ไฟต้นคริสต์มาสควบคุมโดยของเล่น: 12 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ทักทายผู้สร้าง!

คริสต์มาสและปีใหม่กำลังจะมาถึง หมายถึงอารมณ์รื่นเริง ของขวัญ และแน่นอน ต้นคริสต์มาสที่ประดับประดาด้วยแสงไฟสีสันสดใส

สำหรับฉันไฟต้นคริสต์มาสในตลาดมวลชนน่าเบื่อเกินไป เพื่อเอาใจเด็กๆ ฉันได้ตกแต่งต้นคริสต์มาสที่ไม่เหมือนใครซึ่งควบคุมโดยของเล่น

ในคู่มือนี้ ฉันจะบอกคุณว่าจะทำอย่างไร

ขั้นตอนที่ 1: ความคิด

แนวคิดคือการวางของเล่น เช่น ของเล่นนุ่ม ๆ ไว้ใต้ต้นคริสต์มาส และทำให้ฉลาดขึ้น ฉันต้องการของเล่นที่จะอ่านสีของวัตถุใดๆ ที่แนบมา และทาสีต้นไม้ด้วยสีนี้ ดังนั้นมันจะเป็นเกมที่สนุกสำหรับเด็ก ๆ ที่สามารถใช้สิ่งต่าง ๆ เพื่อระบายสีต้นคริสต์มาสด้วยสีที่ต่างกัน

ขั้นตอนที่ 2: การเตรียมการ แถบ LED

อันดับแรก ฉันต้องหาหลอดไฟคริสต์มาสมาทดแทน

ไฟใหม่ควรสว่าง มีสี และที่สำคัญที่สุดควรตั้งโปรแกรมได้ง่าย

สำหรับไฟคริสต์มาส ฉันเลือกแถบ LED RGB ws2812b LED แบบดิจิทัลที่ตั้งโปรแกรมได้ แถบ LED เหล่านี้เป็นที่นิยมมาก คุณสามารถหาได้จากทุกที่ ง่ายต่อการเชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์ Arduino ต่างๆ ไฟ LED ดังกล่าวจำหน่ายเป็นเทปหลายสิบชิ้นและใช้พลังงานจากไฟ DC 5 12 หรือ 24 V คุณสามารถเชื่อมโยงเทปหลายอันติดต่อกันและจัดการ LED จำนวนมากได้

ฉันพบแถบดังกล่าวสองสามเส้นที่บ้าน แถบของฉันมีไฟ LED 50 ดวงและขับเคลื่อนด้วย 5 V DC

2 x WS2812B โหนดสตริงโมดูล LED ที่บัดกรีล่วงหน้า ~ 18$

นี่คือการแทนที่ที่เป็นไปได้จากร้าน Amazon:

• WS2812b 5m 60leds / พิกเซล / m แถบไฟ LED ที่สามารถระบุตำแหน่งได้เองที่ยืดหยุ่นได้
• ALITOVE 16.4ft WS2812B ไฟ LED Strip แบบระบุตำแหน่งได้

เทป LED มีหลายแบบ ต่างกันที่จำนวน LED ระยะห่างระหว่าง LED การจัดกลุ่ม แรงดันไฟฟ้า ฯลฯ เลือกสิ่งที่คุณต้องการ

สำหรับของเล่นของฉัน ฉันเตรียมต้นคริสต์มาสต้นเล็กๆ ดังนั้น 100 LEDs ก็เพียงพอแล้วสำหรับฉัน

ขั้นตอนที่ 3: การเตรียมการ ของเล่น

ค้นหาของเล่นและตัดสินใจว่าจะวางตัวควบคุมแถบ LED ไว้ที่ใด

ขั้นตอนนี้สำคัญที่สุดเพราะเด็กจะประเมินผล =)

ที่ร้านขายของเล่นใกล้ๆ ฉันพบหมีปีใหม่ตัวหนึ่ง คุณสามารถปรับปรุงของเล่นที่คุณมีอยู่แล้วได้

ฉันตัดสินใจที่จะคลุมตัวควบคุมแถบ LED ด้วยผ้าแล้วเย็บให้เป็นอุ้งเท้าหมี อยากให้หมีดูเหมือนกำลังถือของขวัญอยู่

ฉันซื้อผ้าสองชิ้นที่มีลวดลายตลกๆ หนึ่งนุ่มสำหรับพื้นผิวและที่สองสำหรับชั้นบนสุด

ขั้นตอนที่ 4: การเตรียมการ อิเล็กทรอนิกส์

คุณต้องมีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เพื่อทำให้ของเล่นฉลาดขึ้น

