Cahaya Pohon Natal Dikendalikan oleh Mainan: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Salam pembuat!

Natal dan tahun baru akan datang. Itu berarti suasana pesta, hadiah, dan, tentu saja, pohon Natal yang dihiasi dengan lampu warna-warni yang cerah.

Bagi saya, lampu pohon Natal pasar massal terlalu membosankan. Untuk menyenangkan anak-anak, saya membuat hiasan pohon Natal unik yang dikendalikan oleh mainan.

Dalam manual ini, saya akan memberi tahu bagaimana Anda bisa membuatnya.

Langkah 1: Ide

Idenya adalah untuk meletakkan mainan, misalnya, yang lembut, di bawah pohon Natal, dan membuatnya pintar. Saya ingin mainan membaca warna benda apa pun yang terpasang, dan melukis pohon dengan warna ini. Dengan demikian, ini akan menjadi permainan yang menyenangkan bagi anak-anak yang dapat menggunakan berbagai hal untuk melukis pohon Natal dengan warna yang berbeda.

Langkah 2: Persiapan. Jalur LED

Pertama, saya harus mencari pengganti lampu Natal yang biasa.

Lampu baru harus terang, berwarna, dan yang paling penting harus mudah diprogram.

Untuk lampu Natal, saya memilih strip LED RGB ws2812b digital yang dapat diprogram dan dapat dialamatkan. Strip LED ini sangat populer, Anda dapat menemukannya di mana saja. Mereka mudah dihubungkan ke berbagai pengontrol Arduino. LED semacam itu dijual dalam kaset beberapa lusin dan ditenagai oleh 5 12 atau 24 V DC. Anda dapat menghubungkan beberapa kaset secara berurutan dan mengelola sejumlah besar LED.

Saya menemukan beberapa strip seperti itu di rumah. Strip saya masing-masing memiliki 50 LED dan digerakkan oleh 5 V DC.

2 x WS2812B Pra-solder LED Modul String Node ~ 18$

Berikut adalah kemungkinan pengganti dari toko Amazon:

• WS2812b 5m 60leds / piksel / m Strip Led yang Dapat Dialamatkan Secara Individual Fleksibel
• ALITOVE 16.4ft WS2812B Lampu Strip LED yang Dapat Dialamatkan Secara Individual

Kaset LED memiliki banyak jenis. Mereka berbeda dalam jumlah LED, jarak antara LED, pengelompokan, tegangan suplai, dll. Pilih yang Anda inginkan.

Untuk mainan saya, saya menyiapkan pohon Natal kecil, jadi 100LED sudah cukup untuk saya.

Langkah 3: Persiapan. Mainan

Temukan mainan dan putuskan di mana menempatkan pengontrol strip LED.

Langkah ini paling penting karena hasilnya akan dievaluasi oleh anak =).

Di toko mainan terdekat, saya menemukan beruang tahun baru yang indah. Anda dapat meningkatkan mainan yang sudah Anda miliki.

Saya memutuskan untuk menutupi pengontrol strip LED dengan kain dan menjahitnya menjadi cakar beruang. Saya ingin beruang itu terlihat seperti sedang memegang hadiah.

Saya membeli dua potong kain dengan pola lucu. Satu lembut untuk substrat dan yang kedua tipis untuk lapisan atas.

Langkah 4: Persiapan. Elektronik

Anda memerlukan beberapa komponen elektronik untuk membuat mainan lebih pintar.

Saya menggunakan papan breakout dan perisai Arduino dari toko Amperka. Bagi saya, mereka sangat nyaman karena struktur modular. Modul dapat dengan mudah digabungkan tanpa menyolder.

Anda mungkin merasa sulit untuk membelinya, jadi saya menyertakan tautan dengan kemungkinan pengganti.

Pengontrol

Saya menggunakan papan pengembangan ESP-12 berdasarkan chip ESP8266. Papan ini sangat kecil dan memiliki fungsionalitas yang cukup. Pilihan bagus untuk proyek kecil yang membutuhkan ruang terbatas, bahkan jika Anda tidak menggunakan WiFi dan terhubung ke Internet.

