Wifi арқылы басқарылатын жарық диодты жолақтары бар төмен полимерлі адам: 8 қадам (суреттермен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Бұл интерактивті қабырғаға арналған сурет шамамен 39 «биіктігі мен ені 24». Мен Клемсон университетінің Student Makerspace-де ағашты лазермен кесіп алдым, содан кейін барлық үшбұрыштарды қолмен бояп, артқы жағына шамдарды қойдым. Бұл нұсқаулық менің дәл осы шығарманы қалай жасағанымды көрсетеді, оның тұжырымдамасы басқа біреуге өзіндік өнер туындысын жасауға шабыт береді деп үміттенемін. Ол ESP8266 микроконтроллерін қолданады, ол WS2812B адрестік жарықдиодты шамдар мен тұрақты RGB жарықдиодты жолақ шамдары бар.

Бөлшектер мен материалдар

• 1/4 дюйм ағаш - 40 дюйм 28 дюйм (біздің лазерлік кескіштің максималды өлшемдері)
• 1/8 дюймдік мөлдір емес акрил - TAPPlastics (мен Lighting White қолданамын, 69%)
• Батареялар жинағы - TalentCell 12V/5V батареялар жинағы (мен 12V/6000mAh пакетін қолдандым)
• RGB жарықдиодты жолағы - 6 фут (стандартты 4 сым, 5050 нұсқасы, онда RGB шамы бір модульде)
• Көптеген шамдарды PWM басқаруға арналған TIP122 транзисторы
• WS2812B жарық диодты жолағы - 2 фут (мен метрге 144 жарықдиодты бар нұсқаны қолдандым)
• ESP8266 NodeMCU микроконтроллері
• Қатты ядролы 22 калибрлі қосқыш сымы (link1 - link2 - link3 - link4)
• 300 -ге жуық резистор
• Бояу щеткалары
• Бояу - Мен көбінесе Craft Premium бояуын қолдандым. Кескіндемедегі егжей -тегжейлер

Құралдар

• Лазерлік кескішке қол жеткізу (мен оны Клемсонда қолдандым)
• Пісіру темірі
• Ыстық желім мылтығы (бұл өте маңызды)
• Сым кескіштер/тазартқыштар
• Adobe Illustrator
• Шыдамдылық

1 -қадам: Illustrator -да дизайн

Бастапқы сурет - Уильям Тилдің иллюстрациясы, оның портфолиосына оның басқа да керемет туындыларына назар аударыңыз: https://www.behance.net/tealeo93 (менің ойымша, бұл - мен GoogleImages, Pinterest, GraphicDesignJunction, Behance)

Мен бастапқы суретті google-ден «төмен полимерлі темір адам» немесе «геометриялық темір адам тұсқағаздары» іздеуінен таптым. Мен суретті жүктеп алып, Adobe Illustrator -да аштым.

Содан кейін мен Illustrator -дағы қалам құралын пайдаланып, суреттегі әрбір жолды қолмен сыздым. Мен мұны лазерлік кескіш барлық ішкі сызықтарды векторлық кесу ретінде кескіннің бүкіл бойымен растрлаудың қажеті жоқ етіп орнату үшін жасадым. Бұл бірнеше сағатқа созылды (мектепте шамамен 3 сабақ кезеңі)

Сурет толық анықталғаннан кейін мен барлық сызықтарды топтастырдым, содан кейін қолдарға, кеудеге және көзге фигуралар салдым. Мен мұның барлығын топқа бөліп, оларды оңай ажырату үшін олардың түсі көк түске қойдым. Мен оларды акрил кесу үшін бөлек файлға көшірдім.

Акрил бөлігі үшін мен акрил бөлшегінің тиімділігін арттырғым келді, сондықтан мен оны https://svgnest.com/ веб -сайтына жүктедім және тек акрил кесінділері бар файлды жүктедім және оған бөлшектерді «ұя салуға» рұқсат бердім. Бұл қалдықтарды азайту үшін парақтағы бөлшектердің ең тиімді орналасуын анықтау үшін бірнеше қайталау мен керемет алгоритмдерді қолданады. Ол IronManAcrylic.ai файлындағы конфигурацияны шығарады.

2 -қадам: лазерлік кесу

Ағашты кесер алдында мен оны праймермен боядым, содан кейін оны тегістеу үшін аздап тегістедім. Мен мұны кейінірек бояу біркелкі болуы үшін жасадым.

