Webové připojení SMART LED animační hodiny s webovým ovládacím panelem, synchronizace časového serveru: 11 kroků (s obrázky)

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

Příběh těchto hodin sahá daleko do minulosti - více než 30 let. Můj otec byl průkopníkem této myšlenky, když mi bylo pouhých 10 let, dlouho před revolucí LED - tehdy, když LED diody dosahovaly 1/1 000 jasu jejich aktuálního oslepujícího lesku. Skutečný inovátor kódoval v montážním jazyce a ručně zapojil každou jednotlivou LED (působivý výkon trpělivosti a odhodlání)! Jeho původní verze funguje dodnes.

Chtěl jsem to vyzvednout tam, kde skončil, a využít pokroky v technologii k vytvoření krásných hodin s webovým připojením, barevných, zábavných na hraní a plných zájmu. Je to pokročilé do bodu, kdy bychom chtěli uvolnit hodiny pro veřejnost jako open source projekt, ale také poskytnout hotové výrobky zájemcům o nákup. Podívejte se na naši indiegogo kampaň, pokud zjistíte, že máte zájem podporovat!

Dnešní hodiny mají spoustu funkcí a jsou plně hotovým a fungujícím produktem. Jsme velmi potěšeni tím, jak to dopadlo jak z hlediska kvality a funkčnosti, tak také z hlediska sady funkcí a stability. Hodiny se synchronizují každou minutu s časovým serverem, což zajišťuje, že čas bude vždy perfektní. Uživatelé stačí nastavit časové pásmo pouze jednou, povolit režim letního času a už nikdy si nebudou muset dělat starosti s nastavením hodin!

52 různých animací s nastavitelnou barvou, rychlostí a jasem poskytuje uživateli přesné ovládání a nekonečné variace. Oblíbené režimy jsou uloženy v paměti. Lze nastavit světelné časovače a denní události, které umožňují uživatelům vizuálně upozornit na vybraný čas. Speciální prázdninové režimy mohou vašemu domu dodat svátek během Halloweenu, Nového roku nebo Vánoc. Máme dokonce speciální režim pro den pi, kde hodiny animují číslice pí pro 100 číslic každou hodinu.

Hodiny jsou poháněny webovým uzlem Node MCU ESP8266 a jsou programovány pomocí jazyka arduino a populárních knihoven c ++, které jsou standardem platformy arduino. Chcete si jeden vyrobit? Zde je postup:

Krok 1: Sestavte materiály

Zde je kompletní seznam všeho, co budete potřebovat, s cenami a odkazy.

• 18 "průměr 1" tlustý kruhový dřevěný polotovar - 10,40 USD - Lowes
• Světlo rozptylující akryl - 5,79 $ + 6,55 $ Doprava = 12,34 $ od Amazonu
• (2) LED předem zapojené řetězce 50 - 11,67 $ x 2 = 23,34 $ od eBay
• LED emitující strana - 26,62 $ od společnosti Adafruit
• ESP 8266 Node MCU - 8,39 $ od Amazonu
• 2,5 mm pigtail - 6,99 $ (balení po 10) od Amazonu
• Deska prototypu s obvodem 4 cm x 6 cm - 9,99 USD (balení 10 kusů - budete potřebovat 1) od Amazonu
• Koncové bloky - 7,99 $ (balení po 20 - budete potřebovat 5)
• 1x8 kus borovice - 4,79 $ od Lowes
• 1/4 kusu podlahového materiálu z tvrdého dřeva (pro stojan) Číslo položky 422633 - 10,48 $ od Lowes
• (1) Napájení 5v, 5a - 14,99 $ od Amazonu
• 2,7 mm pomocný podkladový materiál (položka 757295000023) - 10,98 USD od Home Depot
• (20) Černé šrouby do dřeva #6 - 6,83 $ - Amazon
• Stain and Clear Coat. Doporučujeme obecné úpravy! - přibližně 20 $ od Woodcraft
• (2) Černá 1/4-20 ořechů (položka 755801) - 1,38 $ od Lowes
• (2) Černé šrouby s válcovou hlavou 1/4-20 (položka 755806) - 1,49 USD

Celková cena uvedených položek zde: 177,38 $

Potřebné nástroje:

1. CNC stroj
2. Pistole na horké lepidlo
3. Páječka
4. Ruční pilník Dremel
5. Odstraňovače drátů

Krok 2: Seznamte se s webovou stránkou

Tato část dělá hodiny zábavnými i cool. Webová stránka je rozdělena do čtyř sekcí: Obecná nastavení, Barva, Animace vyzvánění a Animace čísel.

