سلسلة الإضاءة الكريستالية الذكية: 9 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مع اقتراب عيد الميلاد وأنا في بحث كامل عن أتمتة المنزل والأشياء الذكية ، قررت هذا العام أن أحاول صنع سلسلة إضاءة RGB أنيقة وجميلة المظهر.

لقد أجريت الكثير من الأبحاث حول حلول DIY حول الويب ، فمن ناحية ، تتكون بعض المشاريع من إضافة مرحل Wifi أو قابس ذكي للتحكم في قوة سلسلة الإضاءة من ناحية أخرى ، تستخدم بعض المشاريع شرائط LED قابلة للعنونة مع وحدة تحكم wifi للتحكم الكامل في المصابيح. لقد أحببت طريقة استخدام وحدة التحكم للتحكم في شريط LED القابل للعنونة ، لكن بالنسبة لي ، لا يبدو شريط LED جيدًا بما يكفي للحصول على سلسلة إضاءة رائعة لعيد الميلاد.

لقد نفد الوقت قليلاً لطلب بعض المكونات الإلكترونية ، لذلك اخترت إنشاء سلسلة الإضاءة الذكية الخاصة بي مع موزع المصباح الكهربائي القابل للتخصيص والقابل للتغيير وبأقصى ميزة يمكنني الحصول عليها باستخدام المكون الوحيد الذي أملكه في مكتبي.

بشكل عام ، خرجت سلسلة الإضاءة الذكية بشكل جيد للغاية ، والناشر المستخدم يبدو رائعًا والميزات التي قدمها برنامج Wled الثابت رائعة. يمكنك حقًا تخصيص مصابيحك بالكامل وفقًا لاحتياجاتك. لكن هذا المشروع بعيد عن الكمال ، ما زلت أعتبره نسخة تجريبية ويجب إجراء بعض التحسينات عليه. سأشرح بالتفصيل ما الذي سأفعله لجعله أفضل في المرة القادمة التي أقوم فيها ببنائه.

الخطوة 1: الأجزاء والأدوات المطلوبة

لقد استخدمت فقط الأجزاء التي أمتلكها في مكتبي لهذا المشروع نظرًا لأنه لم يتم تحسينه بالكامل ، وسأعطيك الأجزاء التي استخدمتها وكذلك بعض الأجزاء التي يمكنك استخدامها لتحسين شريط الضوء.

القطع:

Wemos D1mini (ESP8266)

مرحل 5 فولت 10 أمبير

• شريط WS2812b 144LED / م
• مزود طاقة 5 فولت
• 1000 فائق التوهج مكثف
• 470 أوم المقاوم
• 2 دبوس موصل الطاقة
• موصل بيانات 3pin
• زر
• بروتوبورد
• جندى
• الأسلاك 22 AWG (تقطعت بهم السبل ومرنة أفضل)
• مسح PETG
• غير واضح PETG (كنت أبيض واحد)

أدوات:

• طابعة 3D
• لحام حديد
• كماشة القطع
• ملاقيط
• المقياس المتعدد
• كابل Micro USB

اختياري:

• WS2812b مع PCB https://fr.aliexpress.com/item/1005001527124508.h …
• Wled Wemos Shield (لوحة DIY رائعة)
• 3 سلك كهربائي
• الغراء الساخن

الخطوة الثانية: المطبوعات ثلاثية الأبعاد

لإنشاء المصابيح الكهربائية ، قمت بتعديل نموذج ثلاثي الأبعاد وجدته في الكون (هنا المصدر). تم تصميم النموذج الأصلي ليكون حلي عيد الميلاد. لقد قمت بتعديله باستخدام Fusion 360 لإضافة خيط لولبي في الجزء السفلي من الجزء. لقد استخدمت بشكل أساسي وظيفة "الخيط" من Fusion360 وخفضت حجم الخيطين بمقدار 0.15 مم على كل جزء للتأكد من وجود خلوص كافٍ للقطعة لتناسب أحدهما في الآخر.

لإنشاء سلسلة الإضاءة وعقد مصابيح LED ، قمت بتصميم مقبس به فتحة لسلك الطاقة والبيانات ، واستراحة صغيرة لمصباح LED من شريط ws2812b وخيط لتتمكن من تثبيت المصباح الكهربائي في مقبس LED. ثقوب الأسلاك عبر المقبس فضفاضة قليلاً للسماح لك بوضع 4 أسلاك في حالة احتياجك لبعض حقن الطاقة بسبب طول الشريط الخاص بك. في هذه الحالة ، يمكنك الحصول على 3 أسلاك لـ 5 فولت ، والبيانات والأرضي ، والرابع لإحضار 5 فولت أخرى للاتصال بنهاية الشريط الخاص بك.

