Mänguasjaga juhitav jõulupuu valgus: 12 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Tervitused tegijad!

Jõulud ja uus aasta on tulemas. See tähendab pidulikku meeleolu, kingitusi ja loomulikult eredate värviliste tuledega kaunistatud jõulupuu.

Minu jaoks on massituru jõulupuu tuled liiga igavad. Laste rõõmuks tegin unikaalse jõulupuu kaunistuse, mida juhib mänguasi.

Selles juhendis räägin teile, kuidas seda teha.

Samm: idee

Idee on panna mänguasi, näiteks pehme, kuuse alla ja muuta see nutikaks. Ma tahan, et mänguasi loeks mis tahes kinnitatud eseme värvi ja värviks selle värvi puu. Seega on see lõbus mäng lastele, kes saavad jõulupuu eri värvides värvimiseks kasutada erinevaid asju.

2. etapp: Ettevalmistus. LED riba

Esiteks pean leidma tavalistele jõulutuledele asendaja.

Uued tuled peaksid olema eredad, värvilised ja mis kõige tähtsam - neid peaks olema lihtne programmeerida.

Jõulutulede jaoks valisin adresseeritava programmeeritava digitaalse RGB ws2812b LED -riba. Need LED -ribad on väga populaarsed, neid võib leida kõikjalt. Neid on lihtne ühendada erinevate Arduino kontrolleritega. Selliseid LED -e müüakse mitukümmend tükki sisaldavate lintidena ja need töötavad 5 12 või 24 V alalisvooluga. Saate linkida mitu linti järjest ja hallata tohutul hulgal LED -e.

Leidsin paar sellist riba kodus. Minu ribadel on 50 LED -i ja neid juhib 5 V alalisvool.

2 x WS2812B Eelt joodetud LED-mooduli stringisõlmed ~ 18 $

Siin on võimalik asendus Amazoni poest:

• WS2812b 5m 60leds/pikslit/m Paindlik individuaalselt adresseeritav LED -riba
• ALITOVE 16.4ft WS2812B Individuaalselt adresseeritav LED -ribalamp

LED -lintidel on palju sorte. Need erinevad valgusdioodide arvu, valgusdioodide vahelise kauguse, rühmitamise, toitepinge jne vahel. Valige, mida soovite.

Oma mänguasja jaoks valmistasin väikese jõulupuu, nii et 100LED -st piisab mulle.

3. samm: Ettevalmistus. Mänguasi

Leidke mänguasi ja otsustage, kuhu LED -riba kontroller paigutada.

See samm on kõige olulisem, sest tulemust hindavad lapsed =).

Lähedal asuvast mänguasjapoest leidsin imelise uusaasta karu. Saate parandada mänguasja, mis teil juba on.

Otsustasin katta LED -ribakontrolleri kangaga ja õmmelda see käpadesse. Ma tahan, et karu näeks välja nagu tal oleks kingitus.

Ostsin kaks lõbusate mustritega kangatükki. Üks on aluspinna jaoks pehme ja teine ülemise kihi jaoks õhuke.

4. samm: Ettevalmistus. Elektroonika

Mänguasja targemaks muutmiseks vajate mõningaid elektroonilisi komponente.

Kasutan Amperka poe murdelaudu ja Arduino kilpe. Minu jaoks on need moodulstruktuuri tõttu väga mugavad. Mooduleid saab kergesti ühendada ilma jootmiseta.

Teil võib olla raske neid osta, seega lisan lingid võimaliku asendusega.

Kontroller

Kasutan ESP8266 kiibil põhinevat arendusplaati ESP-12. Need plaadid on ülipisikesed ja piisavalt funktsionaalsed. Hea valik väikeste projektide jaoks, mis nõuavad piiratud ruumi, isegi kui te ei kasuta WiFi -d ja Interneti -ühendust.

1 x Amperka WiFi-pesa ~ 19 $

Ma kasutan seda arendusplaati, kuna see ühildub teiste sama tootja moodulitega.

Lisaks on sellel ruudukujuline vorm! See peaks kergesti sobituma karu väikesesse kinkekarpi.

