Taa za Kugusa Zilizosawazishwa za Rangi: Hatua 5 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Kwa mradi huu tutatengeneza taa mbili ambazo zinaweza kubadilisha rangi yao kwa kugusa na ambazo zinaweza kusawazisha rangi hii kwa kila mmoja kwenye wavuti. Tulitumia hii kama zawadi ya Krismasi kwa rafiki aliyehamia mji mwingine. Alipata taa moja na nyingine inabaki nasi. Kwa njia hii sisi wote tuna taa nzuri inayoonekana wakati pia tunaweza kutuma rangi kwa kila mmoja. Hii ni njia nzuri na nzuri ya kuwasiliana na mtu mwingine hata ikiwa imeachana na njia nyepesi zaidi ya mawasiliano kuliko kupitia maandishi, sauti au picha.

Mradi huu umeongozwa na mradi wa Syncenlight wa kipindi cha redio cha Ujerumani Netzbasteln, ingawa tumebadilisha programu kimya kidogo na kujenga taa za kisasa zaidi kwa mradi wetu. Kwenye video unaweza kuona jinsi inavyofanya kazi. Kwa madhumuni ya maonyesho taa mbili zimesimama moja kwa moja karibu na kila mmoja - lakini hata ingefanya kazi ikiwa zingekuwa pande tofauti za sayari (maadamu kuna WiFi).

Hatua ya 1: Ujuzi, Zana na Sehemu Zinazohitajika

Kama tunavyohitaji kuuza umeme wa taa ujuzi maalum tu unaohitajika kwa mradi huu ni uuzaji wa uuzaji na uelewa wa kimsingi wa umeme. Ikiwa unaelewa vitu kadhaa vya msingi juu ya ukuzaji wa programu ambayo itakuwa pamoja, kwa sababu unaweza kurekebisha programu kwa mahitaji yako. Lakini ikiwa unataka tu kuitumia jinsi tulivyofanya, unaweza kupakua programu na kuipakia kwenye taa yako mwenyewe.

Sehemu ambazo zinahitajika kwa taa zinaweza kuonekana kwenye picha hapo juu. Ikiwa unataka kuijenga kama vile tulivyofanya basi hii ndio unayohitaji:

• kipinga 100kΩ
• Wemos D1 mini (au bodi nyingine yoyote ya ESP8266)
• LED za WS2812B (moja moja au ukanda wa hizo)
• nyaya zingine
• kebo ya USB (aina ile ile ambayo hutumika kwa simu mahiri nyingi, inahitaji kuwa kebo ya data)
• sufuria ya maua ya chuma
• chombo cha glasi
• kopo ya dawa ya maua ya barafu (au kitu kama hicho)
• vijiti viwili vya kuni
• kipande kidogo cha kadibodi (saizi ya Wemos D1 mini)

Vitu vitano vya mwisho kwenye orodha hii ndio tuliyotumia kwa moja ya miundo yetu maalum ya taa. Huu ndio muundo wa taa ambao tutatumia kama mfano katika Agizo hili. Unaweza kujenga taa yako mwenyewe kama hii lakini kwa kweli unaweza pia kupata ubunifu katika sehemu hii na utengeneze taa yako mwenyewe hata hivyo unataka. Kama unavyoona kwenye picha ile ya pili tunayojenga inaonekana tofauti na ile ya kwanza na tayari tuna maoni ya miundo mpya ya taa. Kwa hivyo hii ndio sehemu ambayo kuna uwezekano wa kutokuwa na mwisho.

Kwa kweli hatuitaji tu sehemu lakini pia zana za kuweka kila kitu pamoja. Kwa hili tunahitaji vitu vifuatavyo:

• chuma ya kutengenezea (pamoja na solder)
• sandpaper
• mkasi
• bunduki ya kuyeyuka moto
• msumeno wa kuni

Sasa kwa kuwa tuna kila kitu tunachohitaji, tutaelezea wazo la msingi la taa, jinsi inavyofanya kazi na kwa kweli jinsi ya kujenga taa.

