Wifi хяналттай LED тууз бүхий бага полимер хүн: 8 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Энэхүү интерактив ханын урлагийн бүтээл нь ойролцоогоор 39 "өндөр, 24" өргөн юм. Би Клемсоны их сургуулийн Student Makerspace дээр лазераар мод тайрч, дараа нь бүх гурвалжинг гараар будаж, арын хэсэгт нь гэрэл суурилуулав. Энэхүү зааварчилгаа нь миний яг энэ бүтээлийг хэрхэн хийсэн талаар судалж үзэх болно, үүний тухай ойлголт нь өөр хэн нэгэнд өөрийн гэсэн өвөрмөц уран бүтээл хийх урам зориг өгнө гэж найдаж байна. Энэ нь хаяглагдах WS2812B LED туузны гэрэл, ердийн RGB LED зурвасын гэрэлтэй ESP8266 микроконтроллерийг ашигладаг.

Материал ба эд анги

• 1/4 "мод - 40" х 28 "(Манай лазер таслагчийн хамгийн дээд хэмжээ)
• 1/8 "тунгалаг нийлэг - TAPPlastics (би гэрэлтүүлгийн цагаан, 69%ашигладаг)
• Зайны багц - TalentCell 12V/5V батерейны багц (би 12V/6000mAh багц ашигласан)
• RGB LED зурвас - 6 фут (стандарт 4 утас, RGB гэрэл бүгд нэг модульд байдаг 5050 хувилбар)
• Олон гэрлийг ХОУХ -ны удирдлагад зориулсан TIP122 транзистор
• WS2812B LED зурвас - 2 фут (би метр тутамд 144 LED бүхий хувилбарыг ашигласан)
• ESP8266 NodeMCU микроконтроллер
• Хатуу цөмт 22 хэмжигч холбогч утас (link1 - link2 - link3 - link4)
• 300 орчим эсэргүүцэл
• Будгийн багс
• Будаг - Би ихэвчлэн Craft Premium будаг хэрэглэдэг байсан. Зургийн алхам дахь дэлгэрэнгүй мэдээлэл

Багаж хэрэгсэл

• Лазер таслагч руу нэвтрэх (би үүнийг Клемсон дээр ашигласан)
• Гагнуурын төмөр
• Халуун цавуу буу (энэ нь зайлшгүй шаардлагатай)
• Утас таслагч/хуулагч
• Adobe Illustrator
• Тэвчээр

Алхам 1: Illustrator дээр дизайн хийх

Эх зураг бол Уильям Тиалын зурган чимэглэл юм, түүний портфолионд түүний бусад гайхалтай бүтээлүүдийг харуулаарай: https://www.behance.net/tealeo93 (Энэ бол түүнийх гэж бодож байна - Би GoogleImages, Pinterest, GraphicDesignJunction, Behance)

Би "Бага полимер төмөр хүн" эсвэл "Геометрийн төмөр хүний ханын цаас" гэсэн хайлтыг google-ээс хайж олохдоо эх зургийг олсон. Би зургийг татаж аваад Adobe Illustrator дээр нээсэн.

Дараа нь би Illustrator -ийн үзэг хэрэгслийг ашиглан зурган дээрх мөр бүрийг гараар зурсан. Би үүнийг хийсэн бөгөөд ингэснээр лазер таслагч нь бүх дотоод зураасыг дүрсийг бүхэлд нь растер болгохын оронд бага хүчээр вектор огтлох байдлаар сийлбэрлэх боломжтой болгосон. Үүнийг хийхэд хэдэн цаг зарцуулсан (ойролцоогоор 3 хичээлийн үе)

Зургийг бүхэлд нь тоймлосны дараа би эдгээр бүх мөрүүдийг нэгтгэн гар, цээж, нүдний дүрс зурсан. Би эдгээрийг бүгдийг нь бүлэг болгож, бөглөх өнгийг нь цэнхэр болгож тохируулсан бөгөөд ингэснээр би ялгахад хялбар байв. Би тэдгээрийг нийлэг зүсэх зориулалттай тусдаа файл руу хуулсан.