يتم تصنيع القطع بطريقة تجعل الخيط يشبك الأسلاك المتصلة بالضوء عندما يتم شد القطعتين معًا لتجنب تمزيق الأسلاك عند معالجة الخيط الخفيف.

لطباعة القطع التي استخدمتها:

شفاف PETG للناشر بارتفاع طبقة 0.12 مم ، وحشو 0٪ وجدارين للحفاظ على بعض القوة

أبيض PETG لمقبس LED مع ارتفاع طبقة 0.12 مم ، 100٪ إنفار للحد من الضوء القادم من أسفل المقبس

لقد تمكنت من طباعة كل مقبس LED في طباعة واحدة لأن جودة الطباعة ليست مهمة للغاية في هذه الطباعة.

بالنسبة للمصباح الكهربائي ، أوصي بطباعته واحدة تلو الأخرى. إنها رقيقة جدًا ويمكن أن تتسبب طباعتها جميعًا مرة واحدة في إنهاء سيئ للمصباح وحتى بعض مشكلات القوة في الجزء الملولب.

فيما يلي الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة في هذا المشروع:

www.thingiverse.com/thing:4672612

الخطوة 3: إعداد المصابيح

في حالتي ، استخدمت 5V WS2812b LEDS ولكن لاحظ أن أي مصابيح LED قابلة للتوجيه ستعمل في هذا المشروع.

بالنسبة لهذا الجزء ، إذا استطعت ، سيكون من الأفضل استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور المستدير المجمّع مسبقًا ws2812b. سيجعل طريق شريط الضوء الخاص بك أكثر موثوقية وسيجعل تجميع LED في مقبس LED أسهل.

إذا كنت تستخدم شريط إضاءة ws2812b مثلي تمامًا ، فسيتعين عليك قطع مؤشر LED الخاص بك واحدًا تلو الآخر من الشريط الخاص بك ، مع التأكد من أنك تحتفظ بما يكفي من وسادات اللحام الموجودة على الشريط لحام الأسلاك الخاصة بك في الخطوات التالية.

إذا لم تنجح في الاحتفاظ بما يكفي من أسطح اللحام على كل مصباح LED ، فيمكنك الاحتفاظ بسطح واحد فقط على مصباحين من خلال التضحية بمصباح LED وقطع الطول الكامل لوسادات اللحام الخاصة به بين مصباحي LED.

بعد ذلك ، سيكون عليك إعداد جميع الأسلاك الخاصة بك. اختر الطول الذي تريده بين مصباحين (اخترت أن يكون لديهما حوالي 30 سم) وعددًا من مصابيح LED التي تريدها على خيطك (استخدمت 20 LEDs) وقم بقطع كل الأسلاك الخاصة بك إلى الطول الذي تختاره. ستحتاج إلى 3 أسلاك لكل LED. (في حالتي ، كنت بحاجة إلى 3x20LEDs بحيث يكون 60 سلكًا كل منها 30 سم). سيعتمد محول الطاقة الخاص بك على عدد مصابيح LED التي تستخدمها في الشريط الخاص بك. في حالة السطوع الكامل 5 فولت ، تتطلب WS2812b 60 مللي أمبير ، تحتاج إلى مضاعفة هذا الرقم لكل عدد من مصابيح LED للحصول على متطلبات الطاقة اللازمة لمحول الطاقة الخاص بك. في حالتي ، الطاقة القصوى المطلوبة هي 20 مصباحًا × 60 مللي أمبير = 1200 مللي أمبير. لقد استخدمت 5V / 3A كنت أضعها حولها ولكن كان بإمكاني استخدام مصدر طاقة أقل قوة.

إذا كنت لا تخطط لاستخدام شريط الضوء الخاص بك على نمط أبيض ثابت مع سطوع كامل ، فلن يحتاج شريط الإضاءة الخاص بك إلى الطاقة الكاملة. كضوء عيد الميلاد ، يمكنك اعتبار أنك تحتاج فقط 1A لـ 40 LEDs.

