Mtu wa Chuma cha Asili na Vipande vya LED vilivyodhibitiwa na Wifi: Hatua 8 (na Picha)

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

Kipande hiki cha sanaa cha ukuta kinachoingiliana ni takriban 39 "mrefu na 24" pana. Mimi laser nilikata kuni katika Chuo Kikuu cha Wanafunzi cha Chuo Kikuu cha Clemson, kisha nikachora pembetatu zote na kuweka taa nyuma yake. Mafundisho haya yatatembea kupitia jinsi nilivyotengeneza kipande hiki halisi, tunatarajia kuwa dhana yake itamshawishi mtu mwingine kujitengenezea sanaa ya kipekee. Inatumia microcontroller ya ESP8266 na anwani inayoweza kushughulikiwa ya WS2812B LED na taa za mkondoni za RGB za kawaida.

Sehemu na Vifaa

• 1/4 "kuni - 40" na 28 "(Vipimo vya juu kwa mkataji wetu wa laser)
• 1/8 "akriliki ya kupendeza - TAPPlastiki (ninatumia Taa Nyeupe, 69%)
• Pakiti ya betri - TalentCell 12V / 5V pakiti ya betri (Nilitumia pakiti ya 12V / 6000mAh)
• RGB LED strip - 6ft ish (waya 4 wa kawaida, toleo la 5050 ambapo taa ya RGB iko kwenye moduli moja)
• TIP122 transistor ya udhibiti wa PWM wa taa nyingi
• Ukanda wa LED wa WS2812B - 2ft ish (nilitumia toleo na 144 ya LED kwa kila mita)
• Mdhibiti mdogo wa ESP8266 NodeMCU
• Waya wa kiunganishi cha kupima 22 (link1 - link2 - link3 - link4)
• Vipinga vya 300Ω ish
• Maburusi ya rangi
• Rangi - nilitumia zaidi rangi ya Craft Premium. Maelezo katika hatua ya uchoraji

Zana

• Ufikiaji wa mkataji wa laser (nilitumia moja huko Clemson)
• Chuma cha kulehemu
• Bunduki ya gundi moto (hii ni muhimu)
• Wakataji waya / viboko
• Adobe Illustrator
• Uvumilivu

Hatua ya 1: Ubunifu katika Mchoraji

Picha ya asili ni kielelezo cha William Teal, tafadhali mpe kwingineko yake aangalie kazi zingine nzuri na yeye: https://www.behance.net/tealeo93 (Nadhani ni yake - nilifuata shimo la sungura la GoogleImages, Pinterest, GraphicDesignJunction, Behance)

Nimepata picha ya chanzo kutoka kwa utaftaji wa google wa "Low-Poly Iron Man" au "Karatasi ya Jiometri ya Iron Man". Nilipakua picha na kuifungua Adobe Illustrator.

Ifuatayo, nilitumia zana ya kalamu kwenye Illustrator kuchora kwa mikono kila mstari kwenye picha. Nilifanya hivyo ili mkataji wa laser aweze kutia laini zote za ndani kama mkato wa vector uliowekwa kwa nguvu ya chini badala ya kulazimika juu ya picha nzima. Ilichukua masaa machache kufanya (karibu vipindi 3 vya darasa shuleni)

Mara tu picha ilipofafanuliwa kabisa niliweka pamoja mistari hiyo yote kisha nikachora maumbo ya mikono, kifua na macho. Niliweka haya yote kwenye kikundi na kuweka rangi yao ya kujaza kuwa bluu ili nipate kuwatenganisha kwa urahisi. Nilinakili hizo kwa faili tofauti kwa kata ya akriliki.

Kwa sehemu ya akriliki nilitaka kuongeza ufanisi wa kipande changu cha akriliki kwa hivyo nilipakia kwenye wavuti hii https://svgnest.com/ na kupakia faili na vipande vya akriliki tu na kuiruhusu "kiota" sehemu hizo. Hii hutumia maagizo kadhaa na algorithms nzuri kuamua mpangilio mzuri zaidi wa sehemu zako kwenye karatasi ili kupunguza taka. Inatoa usanidi ulio kwenye faili ya IronManAcrylic.ai.

Hatua ya 2: Kukata Laser

Kabla ya kukata kuni nilinyunyizia rangi na kisha nikapaka mchanga kidogo ili kuianza laini. Nilifanya hivyo ili rangi baadaye itatoke sawasawa zaidi.