• Obecná nastavení - Tato část obsahuje úpravy, jako je letní čas, časové pásmo atd. Na této stránce je také možnost uložit a vyvolat tři různé konfigurace hodin. To umožňuje uživateli ukládat oblíbené scény. Všechna nastavení jsou uložena v eeprom (energeticky nezávislá paměť); aktuální nastavení se navíc vždy ukládá, takže v případě výpadku napájení se hodiny obnoví tam, kde skončily.
• Barevné možnosti - Každý aspekt hodin je možné přizpůsobit. Chcete -li změnit barvu libovolného prvku, jednoduše klikněte na tlačítko odpovídající prvku, který chcete změnit, a poté klikněte na barevné kolečko. Uvnitř barevného kolečka je čistě bílá. Mimo barevné kolečko LED zhasne.
• Kruhové animace - Kruhové animace jsou události, které se dějí každou minutu (tj. Animace, které posouvají minutovou ručičku) nebo zajímavá aktivita jako kyvadlo. Zde si můžete vybrat z celé řady možností
• Číselné animace - Číselné animace jsou světelné displeje, které nejsou propojeny s časovou událostí. Spíše vytvářejí nálady nebo zájem. K dispozici je 52 různých možností, které mohou být ještě zajímavější úpravou jasu nebo rychlosti pomocí posuvníků.

Html a javascript pro tuto stránku jsou zahrnuty ve zdrojovém kódu, který je hostován na github. K tomu se dostaneme za chvíli.

Krok 3: Připravte si CNC soubory

Stavební práce na CNC stroji tlačí na váš CNC stroj. Ale jak každý ví, CNC práce je 95% nastavení a 5% řezání! Zde je důležité pár slov o nastavení.

Za prvé, získání solidního příslušenství je zásadní. Rozhodl jsem se držet dřevěný polotovar těmito vačkovými svorkami. Fungují úžasně a jsou velmi silné! Aby nepoškodily dřevo, vložil jsem mezi styčnou plochu a dřevo nějaké malé kousky gumy (tím se upínací síla nesníží). Kromě toho, že jsou svorky neuvěřitelně silné, je další hlavní výhodou těchto svorek skutečnost, že celková výška svorky je pod pracovní plochou, takže nikdy nehrozí kolize. Pokud tyto svorky nemáte k dispozici, může fungovat oboustranná páska. Bez ohledu na vaši metodu zajistěte silné přidržení a správné zarovnání zrna.

Důležitá poznámka: Hodiny a CNC budete muset otočit na obou stranách stroje, takže si svůj kus dřeva zaindexujte. Ujistěte se, že ho můžete převrátit a být PŘESNĚ na stejném místě. To je nezbytné pro snížení dobrých hodin!

Nyní několik poznámek k práci CAD a CAM.

Soubor Cad (ProductionClockMaster.3dm) je soubor Rhino3d a má všechny potřebné vrstvy CAD pro hodiny. Pokud potřebujete obecnější formát, přidal jsem také export *dxf přední a zadní vrstvy hodin. To by měly být všechny potřebné informace.

Práce CNC CAM je rozdělena do 9 samostatných operací CNC. Skutečné soubory gcode Mach3 jsou zahrnuty v úložišti GitHub i v souborech VCarve, které je vytvořily (pokud je potřebujete otevřít a exportovat pomocí jiného postprocesoru).

Všechny soubory pro projekt jsou k dispozici na GItHub. Zde je návod, jak interpretovat soubory. Jsou relativně samovysvětlující, ale zde je další pomoc k odstranění případných nejasností. Prvních pět souborů je uvedeno v pořadí podle operace řezání. Název souboru končí v závorkách s velikostí řezného nástroje. Například - 01_Zadní kapsy_v1.8_ (1-2 palce)

• Tento název souboru začíná 01, takže je to první operace.
• Vyřízne zadní kapsy.
• Toto je verze 1.8 (začínal jsem na 0.0, takže vám řeknu, kolik chyb jsem udělal!)
• Použijte řezací nástroj 1/2 palce

Kromě těchto pěti operací dřevěných bloků existují dvě operace stojanu, operace akrylových prvků a operace desky zadního krytu.

