Széles körű, szinkronizált LED -ek: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Volt néhány vezeték nélküli LED -sávom, amelyeket gondoltam kirakhatok az ünnepekre. De az udvaromban ugyanúgy beköthették volna őket. Szóval, mi a hűvösebb kihívás? LED dekoráció a házamban, a szinkronizált kijelzővel! Ebben az őrült évben ez egy módja annak, hogy összekapcsoljunk minket.

Ezek ESP8266 tápellátású LED -szálak, és WiFi hálóval vannak összekötve, így mindannyian ugyanazt a lépést mutatják az animációs sorozatban egyszerre. Mivel mesh kódot használnak a csatlakozáshoz, néhány háztömbnyire lehetnek egymástól, és az üzenetek csomópontról csomópontra kerülnek továbbításra.

5 voltról működnek, én pedig hálózati adaptereket használtam, de egy ideig USB -s elemekkel is működhetnek. Tehát hordozhatóak, saját WiFi hálózatukat üzemeltetik, amely nincs csatlakoztatva az internethez, és le tudnak futni a hálózatról.

Minden szomszédunk izgatott volt, hogy megkapta ezt a közös dekorációt, és nagyon szép, ahogy látja, hogy mindegyik ugyanazt a kijelzőt mutatja, miközben sétál az utcán. Van néhány képem néhányról a házam előtt tesztelésre, de nagyon nehéz volt lefényképezni őket az utcán.

1. lépés: Alkatrészek

ESP8266 D1 Mini - A D1 Mini modulokat használtam, mivel csak egy I/O tűre van szükségem a LED -ekhez. Ez a projekt forrasztás nélkül elvégezhető egy ilyen terminálpajzs és egy másik ESP8266 modul használatával. A D1 Mini -nek van egy jobb antennával rendelkező változata - a D1 Mini Pro. Kerámia antennával és U. FL csatlakozóval rendelkezik külső antenna számára, de a külső antenna 0 ohmos felületi ellenállását el kell helyeznie. További vita egy későbbi lépésben.

WS2811 LED szálak - WS2811 szálakat használtam, mivel vízállóak (kivéve a JST csatlakozókat) és könnyen kezelhetők. A WS2812b "Neopixel" szalagok pontosan ugyanazt a kódot használnák, stb. Én 5v -osokat használtam, de 12V -ban kapható (kevesebb áramot használjon) - akkor szükség van egy feszültségátalakítóra az ESP8266 -okhoz. Igény esetén WS2811 LED szálakat is kaphat vízálló csatlakozókkal. Az általam használt LED -szálak mindkét végén JST SM csatlakozók vannak - a bemenet a hüvely, bár láttam másképp is bekötve (bemenetként férfi). Az irányt maguk a LED -ek is jelzik. Vannak befecskendező vezetékek is - levágtam a végeket, hogy az ónozott részek ne záródjanak rövidre. 10 darabos kiszerelésben is megvásárolhatja őket.

330 Ohm 1/4 W ellenállás - ezt használják az ESP8266 adattüskéjén, hogy megakadályozzák a LED -ek villogását.

JST SM 3 tűs férfi csatlakozó - Ezek a LED szalagokhoz csatlakoznak. Ne feledje, hogy a "férfi" csatlakozó fedéllel van ellátva.

2,1 mm -es CCTV női csatlakozó - ezeket a tápcsatlakozóhoz használják. Ehhez használhat más csatlakozórendszert is.

5 V -os tápegység - az erősítő minősítése attól függ, hogy hány LED -je lesz. Egy 2A -es valószínűleg megfelel 50 vagy 100 LED -nek, amelyek soha nem világítanak teljesen (további információért lásd a bekötési lépést).

