნათურა, მეორე კი ჩვენთან დარჩა. ამ გზით ჩვენ ორივეს გვაქვს ლამაზი გარეგნობის ნათურა, ამასთანავე შეგვიძლია ერთმანეთისთვის ფერების გაგზავნა. ეს არის სასიამოვნო და მაგარი გზა ერთმანეთთან კომუნიკაციისთვის, თუნდაც განცალკევებით და კომუნიკაციის ბევრად უფრო მსუბუქი ფორმა, ვიდრე ტექსტის, ხმის ან სურათების საშუალებით.

ეს პროექტი შთაგონებულია გერმანული რადიო შოუს Netzbasteln– ის Syncenlight– ის პროექტით, თუმცა ჩვენ ოდნავ შევცვალეთ პროგრამული უზრუნველყოფა მშვიდად და ავაშენეთ უფრო დახვეწილი ნათურები ჩვენი პროექტისათვის. ვიდეოში შეგიძლიათ ნახოთ როგორ მუშაობს. სადემონსტრაციო მიზნებისთვის ორი ნათურა პირდაპირ ერთმანეთის გვერდით დგას - მაგრამ ის კი იმუშავებდა, თუ ისინი პლანეტის მოპირდაპირე მხარეს იქნებოდა (სანამ WiFi არსებობს).

ნაბიჯი 1: საჭირო უნარ -ჩვევები, ინსტრუმენტები და ნაწილები

რადგან ჩვენ გვჭირდება ნათურის ელექტრონიკის შედუღება, ამ პროექტისათვის საჭირო მხოლოდ სპეციალური უნარებია შედუღების უნარი და ელექტრონიკის ძირითადი გაგება. თუ გესმით პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავების ზოგიერთი ძირითადი პლიუსი, ეს იქნება პლიუსი, რადგან თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ პროგრამული უზრუნველყოფა თქვენს საჭიროებებზე. მაგრამ თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ მისი გამოყენება ისე, როგორც ჩვენ გავაკეთეთ, შეგიძლიათ უბრალოდ ჩამოტვირთოთ პროგრამული უზრუნველყოფა და ატვირთოთ იგი თქვენს ნათურაზე.

ნაწილები, რომლებიც საჭიროა ნათურისთვის, ჩანს სურათზე ზემოთ. თუ გსურთ ააშენოთ ზუსტად ისე, როგორც ჩვენ გავაკეთეთ, მაშინ ეს არის ის, რაც გჭირდებათ:

• 100kΩ რეზისტორი
• Wemos D1 mini (ან სხვა ESP8266 დაფაზე დაფუძნებული დაფა)
• ზოგიერთი WS2812B LED (ან ერთეული ან მათი ზოლები)
• ზოგიერთი კაბელი
• USB კაბელი (იგივე ტიპი, რომელიც გამოიყენება სმარტფონებისათვის, უნდა იყოს მონაცემთა კაბელი)
• ლითონის ქოთანი
• მინის ვაზა
• ყინულის ყვავილის სპრეი (ან რაიმე მსგავსი)
• ორი ხის ჯოხი
• მუყაოს პატარა ნაჭერი (Wemos D1 mini ზომის)

ამ სიის ბოლო ხუთი ელემენტი არის ის, რაც ჩვენ გამოვიყენეთ ჩვენი ერთ -ერთი კონკრეტული ნათურის დიზაინისთვის. ეს არის ნათურის დიზაინი, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ, როგორც მაგალითს ამ ინსტრუქციებში. თქვენ შეგიძლიათ ააწყოთ თქვენი საკუთარი ნათურა, როგორც ეს, მაგრამ, რა თქმა უნდა, თქვენ ასევე შეგიძლიათ გახდეთ შემოქმედებითი ამ ნაწილში და შექმნათ თქვენი საკუთარი ნათურა, როგორც გსურთ. როგორც სურათებზე ხედავთ, მეორე, რომელსაც ჩვენ ვაშენებთ, განსხვავდება პირველისგან და ჩვენ უკვე გვაქვს იდეები ახალი ნათურის დიზაინზე. ასე რომ, ეს ის ნაწილია, სადაც თითქმის გაუთავებელი შესაძლებლობებია.