Jedinou operací, která je jedinečná, je operace T-slot CNC. To poskytuje kanál, do kterého se mohou zasunout šrouby na stolním stojanu. Budete potřebovat bit T-drážky, jako je ten, který je zobrazen na fotografii výše.

Opět platí, že pokud potřebujete něco jiného než standardní postprocesor Mach3, otevřete soubory VCarve a exportujte ve svém místním formátu. Další krok ve skutečnosti projdeme řezáním jádra a krok za krokem si ukážeme, jak by měly hodiny vypadat v každé fázi.

Krok 4: Vyřízněte jádro hodin, stolní stojan, akrylové dlaždice a podkladový materiál

Zde je několik fotografií každého z dokončených kusů, jak vycházejí ze stroje. Akryl je nejnáročnější řez, protože akryl má tendenci se tát, pokud se příliš zahřívá, a také drnčí a zvedá, pokud není bezpečně držen. Laserová řezačka by byla ideální, pokud ji máte. Jak vidíte na fotografii, vyrobil jsem speciální přípravek, který pevně drží všechny čtyři strany. Oboustranná páska by pro tuto operaci byla pravděpodobně absolutně nejlepší, ale její odstranění by bylo trochu časově náročnější.

Krok 5: Přizpůsobte si pomocí Clock Face Art a dokončete

Hodiny lze bez tohoto kroku dobře používat, ale je zábavné je přizpůsobit podle svých potřeb nebo vkusu. Vyzkoušeli jsme spoustu různých designů a obloha je zde limitem. Rádi bychom viděli příklady věcí, se kterými přijdete!

Pokud jde o konečnou úpravu, vyzkoušeli jsme spoustu různých věcí, ale milujeme jednoduchost a snadnost barvení. Také milujeme vrchní nátěr General Finishes, protože se obzvláště snadno instaluje, je odolný a vypadá skvěle! Nyní je čas to udělat, než začneme instalovat elektroniku.

Tip: Nezapomeňte současně obarvit stolní stojan, konektor zadní desky a zadní desku. Je snadné se nechat unést a zapomenout na tyto doplňky!

Krok 6: Akrylové dlaždice a sestava stojanu

Poté, co nanesete povrch na kusy dřeva, je čas zatlačit akrylové dlaždice a sestavit stojan. Akrylové dlaždice jsou tolerovány lisováním a obecně nevyžadují žádné lepidlo. Několik dlaždic může vyžadovat malé množství broušení nebo pilování, ale obecně je stačí přitlačit na místo a můžete jít. Pokud zjistíte, že jsou některé příliš volné a vypadávají, použijeme několik kapek bílého školního lepidla Elmers, protože se snadno nanáší, dokonale schne a poskytuje dostatek přilnavosti. Přední část hodin je nyní DOKONČENA! Postavte se a užívejte si.

Také v tuto chvíli můžete také zatlačit do stojanu 1/4-20 matic a krajek ve šroubech, které sklouznou po kanálech drážky T. Vložte stojan do základny trochou lepidla a váš stolní stojan je nyní připraven!

Krok 7: Nainstalujte předem zapojené LED diody do jádra hodin

Dobře, blížíme se! Pravděpodobně časově nejnáročnější částí hodin je mačkání jednotlivých LED diod. V této části hodin je celkem 100 LED diod a vzhledem k tomu, že LED diody jsou dodávány v pásech po 50, budete potřebovat dva pásy, které jsou propojeny jeden s druhým. Tolerance dutin LED jsou takové, že jsou v zásadě lisované. I když tolerance lisovaného uložení drží LED diody na místě, používáme k zajištění větší bezpečnosti malou kapku (velmi malou kapku) horkého lepidla. Příliš mnoho lepidla a přebytek vytlačí a zablokuje LED diody.

Po tomto kroku budete mít ze zadní části hodinek vytlačených mnoho smyček, které bude nutné stlačit, aby zadní panel zapadl na místo. Trocha horkého vzduchu z vysoušeče vlasů činí dráty pružnější a snadno se ohýbají. Opět platí, že pomocí horkého lepidla jsou tyto dráty zajištěny.

Celkově tento proces trvá přibližně 45 minut až hodinu. Jak by měl tento krok vypadat, se podívejte na obrázky výše. Podívejte se také na zábavné časosběrné video! Kdybychom to dokázali rychle zapojit!

