Жезл для рисования разноцветным светом на основе Arduino: 13 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Световая живопись - это техника, используемая фотографами, где источник света используется для рисования интересных узоров, а Камера соединяет их вместе. В результате Фотография будет содержать следы света, которые в конечном итоге создадут вид картины с использованием Света.

Фотографы обычно используют такие инструменты, как фонари, ламповые лампы и другие источники света для создания картин света, но эти инструменты серьезно ограничены узким диапазоном цветов, жестким обращением и контролем. Сделанная мною палочка для световой живописи может легко преодолеть эти ограничения.

Основными особенностями нашей палочки для световой живописи являются:

• Управление Wi-Fi - Этим световым карандашом для рисования можно очень легко управлять (включать / выключать, изменять цвета) с помощью простого браузера на любых устройствах с поддержкой Wi-Fi. Таким образом, эти WiFi-устройства будут действовать как пульт дистанционного управления, и фотографы могут поиграть с различными цветами, создавая свой шедевр.
• Стандартные цвета - этот стик закодирован для излучения стандартных цветов, таких как (красный, синий, зеленый, золотой, радужный, белый), с помощью простого нажатия кнопки.
• Пользовательские цвета - помимо стандартных цветов, этот стик вполне способен генерировать любой цвет по желанию фотографа. Он был добавлен с функцией ввода кода RGB любого цвета по вашему желанию, например голубого, пурпурного, бирюзового, оливкового, бордового и т. Д. Найдите здесь «цветовые коды RGB» и используйте его, чтобы получить свой собственный цвет.

Шаг 1. Необходимые материалы

Я перечислил материалы, необходимые для создания этого проекта. Также я добавил ссылки, по которым вы можете купить его на Amazon.com. Покупка материалов по ссылкам ниже принесет мне комиссионные и, в свою очередь, поддержит меня в будущих проектах:)

1. Arduino Uno - Купить здесь
2. Светодиодная лента RGB WS2812 (25 светодиодов) - Купить здесь
3. Power bank (5v, 10000mAh) - Купить здесь
4. Модуль ESP8266 - Купить здесь
5. Модуль преобразователя двунаправленной логики - Купить здесь
6. Подключение проводов

Светодиодная лента WS2812 RGB - это светодиоды RGB, соединенные вместе и продающиеся по 60/120 штук. Самым примечательным является то, что этот светодиод RGB имеет встроенный чип, который, в свою очередь, значительно упрощает управление. Подробное объяснение этого выходит за рамки данной статьи. По этой ссылке «Светодиодная лента WS2812 работает» для получения более подробной информации.

Модуль ESP8266: это крошечная плата для разработки Wi-Fi, широко используемая в проектах IOT. Перейдите по этой ссылке в разделе «Начало работы с модулем ESP8266», если вы раньше не использовали ESP8266.

Модуль двунаправленного логического преобразователя: этот модуль позволяет Arduino обмениваться данными с модулями ESP8266 путем преобразования сигнала с уровня 5 В на логический уровень 3,3 В.

Шаг 2: блок-схема

Этот проект Light Painting основан на концепции IOT, где два сетевых устройства соединяются друг с другом, чтобы сформировать сеть, в свою очередь, устанавливающую связь и управление. Здесь Arduino будет размещать веб-страницу и действовать как сервер. Эта веб-страница была разработана таким образом, чтобы получать от пользователя входные сигналы управления светодиодами (цвета: красный, синий, зеленый и ВКЛ / ВЫКЛ). Доступ к этой размещенной веб-странице можно получить с помощью устройства с поддержкой Wi-Fi, подключенного к Arduino, и управления подключенной к нему светодиодной лентой RGB.

Чтобы лучше понять этот проект, я советую вам прочитать «Создание веб-сервера Arduino с ESP8266». Это даст вам базовое концептуальное представление о том, как работает этот проект. Вкратце, Arduino будет выполнять следующие действия в этом проекте:

1. Подайте команду ESP8266, чтобы подключиться к точке доступа Wi-Fi нашего устройства.
2. Создайте сервер, используя плату ESP. Разместите веб-страницу в самой Arduino и дождитесь, пока внешние клиенты (браузер устройства) сделают запрос.
3. Как только клиентский запрос поступит, Arduino отправит веб-страницу клиенту (браузеру устройства) через модуль ESP8266.
4. Затем он будет бесконечно сканировать светодиодные команды (будет объяснено в разделе веб-интерфейса) от клиента.
5. После получения светодиодных команд Arduino обработает их и активирует подключенную к нему светодиодную ленту RGB.