1 x Slot Wi-Fi Amperka ~ $19

Saya menggunakan papan pengembangan ini karena kompatibel dengan modul lain dari pabrikan yang sama.

Juga, ia memiliki bentuk persegi! Itu harus dengan mudah masuk ke dalam kotak hadiah kecil untuk beruang.

Kemungkinan penggantian:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Sensor warna

Untuk menentukan warna saya menggunakan papan breakout sensor warna Amperka Troyka TCS34725. Sensor saya kompatibel dengan papan pengontrol tetapi dapat diganti dengan yang ini:

1 x Sensor Warna RGB dengan filter IR dan LED Putih - TCS34725 ~ 8$

Sensor ini menggunakan antarmuka I2C untuk komunikasi. Ini memiliki LED terang bawaan dan pengaturan ekstensif seperti penguatan warna atau integrasi warna untuk pengenalan yang lebih akurat.

Tombol

Tombol sederhana yang kompatibel dengan Arduino. Saya menggunakannya sebagai sensor sentuh, memberi tahu pengontrol bahwa perlu membaca warna item baru.

1 x modul tombol Amperka Troyka ~ 1$

Kemungkinan penggantian:

• Breakout Sakelar Daya Tombol Tekan Adafruit
• Modul Tombol Blok Bangunan Elektronik

Konverter tegangan AC-DC

Untuk menyalakan strip LED dan pengontrol, saya membeli catu daya AC-DC 5V 8A.

1 x 5V 8.0A 40W catu daya ~ 16$

Strip LED saya ditenagai oleh 5V. Arus 8A cukup untuk sejumlah besar LED. Saya juga menyalakan pengontrol ESP dari catu daya ini. Pastikan untuk membeli catu daya di selungkup terisolasi, tanpa bantalan kontak terbuka!

Kemungkinan penggantian:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC ke DC Adapter Power Supply Converter
• MEAN WELL asli LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Opsional:

Konverter tegangan DC-DC dan driver WS2812b

Untuk pengontrol Arduino, kabel sinyal strip LED ws2812b dapat langsung dihubungkan ke pin pada papan pengontrol. Sebagian besar pin papan pengembangan ESP8266 tidak kompatibel dengan logika 5V. Lebih baik sekarang untuk menghubungkan strip LED ke pengontrol tersebut secara langsung. Untuk mengatasi masalah ini saya menggunakan modul ini.

1 x Amperka Troyka ws2812 driver strip LED ~ 9$

Saya menggunakan modul ini karena mudah dipasang ke pengontrol saya. Juga, modul ini memiliki buffer logika 5 Volt dan Konverter tegangan DC-DC 5 atau 3.3V. Dengan cara ini pengontrol ESP dapat ditenagai oleh satu kabel bersama dengan strip LED 12 atau 24V.

Langkah 5: Perakitan. Elektronik

Merakit komponen elektronik. Saya menghubungkan komponen saya seperti yang ditunjukkan pada diagram terlampir.

Skema mungkin berbeda tergantung pada komponen Anda, tetapi artinya tetap sama.

• Hubungkan tombol ke pengontrol. Saya menghubungkannya ke pin A2 Esp8266. Jika Anda tidak menggunakan modul, Anda dapat menghubungkan tombol umum sesaat melalui resistor.
• Hubungkan sensor warna ke pengontrol. Papan breakout sensor warna TCS34725 berkomunikasi menggunakan bus I2C. Tautkan pin SDA dan SCL antara sensor dan pengontrol. Jika papan sensor Anda memiliki pin LED untuk mengontrol LED terintegrasi, sambungkan. Saya menghubungkan pin LED saya ke pin A0 Esp8266.
• Hubungkan salah satu ujung strip LED ke pengontrol. strip LED ws2812b terhubung ke pengontrol menggunakan pin DI. Tegangan logika untuk strip LED ws2812b adalah 5V. Jika Anda menggunakan papan seperti Arduino, Anda dapat menghubungkan pin DI langsung ke pin pengontrol. Tegangan level logika untuk sebagian besar papan Esp8266 adalah 3.3V, jadi gunakan konverter level logis atau driver strip LED. Saya menyolder kabel DI Strip ke papan driver dan menghubungkan papan driver ke pin A5 Esp8266.
• Pasang ujung strip LED lainnya ke catu daya. Yang memiliki pin DO. Jika perlu, solder steker ke catu daya. Jangan lupa untuk mengisolasi kabel.