Мен контурды ағаштан кесіп өткенде, мен Clemson Makerspace -те 60W Epilog Fusion M2 40 -те 100% қуат 6% жылдамдықты қолдандым. Бұл көп жағдайда жұмыс істеді, бірақ ағаш бұрышта өте қисық болды, сондықтан лазерді сол бұрышқа қайта бағыттауға және кесудің сол бөлігін қайтадан іске қосуға тура келді.

Мен сонымен қатар барлық ішкі үшбұрыштардың сызықтарын салғандықтан, мен жоғарыдағы бейнеде көрсетілгендей барлық сызықтарды тез сызу үшін векторлық кесуді қолдана алдым. Бұл файлды растрлық өңдеуге қарағанда әлдеқайда жылдам болды. Менің ойымша, мен 70% жылдамдық пен 50% қуатты қолдандым - тек тәжірибе жасау керек.

Мен 1/8 дюймдік акрилді 100% қуат пен 8% жылдамдықпен қиып алдым, ол шамалы тым күшті болды және қорғалмаған акрилде күйік іздерін қалдырды, сондықтан мен оны 14% жылдамдықпен жасадым және ол очаровка сияқты жұмыс істеді.

3 -қадам: Сурет салу

Сонымен Көп. Кескіндеме. Менің ойымша, бұл шамамен 20 сағаттық сурет.

Егер сіз осындай үшбұрыштары бар жоба жасауды ойласаңыз, оны өзіңіз боямаңыз. Кескінді металлға немесе ағашқа басып шығару үшін ақы төлеңіз, содан кейін оны кесіңіз немесе оны басқа нәрсеге басып шығарыңыз және оны қатты затқа жабыстырыңыз. Егер сіз сурет салуды жақсы көрмесеңіз, оны өзіңіз боямаңыз.

Мен кескіндемедегі әрбір үшбұрыштың суретін салу үшін FrogTape суретшілер таспасын қолдандым. Бұл маған әрбір үшбұрышты таспа жиектерінсіз қолмен толтыруға жасаған алғашқы әрекеттерімнен гөрі дәйекті нәтиже берді.

FrogTape ақ немесе көк бояу таспасына қарағанда әлдеқайда айқын сызықтар береді. Сіздің уақытыңыз бен ақыл -ойыңыз қосымша $ 2/орама таспаға тұрарлық. Егер сіз оның жұқа болуын қаласаңыз, онда дәл үшбұрышты сызған кезде ол көршілес үшбұрыштарды жаппайтын етіп таспаның жоғарғы қабаттарын одан да кішірек етіп кесу үшін дәл пышақты қолдануға болады.

Мен арзанмын және сурет салуда көп тәжірибем жоқ, сондықтан мен Майклс немесе Хобби Лоббиден 2 унция бөтелке бояуды қолдандым. Мен Craft Smart Premium желісі өте жақсы жабылғанын білдім және қызыл реңктерімнің 95% -ын жасау үшін ақ немесе қара араласқан CraftSmart Premium Metallic Festival Red бояуын қолдандым. Сары Craft Smart премиум сары болды, оны сәл жылтырату үшін кішкене алтын лақтырды.

Егер сіз жақсы жабылатын арзан бояуды білсеңіз - түсініктемелерде маған хабарлаңыз !! Маған төмендегі ақ түстердің ешқайсысы көрінбеуі үшін жиі екі қабат бояу керек болды, мен бұған жол бермейтін жақсы бояуды алғым келеді.

Бәрі боялған кезде (бірақ акрил бөліктеріне желімдеу алдында) мен бояуды қорғау және жылтыр ету үшін жылтыр мөлдір лак бүріккішін қолдандым.

4 -қадам: Акрил бөліктері мен акрилді артқы шамдар

Акрилді бөлшектерді бекіту қиынға соқты, себебі менің жұмыс үстелім/ағаш тақтайшам сәл қисайып кеткен, сондықтан менің эпоксидімді орнатуға жеткілікті ұзақ уақыт бойы тегіс болатынына кепілдік бере алмадым. Шешім ретінде мен ағашты мен жабыстыратын акрил бөлігінің жанындағы үстелге қыстым және әр акрилді орнында ұстау үшін алдымен ыстық желімді қолдандым. Ыстық желім акрилдің алдыңғы жағынан көрінеді, сондықтан мен акрил бөлшектерін орнында ұстау үшін тіс тазалағышпен жағылған Gorilla Glue екі бөлікті эпоксидті қолдандым. Мен кішкене тістеуіштермен өтіп, ыстық желімнің түпнұсқаларын алдым.