Hatua ya 2: Wazo la Msingi na Jinsi linavyofanya kazi

Wazo la msingi linaweza kuonekana katika mpango wa wiring. Katikati ya mradi huo kuna bodi ndogo ya Wemos D1 ambayo ina mdhibiti mdogo wa ESP8266. Faida ya ESP8266 ni kwamba ni ya bei rahisi na ina WiFi moja kwa moja kwenye bodi, ambayo ndio tunayohitaji. Tulitumia bodi ya mini ya Wemos D1 kwa sababu na bodi hii hauitaji zana yoyote ya ziada kupakia programu kwenye microcontroller (mbali na kebo ya kawaida ya data ya USB). Lakini bodi yoyote ya ESP8266 inapaswa kufanya kazi kwa mradi huu.

Kudhibiti taa tunataka kutumia sensorer ya kugusa inayofaa (kwa hivyo kanuni ile ile ya msingi inayotumika katika maonyesho mengi ya smartphone). Sensor kama hiyo ya kugusa inaweza kujengwa kwa kuunganisha kontena la 100kΩ na pini mbili za ESP8266 (kwa upande wetu pini D2 na D5) na kisha unganisha waya wa ziada kubandika D5 na kisha kuuzia waya huo kwenye bamba la chuma. Ambapo unauza waya hii inategemea muundo wa taa unayochagua. Katika mpango wa wiring tulitumia sahani ya chuma ya generic lakini kwa muundo wetu wa taa maalum tuliuzia kebo hii kwenye sehemu ya chuma ya taa. Ikiwa una nia ya jinsi hii inavyofanya kazi haswa kuna maelezo mazuri kwenye wavuti ya maktaba ya Arduino ambayo tulitumia kupanga programu ya sensorer ya kugusa inayofaa.

Sasa kwa kuwa tuna kitu ambacho tunaweza kugusa kudhibiti taa jambo linalofuata tunalohitaji ni chanzo nyepesi. Kwa hili tulitumia WS2812B LEDs. Hizo hutumiwa sana katika miradi anuwai na faida yao kuu ni kwamba unaweza kudhibiti rangi ya LED nyingi ukitumia unganisho moja tu la data kati ya LED ya kwanza na mdhibiti mdogo (kwa upande wetu imeunganishwa na D8 ya ESP8266). Katika mradi wetu tunatumia taa nne za WS2812B. Katika mpango wa wiring mbili zinaonyeshwa lakini kuongeza LED za ziada hufanya kazi sawa na kuongeza ile ya pili: Pini ya DOUT ya LED ya pili inahitaji kushikamana na DIN ya tatu na VSS na VDD zinahitaji kushikamana na pini ya ardhini na Pini 5V mtawaliwa. LED hizo za WS2812B zinaweza kusanidiwa kwa urahisi, n.k. na maktaba ya NeoPixel ya Adafruit.

Sasa tuna viungo vyote tunavyohitaji: microcontroller na uwezo wa WiFi, sensor ya kugusa ya kudhibiti taa na chanzo cha nuru yenyewe. Katika hatua zifuatazo tutaelezea jinsi ya kujenga taa halisi na jinsi ya kupakia programu na kile kinachohitajika kufanywa ili taa mbili (au zaidi) ziweze kusawazisha kwenye mtandao.

Hatua ya 3: Kuunganisha umeme

Kwa hivyo kwanza kabisa tunahitaji kuziunganisha sehemu zote za elektroniki pamoja. Tulianza kwa kuuza LED za WS2812B moja pamoja (kama inavyoonyeshwa na kuelezewa katika hatua ya awali). Ikiwa tungefanya mradi huu tena labda tutanunua tu taa za WS2812B katika fomu ya mkanda. Vipande hivyo vinaweza kukatwa ili uwe na kiwango cha LED ambazo unataka na kisha unahitaji tu kuunganisha viunganisho vya DIN, VDD na VSS vya ukanda huo kwa pini D8, 5V na G ya ESP8266. Hii itakuwa rahisi kuliko kuifanya jinsi tulivyofanya, lakini kuunganisha taa za WS2812B moja kwa pamoja inawezekana pia kama inavyoonekana kwenye picha (ingawa viungo vyetu vya kutengeneza sio nzuri sana - lakini vinafanya kazi)

Ifuatayo tuliuza kontena kati ya pini D2 na D5. Kwenye pini D5 tunahitaji pia kutengeneza kwenye waya ya ziada ambayo baadaye itauzwa kwenye sehemu ya taa ambayo inapaswa kufanya kazi kama sensor ya kugusa. Katika picha unaweza kuona kwamba hatukuunganisha kontena moja kwa moja kwa bodi, lakini badala yake tuliuza viunganisho kwa bodi ambayo sisi kisha tunaweka kontena. Hii ni kwa sababu tulitaka kujua ni kipingamizi kipi kinachofanya kazi bora kwa mradi huu lakini pia unaweza kutengenezea kipinga moja kwa moja kwa bodi.

