ضوء شجرة الكريسماس المتحكم به بواسطة لعبة: 12 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

صناع تحياتي!

عيد الميلاد والعام الجديد قادمون. إنه يعني مزاج احتفالي وهدايا ، وبالطبع شجرة عيد الميلاد مزينة بأضواء ملونة زاهية.

بالنسبة لي ، فإن أضواء شجرة عيد الميلاد في الأسواق الضخمة مملة للغاية. لإرضاء الأطفال ، قمت بعمل زينة فريدة لشجرة عيد الميلاد يتم التحكم فيها بواسطة لعبة.

في هذا الدليل ، سأخبرك كيف يمكنك صنعه.

الخطوة 1: الفكرة

الفكرة هي وضع لعبة ، على سبيل المثال ، لعبة ناعمة ، تحت شجرة عيد الميلاد ، وجعلها ذكية. أريد لعبة لقراءة لون أي كائن متصل ، ولرسم شجرة بهذا اللون. وبالتالي ، ستكون لعبة ممتعة للأطفال الذين يمكنهم استخدام أشياء مختلفة لرسم شجرة عيد الميلاد بألوان مختلفة.

الخطوة الثانية: التحضير. شريط LED

أولاً ، لا بد لي من إيجاد بديل لأضواء عيد الميلاد المعتادة.

يجب أن تكون الأضواء الجديدة ساطعة وملونة والأهم من ذلك أن تكون سهلة البرمجة.

بالنسبة لأضواء الكريسماس ، اخترت شريط ws2812b LED RGB رقمي قابل للبرمجة. تحظى شرائط LED بشعبية كبيرة ، ويمكنك العثور عليها في أي مكان. يسهل توصيلها بوحدات تحكم Arduino المختلفة. تُباع هذه المصابيح في أشرطة من عشرات القطع ويتم تشغيلها بواسطة 5 12 أو 24 V DC. يمكنك ربط عدة شرائط متتالية وإدارة عدد كبير من المصابيح.

لقد وجدت زوجًا من هذه الشرائط في المنزل. تحتوي شرائطي على 50 مصباح LED لكل منها ويتم تشغيلها بواسطة 5 فولت تيار مستمر.

2 × WS2812B عقد سلسلة وحدات LED مسبقة اللحام ~ 18 دولارًا

هنا بديل محتمل من متجر أمازون:

• WS2812b 5m 60leds / pixels / m شريط LED مرن يمكن توجيهه بشكل فردي
• ALITOVE 16.4ft WS2812B شريط ضوء LED قابل للعنونة بشكل فردي

تحتوي شرائط LED على العديد من الأصناف. وهي تختلف في عدد مصابيح LED والمسافة بين مصابيح LED والتجميع وفولتية الإمداد وما إلى ذلك. اختر ما تريد.

من أجل لعبتي ، أعددت شجرة عيد الميلاد الصغيرة ، لذا فإن 100 LEDs كافية بالنسبة لي.

الخطوة الثالثة: التحضير. عروسه لعبه

ابحث عن اللعبة وحدد مكان وضع وحدة التحكم في شريط LED.

هذه الخطوة هي الأكثر أهمية لأن النتيجة سيتم تقييمها من قبل الأطفال =).

في متجر ألعاب قريب ، وجدت دب العام الجديد الرائع. يمكنك تحسين لعبة لديك بالفعل.

قررت تغطية وحدة التحكم في شريط LED بقطعة قماش وخياطتها لتحمل الكفوف. أريد أن يبدو الدب وكأنه يحمل هدية.

اشتريت قطعتين من القماش بنقوش مضحكة. أحدهما رقيق بالنسبة للركيزة والثاني رقيق بالنسبة للطبقة العليا.

الخطوة 4: التحضير. إلكترونيات

أنت بحاجة إلى بعض المكونات الإلكترونية لجعل اللعبة أكثر ذكاءً.

أستخدم ألواح الكسر ودروع Arduino من متجر Amperka. بالنسبة لي ، فهي مريحة للغاية بسبب الهيكل المعياري. يمكن دمج الوحدات بسهولة دون لحام.

قد تجد صعوبة في شرائها ، لذلك أقوم بتضمين روابط مع بديل محتمل.

مراقب

أستخدم لوحة تطوير ESP-12 بناءً على شريحة ESP8266. هذه اللوحات صغيرة جدًا ولها وظائف كافية. اختيار جيد للمشاريع الصغيرة التي تتطلب مساحة محدودة ، حتى إذا كنت لا تستخدم WiFi ولا تتصل بالإنترنت.

1 × فتحة Wi-Fi Amperka ~ 19 دولارًا

أستخدم لوحة التطوير هذه لأنها متوافقة مع وحدات أخرى من نفس الشركة المصنعة.