Мен әр акрил бөлшегі үшін бөлек жарық модулін жасадым. Алдымен мен өлшемі 1/4 дюймдік қара көбік тақтасын қажет мөлшерден сәл үлкенірек етіп кесіп алып, оған акрил бөлігін сыздым, содан кейін мен сол бөліктің жарық диодты жолақтарын көбіне акрилді жабатын етіп қиып, жапсырдым. аймақ.

Бұл қадамды прототиптеу тақтасы мен бұрандалы терминалдармен жасаған дұрыс болар еді, бірақ мен оны сымға қосуға дайын болғанда қолымда болмады. Уақытша шешім ретінде мен әйелдердің негізгі штепсельдік жолақтарын 4 кіріске - Жерге, 5В кіруге, деректерді енгізуге, деректерді шығаруға дейін қысқарттым. Мен көбік тақтасына әйелдердің бас жолағын ыстық желіммен жапсырып, барлық шамдарды дәнекерлей бастадым.

Дәнекерлеу шынымен қиын болды, өйткені олардың дәнекерленген жастықшалары өте кішкентай болды. Бақытымызға орай, менде барлық қуат пен жер жастықшалары үшін екі мүмкіндік болды, өйткені әр жолақты екі жағынан да қуатпен қамтамасыз етуге болады. Мен жолақтарды мәліметтер сымы жылан үлгісінде ағатындай етіп қойдым. Мен реттелетін температурасы бар дәнекерлеу үтігін қолданамын, мен температураның жасыл түстің жоғарғы жағында болуын ұнататынымды байқадым - маған ыстық ұнайды, себебі мен көп жылдар бойы пайдаланған дәнекерлеу үтігі арзан және температура реттегіші болмаған. және ыстық жүгірді.

Барлығы дәнекерленгеннен кейін мен шамдарды жабу және қан кетуді азайту үшін көбік тақтасының жолақтарын кесу үшін дәл пышақты (жаңа жүзі бар) қолдандым. Мен қара түстің орнына ақ түсті қолдандым, себебі менде ұзын жолақтар болды, және бұл жақсы нәрсе болды, себебі ол сымның сынақ кезеңінде жарықдиодты жолақтардың бұл бөлігі қосылғанын артқы жағынан оңай көруге мүмкіндік берді.

5 -қадам: Электрониканың қалған бөлігі

Мен әрқашан өз жобаларымды қосуға тырысамын, алдымен қуат кірістерін, содан кейін контроллерді, содан кейін басқа тақта элементтері мен перифериялық құрылғыларды. Мен аккумуляторлық жинақты ыстық желіммен желімдедім, содан кейін зарядтау кірісі жобаның шетінен оңай қол жетімді болатындай, тұрақты ток ұясының кабелін бағыттадым. Батарея пакеті бөлінген кабельмен бірге жеткізілген және нұсқаулықта батареяны пайдалану кезінде зарядтау жақсы деп жазылған.

Мен арзан micro-usb кабелін каннибализацияладым және 5В кірісті қолдана алу үшін micro USB ұшын тұрақты баррель ұясына ауыстырдым. Мен 5В кернеу тақтасының бір кернеу рельсіне және ESP8266 Вин түйреуішіне қойдым, содан кейін ESP8266 жерге тұйықтау шнурына және жерге тұйықтау шнурына қосылдым (барлық негіздерді контроллерге ішкі жағынан қосу керек, сондықтан олардың қайсысы маңызды емес))

Стандартты RGB жарықдиодты жолақтар контроллерден PWM сигналымен басқарылады. Алайда, микроконтроллерлер контроллерге байланысты бір істікке 20мА-50мА ток қана бере алады. Жолақтағы әрбір жарықдиодты шамада көп қуат қажет, сондықтан жолақтарды басқару үшін транзистордың қандай да бір түрін қолдануға тура келеді. Google іздеулерінде пайда болған бірнеше орындар 5 ампер немесе 40 Вт қуатты ауыстыра алатын TIP122 транзисторын ұсынды - бұл біздің қосымшамыз үшін жеткілікті. Олар шынымен нан тақтасына сәйкес келуге арналған емес, бірақ егер сіз әр сымды 90 ° -қа бұрсаңыз, ол нан тақтасының слоттарына сәйкес келеді. Бастапқыда мен әрқайсысына кішкене радиаторды бұрауды жоспарладым, бірақ тестілеуден кейін олардың қажет емес екеніне көз жеткіздім. Мен әрбір транзисторлық кірісті PWM шығысына арналған ESP8266 түйреуішіне жалғадым

Мен кездейсоқ «суға төзімді» резеңке жабындысы бар RGB светодиодты жолақтармен ағашқа қалағандай жабыспайтын болды. Шешім ретінде мен көбік тақтайшасының кішкене бөліктерін кесіп, көбікті ағашқа жапсырдым, содан кейін оларға жарық диодты жолақты жапсырдым.