Нийлэг хэсгийн хувьд би нийлэг эдлэлийнхээ үр ашгийг нэмэгдүүлэхийг хүссэн тул үүнийг https://svgnest.com/ вэбсайтад байршуулж, зөвхөн нийлэг зүсмэлүүдтэй файл байршуулж, хэсгүүдийг "үүрлэх" боломжийг олгосон юм. Энэ нь хог хаягдлыг багасгахын тулд хуудсан дээрх хэсгүүдийнхээ хамгийн оновчтой байршлыг тодорхойлохын тулд зарим давталт, гайхалтай алгоритмыг ашигладаг. Энэ нь IronManAcrylic.ai файлд байгаа тохиргоог гаргадаг.

Алхам 2: Лазер хайчлах

Модыг огтлохын өмнө би шүршиж праймераар будаж, дараа нь бага зэрэг зүлгэж, гөлгөр болгож эхлэв. Будаг нь дараа нь илүү жигд гарч ирэхийн тулд би үүнийг хийсэн.

Би модны дунд хэсгийг тойрон огтлохдоо Clemson Makerspace дахь 60W Epilog Fusion M2 40 дээр 100% -ийн 6% -ийн хурдыг ашигласан. Энэ нь ихэнх тохиолдолд үр дүнтэй байсан боловч мод нь буланд маш их мушгирсан байсан тул лазерын өнцгийг дахин төвлөрүүлж, зүсэлтийн хэсгийг дахин ажиллуулах шаардлагатай болсон.

Би мөн дотор талын бүх гурвалжингийн шугамыг зурсан тул дээрх видеон дээр үзүүлсэн шиг вектор огтлолыг ашиглан эдгээр бүх шугамыг хурдан сийлсэн. Энэ нь файлыг растераар зурахаас хамаагүй хурдан байсан юм. Би 70% хурд, 50% хүч зарцуулсан гэж бодож байна, гэхдээ та туршилт хийх хэрэгтэй болно.

Би 1/8 акрилийг анх 100% чадал, 8% -ийн хурдаар хайчилж авсан бөгөөд энэ нь арай хэтэрхий хүчтэй байсан бөгөөд хамгаалалтгүй акрил дээр бага зэрэг толбо үлдээсэн тул би үүнийг 14% хурдтайгаар хийсэн бөгөөд энэ нь увдис шиг ажилласан.

Алхам 3: Уран зураг

Тиймээс. Маш их. Уран зураг. Энэ нь ойролцоогоор 20 цаг зураг зурсан гэж би бодож байна.

Хэрэв та ийм олон гурвалжинтай төсөл хийх гэж байгаа бол үүнийг өөрөө бүү зураарай. Төмөр эсвэл модон дээр зургийг хэвлүүлэхийн тулд мөнгө төлөөд дараа нь хайчилж ав, эсвэл өөр зүйл дээр хэвлээд тэр хэсгийг хатуу зүйл дээр наа. Хэрэв та зураг зурах дургүй бол өөрөө зурж болохгүй.

Би үүнийг зурахдаа гурвалжин бүрийг тоймлохын тулд FrogTape зураачдын соронзон хальсыг ашигласан. Энэ нь гурвалжин бүрийг соронзон хальсны хүрээгүйгээр гараар бөглөх гэсэн анхны оролдлогоос илүү тогтвортой үр дүнг надад өгсөн юм.

FrogTape нь цагаан эсвэл цэнхэр будгийн соронзон хальснаас хамаагүй илүү тод шугамуудыг өгдөг. Таны цаг хугацаа, эрүүл саруул байдал нь нэмэлт $ 2/өнхрөх соронзон хальсны үнэ цэнэтэй юм. Хэрэв та илүү нарийхан байхыг хүсч байвал та яг нарийн хутгаар хутганы тусламжтайгаар соронзон хальсны хэд хэдэн давхаргыг жижиг зурвас болгон хайчилж авах боломжтой бөгөөд ингэснээр нэг гурвалжинг тоймлоход хөрш зэргэлдээх гурвалжинг далдалж болохгүй.

