Đũa phép vẽ tranh bằng ánh sáng đa màu dựa trên Arduino: 13 bước (có hình ảnh)

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

Light painting là một kỹ thuật được sử dụng bởi các Nhiếp ảnh gia, nơi một nguồn ánh sáng được sử dụng để vẽ các mẫu thú vị và Máy ảnh sẽ kết hợp chúng lại với nhau. Kết quả là Ảnh sẽ chứa các vệt sáng trong đó, cuối cùng sẽ tạo ra một bức tranh sử dụng Ánh sáng.

Các nhiếp ảnh gia thường sử dụng các công cụ như đèn đuốc, đèn ống và các nguồn ánh sáng khác để tạo ra các bức tranh Ánh sáng nhưng những công cụ này bị hạn chế nghiêm trọng với phạm vi màu hẹp, khó xử lý và kiểm soát. Thanh sơn nhẹ mà tôi đã làm có thể dễ dàng khắc phục những hạn chế này.

Các tính năng chính của thanh sơn ánh sáng của chúng tôi là:

• WiFi Hoạt động - Có thể điều khiển thanh sơn ánh sáng này (BẬT / TẮT, Thay đổi màu sắc) rất dễ dàng bằng trình duyệt đơn giản trong bất kỳ thiết bị hỗ trợ WiFi nào. Qua đó, các thiết bị WiFi này sẽ hoạt động như một điều khiển từ xa và Nhiếp ảnh gia có thể thử nghiệm với nhiều màu sắc khác nhau trong khi tạo tác phẩm chính của họ.
• Màu tiêu chuẩn - Thanh này được mã hóa để phát ra các màu tiêu chuẩn như (Đỏ, Xanh dương, Xanh lá cây, Vàng, Cầu vồng, Trắng) bằng cách sử dụng một đầu vào nút đơn giản.
• Màu sắc tùy chỉnh - Ngoài các màu tiêu chuẩn, cây gậy này có khả năng tạo ra bất kỳ màu nào theo ý muốn của Nhiếp ảnh gia. Nó được bổ sung thêm tính năng nhập mã RGB của bất kỳ màu nào bạn muốn như lục lam, đỏ tươi, xanh ngọc, ô liu, hạt dẻ, v.v. Hãy tìm kiếm “mã màu RGB tại đây” và sử dụng nó để lấy màu tùy chỉnh của bạn.

Bước 1: Vật liệu cần thiết

Tôi đã liệt kê các vật liệu cần thiết để thực hiện dự án này. Ngoài ra, tôi đã thêm các liên kết nơi bạn có thể mua nó từ Amazon.com. Mua tài liệu từ các liên kết dưới đây sẽ kiếm được cho tôi một số tiền hoa hồng và lần lượt sẽ hỗ trợ tôi cho các dự án trong tương lai:)

1. Arduino Uno - Mua tại đây
2. Dải LED RGB WS2812 (25 LED) - Mua tại đây
3. Pin dự phòng (5v, 10000mAh) - Mua tại đây
4. Mô-đun ESP8266 - Mua tại đây
5. Mô-đun chuyển đổi logic hai chiều - Mua tại đây
6. Kết nối dây

Dải đèn LED RGB WS2812 - Đèn LED RGB này được nối với nhau và được bán theo đơn vị 60/120 chiếc. Điểm nổi bật nhất là đèn LED RGB này có một chip tích hợp trong đó giúp phần điều khiển khá dễ dàng. Giải thích chi tiết về điều này nằm ngoài phạm vi này. Kiểm tra liên kết này "dải LED WS2812 hoạt động" để biết thêm chi tiết.

Mô-đun ESP8266: Đây là một bảng phát triển WiFi nhỏ xíu được sử dụng rộng rãi trong các dự án IOT. Hãy xem liên kết này về "Bắt đầu với mô-đun ESP8266" nếu bạn chưa sử dụng ESP8266 trước đây.

Mô-đun chuyển đổi Logic hai chiều: Mô-đun này cho phép Arduino giao tiếp với các mô-đun ESP8266 bằng cách chuyển đổi tín hiệu từ mức 5V sang mức logic 3,3v.

