Đèn cây thông Noel được điều khiển bởi một món đồ chơi.: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Xin chào các nhà sản xuất!

Giáng sinh và năm mới sắp đến. Nó có nghĩa là một tâm trạng lễ hội, những món quà và tất nhiên, một cây thông Noel được trang trí bằng những ngọn đèn đầy màu sắc rực rỡ.

Đối với tôi, những chiếc đèn trang trí cây thông Noel bán đại trà đã quá nhàm chán. Để làm hài lòng trẻ em, tôi đã làm một trang trí cây thông Noel độc đáo được điều khiển bằng một món đồ chơi.

Trong sách hướng dẫn này, tôi sẽ cho bạn biết cách bạn có thể tạo ra nó.

Bước 1: Ý tưởng

Ý tưởng là đặt một món đồ chơi, ví dụ, một cái mềm, dưới cây thông Noel và làm cho nó trở nên thông minh. Tôi muốn một món đồ chơi có thể đọc được màu của bất kỳ đồ vật nào kèm theo và vẽ một cái cây bằng màu này. Vì vậy, nó sẽ là một trò chơi thú vị cho trẻ em khi có thể sử dụng các vật dụng khác nhau để sơn cây thông Noel với các màu sắc khác nhau.

Bước 2: Chuẩn bị. Dải đèn LED

Đầu tiên, tôi phải tìm một thứ thay thế cho những chiếc đèn Giáng sinh thông thường.

Đèn mới phải sáng, có màu và quan trọng nhất là chúng phải dễ lập trình.

Đối với đèn Giáng sinh, tôi đã chọn dải LED RGB ws2812b kỹ thuật số có thể lập trình địa chỉ. Những dải đèn LED này rất phổ biến, bạn có thể tìm thấy chúng ở bất cứ đâu. Chúng dễ dàng kết nối với các bộ điều khiển Arduino khác nhau. Những đèn LED như vậy được bán dưới dạng băng gồm vài chục chiếc và được cung cấp bởi 5 12 hoặc 24 V DC. Bạn có thể liên kết nhiều băng trong một hàng và quản lý một số lượng lớn các đèn LED.

Tôi đã tìm thấy một vài dải như vậy ở nhà. Các dải của tôi có 50 đèn LED mỗi dải và được điều khiển bởi 5 V DC.

2 x WS2812B Nút chuỗi mô-đun LED hàn sẵn ~ 18 $

Đây là một sự thay thế có thể có từ cửa hàng Amazon:

• WS2812b 5m 60leds / pixel / m Dải đèn Led có thể địa chỉ riêng linh hoạt
• ALITOVE 16.4ft WS2812B Ánh sáng dải LED có thể địa chỉ riêng

Băng LED có rất nhiều loại. Chúng khác nhau về số lượng đèn LED, khoảng cách giữa các đèn LED, phân nhóm, điện áp cung cấp, v.v. Hãy chọn những gì bạn muốn.

Đối với đồ chơi của tôi, tôi đã chuẩn bị một cây thông Noel nhỏ, vì vậy 100LED là đủ cho tôi.

Bước 3: Chuẩn bị. Đồ chơi

Tìm đồ chơi và quyết định vị trí đặt bộ điều khiển dải đèn LED.

Bước này là quan trọng nhất vì kết quả sẽ do trẻ đánh giá =).

Trong một cửa hàng đồ chơi gần đó, tôi tìm thấy một con gấu năm mới tuyệt vời. Bạn có thể cải thiện một món đồ chơi mà bạn đã có.

Tôi quyết định bọc bộ điều khiển dải đèn LED bằng vải và may nó thành bàn chân gấu. Tôi muốn con gấu trông giống như nó đang cầm một món quà.

Tôi mua hai mảnh vải có hoa văn ngộ nghĩnh. Một là mềm mại cho lớp nền và thứ hai mỏng cho lớp trên cùng.

Bước 4: Chuẩn bị. Thiết bị điện tử

Bạn cần một số linh kiện điện tử để làm cho đồ chơi thông minh hơn.

Tôi sử dụng bảng đột phá và lá chắn Arduino từ cửa hàng Amperka. Đối với tôi, chúng rất thuận tiện vì có cấu trúc mô-đun. Các mô-đun có thể dễ dàng kết hợp mà không cần hàn.

Bạn có thể cảm thấy khó khăn khi mua chúng, vì vậy tôi đưa vào các liên kết có thể thay thế.

Bộ điều khiển

Tôi sử dụng bảng phát triển ESP-12 dựa trên chip ESP8266. Những bảng này siêu nhỏ và có đủ chức năng. Lựa chọn tốt cho các dự án nhỏ yêu cầu không gian hạn chế, ngay cả khi bạn không sử dụng WiFi và kết nối Internet.

