Vícebarevná malířská hůlka na bázi Arduina: 13 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Malování světlem je technika používaná fotografy, kde zdroj světla slouží k kreslení zajímavých vzorů a fotoaparát je sestaví. V důsledku toho bude fotografie obsahovat stopy světla v něm, což nakonec poskytne vzhled obrazu pomocí světla.

Fotografové běžně používají k vytváření světelných obrazů nástroje, jako jsou pochodňová světla, trubicová světla a další zdroje světla, ale tyto nástroje jsou vážně omezené úzkým rozsahem barev, tvrdým ovládáním a ovládáním. Světelná malířská hůl, kterou jsem vyrobil, může tato omezení snadno překonat.

Hlavní vlastnosti naší světelné malířské tyčinky jsou:

• Ovládáno WiFi - tuto světelnou malířskou tyčinku lze velmi snadno ovládat (zapínat/vypínat, měnit barvy) pomocí jednoduchého prohlížeče v jakémkoli zařízení podporujícím WiFi. Díky tomu budou tato zařízení WiFi fungovat jako dálkové ovládání a fotografové si mohou při vytváření svého mistrovského díla hrát s různými barvami.
• Standardní barvy - Tato páčka je kódována tak, aby vyzařovala standardní barvy jako (červená, modrá, zelená, zlatá, duhová, bílá) pomocí jednoduchého zadávání tlačítek.
• Vlastní barvy - Kromě standardních barev je tato hůlka schopna generovat jakoukoli barvu podle přání fotografa. Byl přidán s funkcí pro zadávání RGB kódu libovolné barvy, jak chcete, například azurová, purpurová, tyrkysová, olivová, kaštanová atd. Vyhledejte „Kódy barev RGB zde“a použijte je k získání vlastní barvy.

Krok 1: Požadované materiály

Uvedl jsem materiály potřebné k provedení tohoto projektu. Také jsem přidal odkazy, kde si jej můžete koupit z Amazon.com. Nákup materiálů z níže uvedených odkazů mi vydělá nějaké provize a na oplátku mě podpoří pro budoucí projekty:)

1. Arduino Uno - Koupit zde
2. RGB WS2812 LED pásek (25 LED) - Koupit zde
3. Powerbanka (5v, 10 000mAh) - Koupit zde
4. Modul ESP8266 - Koupit zde
5. Modul obousměrného logického převaděče - Koupit zde
6. Propojovací dráty

WS2812 RGB LED pásek - Tyto RGB LED diody jsou spojeny dohromady a prodávány v jednotkách 60/120 kusů. Nejvýraznější je, že tato RGB LED má integrovaný čip, což zase usnadňuje ovládání. Podrobné vysvětlení k tomuto přesahuje tento rozsah. Další podrobnosti naleznete v tomto odkazu „LED pás WS2812 funguje“.

Modul ESP8266: Toto je malá vývojová deska WiFi široce používaná v projektech IOT. Pokud jste ESP8266 dříve nepoužívali, podívejte se na tento odkaz na „Začínáme s modulem ESP8266“.

Modul obousměrného logického převaděče: Tento modul umožňuje Arduinu komunikovat s moduly ESP8266 převodem signálu z úrovně 5V na logickou úroveň 3,3V.

Krok 2: Blokový diagram

Tento projekt Malování světlem je založen na konceptu IOT, kde se dvě síťová zařízení navzájem spojují a vytvářejí síť a navazují komunikaci a ovládání. Zde Arduino bude hostit webovou stránku a fungovat jako server. Tato webová stránka byla navržena tak, aby od uživatele přijímala vstupy ovládání LED (barvy: červená, modrá, zelená a ON/OFF). Na tuto hostovanou webovou stránku lze přistupovat prostřednictvím zařízení s podporou WiFi, které je propojeno s Arduinem, a ovládat k ní připojený RGB LED pásek.

Abyste lépe porozuměli tomuto projektu, doporučuji vám přečíst si téma „Vytvoření webového serveru Arduino pomocí ESP8266“. To vám poskytne základní koncepční porozumění tomu, jak tento projekt funguje. Stručně řečeno, Arduino bude v tomto projektu provádět následující činnosti:

1. Příkazem ESP8266 se připojte k WiFi hotspotu našeho zařízení.
2. Vytvořte server pomocí desky ESP Hostujte webovou stránku v samotném Arduinu a počkejte, až požadavek zadají externí klienti (prohlížeč zařízení)
3. Jakmile je požadavek klienta zadán, Arduino odešle webovou stránku klientovi (prohlížeči zařízení) prostřednictvím modulu ESP8266.
4. Poté bude nekonečně vyhledávat příkazy LED (bude vysvětleno v části webového rozhraní) od klienta.
5. Jakmile jsou přijaty příkazy LED, Arduino to zpracuje a aktivuje k němu připojený RGB LED pásek.

