Mahalle Geniş Senkronize LED'ler: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Tatil için çıkarabileceğimi düşündüğüm bazı kablosuz LED çubuklarım vardı. Ama benim bahçemde de kablolu olabilirlerdi. Peki, daha serin meydan okuma nedir? Senkronize bir ekran ile bloğumdaki tüm evlerde LED süslemeler! Bu çılgın yılda, bizi birbirimize bağlamanın bir yolu.

Bunlar ESP8266 ile çalışan LED şeritlerdir ve WiFi ağ bağlantılıdır, bu nedenle hepsi aynı anda animasyon dizisinde aynı adımı gösterir. Bağlanmak için ağ kodu kullandıklarından, birkaç ev ayrı olabilirler ve mesajlar düğümden düğüme iletilir.

5 voltta çalışıyorlar ve güç adaptörleri kullandım, ancak bir süre USB pillerle de çalışabilirler. Böylece taşınabilirler, internete bağlı olmayan kendi WiFi ağlarını çalıştırıyorlar ve şebekeden kaçabiliyorlar.

Tüm komşularımız bu ortak dekorasyona sahip olmaktan heyecan duyuyorlardı ve caddede yürürken hepsinin aynı görüntüyü göstermesi gerçekten güzel. Test için evimin önünde birkaç tane fotoğrafım var ama onları sokakta fotoğraflamak gerçekten zordu.

Adım 1: Parçalar

ESP8266 D1 Mini - Tek ihtiyacım olan LED'ler için bir G/Ç pini olduğundan D1 Mini modüllerini kullandım. Bu proje, bunun gibi bir terminal kalkanı ve farklı bir ESP8266 modülü kullanılarak lehimleme olmadan yapılabilir. D1 Mini'nin daha iyi antenli bir versiyonu var - D1 Mini Pro. Seramik bir anteni ve harici bir anten için bir U. FL konektörü vardır, ancak harici anten için yüzey montajlı 0 ohm'luk bir direnci hareket ettirmeniz gerekir. Daha sonraki bir adımda daha fazla tartışma.

WS2811 LED Telleri - Su geçirmez olduklarından (JST konektörleri hariç) ve kullanımı kolay olduğundan WS2811 şeritlerini kullandım. WS2812b "Neopiksel" şeritler tamamen aynı kodu kullanırdı. İsterseniz su geçirmez konektörlere sahip WS2811 LED şeritleri de alabilirsiniz. Kullandığım LED şeritlerinin her iki ucunda da JST SM konektörleri var - dişi olan giriş, ancak diğer şekilde kablolandıklarını gördüm (giriş olarak erkek). Yön ayrıca LED'lerin üzerinde de işaretlenmiştir. Ayrıca güç enjeksiyon kabloları da var - kalaylı parçalar kısa devre yapmasın diye uçlarını kestim. 10'lu paketler halinde de satın alabilirsiniz.

330 Ohm 1/4 Watt Direnç - bu, LED'lerin titremesini önlemek için ESP8266'daki veri pininde kullanılır.

JST SM 3 Pin Erkek Konnektör - Bunlar LED şeritlere bağlanmak içindir. "Erkek" konektörün üzerinde bir başlık olduğunu unutmayın.

2.1mm CCTV Dişi Konnektör - bunlar güç konektörü için kullanılır. İsterseniz bunun için başka bir konektör sistemi kullanabilirsiniz.

5V Güç Kaynağı - amper değeri, sahip olduğunuz LED sayısına bağlıdır. 2A olan, hiçbir zaman tam olarak yanmayan 50 veya 100 LED için muhtemelen uygundur (daha fazla bilgi için kablolama adımına bakın).

JST SM 3 Pinli Uzatma Kablosu veya 2.1 mm uzatma kablosu - D1 Mini üzerindeki JST konektörü LED'lere yakın olduğundan, genellikle LED'lerin CPU'dan daha uzağa yerleştirilmesine izin verecek bir uzatma istersiniz. Benim durumumda, daha iyi WiFi menzili elde etmek için CPU'yu dekorasyonda daha yükseğe yerleştirdim, bu yüzden CPU'yu LED'lerin yakınında tuttum ve bunun yerine 2.1 mm uzatma kablosu kullandım.