أيضا ، لها شكل مربع! يجب أن يتناسب بسهولة مع علبة هدية صغيرة للدب.

الاستبدال المحتمل:

• جهاز ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

مستشعر اللون

لتحديد اللون يمكنني استخدام لوحة اندلاع مستشعر الألوان Amperka Troyka TCS34725. جهاز الاستشعار الخاص بي متوافق مع لوحة التحكم ولكن يمكن استبداله بهذا المستشعر:

1 × مستشعر ألوان RGB مع مرشح الأشعة تحت الحمراء ومصباح LED أبيض - TCS34725 ~ 8 دولار

يستخدم هذا المستشعر واجهة I2C للاتصال. يحتوي على LED ساطع مدمج وإعدادات شاملة مثل اكتساب اللون أو تكامل الألوان للتعرف بشكل أكثر دقة.

زر

زر بسيط متوافق مع Arduino. أستخدمه كجهاز استشعار باللمس ، لإخطار وحدة التحكم بضرورة قراءة لون عنصر جديد.

1 × وحدة زر Amperka Troyka ~ 1 دولار

الاستبدال المحتمل:

• Adafruit الضغط على زر مفتاح كهربائي اندلاع
• وحدة زر كتل البناء الإلكترونية

محول الجهد AC-DC

لتشغيل شريط LED ووحدة التحكم ، اشتريت مصدر طاقة AC-DC 5V 8A.

1 × 5 فولت 8.0 أمبير 40 واط مصدر طاقة ~ 16 دولارًا

شريط LED الخاص بي مدعوم بجهد 5 فولت. 8A يكفي لعدد كبير من المصابيح. أقوم أيضًا بتشغيل وحدة تحكم ESP من مصدر الطاقة هذا. تأكد من شراء مزودات الطاقة في عبوات معزولة ، بدون وسادات تلامس مفتوحة!

الاستبدال المحتمل:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC إلى DC محول التيار الكهربائي
• يعني جيدًا LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

اختياري:

محول الجهد DC-DC ومحرك WS2812b

بالنسبة لوحدات تحكم Arduino ، يمكن توصيل سلك الإشارة لشريط ws2812b LED مباشرة بالمسامير الموجودة على لوحة التحكم. معظم دبابيس لوحة التطوير ESP8266 غير متوافقة مع منطق 5V. من الأفضل الآن توصيل شريط LED بوحدات التحكم هذه مباشرة. لحل هذه المشكلة أستخدم هذه الوحدة.

1 × Amperka Troyka ws2812 LED قطاع سائق ~ 9 دولارات

أستخدم هذه الوحدة لأنها تتصل بسهولة بوحدة التحكم الخاصة بي. أيضًا ، تحتوي الوحدة على مخزن مؤقت منطقي 5 فولت ومحول جهد DC-DC 5 أو 3.3 فولت. بهذه الطريقة يمكن تشغيل جهاز التحكم ESP بسلك واحد مع شريط LED 12 أو 24V.

الخطوة 5: التجميع. إلكترونيات

تجميع المكونات الإلكترونية. لقد قمت بتوصيل المكونات الخاصة بي كما هو موضح في الرسم التخطيطي المرفق.

قد يختلف المخطط اعتمادًا على مكوناتك ، لكن المعنى يظل كما هو.

• قم بتوصيل زر بوحدة التحكم. لقد قمت بتوصيله بدبوس A2 Esp8266. إذا كنت لا تستخدم وحدة نمطية ، فيمكنك توصيل زر مؤقت مشترك من خلال المقاوم.
• قم بتوصيل مستشعر اللون بوحدة التحكم. تتواصل لوحات اختراق مستشعر الألوان TCS34725 باستخدام ناقل I2C. اربط دبابيس SDA و SCL بين المستشعر ووحدة التحكم. إذا كانت لوحة المستشعر تحتوي على دبوس LED للتحكم في مؤشر LED المدمج ، فقم بتوصيله. لقد ربطت دبوس LED الخاص بي بالدبوس A0 Esp8266.
• قم بتوصيل أحد طرفي شريط LED بوحدة التحكم. يتصل شريط ws2812b LED بوحدة تحكم باستخدام دبوس DI. الجهد المنطقي لشرائط ws2812b LED هو 5 فولت. إذا كنت تستخدم لوحات Arduino like ، فيمكنك توصيل دبوس DI مباشرة بدبوس وحدة التحكم. جهد المستوى المنطقي لمعظم لوحات Esp8266 هو 3.3 فولت ، لذا استخدم محول المستوى المنطقي أو محرك شريط LED. لقد قمت بلحام سلك DI Strip بلوحة التشغيل وقمت بتوصيل لوحة السائق بدبوس A5 Esp8266.
• قم بتوصيل طرف آخر من شريط LED بمصدر الطاقة. واحد مع دبوس DO. إذا لزم الأمر ، قم بتوصيل القابس بمصدر الطاقة. لا تنس عزل الأسلاك.