Bước 2: Sơ đồ khối

Dự án Light painting này dựa trên khái niệm IOT trong đó hai thiết bị mạng kết nối với nhau để tạo thành một mạng lần lượt thiết lập giao tiếp và điều khiển. Tại đây Arduino sẽ lưu trữ một trang web và hoạt động như một máy chủ. Trang web này được thiết kế theo cách lấy đầu vào điều khiển LED (Màu: Đỏ, Xanh lam, Xanh lục và BẬT / TẮT) từ người dùng. Trang web được lưu trữ này có thể được truy cập thông qua thiết bị hỗ trợ WiFi được kết nối với Arduino và điều khiển dải đèn LED RGB được kết nối với nó.

Để hiểu rõ hơn về dự án này, tôi khuyên bạn nên đọc phần "Tạo máy chủ web Arduino với ESP8266". Điều này sẽ cung cấp cho bạn một sự hiểu biết khái niệm cơ bản về cách thức hoạt động của dự án này. Tóm lại, Arduino sẽ thực hiện các hoạt động sau trong dự án này:

1. Ra lệnh cho ESP8266 để tham gia điểm phát sóng WiFi thiết bị của chúng tôi.
2. Tạo máy chủ bằng cách sử dụng bảng ESP Lưu trữ trang web trong chính Arduino và đợi các máy khách bên ngoài (Trình duyệt thiết bị) thực hiện yêu cầu
3. Khi có yêu cầu máy khách, Arduino sẽ gửi trang web đến máy khách (trình duyệt thiết bị) thông qua mô-đun ESP8266.
4. Sau đó, nó sẽ quét vô hạn các lệnh LED (sẽ được giải thích trong phần giao diện web) từ máy khách.
5. Khi nhận được các lệnh LED, Arduino sẽ xử lý điều đó và kích hoạt dải LED RGB được kết nối với nó.

Bước 3: Sơ đồ mạch

Sơ đồ mạch trên cho thấy cách kết nối Arduino với ESP8266 và dải LED RGB. Như bạn có thể nhận thấy rằng TX và RX của Arduino sẽ đi vào bộ chuyển đổi Logic, nơi các tín hiệu sẽ được chuyển sang 3.3v tương thích với ESP8266. Chân 6 của Arduino là chân PWM cấp xung điều khiển thời gian để điều khiển màu sắc của dải LED RGB.

Có hai đèn LED đóng vai trò là chỉ báo cho dự án này. Đèn LED D2 cho biết bất cứ khi nào dự án được BẬT. Trong khi đó, đèn LED D1 cho biết thời điểm Arduino tạo thành công một máy chủ web. Đèn LED màu xanh lá cây này sẽ giúp người dùng nhận ra rằng máy chủ đã sẵn sàng nhận yêu cầu từ máy khách (trình duyệt).

Lựa chọn bộ nguồn thực sự quan trọng vì mạch có thể tạo ra dòng điện tối đa khoảng 1700ma. Tôi đã sử dụng pin 5,1 / 10000 mah với đầu ra hiện tại là 2A bất kỳ lúc nào.

Bước 4: Kết nối ESP8266 của bạn với Điểm phát sóng WiFi

Mô-đun ESP8266 có khả năng ghi nhớ các điểm phát sóng được ghép nối. Dự án này hoạt động dựa trên khả năng kết nối tự động của nó để kết nối với các điểm phát sóng đã kết nối trước đó. Mô-đun ESP8266 có thể được điều khiển bằng cách sử dụng các lệnh AT cụ thể dành riêng cho nó. Sử dụng Arduino, chúng tôi có thể chuyển các lệnh này và buộc mô-đun ESP kết nối với Điểm phát sóng thiết bị của chúng tôi.

Để thực hiện việc này, hãy tải mã "Bareminimum" lên Arduino. Bây giờ kết nối ESP8266 với Arduino như được đề cập bên dưới bằng cách sử dụng bộ dịch chuyển logic.

Arduino RX -> Bộ dịch chuyển logic -> ESP8266 RX

Arduino TX -> Bộ dịch chuyển logic -> ESP8266 TX

Bây giờ, hãy mở màn hình nối tiếp của bạn với tốc độ truyền là 57600 (tốc độ truyền mặc định của mô-đun ESP8266) và chọn "Cả NL & CR". Nhập các lệnh sau.