Võimalik asendamine:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Värvi andur

Värvi määramiseks kasutan Amperka Troyka TCS34725 värvianduri katkestusplaati. Minu andur ühildub kontrolleriplaadiga, kuid selle saab asendada järgmisega:

1 x RGB värvisensor IR -filtri ja valge LED -iga - TCS34725 ~ 8 $

See andur kasutab suhtlemiseks I2C liidest. Sellel on sisseehitatud ere LED ja ulatuslikud seaded, nagu värvivõimendus või värvide integreerimine täpsema tuvastamise jaoks.

Nupp

Lihtne Arduino ühilduv nupp. Kasutan seda puuteandurina, teatades kontrollerile, et on vaja uue eseme värvi lugeda.

1 x Amperka Troyka nupumoodul ~ 1 $

Võimalik asendamine:

• Adafruit'i nupp-toitelüliti katkestus
• Elektrooniliste ehitusplokkide nupumoodul

Vahelduvpinge muundur

LED-riba ja kontrolleri toiteks ostsin AC-DC 5V 8A toiteallika.

1 x 5V 8,0A 40W toide ~ 16 $

Minu LED -riba saab toidet 5V toitega. 8A voolust piisab suure hulga LED -ide jaoks. Toitan sellest toiteallikast ka ESP kontrollerit. Kindlasti ostke toiteallikaid isoleeritud korpustes, ilma avatud kontaktplokkideta!

Võimalik asendamine:

• ALITOVE 5V 8A 40W vahelduvvoolu -alalisvooluadapteri toiteallika muundur
• Tähendab hästi originaal LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Valikuline:

DC-DC pingemuundur ja WS2812b draiver

Arduino kontrollerite jaoks saab LED -riba ws2812b signaaltraadi otse ühendada kontrolleriplaadi tihvtidega. Enamik ESP8266 arendusplaadi tihvte ei ühildu 5 V loogikaga. Nüüd on parem ühendada LED -riba selliste kontrolleritega otse. Selle probleemi lahendamiseks kasutan seda moodulit.

1 x Amperka Troyka ws2812 LED -riba draiver ~ 9 $

Ma kasutan seda moodulit, kuna see kinnitub mu kontrollerile kergesti. Lisaks on moodulil 5-voldine loogikapuhver ja alalis-alalispinge muundur 5 või 3,3 V. Nii saab ESP -kontrollerit toita ühe juhtmega koos 12 või 24 V LED -ribaga.

5. samm: kokkupanek. Elektroonika

Pange kokku elektroonilised komponendid. Ühendasin oma komponendid nii, nagu on näidatud lisatud skeemil.

Skeem võib olenevalt teie komponentidest erineda, kuid tähendus jääb samaks.

• Ühendage nupp kontrolleriga. Ühendasin selle A2 Esp8266 tihvtiga. Kui te moodulit ei kasuta, saate takisti kaudu ühendada tavalise hetkelise nupu.
• Ühendage värvisensor kontrolleriga. TCS34725 värviandurite katkestusplaadid suhtlevad I2C siiniga. Ühendage anduri ja kontrolleri vahel SDA- ja SCL -tihvtid. Kui teie anduriplaadil on integreeritud LED -i juhtimiseks LED -tihvt, ühendage see. Lingisin oma LED -tihvti A0 Esp8266 tihvtiga.
• Ühendage LED -riba üks ots kontrolleriga. ws2812b LED -riba ühendatakse kontrolleriga DI -tihvti abil. Ws2812b LED -ribade loogiline pinge on 5 V. Kui kasutate Arduino sarnaseid tahvleid, saate DI -tihvti ühendada otse kontrolleri tihvtiga. Enamiku Esp8266 tahvlite loogilise taseme pinge on 3,3 V, seega kasutage loogilist nivoo muundurit või LED -riba draiverit. Jootsin DI Strip juhtme juhtplaadile ja ühendasin juhtplaadi A5 Esp8266 tihvtiga.
• Kinnitage LED -riba teine ots toiteallika külge. See, kellel on DO -tihvt. Vajadusel jootke pistik toiteallika külge. Ärge unustage juhtmeid eraldada.