بمجرد قطعها جميعًا ، يمكنك تجريد كل جانب من جميع الأسلاك الخاصة بك وصفيحها. (هذه خطوة طويلة جدًا…)

إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك لف الأسلاك الخاصة بك 3 في 3 لجعلها تبدو جميلة بين مصابيح LED ولجعلها أقل عرضة للعطل في شجرة عيد الميلاد الخاصة بك.

يمكنك الآن قص جميع وسادات اللحام الموجودة على مصابيح LED الخاصة بك.

عندما يكون كل شيء من الصفيح ، ضع مؤشر LED في مكانه في مقبس LED ، بحيث يكون مؤشر LED متجهًا لأعلى.

الخطوة 4: الأسلاك

الآن يأتي الجزء الأصعب من المشروع. سيكون عليك ربط كل مصابيح LED معًا باستخدام الأسلاك التي أعددتها من قبل.

لهذا ، أدخل كبل 3 أسلاك من خلال أحد الفتحات الموجودة في مصباح LED الخاص بك ، وباستخدام مكواة اللحام ، قم بتوصيل الكابلات بوسادات اللحام LED. (حاول استخدام طرف رفيع جدًا على مكواة اللحام) يجب أن تكون سريعًا عندما لا تقوم بتسخين وتشويه مقبس LED.

لتلحيم مصابيح LED الخاصة بك في السلسلة ، احرص على احترام اتجاه مصابيح LED حقًا !!

يمكنك استخدام السهم الموجود على كل LED للتأكد من احترام اتجاه الأسلاك. إذا كنت لا تهتم بالأمر ، فسوف تقوم بقلي المصابيح السلكية للخلف.

بالنسبة لأولئك الذين يختارون لف الأسلاك ، سيتعين عليك استخدام مقياس متعدد لتحديد كل طرف من الأسلاك التي سيتعين عليك توصيلها بمصباح LED التالي. (من الأفضل دائمًا التحقق قبل الإصلاح بدلاً من الإصلاح بعد الاختبار)

تأكد من أن كل شيء ملحومًا جيدًا بالمقياس المتعدد أثناء العملية للتحقق من اللحام الخاص بك لتجنب اللحام البارد أو الضعيف. سينتج عن مؤشر LED الملحوم السيئ كل مصابيح LED بعد هذا العمل غير الجيد أو السيئ. إذا كانت لديك مشكلة في عدم إضاءة LED ، فتحقق من اللحام في البداية (أقول ذلك من خلال التجربة ؛))

الخطوة الخامسة: البرمجة

لقد اخترت Wemos D1 mini لوحدة التحكم لأنني عملت بالفعل مع تلك اللوحة. فهي رخيصة الثمن وموثوقة وسهلة البرمجة وتتضمن هوائي واي فاي.

لقد وجدت مشروع WLED على github ، إنه برنامج ثابت مصمم للتحكم في LED عبر wifi ، وهو بالضبط ما أحتاجه لمشروعي!

WLED هو برنامج ثابت رائع حقًا تم تطويره بواسطة Aircoookie ، وهو متوافق مع لوحات Esp8266 و ESP32 مع الكثير من الميزات. على سبيل المثال:

• أكثر من 100 تأثير برق خاص
• شرائح LED لتعيين تأثيرات وألوان مختلفة لأجزاء مختلفة من شريط LED
• واجهة مستخدم للتحكم في الويب للتحكم في مصابيح LED بجهاز الكمبيوتر الخاص بك
• تطبيق الهاتف الذكي للتحكم في مصابيح LED بهاتفك
• جهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء
• توافق أتمتة المنزل
• التوافق مع Alexa Voice Assistant
• إضافة مرحل للتحكم في قوة الضوء
• إضافة زر خارجي للتحكم في LED بدون Wifi
• قم بمزامنة العديد من أجهزة WLED عبر شبكتك المحلية

وأكثر بكثير …

اكتشف كل الاحتمالات على Github للمشروع:

اللمعان Wled إلى esp8266 ليس بالأمر الصعب. لا يوجد شيء محدد مطلوب. ما عليك سوى اتباع الخطوات التالية:

انتقل إلى صفحة Wled Github لتنزيل آخر برنامج ثابت (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases)

بالنسبة لبرنامج Wemos D1 Mini ، قم بتنزيل الملف الذي ينتهي بـ ESP8266.bin

انتقل إلى صفحة Python لتنزيل Pytno وتثبيته (https://www.python.org/downloads/)

قم بتثبيت أحدث إصدار من Python لنظام التشغيل الخاص بك

افتح Terminal واستخدم الأوامر التالية:

نقطة تثبيت esptool

للتحقق من تثبيت الأداة بشكل صحيح ، استخدم الأمر التالي:

esptool.py

إذا واجهتك مشكلة مع Esptool.py ، يمكنك محاولة تنزيل esphome-flasher. يقوم برنامج التثبيت هذا بنفس الشيء تمامًا ولكنه يستخدم واجهة رسومية.