1. TẠI
2. AT + RST
3. AT + CWJAP = "SSID thiết bị của bạn", "Mật khẩu của bạn"

Sau khi bạn nhận được xác nhận "WIFI CONNECTED" và "WIFI GOT IP" trong màn hình nối tiếp của bạn. Bước này đã xong và mô-đun ESP của bạn sẽ tự động kết nối với thiết bị của tôi vào lần tiếp theo khi nó được BẬT nguồn.

Bước 5: Giao diện web và mã của nó

Giao diện web có tầm quan trọng lớn vì nó sẽ đóng vai trò là giao diện người dùng mà thông qua đó các lệnh chuyển đến Arduino thông qua ESP8266. Giao diện web của chúng tôi khá đơn giản và được mã hóa bằng HTML thuần túy. Các nút trong giao diện này chuyển một lệnh GET với tham số URL với mỗi lần nhấn nút. Dưới đây là danh sách các nút với các tham số URL tương ứng.

1. 6 nút cho màu tiêu chuẩn - “/ Red”, “/ Gre”, “Blu”, “/ Whi”, “/ Gol”, “Rai”
2. Đầu vào màu tùy chỉnh sử dụng Giá trị RGB - “? R = 255 & G = 255 & B = 255”
3. Tắt dải - “/ Tắt”

Vì một số lý do tôi không thể đặt mã giao diện Web ở đây, bạn có thể lấy mã đó trong liên kết này.

Bước 6: Thuật toán và mã

Trước khi thiết lập phần cứng, bạn phải tải mã được tải lên Arduino vì nó cần được đóng gói bên trong một thùng chứa và không thể thực hiện được bất cứ lúc nào sau đó. Tôi đã viết thuật toán sẽ giúp bạn hiểu mã Arduino kể từ đó.

Thuật toán:

1. Đặt lại mô-đun ESP8266 bằng cách gửi lệnh “AT + RST / r / n”.
2. Kiểm tra phản hồi từ ESP8266 để xem liệu kết nối với điểm phát sóng thiết bị của chúng tôi có thành công hay không. Sau khi kết nối, hãy bắt đầu cấp chuỗi lệnh “Tạo máy chủ” (tham khảo bên dưới) cho ESP8266.
3. Giám sát phản hồi cho mỗi lệnh đầu vào.
4. Tất cả các lệnh này sẽ trả về phản hồi là “OK / r / n”, trong trường hợp phản hồi không chính xác, hãy lặp lại lệnh với phản hồi không chính xác hoặc “ERROR”.
5. Khi tất cả các chuỗi lệnh tạo máy chủ đã thành công, hãy bật đèn LED Xanh lục ở chân 12 của Arduino. Nó sẽ là dấu hiệu để người dùng cung cấp yêu cầu của khách hàng.
6. Buộc Arduino đợi yêu cầu máy khách từ bất kỳ trình duyệt nào nằm trong mạng LAN hoặc Mạng.
7. Sau khi có yêu cầu của khách hàng, hãy kiểm tra ID kết nối và gửi lệnh “AT + CIPSEND….” bằng cách chèn ID kết nối thích hợp vào nó.
8. ESP8266 phản hồi bằng dấu ‘>’ cho biết sự sẵn sàng của nó trong việc nhận các ký tự. Khi nhận được thông báo này, hãy gửi mã trang web mà chúng tôi đã thấy ở bước trước đó tới trình duyệt máy khách thông qua mô-đun ESP8266.
9. Bây giờ trang web sẽ hiển thị trong trình duyệt máy khách của người dùng, Arduino sau đó sẽ chuyển sang trạng thái quét vô thời hạn các “lệnh LED” từ máy khách.
10. Trang web được viết theo cách cung cấp tham số URL duy nhất cho mỗi lần nhấn nút, vì vậy bất cứ khi nào nhấn nút, mô-đun ESP sẽ chuyển yêu cầu GET với tham số URL duy nhất đó.
11. Arduino nên xử lý URL này và cung cấp điều khiển dải LED RGB cho phù hợp.

Lệnh tạo máy chủ:

• TẠI
• AT + CWMODE = 3
• AT + CIPSTA = 192.168.43.253 (Đối với thiết bị Android)
• AT + CIPMUX = 1
• AT + CIPSERVER = 1, 80

Mã số:

Để bạn có thể thực hiện dự án này, bạn cần cài đặt "thư viện Neopixel của Adafruit", tải xuống và cài đặt chúng.