Би хямдхан, зураг зурах туршлага багатай тул Майклс эсвэл Хобби лоббигийн 2 унц будаг хэрэглэсэн. Би Craft Smart Premium шугамыг нэлээд сайн бүрхсэн болохыг олж мэдээд CraftSmart Premium Metallic F Баярын улаан будгийг цагаан эсвэл хар өнгийн хольсон өнгийг ашиглан улаан өнгийн сүүдрийнхээ 95% -ийг хийжээ. Шар бол зүгээр л Craft Smart дээд зэрэглэлийн шар өнгөтэй байсан бөгөөд үүнийг бага зэрэг гялалзуулахын тулд бага зэрэг алт хаяжээ.

Хэрэв та хямд үнэтэй будагны талаар илүү сайн мэддэг бол коммент хэсэгт мэдэгдээрэй. Доорх цагаан өнгийг харуулахгүйн тулд би ихэвчлэн хоёр давхар будаг хийдэг байсан бөгөөд үүнээс зайлсхийх илүү сайхан будагтай болсондоо баяртай байна.

Бүгдийг будсаны дараа (гэхдээ нийлэг хэсгүүдэд наалдахаас өмнө) би будгийг хамгаалж, гялалзсан болгохын тулд гялгар тунгалаг цув цацагч хэрэглэсэн.

Алхам 4: Нийлэг хэсэг ба нийлэг арын гэрэлтүүлэг

Нийлэг эдлэлийг холбох нь жаахан бэрхшээлтэй байсан, учир нь миний ажлын ширээ/модон хэсэг хоёулаа бага зэрэг хазайсан тул миний эпокси хийхэд хангалттай урт хугацаанд хэвтэх болно гэж би баталж чадахгүй. Шийдвэр гаргахын тулд би нааж байсан нийлэг материалынхаа ойролцоох модыг ширээн дээр дарж, эхлээд халуун цавуугаар нийлэг хэсэг бүрийг байрлууллаа. Халуун цавуу нь нийлэгний урд талаас харагддаг тул дараа нь Gorilla Glue -ийн хоёр хэсгийг эпокси ашиглан шүдний чигчлүүрээр түрхэж, нийлэг хэсгүүдийг тогтмол байлгадаг. Би жижиг бахө бариад буцаж очоод халуун цавууны анхны хэсгүүдийг олж авлаа.

Би нийлэг хэсэг бүрт тусдаа гэрлийн модуль хийсэн. Эхлээд би 1/4 хар хөөсөнцөр хавтанг шаардлагатай хэмжээнээс арай том хэмжээтэй болгож хайчилж, нийлэг хавтангийн тоймыг зураад дараа нь LED туузыг ихэвчлэн нийлэг хучигдсан байдлаар хайчилж, наажээ. талбай.

Энэ алхамыг прототип хийх самбар болон хэд хэдэн шураг хавчаараар хийх нь илүү дээр байх болно, гэхдээ би утсыг холбож эхлэхэд бэлэн байсан юм. Шийдвэр гаргахын тулд би зарим эмэгтэй толгойн толгойн туузыг 4 оролт болгон бууруулсан - Ground, 5V in, data in, data out. Би эмэгтэй толгойн туузыг хөөсөнцөр хавтан дээр халуун нааж, бүх гэрлийг хамтад нь гагнаж эхлэв.

Гагнуурын дэвсгэр нь жижиг хэмжээтэй байсан тул гагнах нь үнэхээр хэцүү байсан. Аз болоход надад бүх хүч, газрын дэвсгэр хоёр боломж байсан, учир нь тууз бүрийг аль ч талаас нь эрчим хүчээр хангах боломжтой байв. Мэдээллийн утас нь могойн хэлбэрээр урсдаг тул би туузыг тавив. Би тохируулж болох температуртай гагнуурын төмрийг ашигладаг бөгөөд температур нь ногоон өнгийн дээд хэсгийн дээд хэсэгт байх нь надад таалагддаг болохыг олж мэдсэн. Олон жилийн турш ашиглаж байсан гагнуурын төмрийн үнэ хямд, температурын хяналтгүй байсан тул надад халуун байх магадлалтай. мөн халуухан гүйв.

Бүх зүйл гагнаж дууссаны дараа би хөөсөн хавтангийн туузыг хайчилж, цус алдалтыг багасгахын тулд яг нарийн хутга (шинэ иртэй) ашиглав. Би илүү урт судалтай байсан тул харын оронд цагаан өнгийг ашигласан бөгөөд энэ нь сайн зүйл байсан, учир нь туршилтын явцад LED туузны хэсэг асаалттай байгаа эсэхийг ар талаас нь харах боломжийг надад олгосон юм.