Wakati nilikata muhtasari kupitia kuni nilitumia nguvu ya 100% kasi ya 6% (nadhani) kwenye 60W Epilog Fusion M2 40 katika Clemson Makerspace. Hii ilifanya kazi kwa zaidi yake, lakini kuni ilikuwa imepindana sana kwenye kona kwa hivyo ilibidi nirudishe laser kwa kona hiyo na kuendesha sehemu hiyo ya kata tena.

Kwa kuwa pia nilichora mistari ya pembetatu zote za ndani, niliweza pia kutumia kipunguzi cha vector ili kuchora haraka laini zote kama inavyoonyeshwa kwenye video hapo juu. Hii ilikuwa haraka sana kuliko ingekuwa raster etch faili. Nadhani nilitumia kasi 70% na nguvu 50% - itabidi ujaribu tu.

1/8 akriliki mimi kwanza nilikata kwa nguvu ya 100% na kasi ya 8% ambayo ilikuwa na nguvu kidogo na iliacha alama za kuchoma kwenye akriliki isiyo na kinga, kwa hivyo basi niliifanya kwa kasi ya 14% na ilifanya kazi kama hirizi.

Hatua ya 3: Uchoraji

Kwa hivyo. Mengi. Uchoraji. Ningekadiria ilikuwa kama masaa 20 ya uchoraji.

Ikiwa unafikiria kufanya mradi na pembetatu nyingi kama hii, tafadhali usiipake rangi mwenyewe. Lipa tu ili picha hiyo ichapishwe kwenye chuma au kuni kisha uikate, au ichapishwe kwenye kitu kingine na gundi kipande hicho kwenye kitu kilicho ngumu. Usiipake rangi mwenyewe isipokuwa unapenda uchoraji.

Nilitumia mkanda wa wachoraji wa FrogTape kuelezea kila pembetatu kwenye kipande wakati nilichora hii. Hii ilinipa matokeo thabiti zaidi kuliko majaribio yangu ya mapema ya kujaza kila pembetatu kwa mikono bila mipaka yoyote ya mkanda.

FrogTape inatoa mistari ambayo ni nzuri zaidi kuliko mkanda wa rangi nyeupe au bluu. Wakati wako na akili yako ni ya thamani kabisa ya $ 2 / roll ya ziada ya mkanda. Ikiwa unataka iwe ngozi ya ngozi unaweza kutumia kisu cha exacto kukata tabaka chache za juu za mkanda kwenye vipande vidogo hata ili unapoelezea pembetatu moja haifunika pembetatu nyingi za jirani.

Mimi ni rahisi na sina uzoefu mwingi na uchoraji kwa hivyo nilitumia chupa 2 za rangi kutoka Michael au Hobby Lobby. Niligundua kuwa laini ya Craft Smart Premium ilifunikwa vizuri, na kuishia kutumia rangi ya CraftSmart Premium Metallic Festive Red iliyochanganywa na nyeupe au nyeusi kutengeneza 95% ya vivuli vyangu nyekundu. Njano ilikuwa tu Craft Smart premium njano, na dhahabu kidogo ilitupwa ndani kama jaribio la kuifanya iwe glittery kidogo.

Ikiwa unajua ya rangi ya bei rahisi ambayo inashughulikia bora - tafadhali nijulishe katika maoni !! Mara nyingi nililazimika kufanya kanzu mbili za rangi ili kwamba hakuna nyeupe hapo chini ingeonyesha, na ningependa kuwa na rangi nzuri ambayo ingeepuka hiyo.

Mara zote zilipakwa rangi (lakini kabla ya kushikamana kwenye vipande vya akriliki) nilitumia dawa ya glossy iliyo wazi ili kulinda rangi na kuifanya iwe inang'aa.

Hatua ya 4: Vipande vya akriliki na taa za nyuma za Akriliki

Kuunganisha vipande vya akriliki ilikuwa changamoto kidogo kwa sababu benchi / dawati langu la kazi na kipande cha kuni vyote vimepindika kidogo, kwa hivyo hakukuwa na njia ambayo ningeweza kuhakikisha kuwa yote itakaa gorofa kwa muda wa kutosha kwa epoxy yangu kuweka. Kama sehemu ya kufanya kazi, nilibonyeza kuni chini kwenye meza karibu na kipande cha akriliki nilichokuwa naingilia ndani na kwanza nilitumia gundi moto kushikilia kila kipande cha akriliki mahali pake. Gundi moto huonekana kutoka upande wa mbele wa akriliki, kwa hivyo mimi nikatumia Gorilla Gundi sehemu mbili ya epoxy inayotumiwa na dawa ya meno kushikilia kabisa vipande vya akriliki mahali pake. Nilirudi kupitia na koleo ndogo na kukagua vipande vya asili vya gundi moto.

