مصابيح LED متزامنة على نطاق واسع في الجوار: 5 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:35

كان لدي بعض أشرطة LED اللاسلكية التي اعتقدت أنه يمكنني وضعها في العطلات. ولكن ، في فناء منزلي ، كان من الممكن أيضًا أن يكونوا قد تم توصيلهم بأسلاك. إذن ، ما هو التحدي الأكثر برودة؟ زخارف LED في جميع المنازل الموجودة على كتلي مع شاشة عرض متزامنة! في هذا العام المجنون ، إنها طريقة لربطنا ببعضنا البعض.

هذه هي خيوط LED التي تعمل بالطاقة ESP8266 ، وهي متصلة بشبكة WiFi ، لذلك تظهر جميعها نفس الخطوة في تسلسل الرسوم المتحركة في نفس الوقت. نظرًا لأنهم يستخدمون رمز الشبكة للاتصال ، فيمكن أن يكونوا على بُعد عدة منازل ، ويتم تمرير الرسائل من عقدة إلى أخرى.

تعمل على 5 فولت ، واستخدمت محولات الطاقة ، لكن يمكن تشغيلها لفترة على بطاريات USB أيضًا. لذا فهي محمولة ، وتقوم بتشغيل شبكة WiFi الخاصة بها غير المتصلة بالإنترنت ، ويمكنها أن تعمل خارج الشبكة.

كان جميع جيراننا متحمسين للحصول على هذه الزخرفة المشتركة ، ومن الجميل حقًا أن تراهم جميعًا يظهرون نفس العرض أثناء المشي على طول الشارع. لدي بعض الصور هنا أمام منزلي للاختبار ، لكن كان من الصعب حقًا تصويرها في الشارع.

الخطوة 1: الأجزاء

ESP8266 D1 Mini - لقد استخدمت وحدات D1 Mini نظرًا لأن كل ما أحتاجه هو دبوس إدخال / إخراج لمصابيح LED. يمكن تنفيذ هذا المشروع بدون لحام باستخدام درع طرفي مثل هذا ووحدة ESP8266 مختلفة. هناك نسخة من D1 Mini بهوائي أفضل - D1 Mini Pro. يحتوي على هوائي سيراميك وموصل UFL لهوائي خارجي ، ولكنك تحتاج إلى تحريك سطح جبل 0 أوم المقاوم للهوائي الخارجي. مزيد من المناقشة في خطوة لاحقة.

WS2811 LED Strands - لقد استخدمت خيوط WS2811 لأنها مقاومة للماء (باستثناء موصلات JST) وسهلة العمل معها. ستستخدم شرائط WS2812b "Neopixel" نفس الرمز بالضبط وما إلى ذلك. لقد استخدمت شرائط 5 فولت ، ولكن يمكنك الحصول عليها بجهد 12 فولت (استخدم تيارًا أقل) - ستحتاج إلى محول جهد كهربائي لـ ESP8266s ، إذن. يمكنك أيضًا الحصول على خيوط WS2811 LED بموصلات مقاومة للماء إذا كنت ترغب في ذلك. تحتوي خيوط LED التي استخدمتها على موصلات JST SM على كلا الطرفين - الأنثى هي المدخل ، على الرغم من أنني رأيتها موصلة بطريقة أخرى (ذكر كمدخل). يتم تحديد الاتجاه أيضًا على مصابيح LED نفسها. هناك أيضًا أسلاك حقن طاقة - لقد قطعت الأطراف بحيث لا يمكن للأجزاء المعلبة أن تقصر. يمكنك أيضًا شرائها في حزم من 10.

330 أوم 1/4 واط المقاوم - يستخدم هذا في دبوس البيانات على ESP8266 لمنع أي وميض لمصابيح LED.

موصل ذكر JST SM 3 Pin - يتم توصيله بشرائط LED. لاحظ أن الموصل "ذكر" به غطاء.

2.1mm CCTV Female Connector - تستخدم لموصل الطاقة. يمكنك استخدام نظام موصل آخر لهذا إذا كنت تريد.

مزود طاقة 5 فولت - يعتمد تصنيف أمبير على عدد مصابيح LED التي ستحصل عليها. من المحتمل أن يكون 2A واحدًا مناسبًا لـ 50 أو 100 LEDs التي لا تعمل بالكامل أبدًا (انظر خطوة الأسلاك لمزيد من المعلومات).

سلك تمديد JST SM 3 Pin أو سلك تمديد 2.1 مم - نظرًا لأن موصل JST الموجود في D1 Mini قريب من مصابيح LED ، فأنت تريد عمومًا امتدادًا للسماح بوضع مصابيح LED بعيدًا عن وحدة المعالجة المركزية. في حالتي ، انتهيت من وضع وحدة المعالجة المركزية أعلى في الزخرفة للحصول على نطاق WiFi أفضل ، لذلك احتفظت بوحدة المعالجة المركزية بالقرب من مصابيح LED واستخدمت سلك تمديد 2.1 مم بدلاً من ذلك.