ฉันใช้บอร์ดฝ่าวงล้อมและแผงป้องกัน Arduino จากร้าน Amperka สำหรับฉัน มันสะดวกมากเพราะโครงสร้างแบบแยกส่วน สามารถรวมโมดูลได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องบัดกรี

คุณอาจพบว่าหาซื้อได้ยาก ดังนั้นฉันจึงรวมลิงก์ที่สามารถเปลี่ยนได้

คอนโทรลเลอร์

ฉันใช้บอร์ดพัฒนา ESP-12 ที่ใช้ชิป ESP8266 บอร์ดเหล่านี้มีขนาดเล็กมากและมีฟังก์ชันเพียงพอ ทางเลือกที่ดีสำหรับโครงการขนาดเล็กที่ต้องการพื้นที่จำกัด แม้ว่าคุณจะไม่ได้ใช้ WiFi และเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต

1 x สล็อต Amperka Wi-Fi ~ 19$

ฉันใช้บอร์ดพัฒนานี้เพราะมันเข้ากันได้กับโมดูลอื่นจากผู้ผลิตรายเดียวกัน

แถมยังมีรูปทรงสี่เหลี่ยมอีกด้วย! มันควรจะพอดีกับกล่องของขวัญเล็ก ๆ สำหรับหมี

การเปลี่ยนที่เป็นไปได้:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

เซ็นเซอร์สี

ในการกำหนดสี ฉันใช้บอร์ดฝ่าวงล้อมเซ็นเซอร์สี Amperka Troyka TCS34725 เซ็นเซอร์ของฉันเข้ากันได้กับบอร์ดควบคุม แต่สามารถเปลี่ยนได้ด้วยอันนี้:

1 x RGB Color Sensor พร้อมฟิลเตอร์ IR และ LED สีขาว - TCS34725 ~ 8$

เซ็นเซอร์นี้ใช้อินเทอร์เฟซ I2C สำหรับการสื่อสาร มีไฟ LED สว่างในตัวและการตั้งค่าที่หลากหลาย เช่น การเพิ่มสีหรือการรวมสีเพื่อการจดจำที่แม่นยำยิ่งขึ้น

ปุ่ม

ปุ่มที่เข้ากันได้กับ Arduino อย่างง่าย ฉันใช้เป็นเซ็นเซอร์สัมผัสเพื่อแจ้งตัวควบคุมว่าจำเป็นต้องอ่านสีของรายการใหม่

1 x โมดูลปุ่ม Amperka Troyka ~ 1$

การเปลี่ยนที่เป็นไปได้:

• Adafruit Push-button Power Switch Breakout
• โมดูลปุ่มสร้างบล็อคอิเล็กทรอนิกส์

ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า AC-DC

ในการจ่ายไฟให้กับแถบ LED และตัวควบคุม ฉันซื้อแหล่งจ่ายไฟ AC-DC 5V 8A

แหล่งจ่ายไฟ 1 x 5V 8.0A 40W ~ 16$

แถบ LED ของฉันใช้พลังงานจาก 5V กระแสไฟ 8A เพียงพอสำหรับ LED จำนวนมาก ฉันยังจ่ายไฟให้กับตัวควบคุม ESP จากแหล่งจ่ายไฟนี้ด้วย อย่าลืมซื้ออุปกรณ์จ่ายไฟในกล่องหุ้มฉนวนโดยไม่ต้องเปิดแผ่นสัมผัส!

การเปลี่ยนที่เป็นไปได้:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC เป็น DC Adapter Power Supply Converter
• MEAN WELL เดิม LPV-60-5 5V 8A Meanwell LPV-60 5V 40W

ไม่จำเป็น:

ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า DC-DC และไดรเวอร์ WS2812b

สำหรับคอนโทรลเลอร์ Arduino สายสัญญาณของแถบ LED ws2812b สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับหมุดบนบอร์ดควบคุม หมุดบอร์ดพัฒนา ESP8266 ส่วนใหญ่ไม่รองรับลอจิก 5V ตอนนี้เป็นการดีกว่าที่จะเชื่อมต่อแถบ LED กับตัวควบคุมดังกล่าวโดยตรง เพื่อแก้ปัญหานี้ ฉันใช้โมดูลนี้

1 x Amperka Troyka ws2812 ตัวขับแถบ LED ~ 9$

ฉันใช้โมดูลนี้เพราะติดเข้ากับคอนโทรลเลอร์ของฉันได้ง่าย นอกจากนี้ โมดูลยังมีบัฟเฟอร์ลอจิก 5 โวลต์และตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า DC-DC 5 หรือ 3.3V ด้วยวิธีนี้ตัวควบคุม ESP สามารถขับเคลื่อนด้วยสายไฟเดียวพร้อมกับแถบ LED 12 หรือ 24V