Шаг 3: Принципиальная схема

На приведенной выше принципиальной схеме показано, как подключить Arduino с ESP8266 и светодиодной лентой RGB. Как вы можете заметить, TX и RX Arduino, которые войдут в логический преобразователь, где сигналы будут переведены на 3,3 В, совместимые с ESP8266. Вывод 6 Arduino, который является выводом PWM, подает импульс управления временем для управления цветом светодиодной ленты RGB.

Есть два светодиода, которые служат индикаторами для этого проекта. Светодиод D2 показывает, когда проект включен. В то время как светодиод D1 показывает, когда Arduino успешно создал веб-сервер. Этот зеленый светодиод поможет пользователю понять, что сервер готов принять запрос от клиента (браузера).

Выбор powerbank действительно важен, поскольку схема может потреблять максимальный ток около 1700 мА. Я использовал батарею 5,1 / 10000 мАч с током на выходе 2А в любой момент.

Шаг 4. Подключение ESP8266 к точке доступа Wi-Fi

Модуль ESP8266 может запоминать парные точки доступа. Этот проект работает на основе возможности автоматического подключения для подключения к ранее подключенным точкам доступа. Модулем ESP8266 можно управлять с помощью специальных AT-команд, предназначенных для него. Используя Arduino, мы можем передать эти команды и заставить модуль ESP подключиться к нашему устройству Hotspot.

Для этого загрузите код «Bareminimum» в Arduino. Теперь подключите ESP8266 к Arduino, как указано ниже, с помощью логического переключателя.

Arduino RX -> Логический переключатель -> ESP8266 RX

Arduino TX -> Логический переключатель -> ESP8266 TX

Теперь откройте монитор последовательного порта со скоростью 57600 бод (скорость передачи по умолчанию для модулей ESP8266) и выберите «Оба NL и CR». Введите следующие команды.

1. В
2. AT + RST
3. AT + CWJAP = "SSID вашего устройства", "Ваш пароль"

Как только вы получите подтверждение «WIFI CONNECTED» и «WIFI GOT IP» на вашем последовательном мониторе. Этот шаг выполнен, и ваш модуль ESP автоматически подключится к моему устройству при следующем включении.

Шаг 5: Веб-интерфейс и его код

Веб-интерфейс имеет большое значение, поскольку он будет служить пользовательским интерфейсом, через который команды поступают в Arduino через ESP8266. Наш веб-интерфейс довольно прост и написан на простом HTML. Кнопки в этом интерфейсе передают команду GET с параметром URL при каждом нажатии кнопки. Ниже представлен список кнопок с соответствующими параметрами URL.

1. 6 кнопок стандартных цветов - «/ Red», «/ Gre», «Blu», «/ Whi», «/ Gol», «Rai».
2. Пользовательский ввод цвета с использованием значений RGB - «? R = 255 & G = 255 & B = 255»
3. Turn Off the Strip - «/ Off»

По некоторым причинам я не смог разместить здесь код веб-интерфейса, вы можете получить этот код по этой ссылке.

Шаг 6: алгоритм и код

Перед настройкой оборудования вы должны загрузить код в Arduino, так как он должен быть упакован внутри контейнера и не может быть выполнен в любое время позже. С тех пор я написал алгоритм, который поможет вам понять код Arduino.

Алгоритм:

1. Выполните сброс модуля ESP8266, отправив команду «AT + RST / r / n».
2. Проверьте ответ от ESP8266, чтобы убедиться, что соединение с точкой доступа нашего устройства прошло успешно. После подключения начните подавать последовательность команд «Создание сервера» (см. Ниже) в ESP8266.
3. Следите за ответом на каждую входную команду.
4. Все эти команды должны возвращать ответ «OK / r / n», в случае неправильного ответа повторите команду с неправильным ответом или «ERROR».
5. После успешного выполнения всей последовательности команд создания сервера загорится зеленый светодиод на контакте 12 Arduino. Это будет указание пользователю предоставить клиентский запрос.
6. Заставьте Arduino ждать клиентского запроса от любого браузера, находящегося в LAN или сети.
7. Как только клиентский запрос поступит, проверьте идентификатор соединения и отправьте команду «AT + CIPSEND…». вставив в него соответствующий идентификатор подключения.
8. ESP8266 отвечает знаком «>», указывающим на его готовность к приему символов. Получив это, отправьте код веб-страницы, который мы видели на предыдущем шаге, в клиентский браузер через модуль ESP8266.
9. Теперь веб-страница будет видна в клиентском браузере пользователя, а затем Arduino войдет в состояние сканирования на неопределенное время на предмет «светодиодных команд» от клиента.
10. Веб-страница была написана таким образом, чтобы предоставлять уникальный параметр URL для каждого нажатия кнопки, поэтому всякий раз, когда кнопка нажата, модуль ESP будет передавать запрос GET с этим уникальным параметром URL.
11. Arduino должен обработать этот URL и соответственно обеспечить управление светодиодной лентой RGB.

