Ayarlanabilir Işıklı Müzik Etkileşimli Şişe Standı: 14 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bir süre önce, bir arkadaşım kurcalamak için 16 Bit LED halka sipariş etti ve bunu yaparken aklına bir şişe koyma fikri geldi. Bunu gördüğümde, matarayı aydınlatan ışığın görüntüsü beni büyüledi ve Hackaday kullanıcısı Tobias Blum'un harika projesi "Mc Lighting"i hatırladım:

hackaday.io/project/122568-mc-lighting

Projesinin bir yönü, WS2812 LED'lerini herhangi bir harici hizmet kullanmadan kendi kendine yazılan bir web arayüzü aracılığıyla kontrol etmekti. Bir LED halkayı kontrol etme yaklaşımından ilham alarak, bu iki fikri birleştirmeye ve onları bir sonraki seviyeye getirmeye karar verdim. Aklımda üç şişeye kadar kapasiteli, yerel bir web sayfası üzerinden kontrol edilebilen ve birkaç yıldırım özelliği bulunan bir şişe standı vardı. ortam müziğiyle etkileşime girenler dahil modlar. Taşınabilir bir cihaz oluşturmak için, bir Li-Ion pil hücresi tarafından desteklenmektedir.

Bu talimatta, yapım sürecinden geçeceğim ve size bunun altında yatan işlevi öğreteceğim. Daha sonra kendi versiyonunuzu oluşturabilmeli ve herhangi bir harici servis kullanmadan bir projeye nasıl webkontrol ekleyeceğiniz konusunda fikir sahibi olmalısınız.

Adım 1: İnşa Seçenekleri

Bu projenin elektroniğine gelince, ya kullanımı kolay ve oldukça ucuz olan bir NodeMCU-board kullanabilir ya da benim gibi kendi boardunuzu oluşturabilirsiniz. Bunu yapmanın özel bir faydası yok, sadece ortalıkta bir ESP8226-12E yongası vardı ve onu kullanmaya karar verdim, böylece hızlı prototipleme için NodeMCU kartını tutabildim. Tek bir büyük fark var: Kendi kendine yapılan kontrol kartını programlamak için 3.3V USB'den Seri karta ihtiyacınız var. Hangi türü seçtiğinizin bir önemi olmamasına rağmen, gerekli parçalar söz konusu olduğunda bunu aklınızda bulundurun.

Yine de oldukça fark yaratan bir seçenek var: müzik modu. Dahil etmeye karar verirseniz, şişe standı bir VU-metre olarak kullanılabilir ve ayrıca müziğin bası belirli bir eşiğe ulaştığında LED'lerin rengini değiştirebilir. Bu olsa da bazı ek donanım gerektirir. Bir kondansatör mikrofon kapsülünün çıkışını yükselten bir amplifikatör ve bas frekansları için bir alçak geçiren filtre oluşturmalısınız. Bu kulağa zor gelse de, aslında değil. Herhangi bir özel parça gerektirmez ve cihazı oldukça geliştirdiği için bu devreyi dahil etmenizi şiddetle tavsiye ederim.

Adım 2: Gerekli Parçalar ve Malzemeler

Dosya:

Belki de bu projenin en zor kısmı durum. Yeni bir şeyler denemek istediğim için 18 mm kalınlığında MDF levhalar kullanmaya ve boyamaya karar verdim. Diğer ahşap/malzeme türleriyle karşılaştırıldığında MDF, yüzeyinin özellikle pürüzsüz zımparalanabilmesi ve bu nedenle üzerindeki boyanın son derece parlak görünmesi avantajına sahiptir. Ek olarak, LED halkaların kapağı olarak 4 mm kalınlığında akrilik cama ihtiyacınız var.

Kasa 33 cm uzunluğa ve 9 cm genişliğe sahip, bu yüzden aşağıdaki ölçülerde bir plaka öneririm:

MDF-plaka 400 x 250 x 18 mm

LED halka kapaklarının çapı yaklaşık 70 mm'dir, bu nedenle akrilik cam plakanız en azından aşağıdaki boyutlara sahip olmalıdır:

Akrilik levha 250 x 100 x 4 mm

Kendime 125ml beyaz akrilik boya ve 125ml parlak vernik aldım. Ayrıca köpük rulo kullanmanızı tavsiye ederim çünkü bu boyayı daha düzgün bir şekilde uygulamanızı sağlar. Zımpara kısmı için biri 320, diğeri 600 olmak üzere 180 taneli zımpara kağıdı kullandım.

