Širokoúhlé synchronizované diody LED v sousedství: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Měl jsem nějaké bezdrátové LED bary, o kterých jsem si myslel, že bych je mohl dát na prázdniny. Ale na mém dvoře mohli být stejně dobře zapojeni. Co je tedy chladnější výzva? LED dekorace ve všech domech mého bloku se synchronizovaným displejem! V tomto šíleném roce je to způsob, jak nás spojit dohromady.

Jedná se o LED prameny napájené ESP8266 a jsou připojeny k WiFi síti, takže všechny ukazují stejný krok v sekvenci animace současně. Protože k připojení používají síťový kód, mohou být od sebe vzdáleny několik domů a zprávy jsou předávány z uzlu do uzlu.

Běží na 5 voltů a já jsem použil napájecí adaptéry, ale mohou chvíli běžet i na USB bateriích. Jsou tedy přenosní, provozují vlastní WiFi síť, která není připojena k internetu, a mohou běžet mimo síť.

Všichni naši sousedé byli nadšeni, že mají tuto společnou výzdobu, a je opravdu hezké, jak vidíte všechny, jak ukazují stejný displej, když jdete po ulici. Mám zde několik obrázků před domem na testování, ale bylo opravdu těžké je vyfotografovat po ulici.

Krok 1: Díly

ESP8266 D1 Mini - Použil jsem moduly D1 Mini, protože vše, co potřebuji, je jeden I/O pin pro LED diody. Tento projekt by mohl být proveden bez pájení pomocí takového krytu terminálu a jiného modulu ESP8266. Existuje verze D1 Mini s lepší anténou - D1 Mini Pro. Má keramickou anténu a konektor U. FL pro externí anténu, ale pro externí anténu musíte přesunout odpor 0 ohm pro povrchovou montáž. Další diskuse v pozdějším kroku.

WS2811 LED prameny - použil jsem vlákna WS2811, protože jsou vodotěsné (kromě konektorů JST) a snadno se s nimi pracuje. Pásy WS2812b „Neopixel“by používaly úplně stejný kód atd. Použil jsem 5v, ale můžete je sehnat na 12v (použijte menší proud) - pak byste potřebovali měnič napětí pro ESP8266s. Pokud chcete, můžete také získat LED prameny WS2811 s vodotěsnými konektory. LED prameny, které jsem použil, mají na obou koncích konektory JST SM - samice je vstup, ačkoli jsem je viděl zapojené opačně (vstup jako vstup). Směr je také vyznačen na samotných LED diodách. K dispozici jsou také dráty pro vstřikování energie - odstřihl jsem konce, aby pocínované části nemohly zkratovat. Můžete si je také koupit v balení po 10.

Rezistor 330 Ohm 1/4 W - používá se na datovém pinu na ESP8266, aby se zabránilo blikání LED diod.

3kolíkový konektor JST SM 3 - slouží k připojení k LED páskům. Všimněte si, že konektor „samec“má přes něj kapotu.

2,1 mm CCTV female konektor - tyto se používají pro napájecí konektor. Pokud chcete, můžete k tomu použít jiný konektorový systém.

5V napájecí zdroj - hodnocení zesilovače závisí na tom, kolik LED budete mít. 2A je pravděpodobně v pořádku pro 50 nebo 100 LED, které nikdy nejsou plně rozsvícené (další informace viz krok zapojení).

3 -pinový prodlužovací kabel JST SM nebo 2,1 mm prodlužovací kabel - protože konektor JST na D1 Mini je blízko LED diod, obecně chcete rozšíření umožňující umístění LED diod dále od CPU. V mém případě jsem nakonec umístil CPU výš do dekorace, abych získal lepší dosah WiFi, takže jsem nechal CPU blízko LED a místo toho jsem použil prodlužovací vodič 2,1 mm.

Kabel USB na 2,1 mm - tento volitelný doplněk - vám umožní napájet pramen z jakéhokoli zdroje USB nebo baterie.

3mm smršťovací bužírka - na zakrytí rezistoru na D1 Mini potřebujete jen asi 1.

Smršťovací smršťovací bužírka 20 mm - toto je částečně volitelné k ochraně konektorů na D1 Mini. Pokud hadička spínač stlačuje, nezapomeňte po použití sepnout resetovací spínač.

Vodotěsný box - chrání napájení a CPU venku. Většina mých sousedů právě používala plastové tašky.

1/2 "EMT potrubí - 29" kus sedí na tvar cukrové třtiny - k jeho uchycení jsem použil 4 zipy. Zkoušel jsem 1/2 "PVC a sedí, ale dotýká se LED na obou stranách.

3/8 "x 3 'výztuž - jakmile je EMT připevněn ke tvaru, můžete prut zatlouct do země a dát na něj EMT trubku. 1/2“výztuž se vejde, ale budete muset odříznout ohnuté části a je blízko - pokud se při narážení zploští nebo cokoli jiného, bude velmi těsné. 3/8 "je tedy pravděpodobnější, že snadno vyčistí vnitřní průměr potrubí EMT.