რა თქმა უნდა, ჩვენ არა მხოლოდ ნაწილები გვჭირდება, არამედ ინსტრუმენტებიც, რომ ყველაფერი ერთად გავაერთიანოთ. ამისათვის ჩვენ გვჭირდება შემდეგი ნივთები:

• soldering რკინის (პლუს solder)
• ზოგიერთი sandpaper
• მაკრატელი
• ცხელი დნობის იარაღი
• ხის ხერხი

ახლა, როდესაც ჩვენ გვაქვს ყველაფერი რაც გვჭირდება, ჩვენ ავუხსნით ნათურის ძირითად იდეას, როგორ მუშაობს ეს ყველაფერი და რა თქმა უნდა როგორ უნდა ავაშენოთ ნათურა.

ნაბიჯი 2: ძირითადი იდეა და როგორ მუშაობს იგი

ძირითადი იდეა ჩანს გაყვანილობის სქემაში. პროექტის გულში არის Wemos D1 მინი დაფა, რომელსაც აქვს ESP8266 მიკროკონტროლი. ESP8266– ის უპირატესობა ის არის, რომ ის იაფია და აქვს WiFi პირდაპირ ბორტზე, რაც ჩვენ გვჭირდება. ჩვენ გამოვიყენეთ Wemos D1 მინი დაფა, რადგან ამ დაფით თქვენ არ გჭირდებათ რაიმე დამატებითი ინსტრუმენტი პროგრამული უზრუნველყოფის მიკროკონტროლერზე ასატვირთად (სტანდარტული USB მონაცემთა კაბელის გარდა). მაგრამ ნებისმიერი ESP8266 დაფაზე უნდა იმუშაოს ამ პროექტზე.

ნათურის გასაკონტროლებლად ჩვენ გვსურს გამოვიყენოთ capacitive touch სენსორი (ასე რომ იგივე ძირითადი პრინციპი გამოიყენება სმარტფონების უმეტეს ეკრანებზე). ასეთი შეხების სენსორი შეიძლება შეიქმნას 100kΩ რეზისტორის შეერთებით ESP8266– ის ორ ქინძისთავთან (ჩვენს შემთხვევაში D2 და D5 ქინძისთავებით) და შემდეგ დამატებითი მავთულის შეერთებით D5 და შემდეგ ამ მავთულის შედუღებით ლითონის ფირფიტაზე. სად შეაერთებთ ამ მავთულს, თქვენ მიერ არჩეული ნათურის დიზაინზეა დამოკიდებული. გაყვანილობის სქემაში ჩვენ უბრალოდ გამოვიყენეთ ზოგადი ლითონის ფირფიტა, მაგრამ ჩვენი კონკრეტული ნათურის დიზაინისთვის ჩვენ ეს კაბელი მივაწებეთ ნათურის ლითონის ქვაბს. თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ ზუსტად როგორ მუშაობს ეს, ვებგვერდზე არის კარგი ახსნა Arduino ბიბლიოთეკისთვის, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ capacitive touch სენსორის დაპროგრამებისთვის.

ახლა, როდესაც ჩვენ გვაქვს რაღაც, რისი შეხებაც შეგვიძლია ნათურის გასაკონტროლებლად, შემდეგი რაც ჩვენ გვჭირდება არის სინათლის წყარო. ამისათვის ჩვენ გამოვიყენეთ WS2812B LED- ები. ისინი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა პროექტებში და მათი მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ თქვენ შეგიძლიათ გააკონტროლოთ მრავალი LED- ების ფერი მხოლოდ ერთი LED კავშირის გამოყენებით პირველ LED- სა და მიკროკონტროლერს შორის (ჩვენს შემთხვევაში დაკავშირებულია ESP8266- ის D8- თან). ჩვენს პროექტში ჩვენ ვიყენებთ ოთხ WS2812B LED- ს. გაყვანილობის სქემაში ნაჩვენებია ორი, მაგრამ დამატებითი LED- ების დამატება ზუსტად იგივეა, რაც მეორის დამატება: მეორე LED- ის DOUT pin უნდა იყოს დაკავშირებული მესამე DIN- თან და VSS და VDD უნდა იყოს დაკავშირებული მიწასთან და 5V პინი შესაბამისად. იმ WS2812B LED- ების დაპროგრამება შესაძლებელია მარტივად, მაგ. ადაფრუტის NeoPixel ბიბლიოთეკით.