6 -қадам: Бағдарламалауға шолу

Бұл жобада Blynk деп аталатын телефон қосымшасынан басқаруға, Amazon Echo -дан қосуға/өшіруге және wifi арқылы кодты жаңартуға болатындай әр түрлі кітапханалар қолданылады. Қолданылған кейбір кітапханалар төменде

Блинк -

Blynk - бұл ESP8266 микроконтроллері мен реттелетін телефон қосымшасы арасында қарапайым басқаруға мүмкіндік беретін қызмет. Телефон қосымшасы түймелермен, сырғытпалармен, RGB түстерді таңдаушылармен және тағы басқалармен қосымша құруға мүмкіндік береді. Әр «виджет» белгілі бір функцияны іске қосқан кезде Blynk қосымшасынан алынатын мәнді өзгертеді.

OTA (эфирде) жаңарту- ESP8266 құрамына кіретін әдепкі кітапхана

Alexa Wemo эмуляторы-https://github.com/witnessmenow/esp8266-alexa-wemo…

Amazon Echo -ны сіздің жобаңыз Wemo жарық қосқышы деп ойлайды. Код Alexa «қосу» сигналын жіберген кезде іске қосылатын функцияны және өшіру сигналына бөлек функцияны анықтауға мүмкіндік береді. Бірнеше контроллермен бірнеше құрылғыны (10 -ға дейін) еліктеуге болады, бұл одан да икемділікке мүмкіндік береді. Менің кодым Эхо «Темір адам» және «Түнгі жарық» атты екі құрылғыны табатындай етіп орнатылған. Олар бұл жоба да, контроллер де, бірақ егер мен «Түнгі шамды» қоссам, ол ақшыл шамдары бар функцияны орындайды, онда «Темір адам» қосылған кезде сыртқы жарықдиодты жолақтарды қызылға, ал акрил бөлшектерін ақ түске орнатады..

VMicro көмегімен Visual Studio -да Arduino өңдеу

Мен Visual Studio -ны бірнеше айдан бері жұмыс үстінде қолданамын және мен оның барлық автоматты толтыру құралдарын жақсы көремін, сондықтан біраз іздеуден кейін мен қарапайым Arduino IDE орнына Visual Studio -ды қолдана алатынымды білдім. Бір компьютерлік vMicro лицензиясы студенттер үшін $ 15 тұрады, бұл менің ойымша, егер сіз Arduino кодын бірнеше сағаттан артық бағдарламалауға кететін болсаңыз, бұл өте қажет.

FastLED vs Neopixel

Мен FastLED -ті өз жобаларымда қолданамын, себебі мен интернетте қазірдің өзінде көптеген функцияларды таптым, сондықтан мен оны қолдана отырып көптеген жобалар жасадым, сондықтан менде қайта пайдалануға болатын көптеген кодтар бар. Егер сіз жеткілікті жұмыс жасасаңыз, Neopixel кітапханасы жақсы жұмыс істейтініне сенімдімін. Мен барлық жеке функцияларды GitHub -ға басқа адамдар қолдануы үшін енгізуді жоспарлап отырмын, мен оған әлі жете алған жоқпын.

7 -қадам: бағдарламалау бойынша кеңестер

Жалпы құрылымы

Мен өз жұмысым бойынша басқару инженерімін және біз көбінесе PLC бағдарламалау деп аталатын бағдарламалау стилін қолданамыз. Бұл түр Arduino -ға ұқсайды, өйткені ол бірнеше миллисекундтарда үнемі жұмыс істейтін және кодтағы әр түрлі «күйлер» арасында секіре отырып, кірістермен/шығыстармен айналысатын циклге ие. Мысалы, код конвейермен айналысатын қадамға жетуі мүмкін, онда конвейерде науа болса, ол 45 күйіне өтеді, ал науа болмаса, ол 100 күйіне ауысады. Бұл бағдарламалау стилі менің кодыма шабыт берді. Мен жай нөмірдің орнына жолды оқу үшін кейбір өзгерістер енгіздім.