Minu ws2812b LED -riba töötab 5 V toitega. Toitsin nii riba kui ka kontrollerit ühest vahelduvvoolu 5V toiteallikast. Kui teie LED -riba töötab 12 või 24 V, kasutage alandavat pingemuundurit kogu elektroonika toiteks ühest toiteallikast.

6. samm: XOD

Programmeerime kontrolleri.

Nagu eelmistes projektides, kasutan kontrolleri püsivara jaoks XOD visuaalset programmeerimiskeskkonda.

Olen avaldanud paar raamatukogu, mida vajate programmi loomiseks. Niisiis, lisage need kindlasti oma XOD -i tööruumi.

• gabbapeople/jõulupuu - Raamatukogu sisaldab ws2811 Neopixeli draiverit ja tcs34725 värvisensori ümbrist.
• gabbapeople/color - raamatukogu värvidega töötamiseks XOD -is.

Järgnevalt kirjeldan, kuidas seda seadet XOD -is programmeerida.

Samm: programmeerimine

Siin on vajalikud sõlmed:

Tsc-värvisensori sõlm.

See on esimene sõlm, mis plaastrile asetatakse. Seda kasutatakse värviväärtuse mõõtmiseks andurilt. Node kasutab andmete vahetamiseks I2C liidest.

Värviandur tuvastab pinna värvi RGB skaalal. Värv on valgusallika, objekti ja vaatleja vahelise koostoime tulemus. Peegeldunud valguse korral peegeldub või neeldub objektile langev valgus sõltuvalt pinna omadustest. Enamik värviandureid sisaldab valget kiirgurit ja kolme värvifiltritega valgustugevuse andurit.

• LED- ja LUM-sisendtihvtid on mõeldud sisseehitatud LED-i jaoks anduri katkestusplaadil. See sisseehitatud LED on anduri valguskiirgus. Vastavalt oma skeemile panin A0 väärtuse LED -tihvtile ja seadsin 1 heleduse väärtuse LUM -tihvtile.
• IT -tihvt määrab integratsiooniaja väärtuse. See tegur kirjeldab mitut värvi integreerimise tsüklit. IT võimalikud väärtused on 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• GAIN pin väärtus on võimendustegur. See koefitsient suurendab värvi. Värviväärtust saate suurendada 4, 16 või 60 korda. Te ei saa värvi parandada. Siis peab GAIN -i tihvti väärtus olema võrdne 1. Sain kõige täpsema tulemuse, kasutades 20 IT väärtust ja 60 GAIN väärtust.
• INIT -tihvt käivitab anduri lähtestamise ja määrab kohandatud tegurid. Ma muudan INIT pin väärtuseks On boot.
• UPD tihvt käivitab uue anduri näidu. Olgu see väärtus pidev.

Tcs-color-node väljastab värvi väärtuse kohandatud värvi kujul.

Sõlm ws2811

Seda sõlme kasutatakse LED -riba või maatriksi seadistamiseks.

• DI tihvt on plaadi pordi numbri jaoks, millega LED -riba või maatriks on ühendatud. Oma skeemi järgi panin sellele A5 väärtuse.
• Pange kasutatud valgusdioodide arv SIZE tihvti külge. Mul on omavahel ühendatud kaks 50 dioodiga LED -riba, seega seadsin SIZE väärtuseks 100.
• B -tihvt määrab kõigi valgusdioodide üldise heleduse vahemikus 0 kuni 100. Seadsin heleduseks 80.

See sõlm lähtestab teie LED -riba või maatriksi ja konstrueerib edasiste toimingute jaoks kohandatud tüübi ws2811.

Kõik värvi sõlm

Kui sõlm ws2811 on installitud, saate LED -riba juhtida erinevate funktsionaalsete sõlmede abil.