Bạn có thể lấy mã Arduino cho dự án này trong liên kết này -> "Thanh sơn ánh sáng vận hành Arduino"

Bước 7: Chuẩn bị Light Stick

Tôi đã làm một video về cách làm "Cây đũa phép vẽ tranh ánh sáng" này, các bạn hãy xem để rõ hơn.

Bắt đầu bằng cách hàn dây vào cuối dải đèn LED. Tiếp tục bôi một ít keo nóng lên trên để kết nối chắc hơn. Tìm một miếng dải nhựa mà bạn có thể dán dải đèn LED. Tôi đã sử dụng ống bao bì bằng nhựa trong đó có vi mạch. Tôi có rất nhiều thứ này nằm xung quanh nhà mình, vì vậy tôi quyết định sử dụng nó và nó hoàn toàn phù hợp.

Cắt ống bao bì hoặc bất cứ thứ gì bạn thấy có thể sử dụng được theo kích thước yêu cầu. Tôi đã dán dải đèn LED trên ống bao bì bằng cách sử dụng một số chất kết dính mạnh. Keo nóng có thể không phải là một ý tưởng hay cho việc này, vì nhiệt dư có thể làm hỏng đèn LED và đó là điều cuối cùng chúng tôi muốn xảy ra. Sau đó, tôi đã để nó khô trong khoảng 20 phút để cho phép nó đông kết.

Bước 8: Lựa chọn vật chứa và thiết lập thanh

Đây là bước khá quan trọng vì các module nguồn, Arduino, đèn LED chỉ báo và ESP8266 sẽ đi vào vùng chứa này. Chọn một thùng chứa có kích thước thích hợp để nó có thể chứa tất cả những thứ trên. Tôi đã chọn một hộp đựng hình trụ để tôi sẽ dễ dàng cầm trong khi vận hành chúng.

Vì tôi đã chọn một hình trụ, tôi đã đánh dấu hướng mà dải đèn LED sẽ đối mặt với một dấu mũi tên. Tôi đã đánh dấu thùng chứa để hướng dẫn tôi trong khi đặt nội dung bên trong thùng. Dùng súng hàn khoét một lỗ nhỏ trên nắp hộp chứa. Hãy chắc chắn rằng bạn đã tạo một lỗ đủ lớn để nhét que sáng vào bên trong nó.

Sau khi đặt que vào bên trong nắp, hãy dùng súng bắn keo dán chặt và đảm bảo que ổn định và không bị xê dịch.

Bước 9: Lắp ráp Ngân hàng điện và đèn LED chỉ báo

Ngân hàng điện sẽ khá nặng so với các thành phần khác trong dự án này. Đặt pin dự phòng ở phía bên trái của đường kẻ trong hộp chứa. Vì vậy, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng nó sẽ không di chuyển khi đang hoạt động. Vì mục đích này, tôi đã sử dụng một miếng dán Velcro và quấn chặt nó xung quanh pin dự phòng. Bên trong hộp đựng, tôi đã đặt một cặp miếng dán Velcro khác. Tôi đã dán pin dự phòng vào miếng dán Velcro và nó giữ nó khá chặt và đó là thứ tôi cần.

Đặt một công tắc ngay đối diện với đường đã vẽ. Công tắc này nhằm BẬT / TẮT toàn bộ dự án. Bên dưới công tắc. Đặt hai đèn LED (Đỏ và Xanh lục) và hàn chúng với một điện trở mỗi đèn (tham khảo sơ đồ mạch ở bước 3) để tham khảo. Đèn LED và Công tắc phải thẳng đối diện với hướng mà thanh chiếu sáng sẽ đi vào. Điều này để tránh nhiễu ánh sáng không mong muốn từ đèn LED chỉ báo trong khi sơn ánh sáng. Kết nối cáp USB đã loại bỏ và một vài đầu nối với nút như trong hình ảnh cuối cùng. Cáp kết nối ở đó để cấp nguồn cho các mô-đun Arduino và ESP8266.