Krok 3: Schéma zapojení

Výše uvedené schéma zapojení ukazuje, jak propojit Arduino s ESP8266 a RGB LED páskem. Jak si můžete všimnout, TX a RX Arduina, které půjdou do převodníku logiky, kde se signály posunou na 3,3 V kompatibilní s ESP8266. Pin 6 Arduina, což je pin PWM, napájí časový řídicí pulz pro ovládání barvy RGB LED pásku.

Pro tento projekt slouží jako indikátory dvě LED diody. LED D2 indikuje vždy, když je projekt ZAPNUT. Zatímco LED D1 indikuje, kdy Arduino úspěšně vytvořil webový server. Tato zelená LED dioda pomůže uživateli uvědomit si, že server je připraven přijmout požadavek od klienta (prohlížeče).

Výběr powerbanky je opravdu důležitý, protože obvod může zhruba odebírat maximální proud kolem 1700mA. V každém okamžiku jsem použil baterii 5,1/10 000 mAh s proudovým výstupem 2 A.

Krok 4: Připojení vašeho ESP8266 k WiFi hotspotu

Modul ESP8266 si dokáže pamatovat spárované hotspoty. Tento projekt funguje na základě schopnosti automatického připojení k připojení k dříve připojeným hotspotům. Modul ESP8266 lze ovládat pomocí specifických AT příkazů, které jsou mu vyhrazeny. Pomocí Arduina můžeme tyto příkazy předávat dál a přinutit modul ESP spojit se s naším hotspotem zařízení.

Za tímto účelem nahrajte do Arduina kód „Bareminimum“. Nyní propojte ESP8266 s Arduino, jak je uvedeno níže, pomocí logického řadiče.

Arduino RX -> Logický řadič -> ESP8266 RX

Arduino TX -> Logický řadič -> ESP8266 TX

Nyní otevřete svůj sériový monitor s přenosovou rychlostí 57 600 (výchozí přenosová rychlost modulů ESP8266) a je vybrána možnost „NL i CR“. Zadejte následující příkazy.

1. NA
2. AT+RST
3. AT+CWJAP = "SSID vašeho zařízení", "Vaše heslo"

Jakmile ve svém sériovém monitoru získáte potvrzení „WIFI CONNECTED“a „WIFI GOT IP“. Tento krok je proveden a váš modul ESP se automaticky připojí k mému zařízení při příštím zapnutí.

Krok 5: Webové rozhraní a jeho kód

Webové rozhraní je velmi důležité, protože bude sloužit jako uživatelské rozhraní, přes které budou příkazy přes Arduino přes ESP8266. Naše webové rozhraní je velmi jednoduché a kódované v prostém HTML. Tlačítka v tomto rozhraní předávají příkaz GET s parametrem URL při každém stisknutí tlačítka. Níže je uveden seznam tlačítek s příslušnými parametry URL.

1. 6 tlačítek pro standardní barvy - „/Red“, „/Gre“, „Blu“, „/Whi“, „/Gol“, „Rai“
2. Vlastní zadání barev pomocí hodnot RGB - „? R = 255 & G = 255 & B = 255“
3. Vypnout pásek - „/Vypnout“

Z nějakých důvodů jsem sem nemohl umístit kód webového rozhraní, tento kód můžete získat v tomto odkazu.

Krok 6: Algoritmus a kód

Před nastavením hardwaru musíte dostat kód nahraný do Arduina, protože musí být zabalen do kontejneru a nelze jej provést kdykoli později. Od té doby jsem napsal algoritmus, který vám pomůže porozumět kódu Arduino.