Tvar Candy Cane - viz krok na nich, můžete si vytvořit vlastní tvar, přehodit je přes keř nebo použít tvar, jako je tento.

Krok 2: Sestavení ovladače

Řadič se skládá z D1 Mini (ESP8266), 2,1 mm CCTV zásuvkového napájecího konektoru, odporu 330 ohmů a 3kolíkového konektoru JST.

Předpokladem pro tento projekt je, že použijete 50-100 LED diod. Pokud chcete použít více, budete muset použít napájení pomocí napájení všech LED diod. Podívejte se na tento další Instructable pro hlubší diskusi o tom.

Při 50 diodách LED na plné bílé by nakreslily 50 x 0,06A = 3amp. U adaptéru 2A tedy předpokládáme, že nikdy nebudou plně zapnuté. U 100 diod LED je maximum 6A, takže je třeba věnovat větší pozornost tomu, aby byly současně zapnuty pouze některé. I se 100 LED diodami po 0,02 A máme k dispozici 2 ampéry. Doporučuje se tedy napájecí zdroj s vyšším proudem, i když jsem naladil displeje tak, aby nepoužívaly všechny LED diody nebo barvy najednou, hodně je ztlumil a začal s napájením 2A s většími v záloze. Toto je skvělý článek o snížení požadavků na energii.

330 ohmový odpor vložený do datového vodiče má zabránit blikání z elektronického vyzvánění, protože data mají poměrně vysokou frekvenci. Toto je spíše faktor se spoustou LED diod, ale je vhodné jej přidat.

Rezistor jsem připájel přímo k D1 Mini, ale nechal jsem nad deskou asi 1/8 "svodu, abych je mohl ohnout naplocho. Na odpor jsem použil asi 1" 3mm tepelného smršťovače, aby se nezkratoval na prkno.

Použil jsem 20mm čirý tepelný smršťovač, abych chránil D1 Mini před dotykem s kovem atd. Nezapomeňte zkontrolovat resetovací spínač na boku - možná budete muset smršťovač tepla trochu odříznout, abyste se ujistili, že nestiskl spínač. Potřeboval jsem to na všech svých.

Všimněte si, že se nezdálo, že bych potřeboval měnič úrovně z výstupů 3,3 V ESP8266 a LED běžících na 5 V (protože specifikace LED čipu má mít datovou linku minimálně 70% dodávky). Potřeboval jsem diodovou/obětní LED v předchozích projektech (krok 3) s pásy WS2812b, ale přímé čipy WS2811 v LED diodách se zatím zdají být v pořádku.

Můžete to udělat bez pájení! Stejně dobře by fungoval i terminální štít ESP8266 s jiným CPU. Formát D1 Mini je pěkný a malý, ale všechny fungují přibližně stejně.

Krok 3: Tvary

LED prameny mohou mít libovolný tvar, nebo je můžete vyrobit do tvarů - buď si udělejte sami, nebo z internetového obchodu. Objednal jsem si pár tvarů z HolidayCoro - nějaké malé LED stromy, punčochu a cukrovou třtinu. Punčocha pěkně zabrala 50 LED - délka jednoho vlákna. Malý strom má 100 LED diod, ale pokud chcete, můžete udělat jen polovinu - čelem do ulice. Nakonec byla cukrová třtina nejoblíbenějším sousedem, protože byla o něco větší. 99 LED diod, a tu poslední jsem nechal na zadní straně s myšlenkou, že by mohla být použita pro ladění.

Vzhledem k tomu, že tvary byly bílé, rozhodli jsme se na ně namalovat červené pruhy, aby ve dne vypadaly lépe. Vymaskoval jsem je, udělal rychlý jemný písek, setřel acetonem (odlakovač na nehty s plnou silou) a použil dvě vrstvy spreje, která funguje na plast. Zdálo se, že dobře drží. Většinou jsme dělali na jedné straně a několik na druhé straně pro pár domů, které měly 2 z nich.

Krok 4: Kód a WiFi

D1 Mini používá modul Espressif ESP8266. Naprogramoval jsem to pomocí Arduino IDE, takže mi to připadá jako výkonné Arduino s integrovaným WiFi. Na internetu je mnoho návodů, jak nakonfigurovat Arduino IDE pro ESP8266 a D1 Mini, takže je zde nebudu opakovat.

Kód je založen na předchozím Instructable. Používá knihovnu Painless Mesh, aby si všechny CPU promluvily navzájem. Použil jsem knihovnu FastLED, protože jsem měl dříve problémy se sítí a knihovnou Neopixel, a tentokrát jsem to znovu netestoval.