Elektronik:

Elektronik için üç adet 16 Bit WS2812 LED halkasına ihtiyacınız var. İki tip 16 Bit LED halkası bulduğum için dikkatli olun, daha büyük çaplı (yaklaşık 70 mm) olanlara ve dolayısıyla LED'ler arasındaki daha büyük boşluklara ihtiyacınız var.

Güç kaynağı için bir Li-Ion pil hücresine, ilgili bir şarj cihazına ve bir anahtara ihtiyacınız vardır. Ek olarak, mikrodenetleyiciye güç sağlamak için düşük bırakma voltajlı (LDO) 3,3 V voltaj regülatörüne ve iki kapasitöre ihtiyacınız vardır. 7. adımda neden LDO regülatörüne ihtiyacınız olduğunu açıklıyorum.

İsteğe bağlı müzik amplifikatörü ve filtre devresi oluşturmaya karar verirseniz, bir Op-Amp ve bazı pasif bileşenlere ihtiyacınız vardır. Ve kendi kontrol ünitenizi yaratmayı seçerseniz, ESP çipine, bir devre kartına, bazı dirençlere, bir düğmeye ve bazı pinlere ihtiyacınız vardır.

Ve üzerindeki her şeyi lehimlemek için bir parça perfboard'u şiddetle tavsiye ederim.

LED-halka

3.7V Li-Ion hücre (TW18650 tipinden birini kullanılmayan bir pil paketinden kurtardım)

Li-İyon Şarj Cihazı

Anahtar (Özel bir şey yok, bozuk bir hoparlör setinden kurtardığım eski bir tane kullandım)

LDO voltaj regülatörü (ayrıca veri sayfasında belirtilen kapasitörler: 2 x 1uF seramik kapasitör)

perfboard

Müzik devresi (isteğe bağlı):

şematik olarak

Mikrodenetleyici:

DüğümMCU

ESP8266 12E (şemaya göre adaptör plakası, buton, dirençler ve pinler)

USB'den Seri'ye (kendi kendine yapılan kontrol kartını programlamak için gereklidir, zaten varsa başka bir tane almaya gerek yoktur)

Adım 3: Kasayı Frezeleme

Bir arkadaşım kendine bir MP-CNC yaptı ve bana iki MDF parçasını ve üç akrilik halkayı frezeleme nezaketini gösterdi. Ahşap parçalar, hap şeklindeki bir kutunun üstü ve altıdır. Kutunun üstünde, LED halkalar ve akrilik kapakları için üç yer var. Bu derinleştirmeler, PCB'lerden yalnızca bir parça daha büyük olacak şekilde tasarlandığından, yapıştırıcı veya vidaya ihtiyaç duymadan yerine oturur ve otururlar. Aynısı akrilik kapaklar için de geçerli. LED halkalarından daha büyük bir çapa sahip oldukları için LED'lerin üzerinde bir kenara yerleştirilirler (resme bakın).

4. Adım: Vakayı Tamamlayın

Şu anda, öğütülmüş durumda eksik olan birkaç şey olduğunu fark etmiş olabilirsiniz. Halkanın kabloları için delikler, USB soketi için bir delik ve pil için bir cep gibi şeyler. Ayrıca, müzik devresini dahil etmeyi seçerseniz, mikrofon için de bir delik gerekir. Ek olarak, LED-Halkaların altına delikler açmanızı tavsiye ederim, böylece onları kasadan dışarı itebilirsiniz. Yukarıda açıklanan delikleri eklemek için bir döner taşlama aleti kullandım.

Üçüncü resimde halka için "bakım" ve kablo deliklerini görebilirsiniz. Belki fark etmişsinizdir, iki kablo deliği oluşturdum. Bu kasıtlı değildi. Bu, halkaların açılarının önemsiz olacağını düşündüğüm erken bir aşamadaydı, ama değiller. Üçünü de kablolarıyla aynı tarafa monte edin. Onları ön tarafa doğru monte ederek bitirdim.