Kama hatua ya mwisho sasa tunaweza kuunganisha kebo yetu ya USB na kuziba USB ya Wemos D1 mini (hakikisha kuwa una kebo ya data ya USB - pia kuna nyaya zinazofanya kazi kwa kuchaji tu lakini sio kuhamisha data, lakini tunahitaji uwezo wa data kuangaza programu baadaye).

Hatua ya 4: Kujenga Taa

Sasa kwa kuwa sehemu za elektroniki ziko tayari tunaweza kuanza kutengeneza taa halisi. Kwa hili tunataka kuangazia vase kutoka juu na taa zetu za taa na tunataka taa ya taa ienee. Kwa sababu glasi ya chombo hicho tulichokiona ni wazi kabisa tulitumia Dawa ya Maua ya Ice ili kuipatia glasi muonekano wa baridi zaidi. Kuna matoleo kadhaa ya dawa inayoweza kutoa glasi kwa muonekano wa baridi zaidi au ulioenea ili uweze kuangalia tu kile unachoweza kupata. Ukitumia dawa hii hakikisha kila kitu kimekauka vizuri kabla ya kuendelea. Hii inaweza kuchukua masaa kadhaa kulingana na dawa unayotumia.

Ili kujenga taa sasa tunahitaji kuhakikisha kuwa sufuria ya maua ya chuma inakaa juu ya chombo hicho kwa urefu sahihi na kwamba vifaa vya elektroniki vimewekwa ndani ya sufuria ili taa za LED ziangaze chombo hicho. Ili kufanya hivyo tulitumia vijiti viwili vya kuni, karatasi ya mchanga na msumeno wa kuni kutengeneza msalaba. Msalaba huu utakaa juu ya chombo hicho na miisho ya msalaba itatiwa gundi kwenye sufuria. Kwa njia hiyo tunaweza kuhakikisha kuwa sufuria iko katika urefu sahihi (ikiwa msalaba wa kuni una saizi inayofaa).

Ili kufanya hivyo kwanza tulitumia msumeno kupata vijiti vya kuni kwa saizi sahihi. Kisha tukatumia karatasi ya mchanga kuchimba gombo katikati ya fimbo moja. Sasa tuliunganisha ile nyingine kwenye gombo kwa msaada wa bunduki ya kuyeyuka moto. Ikiwa tungeweka hii juu ya chombo hicho haitatoshea vizuri, kwa sababu vijiti haviko katika kiwango sawa. Kwa hivyo tuliweka mchanga mpya mbili kwenye ncha za fimbo iliyo kwenye kiwango cha chini, ili msalaba utoshe kabisa kwenye chombo hicho. Hii inaweza kuonekana vizuri kwenye picha.

Ikiwa kila kitu kinafaa vizuri, hatua inayofuata ni gundi kipande cha kadibodi juu ya msalaba. Hii lazima iwe upande wa msalaba ambapo hakuna grooves. Kisha tukaunganisha bodi ndogo ya Wemos D1 juu ya kadibodi na taa za LED upande wa pili wa msalaba.

Hatua inayofuata basi ni kugeuza kebo kwa sensa ya kugusa ya kupinga kwenye sufuria ya chuma. Kwa njia hii tunaweza kudhibiti rangi ya taa kwa kugusa sufuria. Ikiwa hii imefanywa msalaba wa mbao unaweza kushikamana na sufuria ya chuma na bunduki ya kuyeyuka moto na baadaye msalaba na sufuria inaweza kushikamana juu ya chombo hicho.