USB'den 2.1 mm'ye Kablo - bu isteğe bağlıdır - teli herhangi bir USB kaynağından veya pilden çalıştırmanızı sağlar.

3 mm Isıyla Daralan Makaron - D1 Mini'deki rezistörü kaplamak için bunun sadece 1 kadarına ihtiyacınız var.

20 mm Şeffaf Isıyla Daralan Makaron - bu, D1 Mini üzerindeki konektörleri korumak için kısmen isteğe bağlıdır. Tüp, anahtarı sıkıştırırsa, uyguladıktan sonra sıfırlama anahtarının etrafına klipslediğinizden emin olun.

Su Geçirmez Kutu - güç kaynağını ve CPU'yu dışarıda korumak için. Komşularımın çoğu sadece plastik poşet kullandı.

1/2" EMT kanalı - şeker kamışı şekline 29" bir parça uyuyor - Tutmak için 4 fermuarlı bağ kullandım. 1/2" PVC denedim ve uyuyor, ancak her iki taraftaki LED'lere dokunuyor.

3/8" x 3' inşaat demiri - EMT şekle eklendikten sonra, inşaat demirini yere vurabilir ve EMT borusunu üzerine koyabilirsiniz. 1/2" inşaat demiri sığacaktır, ancak herhangi bir şeyi kesmeniz gerekecektir. bükülmüş parçalar ve yakın - döverken düzleşirse veya herhangi bir şey olursa, çok sıkı olacaktır. Bu nedenle, 3/8"'nin EMT borusunun iç çapını kolayca temizlemesi daha olasıdır.

Şeker Kamışı şekli - bunlarla ilgili adıma bakın, bir şekil DIY yapabilir, bir çalının üzerine asabilir veya bunun gibi bir şekil kullanabilirsiniz.

Adım 2: Denetleyici Montajı

Kontrolör D1 Mini (ESP8266), 2.1 mm CCTV dişi güç jakı, 330 ohm direnç ve 3 Pin JST erkek konektörden oluşur.

Bu proje için varsayım, 50-100 LED kullanacağınızdır. Daha fazlasını kullanmak istiyorsanız, tüm LED'lere güç sağlamak için güç enjeksiyonu kullanmanız gerekecektir. Bununla ilgili daha derin bir tartışma için bu diğer Eğitilebilir Tabloya bakın.

Hepsi tam beyaz olan 50 LED ile 50 x 0.06A = 3 amper çekerler. Bu nedenle, 2A adaptörle asla tam olarak açık olmayacaklarını varsayıyoruz. 100 LED için maksimum 6A'dır, bu nedenle bir seferde yalnızca bazılarının açık olmasına daha fazla özen gösterilmelidir. Her biri 0,02A'da 100 LED olsa bile, 2 Amper kullanıyoruz. Bu nedenle, daha yüksek akımlı bir güç kaynağı önerilir, ancak ekranları tüm LED'leri veya renkleri bir kerede kullanmayacak şekilde ayarladım, çok fazla kıstım ve daha büyükleri yedekte olan 2A sarf malzemeleriyle başladım. Bu, güç gereksinimlerini azaltma hakkında harika bir makale.

Veri kablosuyla aynı hizada olan 330 ohm'luk direnç, veriler oldukça yüksek bir frekans olduğundan elektronik çalmadan kaynaklanan titremeyi önlemek içindir. Bu daha çok LED'li bir faktördür, ancak eklemek için iyi bir uygulamadır.

Direnci doğrudan D1 Mini'ye lehimledim, ancak bunları düz bir şekilde bükebilmem için kartın üzerinde kablonun yaklaşık 1/8" kadarını bıraktım. Kısa devre yapmasını önlemek için direnç üzerinde yaklaşık 1" 3 mm ısıyla büzüşme kullandım. yazı tahtası.

D1 Mini'yi metale vb. dokunmaktan korumak için 20 mm şeffaf ısıyla daralan makaron kullandım. Yan taraftaki sıfırlama anahtarını kontrol ettiğinizden emin olun - anahtara basmadığından emin olmak için ısıyla büzüşmeyi biraz kesmeniz gerekebilir. Her şeyimde buna ihtiyacım vardı.