Strip LED ws2812b saya ditenagai oleh 5V. Saya menyalakan strip dan pengontrol dari satu catu daya AC-DC 5V. Jika strip LED Anda beroperasi 12 atau 24V, gunakan konverter tegangan yang diturunkan untuk memberi daya pada semua elektronik dari catu daya tunggal.

Langkah 6: XOD

Mari kita program pengontrolnya.

Seperti dalam proyek saya sebelumnya, saya menggunakan lingkungan pemrograman visual XOD untuk firmware pengontrol.

Saya telah menerbitkan beberapa perpustakaan yang Anda perlukan untuk membuat sebuah program. Jadi, pastikan untuk menambahkannya ke ruang kerja XOD Anda.

• gabbapeople/christmas-tree - Library berisi driver Neopixel ws2811 dan pembungkus untuk sensor warna tcs34725.
• gabbapeople/color - Pustaka untuk bekerja dengan warna di XOD.

Selanjutnya, saya akan menjelaskan cara memprogram perangkat ini di XOD.

Langkah 7: Pemrograman

Berikut adalah node yang Anda butuhkan:

Node sensor warna tsc.

Ini adalah node pertama yang ditempatkan pada patch. Ini digunakan untuk mengukur nilai warna dari sensor. Node menggunakan antarmuka I2C untuk bertukar data.

Sensor warna mendeteksi warna permukaan dalam skala RGB. Warna adalah hasil interaksi antara sumber cahaya, objek, dan pengamat. Dalam kasus cahaya yang dipantulkan, cahaya yang jatuh pada suatu benda akan dipantulkan atau diserap tergantung pada karakteristik permukaan. Kebanyakan sensor warna mengandung pemancar cahaya putih dan tiga sensor intensitas cahaya dengan filter warna.

• Pin input LED dan LUM adalah untuk LED internal pada papan breakout sensor. LED built-in ini adalah pemancar cahaya dari sensor. Menurut skema saya, saya menempatkan nilai A0 ke pin LED dan mengatur nilai 1 luminance ke pin LUM.
• Pin IT menetapkan nilai waktu integrasi. Faktor ini menjelaskan sejumlah siklus untuk mengintegrasikan warna. Kemungkinan nilai TI adalah 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• Nilai pin GAIN merupakan faktor amplifikasi. Koefisien ini meningkatkan warna. Anda dapat meningkatkan nilai warna sebanyak 4, 16 atau 60 kali. Anda tidak dapat meningkatkan warna. Maka nilai pada pin GAIN harus sama dengan 1. Saya mendapatkan hasil yang paling akurat menggunakan nilai IT 20 dan nilai GAIN 60.
• Pin INIT memicu inisialisasi sensor dan mengatur faktor kustom. Saya mengubah nilai pin INIT menjadi Saat boot.
• Pin UPD memicu pembacaan sensor baru. Biarkan nilai ini Berkelanjutan.

Tcs-color-node mengeluarkan nilai warna dalam bentuk tipe kustom warna.

Node ws2811

Node ini digunakan untuk mengatur strip LED atau matriks.

• Pin DI adalah untuk nomor port papan tempat strip LED atau matriks terhubung. Menurut skema saya, saya memasukkan nilai A5 ke dalamnya.
• Masukkan jumlah LED yang digunakan ke pin SIZE. Saya memiliki 2 strip led 50 dioda yang terhubung satu sama lain, jadi saya menetapkan nilai SIZE ke 100.
• Pin B mengatur kecerahan keseluruhan untuk semua LED dalam kisaran dari 0 hingga 100. Saya mengatur kecerahan ke 80.

Node ini menginisialisasi strip atau matriks LED Anda dan membuat tipe kustom ws2811 untuk operasi lebih lanjut.

Node warna-semua

Ketika node ws2811 diinstal, Anda dapat mengontrol strip LED menggunakan node fungsional yang berbeda.

