反应象素灯

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简介:无功像素灯

关于:机械设计工程师

这种造说明详细介绍了如何制定一套智能(无线控制)LED灯具。我创建这些象素灯,创建环境照明和身临其境的游戏或电影环境的一种方式!每个像素灯是无线网络连接,并有反应为能够被控制,智能家居的一部分,你的电脑或电视,以及在屏幕上正在显示的图像的能力!

我想创建灯泡看起来像8位样式游戏的小像素,所以我选择了多维数据集风格,并确保它们尽可能便宜,因此许多人可以分散在房间周围。由于WiFi连接,您只需要USB电源,因此无需在您的空间周围划线。

在这种指示中,我会通过我通过我创建这些灯的方式,并为您提供所需的所有文件!如果您发现任何不清楚的东西请在评论部分中通知我。

请注意:

  • 本项目不需要任何电子或编程方面的先验知识,但对3D打印机的工作理解以及如何焊接对于有效和安全地使用这些工具非常有用。
  • 按照3D打印机、烙铁、手动工具和胶水的指示进行操作时,可能存在多个风险。请确保您始终安全工作。

用品:

电子产品:

  • 烙铁
  • 焊接
  • 烟雾提取器
  • 剪断
  • 面包板原型

3D打印:

  • 3D打印机(或访问一个)
  • 材质(我用PLA)

服务器:

  • 覆盆子PI.
  • Pi电源
  • PI的SD卡

部分:

第1步:CAD和3D打印

在开始任何实际工作之前,我喜欢对我将要做的事情有一个好的计划。最好的方法是在你最喜欢的CAD软件中创建一个3D模型,这样你就可以检查所有的东西是否合适,并且在你做任何事情之前,你可以在设计上玩。

灯被设计成两个部分:一个白色的立方体形状的扩散器和保持该电子代替黑色底座。

最初我开始3D打印白色塑料扩散器,但我发现,扩散是不均衡的,常常造成折射这影响了颜色从灯来。我能找到全球速卖通便宜的LED小夜灯是有一个白色立方体形状。一旦他们到达了,我发现我能轻而易举地拧开底座,取下扩散器允许我用我自己的电子产品。我重新立方体在CAD和调整好自己的基地,以适应。

灯的底座设计成适合电子设备。我发现了Grabcad上的WEMOS D1的型号,能够从PCB软件将我的PCB导出到3D模型。这让我检查LED是否正确定位,一切都适合我购买的扩散器内。由于Wemod1没有任何安装孔,因此我选择离开口袋打开,以便我可以用一些热胶将板固定。这意味着我可以避免任何复杂的安装特征,这需要紧密的公差,使这些碱基在几乎任何打印机上打印。

虽然我没有在我的设计中使用TinkerCAD,但我已经上传了它,并将其嵌入了下面,这样你就可以在这里查看它了。

我在这里提供了在Wortherse上的像素基础的STL文件:https://www.thingiverse.com/thing:4566672并将其附加到这一步。

希望这两个文件类型将有可能为你打印自己的基本件,也为那些你们谁想要编辑它这样做。

第2步:面包板模型

设计来驱动LED所要求的电路的第一阶段是建立它到试验板。该线路板模型让我证明了设计的方式,很容易更换和非渗透。

我选择使用5毫米公共阳极RGB LED作为光源和WEMOS D1来控制它。D1是需要适合小空间的项目的伟大板,甚至包括WiFi,以便可以无线地命令灯。最初我试图直接从WEMOS D1数字引脚驾驶LED,但这并不起,因为D1无法完全关闭LED。相反,我选择使用NPN晶体管来驱动每个红色,绿色和蓝色通道,这给出了更好的控制。每个RGB通道都有一个340欧姆电阻串联,以保护LED。对于每个通道使用单独的电阻非常重要,否则亮度将是不均匀的。通常,蓝色LED将需要更高的电阻以匹配其他LED的亮度,但是为了简化,我选择使用相同的值,然后在软件中调整亮度。

我已经包括了一个面包板(在Fritzing创建)的图表,因为它比混乱的跳线更容易理解!

一旦面包板工作,就是时候使电路更加永久性!

第3步:PCB

一旦我达到了最终电路设计,我决定将其印在PCB上并在自动的SMT装配线上组装,而不是试图将其构建到带板上。PCB可让我访问较小的组件(例如表面安装的电阻器和晶体管),并允许我以餐饮方式包装定制电子设备。另一个主要好处是自动组装意味着它应该易于制作更大的PCB,我应该决定做更多!

第一阶段是翻译的原理图到PCB设计软​​件。我选择使用Diptrace作为它的一个包我熟悉和爱好者的定价结构是非常合理的!一旦我有一个示意图,我可以将其转换成PCB。我选择设计PCB为“盾”型的设计使其可以坐在在Wemos D1的顶部在一个非常紧凑的方式。我还避免加入铜倾到板上有希望避免阻塞任何从Wemos板的WiFi信号。

而不是使用标准LED占地面积,我选择使用4个穿孔孔在方形中展开,因此LED可以像金字塔一样安装一下,使其成为刚性凸起的高度完美,以将其放在扩散器的中心。

我选择使用JLC PCB制造板并完成组装为他们提供一个有竞争力的价格,既可以处理电路板制造和装配,同时还提供了所需的零件。我保持所有组件的电路板上的一侧,并且所使用的绿色焊料掩模,因为这是自动SMD组装过程的约束。我也不得不从零件的标准库中选择元件(尽管库包含30,000部分,这样没有多少,我需要简单的部分限制的!)