Önemli: MDF'yi keserken, delerken veya frezelerken daima bir toz maskesi takın. Aynısı zımparalamak için de geçerli.

Adım 5: Vakayı Bitirmek

Şimdi kasa boyandı. Bunu yapmadan önce, bunun düşündüğümden daha zor olduğunu kanıtladığı için bununla ilgili bir öğretici izlemenizi veya okumanızı tavsiye ederim. Bu, konu hakkında bilmeniz gereken her şeyi kapsar.

Önce MDF parçalarının dışını iyice zımparalayın. Bunun için 160 grit kağıt kullandım. Bundan sonra, birçok öğretici, özellikle kenarlarda, yüzeyin özel bir MDF astarı ile kapatılmasını önerir. Astar oldukça pahalı olduğu için bu kısmı atladım ve sonuç olabileceği kadar iyi olmasa da tekrar yapardım.

Daha sonra yüzeyi istediğiniz renge boyamaya başlayabilirsiniz. Benimkini açık beyaza boyamaya karar verdim. Rengin kurumasını bekleyin, ardından ince zımpara kağıdı ile zımparalayın (320 tane kum kullandım), tozunu alın ve bir sonraki renk katını uygulayın. Renklendirmenin opaklığından memnun kalana kadar bu işlemi tekrarlayın. Dört kat boya uyguladım.

Son renk katmanından sonra, eskisinden daha da ince bir zımpara kağıdıyla (benim durumumda 600 tane) zımparalayın ve yüzeyde kalan tüm tozu temizleyin. Daha sonra parlak verniğin ilk katını uygulayabilirsiniz. Renkte olduğu gibi, sizi tatmin etmesi için gerektiği kadar katman uygulayın. Üst ve yanlar için üç, alt için iki tane kullandım. Sonucu resimlerden birinde görebilirsiniz. Yüzey daha pürüzsüz olsa da (daha fazla zımparalama ve MDF astar), elde edilen parlaklık etkisinden memnunum.

Adım 6: Yüzüklerin Hazırlanması

İlk renk katının kuruma sürecine paralel olarak akrilik-cam halkaları zımparalayabilirsiniz. Bundan sonra bu halkalar, LED-Halkaları tarafından yayılan ışığı yayar. Bundan bahsetmişken, bu halkaların PCB'lerini, üretim sürecinden kalan bazı istenmeyen kenarlara sahip olmak için deneyimledim, bu yüzden çapakları almanız gerekebilir. Aksi takdirde davaya sığmazlar.

Daha sonra bazı tellerin halkalara lehimlenmesi gerekir. Esnek tel kullanmanızı tavsiye ederim. Sert olanı kullandım ve kasanın iki parçasını birbirinden ayırmaları sorunu yaşadım, bu da çirkin bir bükülme gerektiriyordu. Ayrıca, sert telin kırılma olasılığı daha yüksektir, bu da ilgili halkayı ve kontrol kartını kasadan çıkarmanız gerektiğinden kötü bir lehim işlemine neden olur.

Adım 7: Güç Kaynağı

Güç kaynağı olarak tek bir Li-Ion pil hücresi kullanılır. Şarj devresi üzerinden şarj edilir. Bu devre aşırı deşarj ve aşırı akım korumasına sahiptir. Cihazı kapatmak için, şarj panosunun pozitif çıkışını kesen bir anahtar yerleşiktir.

Pil hücresinin maksimum voltajı 4,2V olduğundan, ESP8266'ya doğrudan güç sağlanamaz. Voltaj 3.3V mikrodenetleyici için çok yüksek çünkü sadece 3.0V - 3.6V arasındaki voltajlara dayanabiliyor. Düşük düşme (LDO) voltaj regülatörü, giriş voltajı belirtilen çıkış voltajına yakın olduğunda bile çalışan bir voltaj regülatörüdür. Bu nedenle, 3.3V LDO için 200 mV'luk bir bırakma voltajı, giriş voltajı 3.5V'un üzerinde olduğu sürece 3.3V çıkış verdiği anlamına gelir. Bu değerin altına düştüğünde çıkış voltajı düşmeye başlar. ESP8266, 3.0V'a kadar düşük voltajlarla çalıştığından, LDO'nun giriş voltajı yaklaşık 3,3V'a düşene kadar çalışır (iniş doğrusal değildir). Bu, kontrol cihazını tamamen boşalana kadar pil hücresi aracılığıyla çalıştırmamızı sağlar.

