LightMeUp! Управление светодиодной лентой с перекрестной платформой в реальном времени: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

LightMeUp! - это система, которую я изобрел для управления светодиодной лентой RGB в реальном времени, сохраняя при этом низкую стоимость и высокую производительность.

Сервер написан на Node.js и поэтому кроссплатформенный.

В моем примере я использую Raspberry Pi 3B для длительного использования, но мой ПК с Windows используется для демонстрации и отладки.

Полоса с 4 контактами управляется платой типа Arduino Nano, которая выполняет последовательно заданные команды для отправки сигналов ШИМ на три транзистора, переключая +12 В постоянного тока на соответствующий цветной контакт полосы.

LightMeUp! Система также проверяет собственную температуру: как только она превысит 60 ° C (140 ° F), она включает два компьютерных вентилятора 12 В постоянного тока, встроенных в корпус, чтобы охладиться и продлить срок службы цепи.

Еще одна особенность LightMeUp! заключается в освещении бутылки Bombay-Sapphire Gin, но это не является целью данного руководства.

Наслаждайся чтением:)

Запасы

• Arduino Nano (или любой другой микроконтроллер на базе ATmega328 / выше)
• Raspberry Pi 3 Model B с установленным Node.js (или любым другим компьютером)
• 4-контактная светодиодная лента 12 В RGB
• 12V 3A Блок питания
• Кабельные перемычки (папа-папа, если, конечно, вы используете макетную плату)
• Макетная плата (необязательно)
• 2 компьютерных вентилятора 12 В постоянного тока (опционально)
• 3 транзистора Дарлингтона TIP120 с радиатором (4, если вы хотите включить охлаждающие вентиляторы)
• 2 светодиода состояния красный и зеленый (опционально)
• Температурный резистор 6, 7K NTC + резистор 6, 7K (опционально)
• Кабель USB-Mini - USB 2.0 для передачи данных (для связи Raspberry Pi с Arduino)
• USB-концентратор с внешним питанием (опционально, только для Raspberry Pi)

Шаг 1. Изучите систему

LightMeUp! основан на очень простой электронной схеме.

У нас есть какой-то компьютер (в данном случае Raspberry Pi), который последовательно обменивается данными с нашей платой микроконтроллера. Затем эта плата выполняет определенные последовательные команды, такие как «RGB (255, 255, 255)», которые делают нашу светодиодную ленту белой.

Как только мы получили три значения: КРАСНЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ и СИНИЙ, необходимые для нашей 4-контактной светодиодной ленты, мы выполняем analogWrite (контакт, значение), чтобы обеспечить наш транзистор TIP120 ШИМ-сигналом.

Этот сигнал ШИМ позволяет транзистору переключать соответствующий цветовой вывод, к которому его коллектор подключен к земле, в определенной степени или полностью включать / выключать. Да много "до":)

Смешивая выходы трех транзисторов с цветными выводами светодиодных лент, мы можем создать практически любой цвет, который захотим!

Теперь, понимая это, мы можем атаковать самую большую проблему этого проекта - веб-сервер и его последовательное соединение с нашей Arduino.

Шаг 2: Написание WebSocketServer

Теперь нам нужно создать определенный тип веб-сервера, который позволяет нам передавать данные туда и обратно без однократного обновления, чтобы обеспечить управление светодиодной лентой в реальном времени.

Обратите внимание, что связь в реальном времени, конечно, невозможна, всегда будет задержка в несколько миллисекунд, но для человеческого глаза она значительна, как в реальном времени.

Этого легко добиться с помощью библиотеки socket.io, если вы используете Node.js, как я. Однако, конечно, вы всегда можете придерживаться своего любимого языка программирования.

Мы будем иметь дело с подключением к веб-сокету, которое позволяет нам передавать входные данные, такие как цвет, который вы хотите установить для светодиодной ленты, или данные состояния, такие как «Светодиод включен», в двух направлениях без обновления.

Еще одна очень важная функция, которую сервер должен иметь, но не обязателен, - это простой вход. Я основал свой логин на простом поле имени пользователя и пароля. Эти фрагменты информации затем отправляются на маршрут / login сервера, который затем сравнивает имя пользователя со списком пользователей (файл.txt) и соответствующим паролем в его зашифрованной SHA256 форме. Вы же не хотите, чтобы ваши соседи возились с вашей светодиодной лентой, пока вы пьете любимый напиток на самом удобном сиденье, верно?

Теперь самое сердце сервера - последовательная связь.

Ваш сервер должен иметь возможность последовательной связи - в Node.js это может быть достигнуто путем открытия порта с помощью библиотеки "serialport". Но сначала определите имя вашего порта Arduino на вашем компьютере, на котором размещен сервер. В зависимости от вашей операционной системы порты будут иметь разные имена, например. в Windows эти порты называются портами «COMx», а в Linux они называются «/ dev / ttyUSBx», где x - номер порта USB.

Шаг 3: Установите протокол последовательных команд

На картинке выше вы видите фактический код IDE Arduino, отвечающий за управление RGB. Цель этого шага - заставить ваш самописный сервер и плату Arduino успешно взаимодействовать друг с другом.

После того, как вы успешно открыли свой последовательный порт, вам необходимо иметь возможность отправлять команды на плату, которая позаботится о ваших пожеланиях. Например, если мы нарисуем палец над палитрой цветов на веб-странице HTML, код RGB должен быть отправлен на сервер, который затем отправит его на ваш Arduino, чтобы он обработал установленные значения.

Я использовал jscolor, у них есть отличная реализация высококачественного элемента выбора цвета, которому принадлежит событие под названием «onFineChange», которое позволяет обрабатывать данные из палитры цветов, как только их значения меняются.