3.3V ESP8266 çıkışlarından ve 5V'de çalışan LED'lerden bir seviye değiştiriciye ihtiyacım olmadığını unutmayın (çünkü LED çipi özelliği, veri hattının arzın %70'inden az olmamasını sağlamaktır). WS2812b şeritli önceki projelerde (Adım 3) bir diyot/kurbanlık LED'e ihtiyacım vardı, ancak LED'lerdeki doğrudan WS2811 yongaları şu ana kadar iyi görünüyor.

Bunu lehimlemeden yapabilirsiniz! Farklı bir CPU'ya sahip bir ESP8266 terminal kalkanı da aynı şekilde çalışır. D1 Mini form faktörü güzel ve küçüktür, ancak hepsi aşağı yukarı aynı şekilde çalışır.

3. Adım: Şekiller

LED şeritleri serbest biçimli olabilir veya bunları kendin yap veya bir çevrimiçi mağazadan şekillere dönüştürebilirsiniz. HolidayCoro'dan birkaç şekil sipariş ettim - bazı küçük LED ağaçları, bir çorap ve bir şeker kamışı. Çorap, 50 LED'i güzelce aldı - bir iplikçik uzunluğu. Küçük ağaç 100 LED alır, ancak isterseniz sadece yarısını yapabilirsiniz - sokağa bakacak şekilde. Sonunda şeker kamışı biraz daha büyük olduğu için komşunun favorisiydi. 99 LED ve sonuncuyu hata ayıklama için kullanılabileceği fikriyle arkada bıraktım.

Şekiller beyaz geldiği için gündüz daha iyi görünsünler diye üzerlerine kırmızı şeritler boyamaya karar verdik. Onları maskeledim, hızlı bir şekilde ince kum yaptım, asetonla sildim (tam güçlü oje çıkarıcı) ve plastik üzerinde çalışan iki kat sprey boya kullandım. İyi yapışmış gibiydi. Çoğunlukla bir tarafta, birkaçı diğer tarafta 2'si olan birkaç ev için yaptık.

4. Adım: Kod ve WiFi

D1 Mini, bir Espressif ESP8266 modülü kullanır. Arduino IDE kullanarak programladım, bu yüzden WiFi yerleşik güçlü bir Arduino gibi geliyor. İnternette ESP8266 ve D1 Mini için Arduino IDE'nin nasıl yapılandırılacağına dair çok sayıda talimat var, bu yüzden onları burada tekrar etmeyeceğim.

Kod, önceki bir Eğitilebilir Dosyaya dayanmaktadır. Tüm CPU'ların birbiriyle konuşmasını sağlamak için Painless Mesh kitaplığını kullanır. Daha önce mesh kütüphanesi ve Neopixel kütüphanesi ile ilgili sorunlarım olduğu için FastLED kütüphanesini kullandım ve bu sefer tekrar test etmedim.

Düğüm sayısında maksimumun ne olduğundan emin değilim. Bazı gönderiler, mesaj sayısı ve CPU türleri ile sınırlı olacağını ve belki de sınırın 30-60 düğüm civarında olduğunu gösteriyor. Bu uygulama çok fazla mesaj göndermiyor - sadece animasyon değişikliği, ancak ağ değişikliği ve zaman senkronizasyonu mesajları gibi bazı otomatik olanlar var.

Kodlama sırasında LED'leri D1 Mini'ye bağlayabilirsiniz, ancak 50'den fazla varsa, bilgisayarınızın USB portundan ve D1 Mini'deki güç regülatöründen gelen beslemeyi aşacağınız için harici bir besleme isteyebilirsiniz. Bununla birlikte, kodum LED'leri tam olarak açmazken, USB bağlantısında 100 LED'i sorunsuz programlayabildim.

ESP8266 modülünde yerleşik WiFi bulunur. Kullandığımız ağ kodu (PainlessMesh) her modülde bir Erişim Noktası oluşturduğundan, mahalle çapında erişim aralığı önemlidir. Şeker kamışı şekillerini kullandım ve en iyi menzili elde etmek için CPU'yu en üste koydum ve mahallemde yaklaşık 50-100 fit - bir veya iki yardaydı. Daha yüksek ve daha iyi görüş alanı (LOS) işleri iyileştirir. Menzil bazı durumlarda caddeyi geçti (daha çok LOS'u engelleyen arabalara bağlıydı).