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบ อิเล็กทรอนิกส์

ประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ฉันเชื่อมต่อส่วนประกอบของฉันตามที่แสดงในแผนภาพที่แนบมา

โครงร่างอาจแตกต่างกันไปตามส่วนประกอบของคุณ แต่ความหมายยังคงเหมือนเดิม

• เชื่อมต่อปุ่มกับคอนโทรลเลอร์ ฉันเชื่อมต่อกับพิน A2 Esp8266 หากคุณไม่ได้ใช้โมดูล คุณสามารถเชื่อมต่อปุ่มชั่วขณะทั่วไปผ่านตัวต้านทานได้
• เชื่อมต่อเซ็นเซอร์สีกับคอนโทรลเลอร์ บอร์ดฝ่าวงล้อมเซ็นเซอร์สี TCS34725 สื่อสารโดยใช้บัส I2C เชื่อมโยงหมุด SDA และ SCL ระหว่างเซ็นเซอร์และตัวควบคุม หากบอร์ดเซ็นเซอร์ของคุณมีพิน LED เพื่อควบคุม LED ในตัว ให้เชื่อมต่อ ฉันเชื่อมโยงพิน LED ของฉันกับพิน A0 Esp8266
• เชื่อมต่อปลายด้านหนึ่งของแถบ LED เข้ากับตัวควบคุม ws2812b แถบ LED เชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์โดยใช้พิน DI แรงดันลอจิกสำหรับแถบ LED ws2812b คือ 5V หากคุณใช้ Arduino เช่นบอร์ด คุณสามารถเชื่อมต่อพิน DI กับพินของคอนโทรลเลอร์ได้โดยตรง แรงดันไฟฟ้าระดับลอจิกสำหรับบอร์ด Esp8266 ส่วนใหญ่คือ 3.3V ดังนั้น ให้ใช้ตัวแปลงระดับลอจิคัลหรือไดรเวอร์แถบ LED ฉันบัดกรีสาย DI Strip เข้ากับบอร์ดไดรเวอร์และเชื่อมต่อบอร์ดไดรเวอร์กับพิน A5 Esp8266
• ติดปลายแถบ LED อีกด้านเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ อันที่มีพิน DO หากจำเป็น ให้บัดกรีปลั๊กเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ อย่าลืมแยกสายไฟ

แถบ LED ws2812b ของฉันใช้พลังงาน 5V ฉันจ่ายไฟให้ทั้งแถบและตัวควบคุมจากแหล่งจ่ายไฟ AC-DC 5V ตัวเดียว หากแถบ LED ของคุณทำงาน 12 หรือ 24V ให้ใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ดาวน์เกรดเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดในรูปแบบแหล่งจ่ายไฟเดียว

ขั้นตอนที่ 6: XOD

มาตั้งโปรแกรมคอนโทรลเลอร์กันเถอะ

เช่นเดียวกับในโครงการก่อนหน้านี้ ฉันใช้สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมแบบภาพ XOD สำหรับเฟิร์มแวร์ตัวควบคุม

ฉันได้เผยแพร่ห้องสมุดสองสามแห่งที่คุณจะต้องสร้างโปรแกรม ดังนั้น อย่าลืมเพิ่มลงในพื้นที่ทำงาน XOD ของคุณ

• gabbapeople/christmas-tree - ไลบรารีมีไดรเวอร์ ws2811 Neopixel และ wrapper สำหรับเซ็นเซอร์สี tcs34725
• gabbapeople/color - ไลบรารีสำหรับทำงานกับสีใน XOD

ต่อไป ฉันจะอธิบายวิธีตั้งโปรแกรมอุปกรณ์นี้ใน XOD

ขั้นตอนที่ 7: การเขียนโปรแกรม

นี่คือโหนดที่คุณต้องการ:

โหนดเซ็นเซอร์สี tsc

นี่เป็นโหนดแรกที่จะวางลงบนแพตช์ ใช้สำหรับวัดค่าสีจากเซ็นเซอร์ โหนดใช้อินเทอร์เฟซ I2C เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูล

เซ็นเซอร์สีจะตรวจจับสีของพื้นผิวในระดับ RGB สีเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างแหล่งกำเนิดแสง วัตถุ และผู้สังเกต ในกรณีของแสงสะท้อน แสงที่ตกกระทบวัตถุจะถูกสะท้อนหรือดูดกลืนขึ้นอยู่กับลักษณะพื้นผิว เซ็นเซอร์สีส่วนใหญ่มีตัวปล่อยแสงสีขาวและเซ็นเซอร์ความเข้มแสงสามตัวพร้อมฟิลเตอร์สี