Алхам 5: Үлдсэн электрон бараа

Би төслүүдээ холбохын тулд эхлээд цахилгаан оролт, дараа нь хянагч, дараа нь самбарын бусад элементүүд болон дагалдах хэрэгслүүдийг оруулахыг хичээдэг. Би батерейны багцыг халуунаар нь нааж, дараа нь хуваасан DC үүрний кабелийг чиглүүлэв, ингэснээр цэнэглэх оролт нь төслийн ирмэгээс хялбархан цэнэглэгдэх боломжтой болно. Батерейны багц нь хуваагдсан кабельтай ирдэг бөгөөд батерейг ашиглагдаж байх үед цэнэглэх нь зүгээр гэж зааварт заасан байдаг.

Би хямд микро-USB кабелийг каннибалчилж, микро USB үзүүрийг DC баррель үүрээр сольсон тул 5V оролтыг ашиглах боломжтой болсон. Би 5V -ийг талхны тавцангийн нэг хүчдэлийн төмөр зам дээр ESP8266 Vin зүү дээр байрлуулаад дараа нь газардуулга ба ESP8266 -ийн газардуулгын зүү дээр газардуулав (бүх үндэслэлийг хянагчийн дотор холбосон байх ёстой бөгөөд энэ нь хамаагүй.)

Стандарт RGB LED туузыг хянагчийн ХОУХД -ийн дохиогоор хянадаг. Гэсэн хэдий ч микроконтроллер нь хянагчаас хамааран нэг зүү тутамд 20mA-50mA гүйдэл өгөх боломжтой. Туузан дээрх LED бүр нь маш их хүч шаарддаг тул туузыг хянахын тулд бид ямар нэгэн транзистор ашиглах шаардлагатай болдог. Google хайлтаар гарч ирсэн цөөн хэдэн газар 5 ампер буюу 40 ватт хүчийг сольж чадах TIP122 транзисторыг санал болгосон нь манай програмын хувьд хангалттай биш юм. Тэд үнэхээр талхны тавцанд багтахаар зохион бүтээгдээгүй, гэхдээ хэрэв та утас бүрийг 90 ° хажуу тийш эргүүлбэл талхны хавтангийн үүрэнд таарах болно. Би анхандаа тус бүрт нь жижиг халаагуур байрлуулахаар төлөвлөж байсан боловч зарим туршилтын дараа шаардлагатай болтол нь хангалттай халдаггүй болохыг тогтоосон. Би транзисторын оролт бүрийг ХОУХ -ны гаралтанд зориулагдсан ESP8266 дээрх зүүгээр холбосон

Надад тохиолдсон RGB LED тууз нь "ус нэвтэрдэггүй" резинэн бүрхүүлтэй байсан тул модонд наасан хэвээр байх болно. Шийдвэр гаргахын тулд би хөөсөнцөр хавтангийн жижиг хэсгүүдийг хайчилж, модон дээр хөөсөнцөр нааж, дараа нь LED туузыг наасан.

Алхам 6: Програмчлалын тойм

Энэ төсөл нь янз бүрийн номын санг ашигладаг бөгөөд үүнийг Blynk нэртэй утасны програмаас удирдах, Amazon Echo -оос асаах/унтраах, мөн кодыг wifi -аар шинэчлэх боломжтой болгодог. Ашигласан зарим номын санг доор харуулав

Блинк -

Blynk бол ESP8266 микроконтроллер болон тохируулж болох утасны програмын хооронд энгийн хяналт тавих үйлчилгээ юм. Утасны аппликейшн нь товчлуур, гулсагч, RGB өнгө сонгогч болон бусад зүйл бүхий програм бүтээх боломжийг танд олгоно. "Виджет" бүр нь тодорхой функцийг ажиллуулах бүрт Blynk програмаас татаж авах боломжтой утгыг өөрчилдөг.