WiFi engelleri nedeniyle senkronize edilmeyen birkaç ev vardı, ancak ışıklar senkronize olmadığında bile güzel görünüyor. USB pille çalışan bir çubukta yalnızca D1 Mini ile bir "tekrarlayıcı" düğüm yaptım. Evlerin arasına yerleştirildiğinde, düzgün bir şekilde senkronize edildiler. Daha uzak bir tekrarlayıcı için, çok hızlı şarj etmeseler de muhtemelen bir güneş enerjisi USB pili kullanabilirsiniz.

Hala aralıklı senkronizasyon sorunları görüyordum, ardından çok fazla düğüme sahip olma veya bunların yayılmasıyla ilgili bu notu buldum:

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

Bu kurulumu kullanarak çok daha iyi çalışmaya başladı! Bu, ana düğüm olarak belirli bir düğümü belirler, bu nedenle kontrol düğümüyle anlaşma kodum gerekli değildir, bu da ağı bölebilir. Güncellenmiş/alternatif bir kod örneği ekledim. Bu yaklaşım, senkronize edilmeleri için ana düğümün açık olmasını gerektirir, bu nedenle ağ hataya dayanıklı değildir, ancak benimki gibi yayıldığında daha iyi çalışır. Bu sürüm için kodu düzenlediğinizden emin olun - yalnızca bir düğüm köke ayarlanmalıdır - koddaki açıklamalara bakın.

Ayrıca SetRoot varyantına bir güncelleme daha ekledim: 10 dakika boyunca herhangi bir komut olmazsa ESP8266'yı sıfırlamak için kod ekledim. Bu, düğüme kök düğümü yeniden keşfetme şansı verir. Bu, daha uzak düğümlerden bazılarına yardımcı oldu.

Sezon sonunda bazı D1 Mini Pro modüllerini test edebildim. Kartta seramik bir antenleri var ve sıfır ohm'luk bir direnci hareket ettirirseniz bir U. FL konektörü ve harici anten de kullanabilirsiniz. Seramik antenlerle D1 Mini Pro'larla senkronizasyon sorunları olan bir çift denedim ve daha iyi çalıştılar. Evimin karşısındaki bir düğümle daha sonra bazı testler yaptım. Sonuçlara göre önümüzdeki yıl seramik antenli D1 Mini Pro modüllerine geçeceğiz.

Uzaktan kumandalı D1 Mini ile: Yalnızca harici antenli D1 Mini Pro gördü ve sinyal gücü düşüktü

Seramik antenli uzaktan kumandalı D1 Mini Pro ile: D1 Mini, seramik antenli D1 Mini Pro ve harici antenli D1 Mini Pro, onu aşağı yukarı aynı sinyal gücüyle gördü, yani bu bir gelişmeydi. Kartların (antenler) yönü bir dereceye kadar önemlidir

Harici antenli bir uzak D1 Mini Pro ile: Diğer tüm kartlar gördü, ancak sinyal gücü, yerleşik seramik antenle yapılan testlerden çok daha iyi değildi, bu yüzden bu sıfır ohm dirençleri hareket ettirmek ve antenleri yerleştirmekle uğraşmayacağım. şeker kamışı

Adım 5: Son Montaj

Kontrol cihazını hazırlayıp programladıktan sonra, tek yapmanız gereken LED'leri kontrol cihazına JST kabloları ve 2.1mm jak üzerinde 5v güç kaynağı ile bağlamaktır.

JST uzantısı, denetleyiciyi ve güç adaptörünü her zaman LED'lerden uzak tutmaya yardımcı olmalıdır. Veya CPU'yu daha yükseğe çıkarmak için üzerlerine bükümlü bir bağ ile sabitlenmiş küçük bir plastik torba koydum ve güç kaynağına 2.1 mm'lik bir uzatma kablosu kullandım.

Su geçirmez kutu, adaptörün ve CPU'nun korunmasına yardımcı olacak, ancak komşularımın çoğu basit plastik torbalar kullandı.

Tatil Süslemeleri Hız Yarışmasında İkincilik Ödülü