JST SM 3 tűs hosszabbító vezeték vagy 2,1 mm -es hosszabbító vezeték - mivel a D1 Mini JST csatlakozója közel van a LED -ekhez, általában olyan hosszabbítót szeretne, amely lehetővé teszi a LED -ek távolabbi elhelyezését a CPU -tól. Az én esetemben végül magasabbra tettem a CPU -t a dekorációban, hogy jobb WiFi hatótávolságot érjek el, ezért a CPU -t a LED -ek közelében tartottam, és helyette 2,1 mm -es hosszabbítót használtam.

Az USB - 2,1 mm -es kábel - ez opcionális - lehetővé teszi a szál táplálását bármilyen USB -forrásból vagy akkumulátorból.

3 mm -es zsugorcső - ebből csak körülbelül 1 hüvelykre van szüksége a D1 Mini ellenállásának lefedéséhez.

20 mm átlátszó hőre zsugorodó cső - ez részben opcionális a D1 Mini csatlakozóinak védelme érdekében. Ha a cső összenyomja a kapcsolót, feltétlenül rögzítse a visszaállítási kapcsoló körül az alkalmazás után.

Vízálló doboz - a külső tápegység és a CPU védelmére. A legtöbb szomszédom csak műanyag zacskót használt.

1/2 "EMT cső - egy 29" -os darab illeszkedik a cukorka nád alakjához - 4 cipzárral kötöttem meg. Kipróbáltam 1/2 "PVC -t, és illeszkedik, de érinti a LED -eket mindkét oldalon.

3/8 "x 3" betonacél - miután az EMT -t rögzítette az alakzathoz, ütheti a betonvasat a talajba, és ráhelyezheti az EMT csövet. 1/2 "betonacél illeszkedik, de le kell vágnia hajlított alkatrészeket, és közel van - ha lelapul, vagy bármi más ütéskor, akkor nagyon szoros lesz. Tehát a 3/8 "nagyobb valószínűséggel könnyen tisztítja az EMT cső belső átmérőjét.

Candy Cane forma - lásd ezek lépését, barkácsolhatsz egy alakzatot, boríthatod egy bokorra, vagy használhatsz ilyen formát.

2. lépés: A vezérlő összeszerelése

A vezérlő a D1 Mini -ből (ESP8266), egy 2,1 mm -es CCTV hüvelyből, egy 330 ohmos ellenállásból és egy 3 tűs JST dugóból áll.

A projekt feltételezése szerint 50-100 LED-et használ. Ha többet szeretne használni, akkor a befecskendezést kell használnia az összes LED táplálásához. Lásd ezt a másik Instructable -t, hogy mélyebb vitát folytasson erről.

Ha 50 LED -et teljesen fehéren világítanak, 50 x 0,06A = 3amper. Tehát a 2A adapterrel feltételezzük, hogy soha nem fognak teljesen bekapcsolni. 100 LED esetén a maximális 6A, ezért még jobban ügyelni kell arra, hogy egyszerre csak néhány legyen bekapcsolva. Még 100 darab, egyenként 0,02 A -os LED esetén is 2 Amper -t használunk. Tehát nagyobb áramerősségű tápegység ajánlott, bár úgy állítottam be a kijelzőket, hogy ne használják egyszerre az összes LED -et vagy színt, sokat tompítottam, és 2A tápegységgel kezdtem, nagyobb tartalékkal. Ez egy nagyszerű cikk az energiaigény csökkentéséről.

A 330 ohmos ellenállás az adatvezetékkel összhangban van, hogy megakadályozza a villogást az elektronikus csengetéstől, mivel az adatok meglehetősen magas frekvenciájúak. Ez inkább sok LED -es tényező, de jó gyakorlat, ha hozzáadjuk.

Az ellenállást közvetlenül a D1 Mini -hez forrasztottam, de a vezeték kb. tábla.

20 mm átlátszó hőzsugorítást használtam, hogy megvédjem a D1 Mini -t a fém érintésétől. Ellenőrizze az oldalsó visszaállító kapcsolót - előfordulhat, hogy kissé le kell vágnia a hőzsugorodást, hogy ne nyomja meg a kapcsolót. Szükségem volt rá az egészben.