Krok 8: Sestavte elektroniku

Elektrické zapojení je téměř snadné, ale zde je podrobné vysvětlení. Zjistili jsme, že nejjednodušší způsob zapojení je použít desku proto 4 cm x 6 cm (velikost CNC dutiny) a nainstalovat šroubové svorky, které budou přijímat LED pásky i stejnosměrný napájecí adaptér. Zkoušeli jsme pájení přímějším způsobem a nejenže je to těžkopádné a obtížné, ale také to znemožňuje odstranění nebo výměnu vnitřností hodin v případě, že se ESP8266 zlomí nebo bude nutné upgradovat. Používání záhlaví je flexibilnější a myslíme si, že i jednodušší.

Jakmile jsou šroubové svorky nainstalovány, jednoduše postupujte podle schématu zapojení a připojte svorky ke správným kolíkům. Na desce plošných spojů nejsou žádné skutečné součásti, pouze stopy od záhlaví po příslušné piny ESP8266.

Kolík 4 je kolík pro prstencové LED diody a kolík 2 je kolík pro čísla. Pozitivní jde do VSS a negativní jde na zem.

Jediná další věc, kterou je potřeba, je odpor 300 ohmů na datovém kolíku LEDstrip. V každém pásu WS2812b, který jsem kdy viděl (a viděl jsem hodně), je toto středový kolík. Tento odpor chrání proužek před nebezpečnými napěťovými špičkami a rázy, které by mohly způsobit poškození nebo nepředvídatelné chování. Zanedbal jsem instalaci tohoto rezistoru a vypálil jsem první LED na pásek (jindy se nic nestalo a fungovalo to perfektně). Rezistor by měl být přidán inline, což znamená, že funguje jako článek v řetězci spojujícím desku s vodičem k LED. Některé pásky LED mají tyto odpory již nainstalovány a některé ne. Pokud si nejste jisti, zda váš LED pásek takový má, pokračujte a stejně jej přidejte. Přitom není na škodu. Ujistěte se, že jste tento rezistor vložili co nejblíže straně LED připojovacího vodiče, NE straně PCB.

Dutina v zadní části hodin je určena ke dvěma účelům. Buď může přijímat tělo 5V transformátoru pro montáž na stěnu, nebo může držet zpět volitelnou baterii. Zde je znázorněn běžný 5v akumulátor, který se používá k rozšíření dosahu bezdrátových zařízení. Jednoduše zakupte adaptér USB na 2,5 mm a vaše hodiny jsou nyní napájeny baterií!

Budete muset vyvrtat otvor ze středové dutiny do desky plošných spojů, abyste získali DC ženský pigtail. To lze snadno provést pouhým nakloněním vrtáku. Ujistěte se, že zůstanete mělký, abyste neprohráli přes hodiny! Zobrazena je dokončená operace vrtání s pigtailem úhledně zabaleným v dutině.

Krok 9: Nahrajte kód

Kód pro hodiny najdete na stránce github Brightlightart. Kód se neustále vylepšuje a je dobře komentovaný. Pokud neznáte soubory *.ino, jedná se o formát souboru Arduino a je třeba jej kompilovat s arduino IDE. Po kompilaci nahrajete přes standardní konektor microUSB na ESP8266. Pokud potřebujete pomoc s tím, jak to provést pomocí ESP 8266, zde je vynikající návod k programování pomocí tohoto populárního rozhraní. Je to docela blízko k vybalení z krabice, ale ne tak docela!

Co tyto různé soubory dělají? Zde je rozpis struktury těchto souborů a toho, co dělají ve velkém.

Složka webového serveru

Index.htm -Když je kód původně nahrán do ESP8266, zobrazí se vám stránka pro odeslání s žádostí o nahrání souboru. Nahrajte soubor index.htm. Tento soubor slouží webové stránce - ostatní soubory ve složce jsou hostovány na brightlightart.com, ale jsou zde pro vaši informaci v případě, že chcete změnit šablony stylů/javascript a hostovat je sami

Hlavní složka

• enLIGHTen-LED-Clock.ino-Toto je nadřazený soubor a pochází z vynikajícího projektu McLighting. Skript byl z původního stavu výrazně upraven, ale tomuto projektu vděčíme za vynikající výchozí bod pro náš projekt.
• colormodes.h - Zpracovává většinu světelných animací na prstenu. Zpracovává také časové funkce.
• definice.h - Definuje většinu globálních proměnných.
• request_handlers.h - Komunikuje s ESP8266 a zpracovává příchozí požadavky a odesílá informace do ESP8266.
• spiffs_webserver.h - Pomáhá obsluhovat a interpretovat webovou stránku. Toto je jediný soubor, který se od projektu McLighting nijak nezměnil.
• WS2812FX.cpp - Zpracovává světelné animace na číslech. To je téměř úplně převzato z vynikající knihovny kitsurfer WS2812B. Hlavní změnou je přidání funkce pro hodinovou ručičku, aby zůstala rozsvícená
• WS2812FX.h - soubor záhlaví, který je součástí knihovny WS2812fx. To je do značné míry nezměněno.