OTA (Агаараар) шинэчлэлт- ESP8266-д багтсан үндсэн номын сан

Alexa Wemo эмулятор-https://github.com/witnessmenow/esp8266-alexa-wemo…

Amazon Echo -г хуурч, таны төсөл бол Wemo гэрлийн унтраалга юм. Энэ код нь Alexa "асаах" дохиог илгээх үед ажиллах функц болон унтрах дохионы тусдаа функцийг тодорхойлох боломжийг танд олгоно. Та олон хянагчийг (10 хүртэл) дуурайж, илүү уян хатан байдлыг хангаж чадна. Миний кодыг Echo "Төмөр хүн" ба "Шөнийн гэрэл" гэсэн хоёр төхөөрөмжийг олохоор тохируулсан болно. Тэд бол энэ төсөл ба хянагч, гэхдээ хэрэв би "Шөнийн гэрэл" -ийг асаах юм бол энэ нь бүдэг цагаан гэрэлтэй функцийг ажиллуулах болно. "Төмөр хүн" -ийг асаахад гадна талын LED туузыг улаан, нийлэг хэсгийг цагаан болгоно..

VMicro ашиглан Visual Studio дээр Arduino засварлах

Би Visual Studio -г хэдэн сарын турш ажил дээрээ ашиглаж байгаа бөгөөд түүний бүтээсэн бүх автомат хэрэгслүүдэд дуртай, тиймээс зарим хайлтын дараа би ердийн Arduino IDE -ийн оронд Visual Studio ашиглаж болохыг олж мэдсэн. Нэг компьютерийн vMicro лиценз нь оюутнуудад 15 долларын үнэтэй байдаг бөгөөд хэрэв та Arduino кодыг програмчлахад хэдэн цаг зарцуулах гэж байгаа бол энэ нь үнэ цэнэтэй гэж би бодож байна.

FastLED vs Neopixel

Би FastLED -ийг төслүүддээ ашигладаг, учир нь би онлайнаар аль хэдийн өөр функцуудыг олсон бөгөөд энэ үед би үүнийг ашиглан олон төсөл боловсруулсан тул дахин ашиглах олон код надад бий. Хэрэв та хангалттай ажилласан бол Neopixel номын сан мөн адил сайн ажиллана гэдэгт итгэлтэй байна. Би GitHub дээр бусад бүх хүмүүст зориулан өөрийн бүх онцлог функцуудыг оруулахаар төлөвлөж байна, гэхдээ би үүнийг хараахан амжаагүй байна.

Алхам 7: Програмчлалын зөвлөмж

Ерөнхий бүтэц

Би ажил дээрээ хяналтын инженер бөгөөд бид ихэвчлэн PLC програмчлал гэж нэрлэгддэг програмчлалын хэв маягийг ашигладаг. Энэ төрөл нь Arduino -той төстэй бөгөөд хэдэн миллисекунд тутамд тасралтгүй ажилладаг, оролт/гаралтыг зохицуулж, кодын өөр өөр "төлөв" хооронд үсрэх давталттай байдаг. Жишээлбэл, код нь дамжуулагч дээр тавиур байгаа бол 45 төлөвт шилжих болно, гэхдээ ямар ч тавиур байхгүй бол 100 төлөвт шилжих болно. Би улсын дугаарын оронд зүгээр л мөрийг уншихын тулд зарим өөрчлөлт хийсэн.

Би дэлхийн хувьсагч (commandString) ашиглан төсөл ямар гэрлийн төлөвт байгааг хянаж байдаг. Үүнээс гадна би "animate" нэртэй логикийг ашигладаг бөгөөд энэ нь функцээс гарах эсэхийг тодорхойлох болно. Тиймээс та Blynk дээрх "Сонгодог горим" товчлуурыг дарахад миний код animate -ийг худал болгож (одоогийн функцээс салах болно), commandString -ийг "RunClassic" болгож тохируулна. Функц бүр "CheckInput" функцийг ажиллуулснаар Blynk, Alexa, OTAUpdate -ээс оруулсан оролтыг байнга шалгадаг.

Дэлхийн хувьсагчид

Би төслийнхөө зарим тохиргоог хянахын тулд дэлхийн хувьсагчдыг ашигладаг. Эдгээр хувьсагчдыг миний тохиргооны кодоос өмнө эхлүүлсэн бөгөөд энэ нь миний кодын аль ч функцэд хандах боломжтой болгодог.