原理图,Gerber文件,并挑选和地点的文件都可以从这个回购协议下载:

https://github.com/edwardchamberlain/pixel-lamps/t ...

步骤4:DIY色调服务器

为了实现对灯光的集中控制,我们需要一台服务器来协调灯光。由于我们将使用飞利浦色调框架,我们可以利用DIYHue项目,该项目提供软件来创建一个模仿色调的桥梁。然后,我们可以将该中心连接到大量设备。幸运的是,DIY Hue服务器软件可以在从raspberry pi到mac或linux的几乎任何硬件上运行。

在这种情况下,我将在Raspberry Pi 3b +上运行DIY色调,以实现其低功耗和低成本,但主要是因为我有一只牌。在我们安装DIY Hue之前,我们需要设置我们的PI。

首先,我们需要刷新覆盆子PI OS(以前的Raspbian),我们可以从Raspberry PI网站下载:

https://www.raspberrypi.org/downloads/raspberry-pi-os/

一旦我们拥有ISO文件,我们就可以使用Balenaetcher轻松闪光到SD卡:

https://www.balena.io/etcher/

之前我们弹出SD卡和引导我们的PI,我们可能希望通过添加一个空文件名为SSH(没有文件扩展名),以我们的boot目录启用SSH。这意味着我们不会需要插上显示器和键盘发送命令。

一切设置,我们可以将以太网电缆连接和电源,我们的PI,让第一次开机过程完成。完成后,登录并打开终端。

首次更新和升级APT-GET:

sudo apt-get更新sudo apt-get升级

您现在可以使用raspberry pi配置工具设置密钥raspberry pi设置。我建议为“PI”用户设置新的(和安全的)密码,并拓展文件系统以填充SD卡。可以使用命令完成:

sudo raspi-config

完成后,在提示时重新启动PI。

DIY色调很容易与终端一个命令来安装:

Docker Run -d --name“diyhue” -  restart =“始终”--network =“host”-e mac ='xx:xx:xx:xx:xx:xx' -v'/ mnt / hue-emulator/出口/':'/ OPT / Hue-仿真器/出口/':'RW'Diyhue / Core:最新

使用DIY色调软件安装并运行,我们现在可以使用我们的手机和飞利浦色调应用连接到集线器。在HUB上提示“按下按钮”时,单击“激活”按钮:

HTTP:// {IP_ADDRESS} /色调/ LinkBut​​ton的

我们现在可以添加灯泡并从我们的手机中控制它们!首先,我们需要用一些固件闪烁它们并组装它们。

第5步:固件

在将定制PCB焊接到Wemos D1之前,我建议刷新固件。在焊接它们之前这样做会让你发现所有的电路板都是死的(其中我有一个。

DIY色调项目有一套固件,附带webGUI和我们需要的所有设置和代码,可用于不同类型的设备。因为我们使用的是一个简单的RGB LED,所以我们可以利用“Arduino”文件夹中的“Generic_RGB_Light”固件。您可以在此处找到固件:

https://github.com/diyhue/Lights

要闪烁固件,我们需要一个USB类型B电缆将电路板连接到我们的PC和Arduino IDE,您可以在此处下载

https://www.arduino.cc/en/main/software

之前,我们可以上传代码到Wemos D1板,我们需要一个包板安装到我们的Arduino IDE。由于ESP库不是一个标准的Arduino库,我们首先必须附加的URL添加到其可以在首选项页面来完成板管理员。我们需要添加:

https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json 

一旦我们补充说,我们的网址搜索和从Arduino的板管理员安装ESP板的轮廓。设置棋盘设置按上面的图片,并选择正确的端口。我们现在已经准备好要上传!

下载并打开固件文件。从这里,您可以选择输入您的WiFi网络凭据和LED引脚,以便电路板自动连接,但我们不需要在此处进行任何更改,因为我们可以通过Web UI访问所有这些并在运行时编辑它们!

一旦你准备好了,点击上传按钮!

注意:一些Wemos D1板使用CH340 USB到串行转换器,在更高版本的macOS中,插入时会导致内核死机!如果发现存在此问题,则需要更新驱动程序。更多信息可在此处找到:https://thingsmatic.com/2017/08/07/using-ch340-de...

一旦固件闪烁,您就可以连接到电路板创建以输入您的WiFi凭据的无线接入点,并且您也可以为电路板设置正确的引脚。这些将根据您的LED焊接方式而有所不同,但它们将始终是引脚12,13和16的组合。

第6步:组装

现在我们有了所有的零件,是时候把这些板组装成成品灯了!

第一个焊料RGB导致自定义PCB。丝网上应该有一个白色点,表示阳极必须连接的孔。除了我们可以调整软件中的颜色频道,其他腿进入哪个漏洞并不重要。始终如一,虽然一致!