• warna-semua. Node mengecat semua LED pada strip atau matriks dalam warna yang dipilih.
• warna-piksel. Node warna LED tertentu pada strip dalam warna yang dipilih. Masukkan nomor piksel ke pin PN.
• warna-n-piksel. Node mewarnai sekelompok N LED dalam warna yang dipilih. Tentukan nomor LED awal grup menggunakan pin STRT. Tentukan keteraturan grup pada pin STEP. Misalnya, untuk mengecat setiap detik LED yang dimulai dengan angka 30 dan diakhiri dengan angka 70 berikan nilai berikut: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); LANGKAH = 2.

Dalam proyek ini, saya mengontrol semua LED secara bersamaan dan menggunakan node color-all.

Saya menghubungkan pin input pertama dari node color-all dengan pin output dari node ws2811. Kemudian saya menghubungkan pin input CLR yang mengambil nilai warna ke pin output sensor.

Pulsa pada pin SET dari node warna-semua memicu set warna baru.

Simpul tombol

Saya menggunakan tombol untuk memberi tahu pengontrol tentang objek baru di depan sensor warna. Untuk ini, saya menempatkan node tombol ke patch dan menghubungkan pin PRS outputnya dengan pin SET dari node warna-semua. Dengan cara ini, mengklik tombol menghasilkan sinyal pulsa untuk mengubah warna.

Tombol tersebut saya pasang pada pin A2 Esp8266, jadi saya pasang nilai A2 pada pin PORT.

Node pemurnian

Sensor warna dapat menampilkan nilai warna dalam rentang yang sangat besar. Tetapi strip LED tidak dapat menampilkan warna di antara keduanya. Untuk mengatasi ini saya hanya menggunakan apa yang disebut warna murni. Mereka memiliki rona yang berubah-ubah, tetapi selalu memiliki saturasi maksimum. Untuk memurnikan nilai warna, saya menempatkan node pemurnian antara tsc-color-sensor dan color-all node.

Patch sudah siap. Anda dapat menekan Deploy, memilih jenis papan dan mengunggahnya ke perangkat.

Langkah 8: Perakitan. Bingkai

Saya dapat mulai membuat soft case, memastikan perangkat berfungsi sebagaimana mestinya.

Sebagai bingkai, saya mencetak pola kotak di atas karton tebal.

Kemudian tekuk sisi kotak dan buat lubang persegi untuk sensor warna.

Catatan:

Saya membuat kasing ini khusus untuk komponen elektronik saya, yang kemungkinan besar berbeda dari milik Anda. Kasingnya tidak universal, selain itu Anda dapat memiliki mainan yang sama sekali berbeda. Jadi gunakan imajinasi!

Langkah 9: Perakitan. Kain

Saya menempatkan dua kain yang berbeda pada satu sama lain.

Kain tebal lembut untuk volume dan tipis untuk penampilan. Di kedua kain, saya juga membuat lubang untuk sensor.

Saya memperbaiki bingkai kardus pada kain dengan pita perekat biasa. Dengan cara yang sama, saya memperbaiki tepi lubang.

Kemudian saya memotong potongan kain tambahan dan menjahit kontur lubang dari dalam.

Saya harus mengatakan, saya bukan penjahit terbaik, jadi jangan menilai kualitasnya. =)

Langkah 10: Perakitan. Kasus Lembut

Saya meregangkan kain dan memperbaikinya dengan pita perekat yang sama. Rekaman itu akan tetap berada di dalam casing dan tidak akan terlihat.

Kemudian, saya menempatkan perangkat dalam bingkai dan menjahitnya sepenuhnya di sekitar kontur, kecuali untuk satu sudut di mana kabel berada.

Langkah 11: Perakitan. Mainan dan Perangkat

Saya menjahit perangkat saya ke kaki boneka beruang.

Saya ingin itu terlihat seperti dia memegang hadiah Natal kecil.

Langkah 12: Hasil

Setelah perangkat diprogram dan dipasang pada mainan, Anda dapat menghubungkan strip LED dan meletakkan mainan di bawah pohon!

Lampirkan benda berwarna ke hadiah boneka beruang dan pohon itu akan dicat dengan warna yang sama!

Berlangganan Jika Anda menyukai proyek mini ini! =)

Akan ada banyak instruksi lucu yang berbeda.