• värv-kõik. Node värvib kõik ribal või maatriksil olevad LED -id valitud värviga.
• värvipiksel. Sõlm värvib ribal teatud LED -i valitud värviga. Pange pikslite arv PN -tihvtile.
• värv-n-pikslit. Sõlm värvib valitud värviga rühma N LED -e. Määrake STRT -tihvti abil rühma alguse LED -number. Määrake rühma korrastatus STEP -i tihvti juures. Näiteks iga teise LED -i värvimiseks, mis algab numbriga 30 ja lõpeb numbriga 70, pange järgmised väärtused: STRT = 30; N = 40 (70-30); SAMM = 2.

Selles projektis juhtin kõiki LED-e korraga ja kasutan värvi-kõik sõlme.

Lingin värvilise sõlme esimese sisendnõela ws2811 sõlme väljundnõelaga. Seejärel ühendan CLR -sisendi tihvti, mis võtab värvi väärtuse, anduri väljundnõelaga.

Kõikide värvide sõlme SET-tihvti impulss käivitab uue värvikomplekti.

Nupu sõlm

Kasutan nuppu, et teavitada kontrollerit värvisensori ees olevast uuest objektist. Selleks panen nupusõlme plaastrile ja seon selle väljundi PRS-tihvti värvilise sõlme SET-tihvtiga. Nii genereerib nupule klõpsamine värvi muutmiseks impulssignaali.

Kinnitasin nupu A2 Esp8266 tihvti külge, seega panin A2 väärtuse PORT -tihvti külge.

Puhastussõlm

Värviandur võib väljastada värviväärtusi suures vahemikus. Kuid LED-riba ei suuda toonide vahepealset kuvada. Selle lahendamiseks kasutan ainult nn puhtaid värve. Neil on meelevaldne toon, kuid nende küllastus on alati maksimaalne. Värviväärtuse puhastamiseks paigutan puhastussõlme tsc-color-sensor ja color-all sõlmede vahele.

Plaaster on valmis. Saate vajutada nuppu Juuruta, valida tahvli tüüp ja see seadmesse üles laadida.

8. samm: kokkupanek. Raam

Võin alustada pehme ümbrise loomisega, veendudes, et seade töötab nii nagu peab.

Raamina trükkisin paksu papi peale karbi mustri.

Seejärel painutasid karbi külgi ja tegid värvianduri jaoks nelinurkse augu.

Märge:

Tegin selle ümbrise spetsiaalselt oma elektroonikakomponentide jaoks, mis suure tõenäosusega erinevad teie omast. Korpus pole universaalne, pealegi võib teil olla täiesti erinev mänguasi. Nii et kasutage kujutlusvõimet!

9. samm: kokkupanek. Kangas

Panin üksteisele kaks erinevat kangast.

Pehme paks kangas on mahu jaoks ja õhuke välimus. Mõlemas kangas tegin andurile ka augu.

Pappraami kinnitasin kangale tavalise kleeplindiga. Samamoodi kinnitasin augu servad.

Seejärel lõikasin ära täiendavad kangatükid ja õmblesin augu kontuuri seestpoolt käsitsi.

Pean ütlema, et ma pole parim õmbleja, seega ärge hinnake kvaliteeti. =)

10. samm: kokkupanek. Pehme ümbris

Venitasin kanga ja kinnitasin selle sama kleeplindiga. Lint jääb korpuse sisse ja pole nähtav.

Seejärel asetasin seadme raami ja õmblesin selle täielikult kontuuri ümber, välja arvatud üks nurk, kuhu juhtmed lähevad.

Samm 11: kokkupanek. Mänguasi ja seade

Õmblesin oma seadme kaisukaru käppade külge.

Tahtsin, et see näeks välja nii, et ta hoiab käes väikest jõulukinki.

12. samm: tulemus

Kui seade on programmeeritud ja mänguasjale kinnitatud, saate ühendada LED -riba ja panna mänguasja puu alla!

Kinnitage kaisukarude kingitusele värvilised esemed ja puu värvitakse sama värviga!

Telli, kui sulle meeldib see miniprojekt! =)

Seal on palju erinevaid naljakaid juhiseid.