1 x Khe cắm Wi-Fi Amperka ~ 19 đô la

Tôi sử dụng bảng phát triển này vì nó tương thích với các mô-đun khác từ cùng một nhà sản xuất.

Ngoài ra, nó có dạng hình vuông! Nó sẽ dễ dàng nằm gọn trong một hộp quà nhỏ cho gấu.

Có thể thay thế:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Cảm biến màu

Để xác định màu sắc, tôi sử dụng bảng đột phá cảm biến màu Amperka Troyka TCS34725. Cảm biến của tôi tương thích với bảng điều khiển nhưng nó có thể được thay thế bằng cái này:

1 x Cảm biến màu RGB với bộ lọc hồng ngoại và đèn LED trắng - TCS34725 ~ 8 $

Cảm biến này sử dụng giao diện I2C để giao tiếp. Nó có đèn LED sáng tích hợp và các cài đặt mở rộng như tăng màu hoặc tích hợp màu để nhận dạng chính xác hơn.

Cái nút

Một nút tương thích Arduino đơn giản. Tôi sử dụng nó như một cảm biến cảm ứng, thông báo cho bộ điều khiển rằng cần phải đọc màu của một mặt hàng mới.

1 x mô-đun nút Amperka Troyka ~ 1 $

Có thể thay thế:

• Công tắc nguồn bằng nút nhấn Adafruit
• Mô-đun nút khối xây dựng điện tử

Bộ chuyển đổi điện áp AC-DC

Để cấp nguồn cho dải đèn LED và bộ điều khiển, tôi đã mua bộ nguồn AC-DC 5V 8A.

Nguồn cung cấp 1 x 5V 8.0A 40W ~ 16 $

Dải đèn LED của tôi được cấp nguồn bởi 5V. Dòng điện 8A là đủ cho một số lượng lớn các đèn LED. Tôi cũng cấp nguồn cho bộ điều khiển ESP từ nguồn điện này. Đảm bảo mua nguồn điện trong hộp cách điện, không có miếng tiếp xúc hở!

Có thể thay thế:

• ALITOVE 5V 8A 40W Bộ chuyển đổi nguồn AC sang DC Bộ chuyển đổi nguồn điện
• MEAN WELL gốc LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Không bắt buộc:

Bộ chuyển đổi điện áp DC-DC và trình điều khiển WS2812b

Đối với bộ điều khiển Arduino, dây tín hiệu của dải LED ws2812b có thể được kết nối trực tiếp với các chân trên bảng điều khiển. Hầu hết các chân của bảng phát triển ESP8266 không tương thích với logic 5V. Tốt hơn là bây giờ nên kết nối trực tiếp dải đèn LED với các bộ điều khiển như vậy. Để giải quyết vấn đề này, tôi sử dụng mô-đun này.

1 x Trình điều khiển dải LED Amperka Troyka ws2812 ~ 9 $

Tôi sử dụng mô-đun này vì nó dễ dàng gắn vào bộ điều khiển của tôi. Ngoài ra, mô-đun có bộ đệm logic 5 Volt và Bộ chuyển đổi điện áp DC-DC 5 hoặc 3,3V. Bằng cách này, bộ điều khiển ESP có thể được cấp nguồn bằng một dây cùng với dải LED 12 hoặc 24V.

Bước 5: Lắp ráp. Thiết bị điện tử

Lắp ráp các linh kiện điện tử. Tôi đã kết nối các thành phần của mình như nó được hiển thị trong sơ đồ đính kèm.

Lược đồ có thể khác nhau tùy thuộc vào các thành phần của bạn, nhưng ý nghĩa vẫn giống nhau.

• Kết nối một nút với bộ điều khiển. Tôi đã kết nối nó với chân A2 Esp8266. Nếu bạn không sử dụng mô-đun, bạn có thể kết nối một nút tạm thời chung thông qua một điện trở.
• Kết nối cảm biến màu với bộ điều khiển. Bảng đột phá cảm biến màu TCS34725 giao tiếp bằng cách sử dụng bus I2C. Liên kết các chân SDA và SCL giữa cảm biến và bộ điều khiển. Nếu bảng cảm biến của bạn có chân cắm LED để điều khiển đèn LED tích hợp, hãy kết nối nó. Tôi đã liên kết chân LED của mình với chân A0 Esp8266.
• Kết nối một đầu của dải đèn LED với bộ điều khiển. Dải đèn LED ws2812b kết nối với bộ điều khiển bằng chân DI. Điện áp logic cho dải LED ws2812b là 5V. Nếu bạn đang sử dụng bo mạch giống Arduino, bạn có thể kết nối chân DI trực tiếp với chân của bộ điều khiển. Điện áp mức logic cho hầu hết các bo mạch Esp8266 là 3,3V, vì vậy hãy sử dụng bộ chuyển đổi mức logic hoặc trình điều khiển dải LED. Tôi đã hàn dây DI Strip vào bảng trình điều khiển và kết nối bảng điều khiển với chân A5 Esp8266.
• Gắn một đầu khác của dải đèn LED vào nguồn điện. Cái có chân DO. Nếu cần thiết, hãy hàn phích cắm vào nguồn điện. Đừng quên cách ly dây dẫn.