接下来,我们需要将标题引脚焊接到WEMOS板上。一个简洁的技巧,帮助在PCB中直接释放头部销钉是将头部压入面包板并在面包板上焊接电路板。这样你就知道交配部分适合!使用标题销安装掉落的LED PCB在顶部,确保您将其置于正确的方式和焊接它。

由于Wemo D1没有任何安装孔,我用热胶将它们固定在印刷件上。热胶会填补任何空隙并牢牢固定电路板,但不要过火,因为太多可能会导致电子设备过热!

最后,我在每个角落用一小块热胶水把扩散器立方体粘在顶部。热胶牢牢地固定住扩散器,但它可以用一点力折断,以防你需要调整角度(我曾经做过几次!)。小心不要损坏内部的LED。

第7步:设置灯

使用灯泡构建时,固件闪烁,以及对WiFi的连接最终步骤是通过Philips Hue应用程序将其添加到服务器。这很容易使用“添加灯”按钮,服务器应自动选择它们。您现在可以通过应用程序控制灯泡的颜色。

为了使灯光与电视或PC同步,我们需要创建一个娱乐区。要执行此操作,请选择:

设置 - >娱乐区 - >创建娱乐区。

在此屏幕中,我们可以告诉应用程序,该应用程序包含哪些灯具,并可以通过将光图标放入图片上的正确位置,将它们放在空间周围。点击灯改变它们设置的高度。

要连接您的飞利浦电视,您现在需要在Avalilight +设置下选择娱乐区。

要连接您的PC下载色相同步应用,然后点击“开始同步”

https://www.philips-hue.com/en-gb/pertainment/sy ...

第8步:享受!

谢谢你阅读我的指示,我希望你喜欢它!灯比预期更好!我真的很高兴他们的外观和光照同步使看电影和玩游戏沉浸在房间亮起来设置场景。我希望进一步开发灯具并依赖于飞利浦色调协议,使HDMI输入到PI以用于驱动灯泡。我还想引入HomeKit控制,以便在不轻松同步时用作智能灯具。

我希望这种指导一直很有意思,并激励你创造自己的灯。我发现这个项目是一个巨大的学习经历,但我很享受,我当然沿途挑选了很多新技能。如果你建造这些灯请留言 - 我很乐意看看你的制作!

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10讨论

0.
Robsyrocket.

4个月前

到LED扩散器的链接似乎不工作。没有发生的时候我一下就可以了。这将是巨大的,看你用什么。

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Snorlaxprime.

4个月前

谢谢你发布这个。照亮休息室的绝佳方式。

0.
埃德张伯伦

4个月前回复

他们真的比预期的要好!他们制作了电影之夜或深夜游戏更令人愉快!我即将订购第二批电路板来制作更多!

0.
PerryC4

4个月前

http://{ip address}/hue/linkbutton使用什么ip?这是覆盆子皮的ip还是wemos的ip?还是ip 192.168.4.1?

0.
埃德张伯伦

4个月前回复

这就是覆盆子pi的IP!您可以访问WEMOS IP的各个灯的设置。

0.
MOLTCRAFT.

4个月前

太棒了!

0.
埃德张伯伦

4个月前回复

谢谢我很高兴你喜欢它!

这太令人印象深刻了!祝贺这个了不起的项目!我想这花了很多时间。
最近,我还开发了一种非常小的灯(它们的名字都是lol)//www.sledutah.com/id/Pixel-Smart-Lamp/

我不知道这个Wemos董事会,它似乎更适合我的项目。谢谢你的灵感。

但有一个问题:我在我的项目中使用蓝牙,你知道Wemos 1是否最适合我吗?我知道我需要一个蓝牙模块,就像arduino一样。Arduino模块是否与Wemos配合使用?

先感谢您,
丹尼尔

0.
埃德张伯伦

4个月前回复

嗨,丹尼尔!
我很高兴你喜欢的项目!我看到你的项目刚刚发布后,矿山,真的很喜欢你与应用程序做了什么。

我真的很喜欢WEMOS板,他们非常多样化,很小,但他们不支持蓝牙,以便你需要拥有蓝牙模块来搭配它。我想象你的蓝牙模块将与WEMOS一起使用,并且可以非常简单地侵入代码,因为它们也被编程在Arduino IDE中,但我没有尝试过。

除非您将使用WiFi功能,否则我将坚持纳米以简单。虽然基于ESP的WEMOS板类似于纳米,但在使用GPIO引脚时有一些警告,这使得它比纳米更棘手。如果您正在寻找具有更多GPIO的稍大的董事会,您也可以看看我以前使用过很多成功的Nodemcu!

我去了使用Wemos,因为我是在使用Wi-Fi而不是蓝牙设置,因为你得到一个稍微好一点的范围,并可以从中打开它达到Siri的,Alexa的,谷歌助理和控制在世界任何地方的网络控制它的路线!另一个优点我看到的是你可以做收起你们的RTC模块,收集时间从时间服务器,所以你就不必对所有的时钟漂移无忧!

让我知道你是怎么办的!