Adım 8: Mikrodenetleyici Kartı

Bir NodeMCU kartı kullanıyorsanız bu adım oldukça basittir. Sadece 3.3V çıkışını ve güç kaynağının topraklamasını 3V ve G pinlerinden birine bağlayın. Ayrıca, her şeyi bağlamayı kolaylaştıracağı için kartı bir perfboard parçasına lehimlemenizi öneririm.

Kendi kontrol kartınızı oluşturmaya karar verdiyseniz, ilk adım ESP çipini adaptör plakasına lehimlemektir. Bundan sonra, şemada gösterildiği gibi tüm bileşenleri ve bağlantıları ekleyin. Denetleyiciyi sıfırlamak ve yanıp sönmek için iki düğme gereklidir. Aşağıdaki resimlerde sadece bir düğme kullandığımı fark edebilirsiniz. Bunun nedeni, az önce ortalıkta bir tane bulmamdı, bu yüzden GPIO0 düğmesi yerine iki pin ve bir jumper kullanıyorum.

Bir sonraki adımda bitmiş devremi görebilirsiniz.

9. Adım: Müzik Devresi (isteğe bağlı)

Müzik için bir giriş olarak basit bir kondenser mikrofon kapsülü kullanılır. 3.3V güç rayına bağlı bir akım sınırlayıcı direnç üzerinden güç alır. Özetle, kapsül bir kapasitör gibi çalışır, bu nedenle ses dalgaları diyaframına çarptığında, kapasitesi ve buna benzer voltajı değişir. Bu voltaj o kadar düşüktür ki, ESP'nin analogdan dijitale dönüştürücüsü (ADC) ile zor ölçebiliriz. Bunu değiştirmek için sinyali bir Op-Amp ile yükseltiyoruz. Güçlendirilmiş çıkış voltajı daha sonra, 70 Hz civarında bir kesme frekansı ile birinci dereceden bir pasif alçak geçiren filtre tarafından filtrelenir.

Bir NodeMCU kartı kullanmaya karar verirseniz, yukarıda açıklanan devrenin çıkışını kartın A0 pinine bağlayabilirsiniz. Kendi kontrol kartınızı yapmak istiyorsanız devreye bir voltaj bölücü eklemelisiniz. Bunun nedeni, maksimum 1V giriş voltajına sahip olan yerleşik ADC'deki ESP'lerdir. NodeMCU'da bu voltaj bölücü zaten yerleşik olarak bulunur, bu nedenle kodun ve amplifikatörün her iki kartta da çalışması için, kendi kendine yapılanın da buna ihtiyacı vardır.

Adım 10: Elektroniği Bitirin ve Monte Edin

İlk olarak, LED halkaları kasanın üst kısmında belirtilen derinliklere yerleştirin. Bundan sonra, güç kaynağını, mikrodenetleyiciyi, halkaları ve eğer kurduysanız, amplifikatör devresini şemaya göre bağlayın.

Uyarı: Bunu yapmadan önce, anahtarı kullanarak gücü kapatıp açmadığınızı iki kez kontrol edin. Bunu yapmayı unuttum ve lehimleme sırasında bir LDO regülatörünü kızarttım. Bundan sonra, elektronik aksamları kasanın içine monte etmeye hazırsınız.

Pil hücresini biraz sıcak tutkalla kasaya bağlayarak başladım. Bundan sonra şarj devresini konumlandırdım ve bir USB kablosu takıp takılamayacağımı kontrol ettim. Kabloyu defalarca itme kuvvetine dayanacak sıcak yapıştırıcıya güvenmediğimden, giriş voltajı için şarj cihazının lehim pedlerine ince çivileri dikkatlice dövdüm. Şarj cihazından sonra mikrofon kapsülünü yerine yapıştırdım.