Další zahrnout soubory

Kromě zde zahrnutých souborů budete potřebovat následující knihovny. Jedná se o standardní knihovny, které lze snadno zahrnout vyhledáváním v IDE.

• NtpClientLib.h
• DNSServer.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Ticker.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketsServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• Webový server ESP8266.

Krok 10: Počáteční nastavení hodin EnLIGHTen a ukázky

Po nahrání zdrojového kódu a prvním zapnutí budou všechna světla staticky modrá. Toto je váš signál, že hodiny vysílají přístupový bod a čekají na vaše připojení. Pomocí telefonu, notebooku nebo jakéhokoli bezdrátového zařízení prohledejte okolní sítě (jako byste to udělali, kdybyste se pokoušeli připojit k internetu v kavárně). V seznamu dostupných sítí byste měli vidět jednu s názvem „hodiny“. Připojte se k němu.

Jakmile se k této síti připojíte, automaticky načte webovou stránku (opět jako přesměrování, které byste zažili v kavárně). Buďte trpěliví, protože to může někdy trvat až 30 sekund. Webová stránka vás požádá, abyste vyhledali sítě v okolí. Vyberte svou domácí nebo kancelářskou síť a zadejte jí heslo WiFi. Jakmile kliknete na Odeslat, heslo bezdrátové sítě pro vaši místní síť bude uloženo do paměti. Budete to muset udělat pouze jednou. Hodiny se restartují.

Když se znovu spustí, uvidíte, jak zobrazuje řadu čísel v uvedeném pořadí. Čísla, která zobrazuje, jsou IP adresou webové stránky, ke které se potřebujete připojit. Může se tedy například zobrazit 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. To znamená https://192.168.0.31. Zadejte tuto adresu na webovou stránku a nyní byste měli být připojeni k vašim hodinám. Konfigurujte pryč a bavte se! Hodiny opět používají technologii websocket, takže jakákoli změna, kterou provedete, by se měla projevit okamžitě, aniž byste museli stisknout tlačítko Uložit nebo aktualizovat webovou stránku. V tomto ohledu je to velmi interaktivní a zábavné!

Pokud z nějakého důvodu ztratíte připojení, jednoduše obnovte svou webovou stránku. Většina směrovačů udržuje adresu IP na připojených zařízeních stejnou, ale čas od času se obvykle mění, takže při spuštění věnujte pozornost. Potřebujete -li připomenout IP adresu webové stránky, jednoduše restartujte hodiny.

Jakmile budete s prací s kódem spokojeni, nezapomeňte nainstalovat podkladový materiál! Předvrtané otvory usnadňují zarovnání. Zatlačte dolů všechny kabely, které jsou hrdé a nyní je vaše kabeláž zabezpečená a hodiny vypadají velmi hotově!

Krok 11: Budujte, vyvíjejte, podporujte a užívejte si

Rádi bychom viděli, jak co nejvíce lidí staví a užívá si tyto hodiny, jak to jen jde. Tento projekt se nám líbil a chceme, aby se o něj podělili i ostatní! Užili jsme si spoustu zábavy při řešení problémů, překonávání překážek, rozmlácení brouků a odměňování zábavným a smysluplným světlem. Přínos, který jsme získali od kreativní komunity open-source, je k nezaplacení a povzbudil nás k vydání tohoto zdrojového materiálu pro společné učení, neustálé zlepšování a technické vyžití. Rádi bychom slyšeli o úspěšných sestaveních a způsobech, jakými jste hodiny enLIGHTen vylepšili. Napište nám prosím a dejte nám vědět!

Ne každý má čas, dovednosti, nástroje nebo zdroje na to, aby postavil některé z těchto hodin od nuly, takže pokud máte zájem o koupi dokončených hodin buď jako hotový výrobek, nebo jako základ pro další vývoj, podpořte nás na indiegogo.