ახლა ჩვენ გვაქვს ყველა საჭირო ინგრედიენტი: მიკროკონტროლერი WiFi შესაძლებლობებით, შეხების სენსორი ნათურის გასაკონტროლებლად და თავად სინათლის წყარო. მომდევნო ნაბიჯებში ჩვენ აღვწერთ როგორ ავაშენოთ ფაქტიური ნათურა და როგორ ატვირთოთ პროგრამული უზრუნველყოფა და რა უნდა გაკეთდეს ისე, რომ ორი (ან მეტი) ნათურის სინქრონიზაცია მოხდეს ინტერნეტში.

ნაბიჯი 3: ელექტრონიკის შედუღება

ასე რომ, უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ უნდა შევაერთოთ ყველა ელექტრონული ნაწილი ერთად. ჩვენ დავიწყეთ ერთი WS2812B LED- ების ერთად შედუღება (როგორც ეს ნაჩვენებია და აღწერილია წინა ნაბიჯში). თუ ჩვენ კვლავ გავაკეთებდით ამ პროექტს, ჩვენ ალბათ ვიყიდდით WS2812B LED- ებს ზოლის სახით. ეს ზოლები შეიძლება ისე მოიჭრას, რომ თქვენ გქონდეთ ზუსტად იმ რაოდენობის LED- ები, რაც გსურთ და შემდეგ თქვენ უბრალოდ უნდა შეაერთოთ ამ ზოლის DIN, VDD და VSS კონექტორები ESP8266- ის D8, 5V და G ქინძისთავებზე. ეს უფრო ადვილი იქნება ვიდრე ამის გაკეთება ისე, როგორც ჩვენ გავაკეთეთ, მაგრამ ერთი WS2812B LED- ების ერთად შედუღება ასევე შესაძლებელია, როგორც სურათებში ჩანს (თუმცა ჩვენი შედუღების სახსრები არ არის ძალიან ლამაზი - მაგრამ ისინი მუშაობენ)

შემდეგ ჩვენ შევაერთეთ რეზისტორი D2 და D5 ქინძისთავებს შორის. პინ D5– ზე ჩვენ ასევე გვჭირდება შედუღება დამატებით მავთულზე, რომელიც შემდგომში გაერთიანდება ნათურის იმ ნაწილზე, რომელიც უნდა ფუნქციონირებდეს როგორც შეხების სენსორი. სურათებში ხედავთ, რომ ჩვენ რეზისტორი არ დავამაგრეთ პირდაპირ დაფაზე, არამედ შევაერთეთ კონექტორები დაფაზე, რომელშიც შემდგომ დავდგით რეზისტორი. ეს იმიტომ მოხდა, რომ ჩვენ გვინდოდა გაგვეგო, რომელი რეზისტორი საუკეთესოდ მუშაობს ამ პროექტისთვის, მაგრამ თქვენ ასევე შეგიძლიათ რეზისტორი შეაერთოთ პირდაპირ დაფაზე.

როგორც ბოლო ნაბიჯი, ჩვენ შეგვიძლია დავუკავშიროთ ჩვენი USB კაბელი Wemos D1 mini– ს USB დანამატს (დარწმუნდით, რომ გაქვთ USB მონაცემთა კაბელი - ასევე არის კაბელები, რომლებიც მუშაობს მხოლოდ დასატენად, მაგრამ არა მონაცემთა გადასაცემად, მაგრამ ჩვენ გვჭირდება მონაცემთა შემდგომში პროგრამული უზრუნველყოფის განათების შესაძლებლობა).

ნაბიჯი 4: ლამპის მშენებლობა

ახლა, როდესაც ელექტრონული ნაწილები მზად არის, შეგვიძლია დავიწყოთ ნამდვილი ნათურის დამზადება. ამისათვის ჩვენ გვინდა ვაზა გავანათოთ ზემოდან ჩვენი LED- ებით და გვინდა რომ ნათურის შუქი იყოს დიფუზური. იმის გამო, რომ ვაზის ჭიქა, რომელიც აღმოვაჩინეთ, ძალიან გამჭვირვალეა, ჩვენ გამოვიყენეთ ყინულის ყვავილის სპრეი, რათა ჭიქას უფრო ყინვაგამძლე სახე მიეცა. არსებობს სპრეის რამოდენიმე ვერსია, რომელსაც შეუძლია შუშის უფრო ყინვაგამძლე ან დიფუზური იერი მისცეს, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ის, რაც შეგიძლიათ იპოვოთ. თუ თქვენ იყენებთ ამ სპრეის, დარწმუნდით, რომ ყველაფერი კარგად არის გამხმარი სანამ გააგრძელებთ. ამას შეიძლება რამდენიმე საათი დასჭირდეს, სპრეის მიხედვით, რომელსაც თქვენ იყენებთ.