Daha sonra mikrodenetleyiciyi sabitlemek için bazı bükülmüş tel pimleri kullandım. Bu yöntem, gerektiğinde sıcak tutkalı kesmeye ve MDF'yi bozmaya gerek kalmadan kontrol cihazını tamir için kutudan çıkarmamı sağlıyor.

Şimdi, telleri monte etmek için bazı kablo bağları ve bükülmüş tel pimleri kullandım. Yapılması gereken son şey, akrilik kapak halkalarını yerleştirmektir. Bunu yaparken dikkatli olun, bu oldukça sıkı bir uyum olduğundan boyaya zarar vermezsiniz. MDF levha bir miktar boyayı emdiği ve dolayısıyla derinlikler biraz küçüldüğü için akrilik halkaların iç ve/veya dış çaplarını küçültmüş olabilirsiniz.

Adım 11: Mikrodenetleyicinin Yanıp Sönmesi

Donanım kurulumunu bitirdikten sonra geriye sadece yazılımın yanıp sönmesi kalıyor. Bunun için Arduino IDE kullandım. Ancak denetleyiciyi programlamadan önce, bazı kitaplıklar eklemeniz ve doğru kartı seçmeniz gerekir.

Kütüphaneler

Bunları eklemek için IDE Kitaplık Yöneticisi'ni (Çizim -> Kitaplıkları Dahil Et -> Kitaplıkları Yönet) kullanabilir veya indirip IDE kitaplığı klasörünüze taşıyabilirsiniz. Yöneticiyi daha uygun olduğu için tavsiye ederim ve gerekli tüm kütüphaneleri orada bulabilirsiniz.

DNSServer by Kristijan Novoselic (WiFiManager için gerekli)

Tzapu ve tablatronix tarafından WiFiManager (yerel WiFi'nizin kimlik bilgilerini girebileceğiniz bir AP açar)

WebSockets by Markus Sattler (kullanıcı cihazı ve şişe standı arasındaki iletişim için gerekli)

Adafruit NeoPixel by Adafruit (LED halkalarını kontrol etmek için gerekli)

Pano

Ne tür bir kontrol panosu kullanmayı seçerseniz seçin, Araçlar -> Pano altında NodeMCU 1.0 (ESP-12E Modülü) öğesini seçin. Flaş boyutunun 4M (1M SPIFFS) ve yükleme hızının 115200 olarak ayarlandığından emin olun.

yanıp sönen

NodeMCU kartını flaş etmek için bilgisayarınıza bağlayın, doğru bağlantı noktasını seçin ve programı yükleyin. Kendi kendine yapılan kontrol kartını yanıp sönmek biraz daha karmaşıktır. USB'nizi Seri dönüştürücüye kartın üç pimine bağlayın. GND ve GND, RX ve TX ve TX ve RX'i bağlayın. Denetleyicinin flaş moduna girmek için, RST düğmesiyle yeniden başlatın ve bunu yaparken GPIO0 düğmesini basılı tutun. Bundan sonra dönüştürücü kartınızın 3.3V olarak ayarlandığından emin olun. Programı yükleyerek işlemi tamamlayın.

Önemli: Yanıp sönmeden önce cihazınızı açın.

Adım 12: Web Sayfasını Yükleyin

Web sayfası için gerekli dosyalar mikrodenetleyicilerin flash belleğinde saklanır. İlk kullanımdan önce bunları manuel olarak yüklemeniz gerekir. Bunu yapmak için cihaza güç verin (belki de önce şarj etmeniz gerekir). LED'ler kırmızı renkte yanmalıdır (kameramdan dolayı bu resimde turuncu gibi görünüyor), bu da şişe standının bir ağa bağlı olmadığı anlamına geliyor. Kısa bir süre sonra "bottleStandAP" adlı bir WiFi erişim noktası açılmalıdır. Varsayılan şifre "12345678"dir, ino dosyasında değiştirebilirsiniz. Akıllı telefonunuzu/tabletinizi/dizüstü bilgisayarınızı buna bağlayın. Bir bildirim açılmalı ve sizi bir web sayfasına yönlendirmelidir. Böyle bir şey olmazsa, tarayıcınızı açmanız ve 192.168.4.1 yazmanız yeterlidir. Bu sayfada, WiFi Yapılandır'a tıklayın ve ağ kimlik bilgilerinizi girin. Bundan sonra erişim noktası kapanmalı ve LED'ler renklerini açık maviye çevirmelidir. Bu, cihazın ağınıza başarıyla bağlandığı anlamına gelir.