Kama hatua ya mwisho sasa tunaweza gundi kebo ya USB na gundi kubwa kwenye chombo hicho ili kila kitu kiwe kizuri na nadhifu. Sasa tumekaribia kumaliza.

Hatua ya 5: Weka kwenye Utendaji

Hatua ya mwisho ni kupakia programu kwenye taa na kusanidi seva ambayo itatumika kwa usawazishaji wa taa. Ikiwa una nia ya jinsi programu inavyofanya kazi haswa unakaribishwa kusoma nambari ya chanzo, hatuwezi kwenda kwa undani sana hapa. Lakini wazo la kimsingi ni kwamba kila taa ambayo unataka kulandanisha inahitaji kushikamana na seva moja ya MQTT. MQTT ni itifaki ya ujumbe kwa mtandao wa vitu na mashine kwa mawasiliano ya mashine. Ikiwa moja ya taa inabadilisha rangi yake, itachapisha hii kwa seva ya MQTT ambayo itatuma ishara kwa taa zingine zote ambazo zinawaambia wabadilishe rangi zao pia.

Lakini usijali, hauitaji kuelewa chochote kuhusu MQTT, jinsi inavyofanya kazi au jinsi ya kuanzisha seva ya MQTT ikiwa unataka tu kutumia taa. Kwa kweli unaweza kusanidi na kusanidi seva yako mwenyewe ikiwa unataka. Lakini ikiwa hautaki kufanya hivyo pia kuna huduma kadhaa ambazo unaweza kukodisha seva ya MQTT iliyo kwenye wingu. Tulitumia CloudMQTT kwa hili, ambapo unaweza kupata seva ndogo sana hata bure (lakini na utendaji wa kutosha na bandwith kwa madhumuni yetu). Mpango wa bure unaitwa Paka Mzuri na ikiwa unapata moja wapo ya hizo unahitaji tu kuangalia Maelezo → Habari ya hali na hapo unaweza kuona Seva, Mtumiaji, Nenosiri na Bandari ya mfano wako wa MQTT. Maadili hayo ndiyo unayohitaji, kwa hivyo yaandike:-)

Sasa kupakia programu kwenye taa unahitaji kuunganisha kebo ya USB kwenye kompyuta yako ndogo au kompyuta na kisha unaweza kupakia programu hiyo kwa kutumia programu ya Arduino. Jinsi ya kusanidi na kusanidi programu ya Arduino ya kutumiwa na bodi za msingi za ESP8266 imeelezewa vizuri katika hii inayoweza kufundishwa, kwa hivyo hatuitaji kurudia hatua hizo hapa.

Baada ya kusanidi na kusanidi kila kitu unachohitaji kwenda kwenye Zana → Dhibiti Maktaba katika programu ya Arduino na usanikishe maktaba ambazo zinahitajika kwa mradi huu: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (katika toleo la 0.11) na ArduinoJson (katika toleo la 5, sio toleo la beta 6). Ikiwa hizo zimewekwa unaweza kupakua nambari ya chanzo ya taa kutoka kwa hazina yetu ya Github kwa mradi huu na kuipakia kwenye taa ukitumia programu ya Arduino.

Ikiwa kila kitu kilienda sawa, taa sasa itaanza na iko tayari kutumika:-) Wakati ikianza itakua swoosh katika rangi ya hudhurungi na jaribu kuungana na WiFi inayojulikana. Mwanzoni mwanzoni taa ni wazi haijui juu ya WiFi yoyote kwa hivyo itaanzisha Hotspot yake mwenyewe (na jina ambalo ni mchanganyiko wa "Syncenlight" na kitambulisho cha kipekee cha ESP8266 uliyotumia). Unaweza kuunganisha k.m. smartphone yako kwa WiFi hii na utaelekezwa kwenye ukurasa wa usanidi wa taa ambapo unaweza kusanidi hati zako za WiFi na pia ingiza mipangilio inayohitajika ya seva ya MQTT (zile ambazo ulihitaji kuandika aya kadhaa mapema). Ukimaliza na hiyo taa itawasha tena na sasa iko tayari kabisa kutumika!

Tujulishe jinsi ulivyopenda mradi huu au ikiwa una maswali yoyote, tunatumahi ulipenda hii inayoweza kufundishwa:-)