يمكنك الآن توصيل لوحة Wemos D1 المصغرة بجهاز الكمبيوتر باستخدام كابل micro USB.

بمجرد الاتصال ، استخدم الأمر التالي لميض Wled على السبورة:

esptool.py write_flash 0x0./WLED_X. X. X_ESP8266.bin

ما عليك سوى استبدال./WLED_X. X. X_ESP8266.bin بمسار ملف.bin الذي قمت بتنزيله مسبقًا.

يجب الآن أن تومض لوحة Wemos الخاصة بك بنجاح باستخدام WLED؟

الخطوة 6: توصيل اللوحة بشبكة WiFi

الآن بعد أن تومض اللوحة الخاصة بك ، عند تشغيلها ، يجب أن ترى شبكة Wi-Fi جديدة تسمى WLED-AP. حاول الاتصال بشبكة Wifi هذه واستخدم كلمة المرور هذه:

يلد 1234

ستتم إعادة توجيهك إلى صفحة ويب ، ما عليك سوى اتباع الخطوات لتوصيل اللوحة بشبكة WiFi المنزلية الخاصة بك

بعد تكوين اللوحة الخاصة بك على شبكة WiFi المنزلية الخاصة بك ، قم بالتبديل إلى شبكة WiFi العادية وافتح متصفحًا جديدًا للاتصال باسم mDNS الذي قمت بإعداده من قبل

يجب أن ينتهي بك الأمر متصلاً بصفحة الويب التالية:

الخطوة 7: التحكم في ثنائي الفينيل متعدد الكلور

هذا الجزء ليس من متطلبات النظام للعمل. يمكنك فقط توصيل وحدة الطاقة بالشريط الخاص بك وبجهاز Wemos D1 mini ثم استخدام سلك لتوصيل Data In من شريط LED إلى دبوس D4 على Wemos D1 mini.

كنت أرغب في تجربة ميزة الترحيل والزر المادي ، لذلك أخذت لوحًا أوليًا لعمل نموذج أولي للنظام للحصول على دليل على حل العمل.

لقد استخدمت بشكل أساسي مخطط الأسلاك الذي وجدته في WLED Wiki وقمت بتعديله قليلاً لإضافة المرحل والزر باستخدام استخدام GPIO الوارد في نفس الصفحة من WLED Wiki.

لإضافة المرحل إلى مشروعك ، تحتاج إلى تشغيل المرحل باستخدام خط الطاقة والأرض بجهد 5 فولت ، وتوصيل GPIO12 (دبوس D6 في Wemos D1 mini) بمسمار الأوامر الخاص بالمرحل. على الجانب الآخر من المرحل ، قم بتوصيل المرحل الخاص بك في منتصف خط الطاقة 5 فولت الخاص بك عن طريق توصيل مدخل 5 فولت على دبوس الإدخال والمخرج 5 فولت على دبوس NO (فتح عادي) من التتابع. بشكل افتراضي ، تقوم WLED Firmware بتشغيل دبوس GPIO12 عند تشغيل مصابيح LED ، عن طريق توصيل خط 5V على NO pin ، ستعمل على تشغيل المرحل عند تشغيل مصابيح LED وإيقاف تشغيل التتابع عند إيقاف تشغيل مصابيح LED (هذا هو ما نريد تحقيقه).

يمكنك أيضًا إضافة زر إلى دائرتك عندما لا تستخدم ساعة للتحكم في مصابيح LED الخاصة بك. لسلك الزر ، قم بتوصيله بين GPIO 0 (D3 في Wemos D1 mini) والأرض. يمكن تكوين الزر في واجهة تطبيق WLED للقيام بإجراءات خاصة بنقرة واحدة ، والنقر المزدوج مع الاستمرار (التأثير التالي ، دورة الضبط المسبق ، تشغيل / إيقاف على سبيل المثال).