Şimdi cihazların IP adresini belirlemeniz gerekiyor. Bunu yapmak için bilgisayarınıza bağlayabilir, Arduino IDE'nin Seri Monitörünü açabilir (baud hızı 115200) ve cihazı yeniden başlatabilirsiniz. Alternatif olarak WiFi yönlendiricinizin web sayfasını açabilirsiniz. Aygıtın IP'sini öğrendikten sonra, tarayıcınızı açın ve xxx.xxx.xxx.xxx/upload yazın (burada xs, şişe standlarının IP'sini temsil eder). Dosyaları.rar'dan çıkarın ve hepsini yükleyin. Bundan sonra sadece cihazınızın IP'sini yazın ve kontrol sayfası açılmalıdır. Ve böylece kendi şişe standınızı inşa etmeyi bitirdiniz. Tebrikler!

Adım 13: Web Sayfası

Web sayfası, şişe standınızı kontrol etmenizi sağlar. Ana sayfayı açtığınızda, üst orta kısımda üç mavi daire görebilirsiniz. Bunlar, hangi yüzüğün ayarlarını değiştirmek istediğinizi seçmenize olanak tanır. Renk çarkı, üzerine tıkladığınızda seçilen halkaların rengini değiştirir. Aşağıdaki alan size seçtiğiniz rengi gösterir. Rastgele düğmesine basılarak seçilen halkalar rastgele renk moduna ayarlanır. Bu, nefes modunun bir döngüsü bittiğinde rengin değiştiği anlamına gelir.

İkinci sayfada farklı modları seçebilirsiniz. Sabit renk ve sabit parlaklık, tam olarak adlarının ima ettiği şeyi yapar. Nefes modu bir "nefes" etkisi yaratır, yani halka parlaklığı özel bir süre boyunca maksimuma çıkar, ardından minimuma düşer. Döngü modu, belirli bir süre boyunca yalnızca bir LED'i yakar, ardından bir sonrakini, ardından bir sonrakini ve bu şekilde devam eder. Müzik eşiği modu, mikrofon özel ayarlanmış bir eşikten daha yüksek bir sinyal algıladığında rengi değiştirir. Bunu sadece müzik değil, örneğin alkışlar da tetikleyebilir. VU metre modunda yanan LED'lerin sayısı müziğin bas ses düzeyine bağlıdır.

Not: Cetvelleri ilgili modları etkinleştirmeden kullanabilirsiniz. Örneğin: Döngü modunu kullanırsanız ve sabit parlaklık cetveli aracılığıyla parlaklığı değiştirirseniz, halkalar döngü modunda kalır ancak ayarladığınız şeye göre parlaklıklarını değiştirir.

Adım 14: Tüm Bunlar Nasıl Çalışır?

İşlevsel prensibi kavramak oldukça kolaydır. Web sayfasını her açtığınızda, ESP8266 web dosyalarını cihazınıza gönderir. Ardından, sayfada bir şeyi değiştirdiğinizde, çoğunlukla bir tamsayı değeri ile takip edilen özel bir karakter, bir websocket bağlantısı aracılığıyla mikrodenetleyiciye gönderilir. Kontrolör daha sonra bu verileri işler ve ışıkları buna göre değiştirir.

Web bölümü html, css ve javascript ile yazılmıştır. Bu görevi kolaylaştırmak için bizi Materialize CSS çerçevesi ve jQuery'den yaptım. Web sitesinin görünümünü değiştirmek istiyorsanız, çerçevenin belgelerine bakın. Alternatif olarak, kendi sayfanızı yazıp yükleyebilirsiniz. Sadece websocket bağlantısını kurmanız ve aynı verileri göndermeniz gerekir.