ნათურის ასაშენებლად ჩვენ უნდა დავრწმუნდეთ, რომ ლითონის ყვავილის ქოთანი დარჩება ვაზის თავზე მარჯვენა სიმაღლეზე და რომ ელექტრონიკა არის მიმაგრებული ქოთნის შიგნით ისე, რომ LED- ები ანათებენ ვაზს. ამისათვის ჩვენ გამოვიყენეთ ორი ხის ჯოხი, ქვიშის ქაღალდი და ხის ხერხი ჯვრის გასაკეთებლად. ეს ჯვარი დაჯდება ვაზის თავზე და ჯვრის ბოლოები ქოთანზე იქნება წებოვანი. ამ გზით ჩვენ შეგვიძლია დავრწმუნდეთ, რომ ქოთანი სწორ სიმაღლეზეა (თუ ხის ჯვარს აქვს შესაბამისი ზომა).

ამისათვის ჩვენ პირველად გამოვიყენეთ ხერხი, რათა მივიღოთ ხის ჩხირები სწორი ზომისთვის. შემდეგ ჩვენ გამოვიყენეთ ქვიშის ქაღალდი, რომ გავხეხოთ ღარი ერთ -ერთი ჯოხის შუაში. ახლა ჩვენ მეორე გავამაგრეთ ღარში ცხელი დნობის იარაღის დახმარებით. თუ ამას ვაზის თავზე დავაყენებთ, ის კარგად არ ჯდება, რადგან ჩხირები არ არის იმავე დონეზე. ასე რომ, ჩვენ დავხურეთ ორი ახალი ღარი ჯოხის ბოლოებზე, რომელიც ქვედა დონეზეა, ისე რომ ჯვარი მშვენივრად ჯდება ვაზაზე. ეს კარგად ჩანს სურათებში.

თუ ყველაფერი კარგად ჯდება, შემდეგი ნაბიჯი არის მუყაოს წებოს ჯვრის თავზე. ეს უნდა იყოს ჯვრის მხარეს, სადაც არ არის ღარები. შემდეგ ჩვენ დავაწებეთ Wemos D1 მინი დაფა მუყაოს თავზე და LED- ები ჯვრის მეორე მხარეს.

შემდეგი ნაბიჯი არის ლითონის ქვაბში შემაერთებელი კაბელი რეზისტენტული შეხების სენსორისთვის. ამ გზით ჩვენ შეგვიძლია გავაკონტროლოთ ნათურის ფერი ქოთანზე შეხებით. თუ ეს გაკეთდა, ხის ჯვარი შეიძლება მიმაგრდეს ლითონის ქვაბზე ცხელი დნობის იარაღით, შემდეგ კი ჯვარი და ქვაბი შეიძლება წებოს ვაზის თავზე.

როგორც ბოლო ნაბიჯი, ჩვენ შეგვიძლია წებოვნოთ USB კაბელი სუპერ წებოთი ვაზაზე ისე, რომ ყველაფერი ლამაზად და მოწესრიგებულად გამოიყურებოდეს. ახლა ჩვენ თითქმის დავასრულეთ.

ნაბიჯი 5: ჩადეთ იგი ოპერაციაში

ბოლო ნაბიჯი არის პროგრამული უზრუნველყოფის ატვირთვა ნათურაზე და სერვერის კონფიგურაცია, რომელიც გამოყენებული იქნება ნათურის სინქრონიზაციისათვის. თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ, თუ როგორ მუშაობს ზუსტად პროგრამული უზრუნველყოფა, გირჩევთ შეისწავლოთ წყაროს კოდი, ჩვენ აქ არ შევალთ ძალიან დეტალურად. მაგრამ ძირითადი იდეა ისაა, რომ თითოეული ნათურა, რომლის სინქრონიზაციაც გსურთ, უნდა იყოს დაკავშირებული იმავე MQTT სერვერთან. MQTT არის შეტყობინებების პროტოკოლი ნივთების ინტერნეტისა და მანქანას მანქანასთან კომუნიკაციისთვის. თუ რომელიმე ნათურა იცვლის ფერს, ის გამოაქვეყნებს მას MQTT სერვერზე, რომელიც შემდეგ სიგნალს გაუგზავნის ყველა სხვა ნათურას, რომელიც ეუბნება მათ შეცვალონ ფერიც.