Dải đèn LED ws2812b của tôi được cấp nguồn bởi 5V. Tôi cấp nguồn cho cả dải và bộ điều khiển từ một nguồn điện AC-DC 5V duy nhất. Nếu dải đèn LED của bạn hoạt động 12 hoặc 24V, hãy sử dụng bộ chuyển đổi điện áp hạ cấp để cấp nguồn cho tất cả các thiết bị điện tử dạng bộ nguồn duy nhất.

Bước 6: XOD

Hãy lập trình bộ điều khiển.

Như trong các dự án trước đây của tôi, tôi sử dụng môi trường lập trình trực quan XOD cho phần sụn bộ điều khiển.

Tôi đã xuất bản một vài thư viện mà bạn sẽ cần để tạo một chương trình. Vì vậy, hãy đảm bảo thêm chúng vào không gian làm việc XOD của bạn.

• gabbapeople / Christmas-tree - Thư viện chứa trình điều khiển Neopixel ws2811 và trình bao bọc cho cảm biến màu tcs34725.
• gabbapeople / color - Thư viện làm việc với màu trong XOD.

Tiếp theo, tôi sẽ mô tả cách lập trình thiết bị này trong XOD.

Bước 7: Lập trình

Đây là các nút bạn cần:

Nút tsc-color-sensor.

Đây là nút đầu tiên được đặt vào bản vá. Nó được sử dụng để đo giá trị màu từ cảm biến. Node sử dụng giao diện I2C để trao đổi dữ liệu.

Cảm biến màu phát hiện màu của bề mặt trong thang RGB. Màu sắc là kết quả của sự tương tác giữa nguồn sáng, vật thể và người quan sát. Trong trường hợp ánh sáng phản xạ, ánh sáng rơi vào một vật thể sẽ bị phản xạ hoặc hấp thụ tùy thuộc vào đặc điểm bề mặt. Hầu hết các cảm biến màu có một bộ phát ánh sáng trắng và ba cảm biến cường độ ánh sáng với các bộ lọc màu.

• Các chân đầu vào LED và LUM dành cho đèn LED tích hợp trên bảng đột phá của cảm biến. Đèn LED tích hợp này là bộ phát ánh sáng của cảm biến. Theo sơ đồ của tôi, tôi đặt giá trị A0 vào chân LED và đặt giá trị độ sáng 1 cho chân LUM.
• Chân CNTT đặt giá trị thời gian tích hợp. Yếu tố này mô tả một số chu kỳ để tích hợp một màu. Các giá trị có thể có của CNTT là 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• Giá trị chân GAIN là một hệ số khuếch đại. Hệ số này giúp tăng cường màu sắc. Bạn có thể nâng cao giá trị màu lên 4, 16 hoặc 60 lần. Bạn không thể tăng cường màu sắc. Khi đó giá trị trên chân GAIN phải bằng 1. Tôi đã nhận được kết quả chính xác nhất khi sử dụng giá trị IT 20 và giá trị 60 GAIN.
• Chân INIT kích hoạt khởi tạo cảm biến và thiết lập các yếu tố tùy chỉnh. Tôi thay đổi giá trị chân INIT thành Khi khởi động.
• Chân UPD kích hoạt đọc cảm biến mới. Hãy để giá trị này là Liên tục.

Nút tcs-color-node xuất ra một giá trị màu ở dạng tùy chỉnh màu.

Nút ws2811

Nút này được sử dụng để thiết lập dải hoặc ma trận LED.

• Chân DI dành cho số cổng của bảng mạch mà dải LED hoặc ma trận được kết nối với. Theo sơ đồ của tôi, tôi đặt giá trị A5 cho nó.
• Đặt số lượng đèn LED được sử dụng vào chân SIZE. Tôi có 2 dải led gồm 50 điốt được kết nối với nhau, vì vậy tôi đặt giá trị SIZE là 100.
• Chân B đặt độ sáng tổng thể cho tất cả các đèn LED trong phạm vi từ 0 đến 100. Tôi đặt độ sáng thành 80.

Nút này khởi tạo dải hoặc ma trận LED của bạn và xây dựng loại tùy chỉnh ws2811 cho các hoạt động tiếp theo.

Nút toàn màu

Khi nút ws2811 được cài đặt, bạn có thể điều khiển dải đèn LED bằng cách sử dụng các nút chức năng khác nhau.