Algoritmus:

1. Resetujte modul ESP8266 odesláním příkazu „AT+RST / r / n“.
2. Zkontrolujte odpověď z ESP8266 a zjistěte, zda je připojení k hotspotu našeho zařízení úspěšné. Po připojení začněte dodávat sekvenci příkazů „Vytvoření serveru“(viz níže) do ESP8266.
3. Monitorujte odezvu pro každý vstupní příkaz.
4. Všechny tyto příkazy by měly vrátit odpověď „OK / r / n“, v případě nesprávné odpovědi opakujte příkaz s nesprávnou odpovědí nebo „CHYBA“.
5. Jakmile je celá sekvence příkazů pro vytvoření serveru úspěšně dokončena, rozsvítte zelenou LED na pinu 12 Arduina. Bude to indikace pro uživatele, aby poskytl požadavek klienta.
6. Vynuťte Arduino, aby počkal na požadavek klienta z libovolného prohlížeče v síti LAN nebo v síti.
7. Jakmile je požadavek klienta zadán, zkontrolujte ID připojení a odešlete příkaz „AT+CIPSEND….“vložením příslušného ID připojení.
8. ESP8266 reaguje znakem „>“, který označuje jeho připravenost přijímat znaky. Po obdržení tohoto odešlete kód webové stránky, který jsme viděli v předchozím kroku, do klientského prohlížeče prostřednictvím modulu ESP8266.
9. Nyní bude webová stránka viditelná v klientském prohlížeči uživatele, Arduino pak přejde do stavu skenování na dobu neurčitou pro „LED příkazy“od klienta.
10. Webová stránka byla napsána tak, aby poskytovala jedinečný parametr URL pro každé stisknutí tlačítka, takže při každém stisknutí tlačítka modul ESP předá požadavek GET s tímto jedinečným parametrem URL.
11. Arduino by mělo zpracovat tuto URL a odpovídajícím způsobem zajistit ovládání RGB LED pásu.

Příkazy pro vytvoření serveru:

• NA
• AT+CWMODE = 3
• AT+CIPSTA = 192.168.43.253 (pro zařízení Android)
• AT+CIPMUX = 1
• AT+CIPSERVER = 1, 80

Kód:

Aby vám tento projekt fungoval, musíte nainstalovat tuto „knihovnu Adopruit Neopixel“, stáhnout a nainstalovat.

Kód Arduino pro tento projekt můžete získat v tomto odkazu -> „Arduino ovládaná malířská tyčinka na světlo“

Krok 7: Příprava světelné tyče

Natočil jsem video o výrobě této „Hůlky na malování světla“, podívejte se pro větší přehlednost.

Začněte pájením vodičů na konec LED pásku. Pokračujte nanesením horkého lepidla, aby bylo spojení silnější. Najděte kousek plastového pásku, na který můžete přilepit LED pásek. Použil jsem plastovou balicí trubičku, ze které IC pocházejí. Dostal jsem toho doma dost, takže jsem se rozhodl toho využít a perfektně to vyhovovalo.

Vystřihněte balicí tubu nebo cokoli, co shledáte použitelným, na požadovanou velikost. Přilepil jsem LED pásek přes balicí trubku pomocí silného lepidla. Horké lepidlo k tomu nemusí být dobrý nápad, protože nadměrné teplo může poškodit diody LED a to je poslední věc, kterou chceme, aby se stala. Poté jsem nechal asi 20 minut zaschnout, aby mohl ztuhnout.

Krok 8: Volba kontejneru a nastavení páčky

To je docela důležitý krok, protože do tohoto kontejneru půjdou powerbanka, Arduino, indikační LED a moduly ESP8266. Vyberte kontejner vhodné velikosti, aby do něj mohly být umístěny všechny výše uvedené. Vybral jsem si válcovou nádobu, takže se mi bude snadno držet při jejich ovládání.

Protože jsem si vybral válcovitý, označil jsem směr, kterým bude LED pásek čelit, šipkou. Označil jsem kontejner, aby mě vedl při vkládání obsahu do kontejneru. Pájecí pistolí nasaďte do víčka nádoby malý otvor. Ujistěte se, že jste vytvořili dostatečně velkou díru, aby se do ní vešla světelná tyč.

Jakmile vložíte tyč do víčka, utěsněte ji pomocí lepicí pistole a ujistěte se, že je tyčinka stabilní a nepohybuje se.

Krok 9: Sestavení napájecí banky a indikátorů LED

Powerbanka bude ve srovnání s ostatními součástmi tohoto projektu dost těžká. Umístěte powerbanku na levou stranu čáry nakreslené v kontejneru. Je tedy důležité zajistit, aby se během provozu nepohyboval. K tomuto účelu jsem použil nášivku na suchý zip a pevně ji omotal kolem power banky. Do kontejneru jsem umístil další pár nášivky na suchý zip. Power banku jsem nalepil na nášivku na suchý zip a drží ji docela pevně a to je to, co potřebuji.