• พินอินพุต LED และ LUM ใช้สำหรับ LED ในตัวบนบอร์ดฝ่าวงล้อมของเซ็นเซอร์ LED ในตัวนี้เป็นตัวส่งสัญญาณแสงของเซ็นเซอร์ ตามแบบแผนของฉัน ฉันใส่ค่า A0 ไปที่พิน LED และตั้งค่า 1 ความสว่างเป็นพิน LUM
• พินไอทีตั้งค่าเวลารวม ปัจจัยนี้อธิบายจำนวนรอบในการรวมสี ค่าที่เป็นไปได้ของไอทีคือ 1, 10, 20, 42, 64, 256
• ค่าพิน GAIN เป็นปัจจัยการขยาย ค่าสัมประสิทธิ์นี้ช่วยเพิ่มสีสัน คุณสามารถเพิ่มค่าสีได้ 4, 16 หรือ 60 เท่า คุณไม่สามารถปรับปรุงสีได้ จากนั้นค่าบนพิน GAIN จะต้องเท่ากับ 1 ฉันได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุดโดยใช้ค่า IT 20 ค่าและค่า GAIN 60
• พิน INIT ทริกเกอร์การเริ่มต้นเซ็นเซอร์และตั้งค่าปัจจัยที่กำหนดเอง ฉันเปลี่ยนค่าพิน INIT เป็น On boot
• พิน UPD กระตุ้นการอ่านเซ็นเซอร์ใหม่ ให้ค่านี้เป็นค่าต่อเนื่อง

tcs-color-node แสดงผลค่าสีในรูปแบบของสีแบบกำหนดเอง

โหนด ws2811

โหนดนี้ใช้เพื่อตั้งค่าแถบ LED หรือเมทริกซ์

• DI pin ใช้สำหรับหมายเลขพอร์ตของบอร์ดที่เชื่อมต่อแถบ LED หรือเมทริกซ์ ตามแบบแผนของฉัน ฉันใส่ค่า A5 ลงไป
• ใส่จำนวน LED ที่ใช้กับพิน SIZE ฉันมี 2 แถบนำ 50 ไดโอดเชื่อมต่อกัน ดังนั้นฉันจึงตั้งค่า SIZE เป็น 100
• พิน B ตั้งค่าความสว่างโดยรวมสำหรับ LED ทั้งหมดในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 100 ฉันตั้งค่าความสว่างเป็น 80

โหนดนี้เริ่มต้นแถบ LED หรือเมทริกซ์ของคุณและสร้างประเภทที่กำหนดเอง ws2811 สำหรับการดำเนินการเพิ่มเติม

โหนดสีทั้งหมด

เมื่อติดตั้งโหนด ws2811 คุณสามารถควบคุมแถบ LED โดยใช้โหนดการทำงานต่างๆ

• สี-ทั้งหมด. โหนดจะทาสี LED ทั้งหมดบนแถบหรือเมทริกซ์ด้วยสีที่เลือก
• พิกเซลสี สีของโหนด LED โดยเฉพาะบนแถบในสีที่เลือก ใส่หมายเลขพิกเซลไปที่พิน PN
• สี-n-พิกเซล โหนดสีกลุ่มของ N LEDs ในสีที่เลือก ระบุหมายเลข LED เริ่มต้นของกลุ่มโดยใช้พิน STRT ระบุความเป็นระเบียบของกลุ่มที่พิน STEP ตัวอย่างเช่น ในการทาสี LED ทุก ๆ วินาทีที่ขึ้นต้นด้วยหมายเลข 30 และลงท้ายด้วยหมายเลข 70 ให้ใส่ค่าต่อไปนี้: STRT = 30; ไม่มี = 40 (70 - 30); ขั้นตอน = 2

ในโปรเจ็กต์นี้ ฉันควบคุม LED ทั้งหมดพร้อมกันและใช้โหนดสีทั้งหมด

ฉันเชื่อมโยงพินอินพุตแรกของโหนดสีทั้งหมดกับพินเอาต์พุตของโหนด ws2811 จากนั้นฉันเชื่อมโยงพิน CLR อินพุตซึ่งนำค่าสีไปยังพินเอาต์พุตของเซ็นเซอร์