Bước 10: Lắp ráp các mô-đun Arduino và ESP8266 bên trong vùng chứa

Đặt cùng bảng Arduino và mô-đun plugin ESP8266 cũng giữ bộ chuyển đổi mức logic hai chiều. Nối dây, dán keo và gắn chúng lại với nhau. Sau khi hoàn thành, hãy đặt cái này vào bên trong hộp đựng, tôi đã làm việc này một cách hết sức cẩn thận, vì tôi nên đảm bảo rằng không có dây nào bị rối. Điều này là do tôi đã chọn một thùng chứa có đường kính nhỏ hơn. Nhưng về mặt sáng sủa, hộp đựng rất tiện dụng và dễ dàng nằm gọn trong lòng bàn tay của tôi.

Kết nối các dây từ thanh sơn ánh sáng với các đầu nối nguồn và chân thứ 6 của Arduino. Sau khi hoàn thành, hãy đóng nắp hộp đựng cẩn thận.

Bước 11: Che đậy

Đậy hộp bằng băng đen hoặc bất kỳ vật liệu nào khác. Điều này nhằm ngăn chặn sự giao thoa ánh sáng làm ảnh hưởng đến hoạt động của bức tranh ánh sáng. Điều này là do Arduino, ESP8266 và Power bank có đèn LED. Giữ chúng không được che đậy có thể cản trở và làm hỏng Ảnh.

Tôi đã sử dụng một băng đen cho mục đích này. Mặc dù bạn có thể sử dụng bất kỳ thứ gì khác mà bạn lựa chọn cho mục đích này.

Bước 12: Thử nghiệm

1. Bật công tắc và đèn LED đỏ sẽ sáng
2. Chờ cho đèn LED Xanh lục sáng lên, điều này thường xảy ra trong vòng 5 đến 10 giây và nó cho biết rằng máy chủ Arduino đã được tạo.
3. Khi Đèn LED xanh lục BẬT, hãy mở trình duyệt trong thiết bị của bạn và nhập địa chỉ IP 192.168.43.253, khởi chạy URL
4. Trang web chúng ta đã xem ở bước 5 sẽ được hiển thị trên màn hình của bạn.
5. Bây giờ hãy tương tác với giao diện web và điều khiển dải đèn LED
6. Và đi và làm một số bức tranh ánh sáng mát mẻ.

Bước 13: Những điều cần nhớ và thêm một vài ảnh

• Dự án này dựa trên khả năng của ESP8266 để tự động kết nối với điểm phát WiFi sau khi được bật. Vì vậy, ESP8266 và thiết bị điểm phát sóng của bạn phải được ghép nối ít nhất một lần trước khi sử dụng trong dự án này.
• Arduino được lập trình theo cách chỉ xử lý một giao tiếp khách hàng, nghĩa là chỉ một trình duyệt có thể yêu cầu Arduino điều khiển đèn LED
• Có một thời gian chờ đợi để tạo máy chủ bằng Arduino với ESP8266. Thời gian chờ kết thúc này có thể được biết bằng đèn LED màu xanh lá cây.
• Khi đèn LED màu xanh lá cây sáng lên, bạn có thể bắt đầu yêu cầu khách hàng từ trình duyệt của mình. Bạn nên cung cấp toàn bộ dự án với nguồn ít nhất 2A để giữ cho nó chạy không gặp rắc rối.
• Dự án này được thử nghiệm thành công với Google chrome cho máy tính để bàn và Opera cho điện thoại thông minh.

Hy vọng rằng tất cả các bạn thích Điều này có thể hướng dẫn, hãy thử điều này và Hãy cho tôi biết kết quả. Tôi đã lên kế hoạch thiết kế một PCB cho dự án này và sẽ sớm xuất bản nó tại đây. Những ý tưởng cải tiến hơn nữa rất được hoan nghênh.

Dự án này đã mất rất nhiều thời gian để xây dựng và lập tài liệu để tạo ra một Tài liệu có thể hướng dẫn. Vui lòng bình chọn cho tôi trong "Cuộc thi LED", "Cuộc thi Arduino" và "Cuộc thi điều khiển từ xa" nếu bạn nghĩ nó xứng đáng. Hy vọng gặp lại bạn với một hướng dẫn khác

Á quân cuộc thi Đèn LED 2017