• màu-tất cả. Nút sơn tất cả các đèn LED trên dải hoặc ma trận bằng một màu đã chọn.
• pixel màu. Nút màu LED cụ thể trên dải theo màu đã chọn. Đặt số pixel vào chân PN.
• màu-n-pixel. Nút tô màu một nhóm N đèn LED theo màu đã chọn. Chỉ định số đèn LED bắt đầu của nhóm bằng cách sử dụng chân STRT. Chỉ định thứ tự của một nhóm tại chốt BƯỚC. Ví dụ, để vẽ mỗi giây LED bắt đầu bằng số 30 và kết thúc bằng số 70, hãy đặt các giá trị sau: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); BƯỚC = 2.

Trong dự án này, tôi điều khiển tất cả các đèn LED cùng một lúc và sử dụng nút toàn màu.

Tôi liên kết chân đầu vào đầu tiên của nút toàn màu với chân đầu ra của nút ws2811. Sau đó, tôi liên kết chân CLR đầu vào có giá trị màu với chân đầu ra của cảm biến.

Một xung trên chân SET của nút toàn màu sẽ kích hoạt tập hợp màu mới.

Các nút nút

Tôi sử dụng nút để thông báo cho bộ điều khiển về một đối tượng mới ở phía trước cảm biến màu. Đối với điều này, tôi đặt nút nút vào bản vá và liên kết chân PRS đầu ra của nó với chân SET của nút toàn màu. Bằng cách này, nhấp vào nút sẽ tạo ra một tín hiệu xung để thay đổi màu sắc.

Tôi đã gắn nút vào chân A2 Esp8266, vì vậy tôi đặt giá trị A2 vào chân PORT.

Nút thanh lọc

Cảm biến màu có thể xuất ra các giá trị màu trong một phạm vi rất lớn. Nhưng dải đèn LED không thể hiển thị giữa các sắc thái. Để giải quyết vấn đề này, tôi chỉ sử dụng cái gọi là màu tinh khiết. Chúng có màu sắc tùy ý, nhưng luôn có độ bão hòa ở mức tối đa. Để làm sạch một giá trị màu, tôi đặt nút tinh lọc giữa các nút tsc-color-sensor và color-all-node.

Bản vá đã sẵn sàng, bạn có thể nhấn Deploy, chọn loại bo mạch và tải nó lên thiết bị.

Bước 8: Lắp ráp. Khung

Tôi có thể bắt đầu tạo một vỏ mềm, đảm bảo rằng thiết bị hoạt động như bình thường.

Làm khung, tôi in một mẫu hộp trên bìa cứng dày.

Sau đó uốn cong các cạnh hộp và tạo một lỗ vuông cho cảm biến màu.

Ghi chú:

Tôi thực hiện trường hợp này đặc biệt cho các linh kiện điện tử của tôi, rất có thể khác với của bạn. Hộp đựng không phải là phổ quát, ngoài ra bạn có thể có một món đồ chơi hoàn toàn khác. Vì vậy, hãy sử dụng trí tưởng tượng!

Bước 9: Lắp ráp. Sợi vải

Tôi đặt hai loại vải khác nhau lên nhau.

Vải dày mềm là thể tích và mỏng là ngoại hình. Trong cả hai loại vải, tôi cũng tạo một lỗ cho cảm biến.

Tôi cố định khung bìa cứng trên vải bằng băng dính thông thường. Theo cách tương tự, tôi cố định các cạnh của lỗ.

Sau đó, tôi cắt các mảnh vải thừa và khâu thủ công đường viền của lỗ từ bên trong.

Phải nói rằng, tôi không phải là thợ may giỏi nhất nên đừng đánh giá về chất lượng. =)

Bước 10: Lắp ráp. Trường hợp mềm

Tôi kéo căng vải và cố định nó bằng băng dính như cũ. Băng sẽ vẫn còn bên trong hộp và sẽ không thể nhìn thấy được.

Sau đó, tôi đặt thiết bị vào một khung và khâu hoàn toàn nó xung quanh đường viền, ngoại trừ một góc nơi dây đi qua.

Bước 11: Lắp ráp. Đồ chơi và Thiết bị

Tôi đã khâu thiết bị của mình vào bàn chân của một con gấu bông.

Tôi muốn nó trông giống như anh ấy đang cầm một món quà Giáng sinh nhỏ.

Bước 12: Kết quả

Sau khi thiết bị được lập trình và cố định vào đồ chơi, bạn có thể kết nối dải đèn LED và đặt đồ chơi dưới gốc cây!

Đính kèm các đồ vật có màu vào quà tặng gấu bông và cây sẽ được sơn cùng màu!

Đăng ký Nếu bạn thích dự án nhỏ này! =)

Sẽ có rất nhiều hướng dẫn vui nhộn khác nhau.