يتم تشغيل شريط ws2812b LED الخاص بي بجهد 5 فولت. لقد قمت بتشغيل كل من الشريط ووحدة التحكم من مصدر طاقة واحد AC-DC 5V. إذا كان شريط LED يعمل بجهد 12 أو 24 فولت ، فاستخدم محول الجهد المنخفض لتشغيل جميع الأجهزة الإلكترونية من مصدر طاقة واحد.

الخطوة 6: XOD

لنقم ببرمجة وحدة التحكم.

كما في مشاريعي السابقة ، أستخدم بيئة البرمجة المرئية XOD للبرامج الثابتة لوحدة التحكم.

لقد قمت بنشر مكتبتين ستحتاجهما لإنشاء برنامج. لذا ، تأكد من إضافتها إلى مساحة عمل XOD الخاصة بك.

• gabbapeople / شجرة الكريسماس - تحتوي المكتبة على برنامج تشغيل ws2811 Neopixel والغلاف لجهاز استشعار الألوان tcs34725.
• gabbapeople / color - مكتبة للعمل بالألوان في XOD.

بعد ذلك ، سأصف كيفية برمجة هذا الجهاز في XOD.

الخطوة السابعة: البرمجة

فيما يلي العقد التي تحتاجها:

عقدة حساس اللون TSC.

هذه هي العقدة الأولى التي يتم وضعها على الرقعة. يتم استخدامه لقياس قيمة اللون من المستشعر. تستخدم العقدة واجهة I2C لتبادل البيانات.

يكتشف مستشعر اللون لون السطح في مقياس RGB. اللون هو نتيجة التفاعل بين مصدر الضوء والشيء والمراقب. في حالة الضوء المنعكس ، فإن الضوء الساقط على جسم ما سوف ينعكس أو يمتص حسب خصائص السطح. تحتوي معظم مستشعرات الألوان على باعث للضوء الأبيض وثلاثة مستشعرات شدة الضوء مع مرشحات لونية.

• دبابيس إدخال LED و LUM مخصصة لمصباح LED المدمج على لوحة الفصل في المستشعر. هذا الصمام المدمج هو باعث ضوئي لجهاز الاستشعار. وفقًا للمخطط الخاص بي ، أضع قيمة A0 على دبوس LED وقمت بتعيين قيمة النصوع 1 على دبوس LUM.
• يعيّن دبوس تكنولوجيا المعلومات قيمة وقت التكامل. يصف هذا العامل عددًا من الدورات لدمج اللون. القيم الممكنة لتكنولوجيا المعلومات هي 1 ، 10 ، 20 ، 42 ، 64 ، 256.
• قيمة دبوس GAIN هي عامل تضخيم. هذا المعامل يعزز اللون. يمكنك تحسين قيمة اللون بنسبة 4 أو 16 أو 60 مرة. لا يمكنك تحسين اللون. ثم يجب أن تكون القيمة الموجودة على دبوس GAIN مساوية لـ 1. حصلت على النتيجة الأكثر دقة باستخدام قيمة 20 IT وقيمة GAIN 60.
• يقوم دبوس INIT بتشغيل تهيئة المستشعر وإعداد العوامل المخصصة. أقوم بتغيير قيمة دبوس INIT إلى On boot.
• يقوم دبوس UPD بتشغيل قراءة مستشعر جديدة. دع هذه القيمة تكون مستمرة.

تقوم عقدة tcs-color-node بإخراج قيمة لون في شكل نوع لون مخصص.

عقدة ws2811

تُستخدم هذه العقدة لإعداد شريط LED أو مصفوفة.

• دبوس DI مخصص لرقم منفذ اللوحة الذي يتصل به شريط LED أو المصفوفة. وفقًا لمخططي ، أضع قيمة A5 فيه.
• ضع عدد المصابيح المستخدمة في دبوس SIZE. لدي شريحتان من 50 صمام ثنائي متصلين ببعضهما البعض ، لذلك قمت بتعيين قيمة SIZE على 100.
• يضبط الدبوس B السطوع الكلي لجميع مصابيح LED في نطاق من 0 إلى 100. قمت بتعيين السطوع على 80.

تعمل هذه العقدة على تهيئة شريط أو مصفوفة LED الخاصة بك وإنشاء نوع مخصص ws2811 لمزيد من العمليات.

عقدة كل الألوان

عند تثبيت عقدة ws2811 ، يمكنك التحكم في شريط LED باستخدام عقد وظيفية مختلفة.