Nilitengeneza moduli tofauti ya taa kwa kila kipande cha akriliki. Kwanza nilikata kipande cha 1/4 bodi ya povu nyeusi kwa saizi kubwa kidogo kuliko lazima na nikachora muhtasari wa kipande cha akriliki juu yake. Kisha nikakata na kunasa vipande vya LED kwa kipande hicho kwa njia ambayo ilifunikwa zaidi ya akriliki. eneo.

Hatua hii ingefanywa vizuri na bodi ya prototyping na vituo vingine vya screw, lakini sikuwa na wale wakati nilikuwa tayari kuanza kuifunga wiring. Kama sehemu ya kufanya kazi, nilikata vipande vya pini vya kichwa cha kike kwa pembejeo 4 - Ground, 5V in, data in, data out. Niliunganisha moto kipande cha kichwa cha kike kwenye ubao wa povu na kuanza kuunganisha taa zote pamoja.

Uuzaji huo ulikuwa na changamoto sana kwa sababu ya vile pedi za solder zilikuwa ndogo. Kwa bahati nzuri nilikuwa na nafasi mbili kwa nguvu zote na pedi za ardhini kwa sababu kila kipande kinaweza kutolewa nguvu hadi mwisho wowote. Niliweka vipande ili waya ya data ikatiririka kwa muundo wa nyoka. Ninatumia chuma cha kutengenezea na joto linaloweza kubadilishwa na nimegundua kuwa napenda joto liwe mwisho wa juu wa rangi ya kijani kibichi - labda naipenda moto kwa sababu chuma cha kutengenezea nilichotumia kwa miaka kilikuwa cha bei rahisi na hakuwa na udhibiti wa joto na kukimbia moto.

Mara tu kila kitu kilipouzwa, nilitumia kisu halisi (na blade safi) kukata vipande vya bodi ya povu ili kuziba taa na kupunguza kutokwa na damu. Nilitumia nyeupe badala ya nyeusi kwa sababu nilikuwa na vipande virefu zaidi na kwa kweli ilikuwa jambo zuri kwa sababu iliniruhusu kuona kwa urahisi kutoka upande wa nyuma ikiwa sehemu hiyo ya vipande vya LED imewashwa wakati wa hatua ya upimaji wa wiring.

Hatua ya 5: Mapumziko ya Elektroniki

Mimi huwa najaribu kuweka waya kwenye miradi yangu kwa kuweka kwanza pembejeo za nguvu, kisha mtawala, halafu vitu vingine vya bodi na vifaa vya pembezoni. Niliunganisha pakiti ya betri mahali na kisha nikasambaza kebo ya jack ya DC ili mgawo wa kuchaji upatikane kwa urahisi kutoka pembeni ya mradi kwa kuchaji rahisi. Kifurushi cha betri kilikuja na kebo iliyogawanyika na maagizo yalisema ni sawa kuchaji kifurushi cha betri wakati kinatumika.

Nilibadilisha kebo ya bei ndogo ya usb ndogo na nikabadilisha mwisho wa USB ndogo na jack ya pipa ya DC ili niweze kutumia tu uingizaji wa 5V. Niliweka 5V kwenye reli moja ya voltage ya ubao wa mkate na ndani ya pini ya ESP8266 Vin, kisha nikachimba chini kwenye reli ya chini na pini ya ardhi ya ESP8266 (viwanja vyote vinapaswa kushikamana pamoja ndani kwa kidhibiti kwa hivyo haijalishi ni ipi)

Vipande vya kawaida vya RGB vya LED vinadhibitiwa na ishara ya PWM kutoka kwa mtawala. Walakini, watawala wadogo wanaweza kusambaza 20mA-50mA ya sasa kwa kila pini kulingana na mtawala. Kila LED kwenye ukanda inahitaji karibu nguvu nyingi, kwa hivyo tunalazimika kutumia aina fulani ya transistor kudhibiti vipande. Maeneo machache yaliyotokea kwenye utaftaji wa google yalipendekeza transistor ya TIP122 ambayo inaweza kubadilisha amps 5 au 40W ya nguvu - zaidi ya kutosha kwa programu yetu. Haijatengenezwa kweli kutoshea kwenye ubao wa mkate, lakini ukigeuza kila upande kando ya 90 ° basi itafaa kwenye nafasi za ubao wa mkate. Hapo awali nilipanga kukamua heatsink ndogo kwa kila mmoja, lakini baada ya upimaji kadhaa niliamua kuwa hawapati moto wa kutosha ili iwe muhimu. Nilitia waya kila pembejeo kwa transistor kwenye pini kwenye ESP8266 iliyotengwa kwa pato la PWM

Vipande vya RGB vya LED ambavyo nilikuwa nimepata mipako ya "sugu ya maji", na kama matokeo haingebaki kushikamana na kuni na vile vile ningependa. Kama sehemu ya kufanya kazi, nilikata vipande vidogo vya bodi ya povu na kushikamana na kipande cha povu kwenye kuni kisha nikaunganisha mkanda wa LED kwa wale.