Мен жаһандық айнымалы мәнді қолданамын (commandString), жоба қандай жарық күйінде екенін қадағалау үшін. Сонымен қатар, мен «жандандыру» деп аталатын логикалық логинді қолданамын, ол функциядан шығып кететінін анықтайды. Blynk -те «Классикалық режим» түймесін басқанда, менің кодым анимацияны жалған етіп орнатады (ол ағымдағы функциядан шығады) және commandString -ді «RunClassic» күйіне орнатады. Әр функция «CheckInput» функциясын іске қосу арқылы Blynk, Alexa және OTAUpdate енгізулерін үнемі тексереді.

Жаһандық айнымалылар

Мен жобадағы кейбір параметрлерді бақылау үшін жаһандық айнымалыларды қолданамын. Бұл айнымалылар менің баптау коды алдында инициализацияланады, бұл оларды менің кодымдағы кез келген функцияға қол жетімді етеді.

• жаһандық жарықтық (0-255)
• globalSpeed - кез келген анимациялық функцияның анимациялық жылдамдығы. Бұл жобада кемінде кемпірқосақ бар
• globalDelayTime - FastLED әр жарық диодқа ақпарат жазу үшін шамамен 30 микросекунд қажет, сондықтан мен бұл айнымалыны NUM_LEDS * 30/1000 + 1 етіп қойдым; содан кейін пәрмен үзілмеуі үшін FastLED.show () жасағаннан кейін кешіктіруді (globalDelayTime) қосыңыз.
• _r, _g, _b - жаһандық RGB мәндері. Осылайша, түс схемасының әр түрлі түймелері жаһандық r/g/b мәндерін өзгерте алады және барлығы бірдей функцияны соңында шақырады

Arduino OTA жаңарту контроллерінің атауы

Ауаны жаңарту функциясын қолдана отырып, контроллерді қалай атауға болатынын білмейінше, мені іздестіру қажет болды. Бұл жолды «ArduinoOTA.onStart (» - «алдында кодтың баптау бөліміне енгізіңіз)

ArduinoOTA.setHostname («IronMan»);

Visual Studio кеңестері бар vMicro

Кейде визуалды студия C ++ стандартты файлдары сияқты терең файлдардың кейбір мәселелерін анықтап, кейбір қателерді жібереді. Қате туралы хабарлардың әр түрін қосатын файлдарды емес, ашық жобаңызда қателер пайда болғанша қосуға/өшіруге тырысыңыз. Сіз сондай -ақ кодты Arduino IDE -де ашып, ол сол жерде жинақталатынын немесе қате коды пайдалы болатынын көре аласыз.

FastLED

Егер бұл нұсқаулық бірнеше аптадан астам уақыт бойы жұмыс істеп тұрса, маған хабарлаңыз, мен әлі күнге дейін GitHub -ге жеке функцияларды қалай қою керектігін білмедім.

FastLED ESP8266 үйлесімді ретінде тізімделген, бірақ түйреуіш анықтамалары дұрыс болмауы мүмкін. FastLED құжаттамасында #include дейін келесі жолдардың бірін қосуға болады дейді

• //#FASTLED_ESP8266_RAW_PIN_ORDER анықтаңыз
• //#FASTLED_ESP8266_NODEMCU_PIN_ORDER анықтаңыз
• //#FASTLED_ESP8266_D1_PIN_ORDER анықтаңыз

Дегенмен, мен үшеуін де сынап көрдім және менің барлық түйреуіштерім сәйкес келмеді. Қазіргі уақытта мен соңғы жолды қолданамын және мен FastLED -ке D2 түйреуішін қолдануды айтқанымда, ол менің контроллерімде D4 түйреуішін қолданады деп қабылдадым.

Менің шамдарым қытайлық неопиксельдердің арзан бағасы болса да, мен FastLED -ге оларды неопиксель ретінде қарауды айтамын.

• FastLED.addLeds (leds, NUM_LEDS);
• FastLED.setCorrection (TypicalLEDStrip);
• //FastLED.setMaxPowerInVoltsAndMilliamps (5, maxMilliamps); // Батареямен жұмыс істейтін жобалар үшін пайдалы
• FastLED.setBrightness (globalBright);

8 -қадам: соңғы өнім

Та-да!

Маған түсініктеме беріңіз немесе маған сұрақтар жіберіңіз - мен бұл материалды жақсы көремін және басқа адамдарға керемет жобалар жасауға көмектескім келеді. Мен жасаған басқа жобалар мен менің фотосуреттерімнің кейбірі үшін менің веб -сайтты қараңыз: www.jacobathompson.com