Vegye figyelembe, hogy úgy tűnt, hogy nincs szükségem szintváltóra a 3,3 V -os ESP8266 kimenetekről és az 5 V -on működő LED -ekről (mivel a LED -chip specifikációi szerint az adatvonal nem lehet kevesebb, mint a kínálat 70% -a). Szükségem volt egy diódára/áldozati LED -re a korábbi projektekben (3. lépés), WS2812b csíkokkal, de a LED -ek közvetlen WS2811 chipjei eddig rendben lévőnek tűnnek.

Ezt forrasztás nélkül is megteheted! Egy másik CPU -val rendelkező ESP8266 terminálpajzs ugyanolyan jól működne. A D1 Mini formatervezés szép és kicsi, de mindegyik hasonlóan működik.

3. lépés: Alakzatok

A LED -szálak lehetnek szabad formájúak, vagy formázhatók - akár barkácsolással, akár online áruházból. Rendeltem néhány formát a HolidayCorótól - néhány kis LED -fát, harisnyát és cukorkát. A harisnya szépen elvitt 50 LED -et - egy szál hossza. A kis fa 100 LED -et vesz igénybe, de a felét megteheti, ha akarja - az utcára nézve. Végül a cukorka volt a szomszéd kedvence, mert kicsit nagyobb volt. 99 LED, és az utolsót hátul hagytam azzal a gondolattal, hogy használható hibakeresésre.

Mivel a formák fehér színűek voltak, úgy döntöttünk, hogy piros csíkokat festünk rájuk, hogy nappal jobban nézzenek ki. Elfedtem őket, gyorsan finom homokot csináltam, acetonnal (teljes erősségű körömlakklemosóval) törölgettem, és két réteg festéket használtam, amely műanyagon működik. Úgy tűnt, jól tapad. Mi többnyire az egyik oldalon, a másik oldalon pedig néhányan csináltunk pár házat, amelyekből kettő volt.

4. lépés: Kód és WiFi

A D1 Mini egy Espressif ESP8266 modult használ. Az Arduino IDE segítségével programoztam, így olyan, mint egy erőteljes Arduino, beépített WiFi -vel. Számos utasítás található az interneten az Arduino IDE konfigurálására az ESP8266 és D1 Mini készülékekhez, így itt nem ismétlem meg őket.

A kód egy korábbi Instructable alapján készült. A Painless Mesh könyvtárat használja, hogy az összes CPU egymással beszéljen. A FastLED könyvtárat használtam, mivel korábban problémáim voltak a hálókönyvtárral és a Neopixel könyvtárral, és ezúttal nem teszteltem újra.

Nem vagyok biztos abban, hogy mi a maximum a csomópontok számában. Egyes bejegyzések azt jelzik, hogy az üzenetek száma és a CPU-típusok korlátozzák, és talán a korlát 30-60 csomópont körül van. Ez az alkalmazás nem küld sok üzenetet - csak az animáció változik, bár vannak automatikus üzenetek, például a hálóváltás és az időszinkronizálási üzenetek.

Kódolás közben csatlakoztathatja a LED -eket a D1 Mini -hez, de szükség lehet külső tápegységre, ha 50 -nél több van, mivel valószínűleg túllépi a számítógép USB -portjáról és a D1 Mini tápszabályozójáról származó tápellátást. Ennek ellenére, mivel a kódom nem kapcsolta be teljesen a LED -eket, 100 LED -et tudtam programozni az USB -kapcsolaton, gond nélkül.

Az ESP8266 modul beépített WiFi -vel rendelkezik. Mivel az általunk használt hálókód (PainlessMesh) hozzáférési pontot hoz létre minden modulban, fontos a környéki széles elérés tartománya. Édességdoboz formákat használtam, és a CPU -t a tetejére tettem, hogy a legjobb tartományt érjem el, és körülbelül 50-100 láb volt - egy vagy két udvar a szomszédságomban. A magasabb és jobb látómező (LOS) javítja a dolgokat. A hatótáv bizonyos esetekben átkelt az utcán (inkább a LOS -t blokkoló autóktól függött).