Hatua ya 6: Muhtasari wa Programu

Mradi huu hutumia maktaba anuwai ili iweze kudhibitiwa kutoka kwa programu ya simu iitwayo Blynk, imewashwa / kuzimwa kutoka Amazon Echo, na nambari inaweza kusasishwa kupitia wifi. Baadhi ya maktaba zilizotumiwa ziko chini

Blynk -

Blynk ni huduma ambayo inaruhusu udhibiti rahisi kati ya mdhibiti mdogo wa ESP8266 na programu inayoweza kubadilishwa ya simu. Programu ya simu hukuruhusu kujenga programu na vifungo, vitelezi, wachumaji wa rangi za RGB, na mengi zaidi. Kila "wijeti" hubadilisha dhamana ambayo inaweza kuvutwa kutoka kwa programu ya Blynk wakati wowote unapoendesha kazi fulani.

Sasisho la OTA (Juu ya Hewa)- maktaba chaguomsingi yaliyojumuishwa na ESP8266

Emulator ya Alexa Wemo -

Hila Amazon Echo kufikiria kuwa mradi wako ni ubadilishaji wa taa ya Wemo. Nambari hukuruhusu kufafanua kazi ya kukimbia wakati Alexa inapotuma ishara ya "washa" na kazi tofauti kwa ishara ya kuzima. Unaweza kuiga vifaa anuwai (hadi 10) na kidhibiti kimoja ambacho kinaruhusu kubadilika zaidi. Nambari yangu imewekwa ili Echo ipate vifaa viwili vinavyoitwa "Iron Man" na "Light Night". Wote ni mradi huu na mtawala huyu, lakini nikiwasha "Nuru ya Usiku" itaendesha kazi na taa nyeupe nyeupe, ambapo kuwasha "Iron Man" huweka vipande vya nje vya LED kuwa nyekundu na vipande vya akriliki kuwa nyeupe.

Uhariri wa Arduino katika Studio ya Kutumia vMicro

Nimekuwa nikitumia Studio ya kufanya kazi kazini kwa miezi michache sasa na ninapenda zana zote za kukamilisha ambazo zimejengwa ndani, kwa hivyo baada ya utaftaji niligundua kuwa ningeweza kutumia Studio ya Visual badala ya IDE ya kawaida ya Arduino. Leseni moja ya vMicro ya kompyuta hugharimu $ 15 kwa wanafunzi, ambayo kwa maoni yangu ni ya thamani kabisa ikiwa utatumia zaidi ya masaa machache kupanga nambari ya Arduino.

FastLED dhidi ya Neopixel

Ninatumia FastLED katika miradi yangu kwa sababu tu nimepata kazi zaidi mkondoni ambazo tayari zimefanywa, na kwa wakati huu nimefanya miradi mingi kuitumia kwa hivyo nina nambari nyingi za kutumia tena. Nina hakika maktaba ya Neopixel ingefanya kazi vizuri kama ungefanya kazi kwa kutosha. Ninapanga kuweka kazi zangu zote za kawaida kwenye GitHub ili watu wengine watumie, bado sijazunguka nayo bado.

Hatua ya 7: Vidokezo vya Programu

Muundo wa Jumla

Mimi ni mhandisi wa udhibiti kazini kwangu na mara nyingi tunatumia mtindo wa programu inayoitwa programu ya PLC. Aina hii ni sawa na Arduino kwa kuwa ina kitanzi ambacho hutembea kila baada ya millisecond chache na inahusika na pembejeo / matokeo, ikiruka kati ya "majimbo" anuwai katika msimbo. Kwa mfano, nambari inaweza kugonga hatua inayoshughulikia msafirishaji ambapo ikiwa kuna tray kwenye conveyor itaendelea kuelezea 45, lakini ikiwa hakuna tray itaendelea kusema 100. Mtindo huu wa programu uliongoza nambari yangu, ingawa Nilifanya mabadiliko kadhaa ili niweze kusoma kamba badala ya nambari ya serikali.