يتم استخدام المكثف المتصل على خط طاقة شريط الضوء لتنعيم خط الطاقة وامتصاص ارتفاعات الطاقة المحتملة. قم بتوصيله بعد التتابع وأقرب ما يمكن من بداية شريط LED الخاص بك لاستخدام أفضل.

يوجد المقاوم الموجود على إدخال Data Line للشريط لحماية شريط LEDs الخاص بك للحرق من هذا الإدخال. من المحتمل إذا كان لديك خط بيانات متصل ولكن سكة الطاقة الموجبة مفصولة ، فهناك خطر محاولة تشغيل مؤشر LED من خلال دبوس البيانات وحرقه.

إذا كان لديك كبل سلك طويل من وحدة التحكم الخاصة بك إلى مؤشر LED الأول الخاص بك ، فيمكنك استخدام Level Shifter للحصول على إدخال بيانات موثوق به على سلسلة LED الخاصة بك. هناك مكون مصمم للقيام بهذه المهمة ، ولكن يمكنك استخدام بديل رخيص باستخدام مؤشر LED واحد من شريطك كمحرك مستوى. لتحقيق هذا الهدف ، قم بتوصيل أحد مصابيح LED مباشرة على لوح الحماية الخاص بك بالقرب من خرج وحدة التحكم الخاصة بك. ثم يمكنك توصيل موصل شريط LED الخاص بك بعد هذا LED. من خلال المرور عبر مؤشر LED الأول ، سوف يتأثر خط البيانات بنفس الطريقة التي يتأثر بها استخدام ناقل السرعة. (لتجنب إضاءة LED بشريط LED ، هناك خيار في تفضيلات WLED LED للتحقق من تخطي مؤشر LED الأول).

بمجرد توصيل كل شيء بالأسلاك ، يستغرق بعض الوقت للتحقق من جميع اتصالاتك ولحامك.

إذا كان كل شيء على ما يرام ، يمكنك الآن توصيل مزود الطاقة الخاص بك وشريط LED بلوحة الدوائر الخاصة بك.

الخطوة 8: تمكين LED للعمل مع WLED

لتمكين شريط الإضاءة الخاص بك من العمل بشكل جيد في Wled ، سيتعين عليك الانتقال إلى إعدادات واجهة الويب ، ثم في تفضيلات LED وإدخال عدد مصابيح LED الموجودة على سلسلة LED الخاصة بك.

يمكنك أيضًا تحديد الحد الأقصى للتيار الذي تريد أن ترسمه سلسلة الإضاءة الخاصة بك حتى يكون مصدر الطاقة الخاص بك آمنًا جدًا.

احفظ إعداداتك وارجع إلى الصفحة الرئيسية لاختبار شريط الضوء.

يمكنك الآن اختيار ألوان وتأثيرات مختلفة لإضاءة شجرة عيد الميلاد الخاصة بك!

ابحث عن ويكي كامل يسرد جميع الإعدادات المسبقة وإمكانيات التأثيرات على صفحة Wiki الخاصة بمشروع WLED:

الخطوة 9: النتائج

أعتقد أن Light Strip ظهر بشكل جيد للغاية بالنسبة لإصدار ألفا ، تعمل اللمبة الكريستالية بشكل رائع كناشر مع PETG واضح والتحكم الذي يوفره برنامج WLED رائع. بالتأكيد هذه ليست المرة الأخيرة التي سأستخدم فيها WLED لإضافة ضوء ذكي في منزلي.

في المرة القادمة التي سأحاول فيها استخدام شريط ضوئي ، سأستخدم مكونًا أكثر موثوقية مثل WS2812b ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأعتقد أنني سأجرب Wled Wemos Shield الذي يوفر PCB ذو مظهر أفضل مع بعض الميزات الأخرى (فتيل لمزيد من الأمان على سبيل المثال). سأحاول أيضًا صنع شيء مقاوم للماء للإصدار التالي لتقديم الإمكانيات لإضافة الشريط في الهواء الطلق.

نشكرك على قراءة هذه التعليمات وآمل أن تكون مفيدة لك ، وسوف أقوم بتحديث هذه المقالة عندما يتم الانتهاء من الإصدار الثاني ، ترقبوا إذا كنت مهتمًا:)