يتيح لك كابل USB إلى 2.1 مم - وهذا اختياري - تشغيل الشريط من أي مصدر USB أو بطارية.

أنابيب الانكماش الحراري 3 مم - ما عليك سوى حوالي 1 بوصة لتغطية المقاوم الموجود في D1 Mini.

أنابيب الانكماش الحراري الشفافة مقاس 20 مم - هذا اختياري جزئيًا لحماية الموصلات الموجودة في D1 Mini. تأكد من قص مفتاح إعادة التعيين بعد التطبيق إذا كان الأنبوب يضغط على المفتاح.

صندوق مقاوم للماء - لحماية مصدر الطاقة ووحدة المعالجة المركزية بالخارج. استخدم معظم جيراني الأكياس البلاستيكية فقط.

1/2 "قناة EMT - قطعة 29" تناسب شكل قصب الحلوى - لقد استخدمت 4 روابط مضغوطة لتثبيتها. جربت 1/2 "PVC ، وهو مناسب ، لكنه يلامس المصابيح على كلا الجانبين.

3/8 "× 3" حديد التسليح - بمجرد توصيل EMT بالشكل ، يمكنك دق حديد التسليح في الأرض ووضع أنبوب EMT فوقه. سوف يصلح حديد التسليح 1/2 بوصة ، لكنك ستحتاج إلى قطع أي أجزاء منحنية ، وهي قريبة - إذا تم تسطيحها أو أي شيء عند قصفها ، فسيكون ضيقًا جدًا. لذلك ، من المرجح أن يقوم 3/8 "بمسح القطر الداخلي لأنبوب EMT بسهولة.

شكل حلوى قصب - انظر الخطوة على هذه ، يمكنك صنع شكل ما ، أو لفه فوق شجيرة ، أو استخدام شكل مثل هذا.

الخطوة 2: تجميع وحدة التحكم

تتكون وحدة التحكم من D1 Mini (ESP8266) ، ومقبس طاقة أنثى CCTV مقاس 2.1 مم ، ومقاوم 330 أوم ، وموصل ذكر 3 Pin JST.

افتراض هذا المشروع هو أنك ستستخدم 50-100 LEDs. إذا كنت ترغب في استخدام المزيد ، فستحتاج إلى استخدام حقن الطاقة لتشغيل جميع مصابيح LED. شاهد هذا Instructable الآخر للحصول على مناقشة أعمق حول ذلك.

مع وجود 50 مصباحًا باللون الأبيض الكامل ، سيرسمون 50 × 0.06 أمبير = 3 أمبير. لذلك ، مع محول 2A ، نفترض أنه لن يتم تشغيله بالكامل. بالنسبة لـ 100 مصباح LED ، يكون الحد الأقصى هو 6A ، لذا يجب توخي مزيد من الحذر للحصول على بعض منها فقط في كل مرة. حتى مع وجود 100 مصباح LED عند 0.02 أمبير لكل منها ، لدينا 2 أمبير قيد الاستخدام. لذلك ، يوصى باستخدام مصدر طاقة أعلى ، على الرغم من أنني قمت بضبط شاشات العرض بحيث لا تستخدم جميع مصابيح LED أو الألوان في وقت واحد ، وقمت بتعتيمها كثيرًا ، وبدأت بإمدادات 2A مع احتياطيات أكبر. هذه مقالة رائعة عن تقليل متطلبات الطاقة.

المقاوم 330 أوم المضمن مع سلك البيانات لمنع الخفقان من الرنين الإلكتروني لأن البيانات عالية التردد إلى حد ما. هذا عامل أكثر أهمية مع الكثير من مصابيح LED ، ولكنه ممارسة جيدة لإضافته.

لقد قمت بلحام المقاوم في D1 Mini مباشرةً ، لكنني تركت حوالي 1/8 بوصة من الرصاص فوق اللوحة حتى أتمكن من ثنيها بشكل مسطح. لقد استخدمت حوالي 1 بوصة من 3 مم للتقلص الحراري على المقاوم لمنعه من التقصير في مجلس.

لقد استخدمت انكماش حراري واضح 20 مم لحماية D1 Mini من لمس المعدن وما إلى ذلك. تأكد من فحص مفتاح إعادة الضبط على الجانب - قد تحتاج إلى خفض الانكماش الحراري قليلاً للتأكد من عدم الضغط على المفتاح. كنت بحاجة إلى ذلك على كل ما يخصني.