Ninatumia ubadilishaji wa ulimwengu (commandString) kuweka wimbo wa hali ya mradi uko ndani. Kwa kuongezea, ninatumia boolean inayoitwa "animate" pia kuamua ikiwa itaachana na kazi au la. Kwa hivyo unapobonyeza kitufe cha "hali ya kawaida" kwenye Blynk nambari yangu itaweka uwongo kwa uwongo (ili iweze kuachana na kazi ya sasa) na weka commandString kwa "RunClassic". Kila kazi huangalia mara kwa mara pembejeo kutoka kwa Blynk, Alexa, na OTAUpdate kwa kuendesha kazi "CheckInput".

Vigezo vya Ulimwenguni

Ninatumia anuwai ya ulimwengu kufuatilia mipangilio kadhaa katika mradi wangu. Vigeuzi hivi vimeanzishwa kabla ya nambari yangu ya usanidi, ambayo huwafanya kupatikana kwa kazi yoyote katika nambari yangu.

• mwangaza wa ulimwengu (0-255)
• GlobalSpeed - kasi ya uhuishaji wa kazi zozote za uhuishaji. Mradi huu una upinde wa mvua unaofifia
• GlobalDelayTime - FastLED inahitaji karibu microseconds 30 kuandika habari kwa kila LED, kwa hivyo niliweka tofauti hii kuwa NUM_LEDS * 30/1000 + 1; kisha ongeza kuchelewesha (GlobalDelayTime) baada ya mara nyingi mimi hufanya FastLED.show () ili amri isiingiliwe.
• _r, _g, _b - maadili ya kimataifa ya RGB. Kwa njia hiyo vifungo tofauti vya mpango wa rangi vinaweza kubadilisha tu viwango vya kimataifa vya r / g / b na vyote huita kazi sawa mwishowe

Arduino OTA sasisha mtawala kumtaja

Ilinichukua kiwango cha kukasirisha cha kutafuta hadi nikagundua jinsi ya kutaja jina la mtawala kutumia kazi ya kusasisha hewa. Kwa kweli ni pamoja na mstari huu katika sehemu ya usanidi wa nambari yako kabla ya "ArduinoOTA.onStart (" -

ArduinoOTA.setHostname ("IronMan");

vMicro na vidokezo vya Studio ya Visual

Wakati mwingine studio ya kuona itagundua shida kadhaa na faili za kina kama faili za kawaida za C ++ na kutupa makosa kadhaa. Jaribu kugeuza / kuzima aina tofauti za ujumbe wa makosa hadi uwe na makosa na mradi wako wazi na sio faili zozote zinazounga mkono. Unaweza pia kufungua nambari katika IDE ya Arduino na uone ikiwa itajumuika hapo au ikiwa itatoa nambari ya makosa inayosaidia zaidi.

Imefungwa

Nitumie ujumbe ikiwa Agizo hili limekuwa kwa zaidi ya wiki chache na bado sijagundua jinsi ya kuweka kazi zangu za kawaida kwenye GitHub.

FastLED imeorodheshwa kama inayolingana na ESP8266, lakini ufafanuzi wa pini unaweza kuwa sio sahihi. Katika nyaraka za FastLED inasema unaweza kujaribu kujumuisha moja ya mistari ifuatayo kabla ya # pamoja

• // # fafanua FASTLED_ESP8266_RAW_PIN_ORDER
• // # fafanua FASTLED_ESP8266_NODEMCU_PIN_ORDER
• // # fafanua FASTLED_ESP8266_D1_PIN_ORDER

Walakini, nilijaribu zote tatu na sikuwahi kubana pini zangu zote. Hivi sasa ninatumia laini ya mwisho na nimekubali tu kwamba ninapomwambia FastLED kutumia pini D2 kwa kweli hutumia pini D4 kwenye kidhibiti changu.

Ingawa taa zangu ni tu kengele ya bei rahisi ya Wachina ya Neopixels, bado ninaambia FastLED iwachukulie kama Neopixels katika usanidi.

• FastLED.addLeds (leds, NUM_LEDS);
• Marekebisho ya FastLED.set (KawaidaLEDStrip);
• //FastLED.setMaxPowerInVoltsAndMilliamps (5, maxMilliamps); // Muhimu kwa miradi inayotumiwa na betri
• FastLED.setBrightness (globalBright);

Hatua ya 8: Bidhaa ya Mwisho

Ta-da!

Jisikie huru kutoa maoni au nitumie barua pepe maswali - Ninapenda mambo haya na ningependa kusaidia watu wengine kufanya miradi mizuri. Angalia wavuti yangu kwa miradi mingine ambayo nimefanya na picha zangu zingine: www.jacobathompson.com