Umístěte přepínač přímo proti nakreslené čáře. Tento přepínač je určen k zapnutí/vypnutí celého projektu. Pod vypínačem. Umístěte dvě diody LED (červená a zelená) a pájejte je rezistorem (referenční schéma viz krok 3). LED diody a spínač by měly být přímo opačné ke směru, ve kterém bude světelná páčka procházet. To má zabránit nežádoucímu světelnému rušení LED diodami při malování světla. Připojte odizolovaný kabel USB a několik konektorů k tlačítku, jak ukazuje poslední obrázek. Konektorové kabely slouží k napájení modulů Arduino a ESP8266.

Krok 10: Sestavení modulů Arduino a ESP8266 uvnitř kontejneru

Spojte desku Arduino a modul pluginu ESP8266, který také obsahuje obousměrný řadič úrovně logiky. Drátujte, přilepte a dejte dohromady. Jakmile to skončilo, vložte to do kontejneru, udělal jsem to s maximální opatrností, protože bych se měl ujistit, že se žádný z drátů nezamotá. Je to proto, že jsem vybral nádobu s menším průměrem. Ale na světlé straně je kontejner velmi šikovný a snadno se vejde do mých dlaní.

Připojte vodiče ze světelné malířské tyče k napájecím svorkám a 6. kolíku Arduina. Po dokončení pečlivě uzavřete víčko nádoby.

Krok 11: Zakryjte to

Nádobu zakryjte černou páskou nebo jiným materiálem. Toto má zabránit tomu, aby světelné interference narušovaly provoz malování světlem. Důvodem je, že Arduino, ESP8266 a Power bank mají v sobě LED diody. Pokud je necháte odkryté, může to rušit a zkazit Fotky.

K tomuto účelu jsem použil černou pásku. I když pro tento účel můžete použít cokoli jiného, co si vyberete. Jakmile bude hotová světelná malířská tyč ovládaná WiFi, je nyní připravena namalovat několik skvělých odstínů.

Krok 12: Otestujte to

1. Zapněte vypínač a červená LED dioda by se měla rozsvítit
2. Počkejte, až se rozsvítí zelená LED, k tomu obvykle dojde do 5 až 10 sekund a indikuje to, že je vytvořen server Arduino.
3. Jakmile se rozsvítí zelená LED, otevřete v zařízení prohlížeč a zadejte IP adresu 192.168.43.253 spusťte URL
4. Webová stránka, kterou jsme viděli v kroku 5, by se měla zobrazit na vaší obrazovce.
5. Nyní pracujte s webovým rozhraním a ovládejte LED pásek
6. A jděte si udělat parádní malování světlem.

Krok 13: Co si pamatovat a několik dalších fotografií

• Tento projekt je založen na schopnosti ESP8266 automaticky se připojit k WiFi hotspotu po zapnutí. Takže ESP8266 a vaše zařízení hotspot musí být spárovány alespoň jednou před použitím v tomto projektu.
• Arduino bylo naprogramováno tak, aby zvládlo pouze jednu klientskou komunikaci, což znamená, že pouze jeden prohlížeč může požádat Arduino o ovládání LED
• Na vytvoření serveru pomocí Arduina s ESP8266 je čekací doba. Konec této čekací doby lze poznat podle zelené LED.
• Jakmile se rozsvítí zelená LED dioda, je dobré zahájit požadavek klienta z vašeho prohlížeče. Celý projekt byste měli dodat se zdrojem alespoň 2A, aby byl provoz bezproblémový.
• Tento projekt byl úspěšně testován pomocí prohlížeče Google Chrome pro stolní počítače a Opery pro chytré telefony.

Doufám, že se vám všem líbí tento Instructable, zkuste to a dejte mi vědět výsledek. Plánoval jsem navrhnout desku plošných spojů pro tento projekt a brzy ji zveřejním zde. Další nápady na vylepšení jsou velmi vítány.

Vytvoření a zdokumentování tohoto instruktážního projektu zabralo hodně času. Pokud si myslíte, že to stojí za to, laskavě pro mě hlasujte v „LED Contest“, „Arduino Contest“a „Soutěž o dálkové ovládání“. Doufám, že se uvidíme s dalším návodem

Runner Up in the LED Contest 2017