لاحظ أنه لا يبدو أنني بحاجة إلى ناقل حركة مستوى من مخرجات ESP8266 3.3 فولت ومصابيح LED تعمل عند 5 فولت (نظرًا لأن مواصفات شريحة LED يجب أن يكون خط البيانات لا يقل عن 70٪ من العرض). كنت بحاجة إلى الصمام الثنائي / المضحي في المشاريع السابقة (الخطوة 3) مع شرائط WS2812b ، لكن شرائح WS2811 المباشرة في مصابيح LED تبدو جيدة حتى الآن.

يمكنك القيام بذلك بدون لحام! سيعمل الدرع الطرفي ESP8266 المزود بوحدة معالجة مركزية مختلفة أيضًا. عامل الشكل D1 Mini جميل وصغير ، لكنهم جميعًا يعملون بنفس الطريقة تقريبًا.

الخطوة 3: الأشكال

يمكن أن تكون خيوط LED حرة الشكل ، أو يمكنك تحويلها إلى أشكال - إما DIY أو من متجر عبر الإنترنت. لقد طلبت بعض الأشكال من HolidayCoro - بعض أشجار LED الصغيرة ، وجورب ، وقصب حلوى. استغرق التخزين 50 مصباحًا جيدًا - بطول حبلا واحد. تأخذ الشجرة الصغيرة 100 مصباح LED ، لكن يمكنك القيام بنصفها إذا أردت - مواجهة الشارع. في النهاية ، كان قصب الحلوى هو الجار المفضل لأنه كان أكبر قليلاً. 99 مصباح LED ، وتركت آخر مصباح على ظهره مع فكرة أنه يمكن استخدامه لتصحيح الأخطاء.

نظرًا لأن الأشكال جاءت باللون الأبيض ، فقد قررنا رسم خطوط حمراء عليها حتى تبدو أفضل في النهار. لقد قمت بإخفائهم ، وقمت برمل ناعم سريع ، ومسح بالأسيتون (مزيل طلاء أظافر كامل القوة) ، واستخدمت طبقتين من رذاذ الطلاء الذي يعمل على البلاستيك. يبدو أنه يلتزم جيدًا. لقد فعلنا في الغالب من جانب ، وبعضنا على الجانب الآخر لبضعة منازل بها 2 منهم.

الخطوة 4: الكود والواي فاي

يستخدم D1 Mini وحدة Espressif ESP8266. لقد قمت ببرمجته باستخدام Arduino IDE ، لذلك يبدو وكأنه Arduino قوي مع WiFi مدمج. هناك العديد من الإرشادات على الإنترنت حول كيفية تكوين Arduino IDE لـ ESP8266 و D1 Mini لذلك لن أكررها هنا.

يعتمد الرمز على Instructable السابقة. يستخدم مكتبة الشبكة غير المؤلمة لجعل جميع وحدات المعالجة المركزية تتحدث مع بعضها البعض. لقد استخدمت مكتبة FastLED نظرًا لأنني واجهت مشكلات في السابق مع مكتبة الشبكة ومكتبة Neopixel ، ولم أعد اختبار ذلك هذه المرة.

لست متأكدًا من الحد الأقصى لعدد العقد. تشير بعض المنشورات إلى أنها ستكون محدودة بعدد الرسائل وأنواع وحدة المعالجة المركزية وربما يكون الحد الأقصى حوالي 30-60 عقدة. لا يرسل هذا التطبيق الكثير من الرسائل - فقط تغيير الرسوم المتحركة ، على الرغم من وجود بعض الرسائل التلقائية مثل تغيير الشبكة ورسائل مزامنة الوقت.

يمكنك توصيل مصابيح LED بـ D1 Mini أثناء الترميز ، ولكن قد ترغب في الحصول على مصدر خارجي إذا كان لديك أكثر من 50 نظرًا لأنك قد تتجاوز الإمداد من منفذ USB بجهاز الكمبيوتر ومنظم الطاقة في D1 Mini. ومع ذلك ، نظرًا لعدم تشغيل الكود الخاص بي لمصابيح LED بالكامل ، تمكنت من برمجة 100 مصباح LED على اتصال USB دون مشاكل.

تحتوي الوحدة النمطية ESP8266 على WiFi داخلي. نظرًا لأن الكود الشبكي (P painMesh) الذي نستخدمه ينشئ نقطة وصول على كل وحدة ، فإن نطاق الوصول الواسع للحي مهم. لقد استخدمت أشكال قصب الحلوى ، ووضعت وحدة المعالجة المركزية في الجزء العلوي للحصول على أفضل نطاق ، وكان على بعد حوالي 50-100 قدم - ساحة أو اثنتين في جواري. يعمل خط الرؤية الأعلى والأفضل (LOS) على تحسين الأشياء. لقد عبر النطاق الشارع في بعض الحالات (اعتمد أكثر على السيارات التي تسد LOS).