• дэлхийн гэрэл гэгээ (0-255)
• globalSpeed - аливаа хөдөлгөөнт функцийн хөдөлгөөнт хурд. Энэ төсөл нь зүгээр л бүдгэрч буй солонгуудтай
• globalDelayTime - FastLED нь LED тус бүрт мэдээлэл бичихэд 30 орчим микрекунд шаардагддаг тул би энэ хувьсагчийг NUM_LEDS * 30 /1000 + 1 болгож тохируулсан; Дараа нь ихэнх тохиолдолд FastLED.show () хийсний дараа тушаалыг тасалдуулахгүй байхын тулд хоцролтыг (globalDelayTime) нэмнэ үү.
• _r, _g, _b - дэлхийн RGB утгууд. Ийм байдлаар өнгөний схемийн өөр өөр товчлуурууд нь дэлхийн r/g/b утгыг өөрчилж, бүгд ижил функцийг эцэст нь дууддаг

Arduino OTA шинэчлэх хянагчийн нэрийг өгч байна

Агаарын шинэчлэлтийн функцийг ашиглан хянагчийг хэрхэн нэрлэхээ олж мэдэх хүртэл надад маш их ядаргаатай хайлт хийсэн. Энэ мөрийг "ArduinoOTA.onStart (" --ээс өмнө кодынхоо тохиргооны хэсэгт оруулна уу.

ArduinoOTA.setHostname ("IronMan");

Visual Studio зөвлөмж бүхий vMicro

Заримдаа харааны студи нь стандарт C ++ файлууд гэх мэт гүнзгий файлуудтай холбоотой зарим асуудлыг илрүүлж, алдаа гаргадаг. Дэмжих файл биш харин нээлттэй төсөл дээрээ алдаа гарах хүртэл янз бүрийн төрлийн алдааны мэдэгдлийг асаах/унтраахыг хичээгээрэй. Та мөн кодыг Arduino IDE дээр нээж, тэнд эмхэтгэх эсвэл алдаатай код өгөх болно.

FastLED

Хэрэв энэ зааварчилгаа хэдхэн долоо хоногоос дээш хугацаанд хийгдэж байгаа боловч GitHub дээр өөрийн хувийн функцийг хэрхэн оруулахаа мэдэхгүй хэвээр байгаа бол надад мессеж бичээрэй.

FastLED нь ESP8266 -тэй нийцтэй гэж бичигдсэн боловч зүүний тодорхойлолт буруу байж магадгүй юм. FastLED -ийн баримт бичигт та #include хийхээс өмнө дараах мөрүүдийн аль нэгийг оруулахыг оролдож болно гэжээ

• //#FASTLED_ESP8266_RAW_PIN_ORDER тодорхойлох
• //#FASTLED_ESP8266_NODEMCU_PIN_ORDER тодорхойлох
• //#FASTLED_ESP8266_D1_PIN_ORDER тодорхойлох

Гэсэн хэдий ч би гурвыг нь туршиж үзсэн бөгөөд миний бүх тээглүүр таарч байгаагүй. Одоогийн байдлаар би сүүлчийн мөрийг ашиглаж байгаа бөгөөд FastLED -д D2 зүү ашиглахыг хэлэхэд энэ нь миний хянагч дээр D4 зүү ашигладаг болохыг хүлээн зөвшөөрсөн.

Хэдийгээр миний гэрэл нь хятад неопикселийн хямдхан тоглуулагч байсан ч би FastLED -ийг тохиргоонд нь неопиксел гэж үзэхийг хэлсээр байна.

• FastLED.addLeds (leds, NUM_LEDS);
• FastLED.setCorrection (TypicalLEDStrip);
• //FastLED.setMaxPowerInVoltsAndMilliamps (5, maxMilliamps); // Батерейгаар ажилладаг төслүүдэд хэрэг болно
• FastLED.setBrightness (globalBright);

Алхам 8: Эцсийн бүтээгдэхүүн

Та-да!

Надад асуулт асууж, сэтгэгдлээ үлдээгээрэй - Би энэ зүйлд дуртай, бусад хүмүүст гайхалтай төсөл боловсруулахад нь туслах дуртай. Миний хийсэн бусад төслүүд болон миний гэрэл зургуудын талаар миний вэбсайтаас үзээрэй: www.jacobathompson.com