Nejsem si jistý, jaké je maximum na počtu uzlů. Některé příspěvky uvádějí, že to bude omezeno počtem zpráv a typů CPU a možná bude limit kolem 30–60 uzlů. Tato aplikace neposílá mnoho zpráv - pouze se mění animace, ačkoli existují některé automatické, jako jsou zprávy o změně sítě a synchronizaci času.

Během kódování můžete připojit diody LED k D1 Mini, ale pokud máte více než 50, můžete chtít externí napájení, protože pravděpodobně překročíte napájení z USB portu počítače a regulátoru napájení na D1 Mini. Jak již bylo řečeno, s mým kódem, který nerozsvítil LED diody naplno, jsem byl schopen naprogramovat 100 LED diod na připojení USB bez problémů.

Modul ESP8266 má integrované WiFi. Vzhledem k tomu, že síťový kód (PainlessMesh), který používáme, vytvoří přístupový bod na každém modulu, je důležitý rozsah širokého dosahu okolí. Použil jsem tvary cukrové třtiny a umístil CPU na vrchol, abych získal nejlepší dosah, a bylo to asi 50 až 100 stop - yard nebo dva v mém sousedství. Vyšší a lepší viditelnost (LOS) věci zlepšuje. Dosah v některých případech překročil ulici (více záleželo na autech blokujících LOS).

Bylo několik domů, které nebyly synchronizovány kvůli překážkám WiFi, ale světla vypadají hezky, i když nejsou synchronizována. Uzel „opakovače“jsem vytvořil pouze pomocí D1 Mini na tyči napájené baterií USB. Když byly umístěny mezi domy, byly řádně synchronizovány. Pro vzdálenější opakovač můžete použít solární USB baterii, i když se nenabíjí příliš rychle.

Stále jsem zaznamenal občasné problémy se synchronizací a pak jsem našel tuto poznámku o tom, že je příliš mnoho uzlů nebo jsou rozloženy:

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

Díky tomuto nastavení to začalo fungovat mnohem lépe! To určuje jeden konkrétní uzel jako hlavní, takže můj kód pro vyjednávání řídícího uzlu je nepotřebný, což může rozdělit síť. Připojil jsem aktualizovaný/alternativní ukázkový kód. Tento přístup vyžaduje, aby byl hlavní uzel zapnutý, aby mohly být synchronizovány, takže síť není odolná vůči chybám, ale funguje lépe, když je rozložena tak, jak jsou moje. Nezapomeňte upravit kód pro tuto verzi - pouze jeden uzel by měl být nastaven na root - viz komentáře v kódu.

Také jsem do varianty SetRoot přidal ještě jednu aktualizaci: Přidal jsem kód pro resetování ESP8266, pokud po dobu 10 minut nebyly žádné příkazy. To dává uzlu šanci znovu objevit kořenový uzel. Zdálo se, že to pomohlo u některých vzdálenějších uzlů.

Na konci sezóny jsem mohl vyzkoušet některé moduly D1 Mini Pro. Na desce mají keramickou anténu a můžete také použít konektor U. FL a externí anténu, pokud posunete odpor 0 ohmů. Zkoušel jsem pár, kteří měli problémy se synchronizací s D1 Mini Pros s keramickými anténami, a fungovaly lépe. Udělal jsem nějaké následné testování s jedním uzlem přes můj dům. Na základě výsledků v příštím roce přejdeme na moduly D1 Mini Pro s keramickými anténami.

S dálkovým D1 Mini: Viděl to pouze D1 Mini Pro s externí anténou a síla signálu byla nízká

S dálkovým D1 Mini Pro s keramickou anténou: D1 Mini, D1 Mini Pro s keramickou anténou a D1 Mini Pro s externí anténou to vidělo se zhruba stejnou silou signálu, takže to bylo zlepšení. Na orientaci desek (antén) záleží do určité míry

S dálkovým D1 Mini Pro s externí anténou: Všechny ostatní desky to viděly, ale síla signálu nebyla o moc lepší než testy s integrovanou keramickou anténou, takže se nebudu obtěžovat s pohybem těch odporů s nulovým ohmem a nasazováním antén na cukrovinky

Krok 5: Konečná montáž

Jakmile budete mít ovladač připravený a naprogramovaný, vše, co musíte udělat, je připojit LED diody k ovladači pomocí vodičů JST a 5V napájecího zdroje na 2,1 mm konektoru.

Rozšíření JST by mělo pomoci udržet ovladač a napájecí adaptér vždy od diod LED. Nebo abych procesor dostal výš, položil jsem na ně malý plastový sáček zajištěný stahovací šňůrkou a k napájení jsem použil 2,1 mm prodlužovací kabel.

Vodotěsný box pomůže chránit adaptér a CPU, ale většina mých sousedů používala jednoduché plastové sáčky.

Druhá cena v Speed Decorations o svátcích