მაგრამ არ ინერვიულოთ, თქვენ არ გჭირდებათ რაიმე გაიგოთ MQTT– ის შესახებ, როგორ მუშაობს იგი ან როგორ უნდა დააყენოთ MQTT სერვერი, თუ უბრალოდ გსურთ ნათურის გამოყენება. რა თქმა უნდა, თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ და დააკონფიგურიროთ თქვენი საკუთარი სერვერი, თუ გსურთ. მაგრამ თუ თქვენ არ გსურთ ამის გაკეთება, ასევე არსებობს რამდენიმე სერვისი, სადაც შეგიძლიათ იქირაოთ MQTT სერვერი, რომელიც განთავსებულია ღრუბელში. ჩვენ გამოვიყენეთ CloudMQTT ამისათვის, სადაც შეგიძლიათ მიიღოთ ძალიან შეზღუდული სერვერი თუნდაც უფასოდ (მაგრამ საკმარისი ფუნქციონირებით და გამტარუნარიანობით ჩვენი მიზნებისთვის). უფასო გეგმას ჰქვია საყვარელი კატა და თუ თქვენ მიიღებთ ერთ მათგანს, თქვენ უბრალოდ უნდა გადახედოთ დეტალებს → ინსტანციის ინფორმაცია და იქ შეგიძლიათ ნახოთ თქვენი MQTT ინსტანციის სერვერი, მომხმარებელი, პაროლი და პორტი. ეს ღირებულებებია ყველაფერი რაც თქვენ გჭირდებათ, ასე რომ ჩაწერეთ ისინი:-)

ახლა პროგრამული უზრუნველყოფის ნათურაზე ასატვირთად თქვენ უნდა დაუკავშიროთ USB კაბელი თქვენს ლეპტოპს ან კომპიუტერს და შემდეგ შეგიძლიათ ატვირთოთ პროგრამული უზრუნველყოფა Arduino პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით. როგორ დააინსტალიროთ და დააკონფიგურიროთ Arduino პროგრამული უზრუნველყოფა ESP8266 დაფაზე დაფუძნებული გამოყენებისათვის, კარგად არის განმარტებული ამ ინსტრუქციებში, ამიტომ ჩვენ არ გვჭირდება ამ ნაბიჯების გამეორება აქ.

მას შემდეგ რაც დააინსტალირებთ და დააკონფიგურირებთ ყველაფერს რაც გჭირდებათ, გადადით ინსტრუმენტებში Lib მართეთ ბიბლიოთეკები Arduino პროგრამულ უზრუნველყოფაში და დააინსტალირეთ ბიბლიოთეკები, რომლებიც საჭიროა ამ პროექტისათვის: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (ვერსია 0.11) და ArduinoJson (ვერსია 5, არა ბეტა 6 ვერსია). თუ ისინი დაინსტალირებულია, შეგიძლიათ გადმოწეროთ ნათურის წყაროს კოდი ჩვენი პროექტის Github საცავიდან და ატვირთოთ იგი ნათურაში Arduino პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით.

თუ ყველაფერი კარგად წარიმართა, ნათურა ახლა დაიწყება და მზად არის გამოსაყენებლად:-) გაშვებისას ის ცისფერი გახდება და შეეცდება დაუკავშირდეს ცნობილ WiFi- ს. პირველი გაშვებისას ნათურამ აშკარად არ იცის WiFi– ს შესახებ, ასე რომ ის დაიწყებს საკუთარ ცხელ წერტილს (სახელი, რომელიც არის „Syncenlight“- ის კომბინაცია და ESP8266– ის უნიკალური იდენტიფიკატორი, რომელიც თქვენ გამოიყენეთ). შეგიძლიათ დააკავშიროთ მაგ. თქვენი სმარტფონი ამ WiFi– ზე და თქვენ მიხვალთ ნათურის კონფიგურაციის გვერდზე, სადაც შეგიძლიათ დააკონფიგურიროთ თქვენი WiFi სერთიფიკატები და ასევე შეიყვანოთ MQTT სერვერის საჭირო პარამეტრები (ის, რაც რამდენიმე აბზაცის დასაწერად დაგჭირდათ ადრე). თუ თქვენ დაასრულებთ, ნათურა გადატვირთეთ და ახლა სრულიად მზად არის გამოსაყენებლად!

გვაცნობეთ როგორ მოგეწონათ ეს პროექტი ან თუ გაქვთ რაიმე შეკითხვა, ვიმედოვნებთ რომ მოგეწონათ ეს ინსტრუქცია:-)