Volt néhány ház, amelyek nem voltak szinkronizálva a WiFi akadályok miatt, de a fények akkor is jól néznek ki, ha nincs szinkronizálva. Készítettem egy "ismétlő" csomópontot, csak egy D1 Mini -vel egy USB -akkumulátorral működő pálcán. A házak közé helyezve megfelelően szinkronizáltak. Egy távolabbi ismétlőhöz használhat napelemes USB akkumulátort, bár nem töltődnek túl gyorsan.

Még mindig tapasztaltam időszakos szinkronizálási problémákat, majd ezt a megjegyzést találtam a túl sok csomópontról vagy azok szétosztásáról:

gitlab.com/painlessMesh/painlessMesh/-/wik…

Ezzel a beállítással sokkal jobban kezdett működni! Ez az egyik csomópontot jelöli ki főként, így a vezérlő csomópont tárgyalására szolgáló kódom nem szükséges, ami feloszthatja a hálót. Csatoltam egy frissített/alternatív kódmintát. Ez a megközelítés megköveteli, hogy a fő csomópont be legyen kapcsolva, hogy szinkronizálhassák őket, így a háló nem olyan hibatűrő, de jobban működik, ha elosztják az enyémet. Feltétlenül szerkessze az adott verzió kódját - csak egy csomópontot kell gyökérbe állítani - lásd a megjegyzéseket a kódban.

Hozzáadtam még egy frissítést a SetRoot változathoz: Kódot adtam az ESP8266 alaphelyzetbe állításához, ha 10 percig nincs parancs. Ez lehetőséget ad a csomópontnak, hogy újra felfedezze a gyökércsomópontot. Ez látszólag segített néhány távolabbi csomóponton.

A szezon végén tesztelhettem néhány D1 Mini Pro modult. Kerámia antennájuk van a táblán, és használhat U. FL csatlakozót és külső antennát is, ha nulla ohmos ellenállást mozgat. Kipróbáltam egy párat, akinek szinkronizálási problémái voltak a kerámiaantennákkal a D1 Mini Pro -val, és jobban működtek. Később teszteltem egy csomóponttal a házamban. Az eredmények alapján jövőre áttérünk a kerámiaantennákkal a D1 Mini Pro modulokra.

Távoli D1 Mini esetén: Csak a külső antennával rendelkező D1 Mini Pro látta, és a jelerősség alacsony volt

Távoli D1 Mini Pro kerámia antennával: A D1 Mini, a D1 Mini Pro kerámia antennával és a D1 Mini Pro külső antennával nagyjából azonos jelerősséggel látták, így ez javulás volt. A táblák (antennák) tájolása bizonyos mértékig számít

Távoli D1 Mini Pro -val, külső antennával: Az összes többi tábla látta, de a jelerősség nem volt sokkal jobb, mint a fedélzeti kerámiaantennával végzett tesztek, így nem fogom zavarni a nulla ohmos ellenállások mozgatását és az antennák felhelyezését. Nyalóka

5. lépés: Végső összeszerelés

Miután elkészítette és beprogramozta a vezérlőt, mindössze annyit kell tennie, hogy csatlakoztatja a LED -eket a vezérlőhöz a JST vezetékekkel, és 5 V -os tápegységgel a 2,1 mm -es aljzaton.

A JST kiterjesztés segíthet abban, hogy a vezérlő és a hálózati adapter mindig távol legyen a LEDektől. Vagy, hogy a CPU-t magasabbra tegyem, egy kis műanyag zacskót tettem rájuk, csavaros rögzítéssel, és 2,1 mm-es hosszabbítót használtam a tápegységhez.

A vízálló doboz segít megvédeni az adaptert és a CPU -t, de a szomszédaim többsége egyszerű műanyag zacskót használt.

Második díj a Holiday Decorations Speed Challenge versenyen