พัลส์บนพิน SET ของโหนดสีทั้งหมดจะทริกเกอร์ชุดสีใหม่

โหนดปุ่ม

ฉันใช้ปุ่มเพื่อแจ้งตัวควบคุมเกี่ยวกับวัตถุใหม่ที่อยู่ด้านหน้าเซ็นเซอร์สี สำหรับสิ่งนี้ ฉันวางโหนดปุ่มบนแพตช์และเชื่อมโยงพิน PRS เอาต์พุตกับพิน SET ของโหนดสีทั้งหมด ด้วยวิธีนี้ การคลิกที่ปุ่มจะสร้างสัญญาณพัลส์เพื่อเปลี่ยนสี

ฉันติดปุ่มเข้ากับพิน A2 Esp8266 ดังนั้นฉันจึงใส่ค่า A2 ไปที่พิน PORT

โหนดบริสุทธิ์

เซ็นเซอร์สีสามารถแสดงค่าสีในช่วงกว้าง แต่แถบ LED ไม่สามารถแสดงระหว่างสีอ่อนได้ เพื่อแก้ปัญหานี้ ฉันใช้เฉพาะสีที่เรียกว่าบริสุทธิ์ พวกมันมีสีตามอำเภอใจ แต่มีความอิ่มตัวสูงสุดเสมอ ในการทำให้ค่าสีบริสุทธิ์ ฉันวางโหนดการทำให้บริสุทธิ์ระหว่างโหนด tsc-color-sensor และ color-all

แพตช์พร้อมแล้ว คุณสามารถกด Deploy เลือกประเภทบอร์ดและอัปโหลดไปยังอุปกรณ์

ขั้นตอนที่ 8: การประกอบ กรอบ

ฉันสามารถเริ่มสร้างเคสแบบอ่อนได้ โดยตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำงานตามที่ควรจะเป็น

ฉันพิมพ์ลวดลายของกล่องบนกระดาษแข็งหนาเป็นกรอบ

จากนั้นงอด้านกล่องและทำรูสี่เหลี่ยมสำหรับเซ็นเซอร์สี

บันทึก:

ฉันทำกรณีนี้ขึ้นสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของฉันโดยเฉพาะ ซึ่งน่าจะแตกต่างจากของคุณมากที่สุด กรณีนี้ไม่เป็นสากลนอกจากคุณสามารถมีของเล่นที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงได้ ดังนั้นใช้จินตนาการ!

ขั้นตอนที่ 9: การประกอบ ผ้า

ฉันใส่ผ้าสองชิ้นที่แตกต่างกัน

ผ้าหนานุ่มมีความหนาและบางสำหรับรูปลักษณ์ ในเนื้อผ้าทั้งสอง ฉันยังทำรูสำหรับเซ็นเซอร์ด้วย

ฉันแก้ไขกรอบกระดาษแข็งบนผ้าด้วยเทปกาวธรรมดา ในทำนองเดียวกัน ฉันก็แก้ไขขอบของรู

จากนั้นฉันก็ตัดผ้าส่วนเกินออกแล้วเย็บขอบของรูจากด้านในด้วยมือ

ฉันต้องบอกว่าฉันไม่ใช่ช่างเย็บผ้าที่ดีที่สุด ดังนั้นอย่าตัดสินคุณภาพ =)

ขั้นตอนที่ 10: การประกอบ เคสนิ่ม

ฉันยืดผ้าและแก้ไขด้วยเทปกาวอันเดียวกัน เทปจะยังคงอยู่ในเคสและจะมองไม่เห็น

จากนั้นฉันวางอุปกรณ์ไว้ในกรอบและเย็บให้เรียบร้อยรอบ ๆ รูปร่าง ยกเว้นมุมหนึ่งที่มีสายไฟ

ขั้นตอนที่ 11: การประกอบ ของเล่นและอุปกรณ์

ฉันเย็บอุปกรณ์ของฉันกับอุ้งเท้าของตุ๊กตาหมี

ฉันอยากให้มันดูราวกับว่าเขากำลังถือของขวัญคริสต์มาสชิ้นเล็กๆ

ขั้นตอนที่ 12: ผลลัพธ์

เมื่ออุปกรณ์ได้รับการตั้งโปรแกรมและยึดติดกับของเล่นแล้ว คุณสามารถเชื่อมต่อแถบ LED และวางของเล่นไว้ใต้ต้นไม้ได้!

ติดวัตถุสีเข้ากับของขวัญตุ๊กตาหมี แล้วต้นไม้จะถูกทาสีด้วยสีเดียวกัน!

Subscribe ถ้าคุณชอบมินิโปรเจ็กต์นี้! =)

จะมีคำแนะนำตลก ๆ มากมาย