• كل الألوان. تقوم Node برسم جميع مصابيح LED الموجودة على الشريط أو المصفوفة بلون محدد.
• لون بكسل. ألوان عقدة خاصة LED على الشريط في اللون المحدد. ضع رقم البكسل على دبوس PN.
• لون ن بكسل. تقوم العقدة بتلوين مجموعة من N LEDs باللون المحدد. حدد رقم بدء التشغيل LED للمجموعة باستخدام دبوس STRT. حدد ترتيب المجموعة في STEP pin. على سبيل المثال ، لطلاء كل ثانية LED تبدأ بالرقم 30 وتنتهي بالرقم 70 ، ضع القيم التالية: STRT = 30 ؛ العدد = 40 (70 - 30) ؛ الخطوة = 2.

في هذا المشروع ، أتحكم في جميع مصابيح LED في نفس الوقت وأستخدم عقدة كل الألوان.

أقوم بربط دبوس الإدخال الأول لعقدة كل الألوان بدبوس الإخراج لعقدة ws2811. ثم أقوم بربط دبوس إدخال CLR الذي يأخذ قيمة اللون بدبوس إخراج المستشعر.

يؤدي النبض الموجود على دبوس SET في عقدة Color-all إلى تشغيل مجموعة ألوان جديدة.

عقدة الزر

أستخدم الزر لإبلاغ وحدة التحكم عن كائن جديد أمام مستشعر اللون. لهذا ، أضع عقدة الزر على التصحيح وربط دبوس PRS الناتج الخاص به مع دبوس SET لعقدة كل الألوان. بهذه الطريقة ، يؤدي النقر فوق الزر إلى توليد إشارة نبضية لتغيير اللون.

لقد أرفقت الزر بدبوس A2 Esp8266 ، لذلك وضعت قيمة A2 في دبوس PORT.

عقدة التطهير

يمكن لمستشعر اللون إخراج قيم الألوان في نطاق كبير. لكن شريط LED غير قادر على عرض الصبغات الفاصلة. لحل هذا ، أستخدم فقط ما يسمى بالألوان النقية. لديهم صبغة عشوائية ، ولكن دائمًا ما يكون تشبعهم بحد أقصى. لتنقية قيمة اللون ، أضع عقدة التنقية بين مستشعر ألوان tsc وعقد كل الألوان.

التصحيح جاهز يمكنك الضغط على Deploy واختيار نوع اللوحة وتحميله على الجهاز.

الخطوة 8: التجميع. إطار

يمكنني البدء في إنشاء حافظة ناعمة ، والتأكد من أن الجهاز يعمل كما ينبغي.

كإطار ، قمت بطباعة نمط الصندوق على ورق مقوى سميك.

ثم ثني جوانب الصندوق وعمل فتحة مربعة لمستشعر اللون.

ملحوظة:

لقد صنعت هذه الحالة خصيصًا لمكوناتي الإلكترونية ، والتي على الأرجح تختلف عن مكوناتك. الحالة ليست عالمية ، بالإضافة إلى أنه يمكن أن يكون لديك لعبة مختلفة تمامًا. لذا استخدم الخيال!

الخطوة 9: التجميع. قماش

أضع نسيجين مختلفين على بعضهما البعض.

نسيج سميك ناعم الحجم ورقيق للمظهر. في كلا القماشين ، قمت أيضًا بعمل فتحة لجهاز الاستشعار.

قمت بتثبيت إطار الكرتون على القماش بشريط لاصق عادي. بنفس الطريقة ، أصلحت حواف الحفرة.

ثم قطعت قطع قماش إضافية وخيطت محيط الفتحة يدويًا من الداخل.

يجب أن أقول ، أنا لست أفضل خياطة ، لذلك لا تحكم على الجودة. =)

الخطوة 10: التجميع. حالة لينة

قمت بمد القماش وثبته بنفس الشريط اللاصق. سيبقى الشريط داخل العلبة ولن يكون مرئيًا.

بعد ذلك ، وضعت الجهاز في إطار وخياطته بالكامل حول الكفاف ، باستثناء زاوية واحدة حيث تذهب الأسلاك.

الخطوة 11: التجميع. لعبة وجهاز

لقد خيطت جهازي على كفوف دبدوب.

أردت أن يبدو وكأنه يحمل هدية عيد الميلاد الصغيرة.

الخطوة 12: النتيجة

بمجرد برمجة الجهاز وتثبيته على اللعبة ، يمكنك توصيل شريط LED ووضع اللعبة تحت الشجرة!

قم بإرفاق الأشياء الملونة بهدية دمى الدببة وسيتم رسم الشجرة بنفس اللون!

اشترك إذا أعجبك هذا المشروع الصغير! =)

سيكون هناك الكثير من التعليمات المضحكة المختلفة.