كان هناك منزلين لم تتم مزامنتهما بسبب عوائق WiFi ، لكن الأضواء تبدو جميلة حتى عندما لا تكون متزامنة. لقد صنعت عقدة "مكرر" باستخدام D1 Mini فقط على عصا تعمل ببطارية USB. عند وضعها بين المنازل ، تم مزامنتها بشكل صحيح. للحصول على مكرر أكثر عن بعد ، يمكنك استخدام بطارية USB شمسية ، على الرغم من أنها لا تشحن بسرعة كبيرة.

كنت ما زلت أرى مشكلات مزامنة متقطعة ، ثم وجدت هذه الملاحظة حول وجود عدد كبير جدًا من العقد أو انتشارها:

gitlab.com/p painMesh/p painMesh/-/wik…

باستخدام هذا الإعداد ، بدأ العمل بشكل أفضل! يحدد هذا عقدة معينة باعتبارها العقدة الرئيسية ، لذا فإن الكود الخاص بي للتفاوض حول العقدة المسيطرة غير ضروري ، مما قد يؤدي إلى تقسيم الشبكة. لقد أرفقت نموذج كود محدث / بديل. يتطلب هذا النهج تشغيل العقدة الرئيسية حتى تتم مزامنتها ، وبالتالي فإن الشبكة ليست متسامحة مع الخطأ ، ولكنها تعمل بشكل أفضل عند انتشارها بالطريقة التي تكون بها الألغام. تأكد من تحرير الكود الخاص بهذا الإصدار - يجب تعيين عقدة واحدة فقط على الجذر - راجع التعليقات في الكود.

لقد أضفت أيضًا تحديثًا آخر إلى متغير SetRoot: لقد أضفت رمزًا لإعادة تعيين ESP8266 إذا لم تكن هناك أوامر لمدة 10 دقائق. هذا يعطي العقدة فرصة لإعادة اكتشاف عقدة الجذر. يبدو أن هذا يساعد في بعض العقد البعيدة.

في نهاية الموسم ، تمكنت من اختبار بعض وحدات D1 Mini Pro. لديهم هوائي سيراميكي على السبورة ، ويمكنك أيضًا استخدام موصل UFL وهوائي خارجي إذا قمت بتحريك المقاوم صفر أوم. لقد جربت زوجين كان بهما مشكلات في المزامنة مع D1 Mini Pros مع الهوائيات الخزفية ، وقد عملوا بشكل أفضل. أجريت بعض الاختبارات اللاحقة مع عقدة واحدة عبر منزلي. بناءً على النتائج ، سننتقل إلى وحدات D1 Mini Pro مع الهوائيات الخزفية العام المقبل.

مع جهاز تحكم عن بعد D1 Mini: فقط D1 Mini Pro مع هوائي خارجي رآها ، وكانت قوة الإشارة منخفضة

مع جهاز تحكم عن بعد D1 Mini Pro بهوائي سيراميك: D1 Mini و D1 Mini Pro بهوائي سيراميك و D1 Mini Pro بهوائي خارجي كلها رآها بنفس قوة الإشارة تقريبًا ، لذلك كان ذلك تحسنًا. اتجاه الألواح (الهوائيات) مهم إلى حد ما

مع جهاز D1 Mini Pro عن بُعد بهوائي خارجي: شاهدته جميع اللوحات الأخرى ، لكن قوة الإشارة لم تكن أفضل بكثير من الاختبارات مع هوائي السيراميك الموجود على متن الطائرة ، لذلك لن أزعج نفسي بتحريك هذه المقاومات التي لا تحتاج إلى أوم ووضع الهوائيات على عصا الحلوى

الخطوة 5: التجميع النهائي

بمجرد أن تكون وحدة التحكم جاهزة ومبرمجة ، كل ما عليك فعله هو توصيل مصابيح LED بوحدة التحكم باستخدام أسلاك JST ، ومصدر طاقة 5 فولت على مقبس 2.1 مم.

يجب أن يكون امتداد JST مفيدًا للحفاظ على وحدة التحكم ومحول الطاقة دائمًا من مصابيح LED. أو ، للحصول على وحدة المعالجة المركزية أعلى ، أضع عليها كيسًا بلاستيكيًا صغيرًا مؤمنًا بربطة ملتوية ، واستخدمت سلك تمديد 2.1 مم لمصدر الطاقة.

سيساعد الصندوق المقاوم للماء على حماية المحول ووحدة المعالجة المركزية ، لكن معظم جيراني استخدموا أكياسًا بلاستيكية بسيطة.

الجائزة الثانية في تحدي سرعة زينة العيد