Команды создания сервера:

• В
• AT + CWMODE = 3
• AT + CIPSTA = 192.168.43.253 (для устройства Android)
• AT + CIPMUX = 1
• AT + CIPSERVER = 1, 80

Код:

Для того, чтобы этот проект заработал, вам необходимо установить эту «библиотеку Adafruit Neopixel», загрузить и установить их.

Вы можете получить код Arduino для этого проекта по этой ссылке -> «Управляемая Arduino палочка для рисования светом».

Шаг 7: Подготовка световой палки

Я снял видео о создании этой «палочки для рисования светом», поищите для большей ясности.

Начните с припайки проводов к концу светодиодной ленты. Продолжайте наносить на него немного горячего клея, чтобы соединение было прочнее. Найдите кусок пластика, на который можно наклеить светодиодную ленту. Я использовал пластиковую упаковочную тубу, в которой берутся микросхемы. У меня дома было много этого, поэтому я решил использовать это, и он идеально подошел.

Вырежьте упаковочную тубу или что-нибудь, что вы сочтете пригодным для использования, до нужного размера. Я приклеил светодиодную ленту к упаковочной тубе с помощью сильного клея. Горячий клей не может быть хорошей идеей для этого, поскольку избыточное тепло может повредить светодиоды, а это последнее, что мы хотим сделать. Затем я дал ему высохнуть примерно на 20 минут, чтобы он застыл.

Шаг 8: выбор контейнера и установка флешки

Это довольно важный шаг, поскольку в этот контейнер войдут модули powerbank, Arduino, светодиодные индикаторы и ESP8266. Выберите емкость подходящего размера, чтобы в ней поместилось все вышеперечисленное. Я выбрал цилиндрический контейнер, чтобы мне было легко держать его во время работы.

Так как я выбрал цилиндрическую, я обозначил стрелкой направление, в котором будет располагаться светодиодная лента. Я пометил контейнер, чтобы направлять меня при размещении содержимого внутри контейнера. Сделайте небольшое отверстие в крышке емкости с помощью паяльника. Убедитесь, что вы проделали достаточно большое отверстие, чтобы в него поместился световой стержень.

Поместив палку внутрь колпачка, заклейте ее с помощью клеевого пистолета и убедитесь, что палочка стоит в устойчивом положении и не двигается.

Шаг 9: Сборка блока питания и светодиодных индикаторов

Power bank будет довольно тяжелым по сравнению с другими компонентами в этом проекте. Поместите блок питания с левой стороны от линии, нарисованной в контейнере. Поэтому важно убедиться, что он не сдвинется с места во время работы. Для этой цели я использовал нашивку на липучке и плотно обернул ее вокруг пауэрбанка. Внутри контейнера я поместил еще одну пару нашивок на липучке. Я прикрепил блок питания к пластырю на липучке, и он довольно плотно удерживает его, и это то, что мне нужно.

Поместите переключатель прямо напротив нарисованной линии. Этот переключатель предназначен для включения / выключения всего проекта. Ниже переключателя. Поместите два светодиода (красный и зеленый) и припаяйте их с резистором каждый (см. Принципиальную схему на шаге 3) для справки. Светодиоды и переключатель должны быть прямо противоположны направлению, в котором будет входить осветительная ручка. Это необходимо для предотвращения нежелательных световых помех от светодиодных индикаторов во время рисования. Подключите зачищенный USB-кабель и несколько разъемов к кнопке, как показано на последнем изображении. Соединительные кабели предназначены для питания модулей Arduino и ESP8266.

Шаг 10: Сборка модулей Arduino и ESP8266 внутри контейнера

Соберите вместе плату Arduino и подключаемый модуль ESP8266, который также содержит двунаправленный логический переключатель уровня. Свяжите его, приклейте и соедините. Как только все это было сделано, я сделал это с особой осторожностью, так как я должен был убедиться, что ни один из проводов не запутался. Это потому, что я выбрал емкость меньшего диаметра. Но с другой стороны, контейнер очень удобен и легко умещается в моих ладонях.

Подключите провода от светящейся палочки к клеммам питания и 6-му контакту Arduino. После этого тщательно закройте крышку контейнера.

Шаг 11: прикрыть это

Накройте емкость черной лентой или любым другим материалом. Это сделано для того, чтобы световые помехи не мешали световому оформлению. Это потому, что в Arduino, ESP8266 и Power bank есть светодиоды. Если оставить их открытыми, это может помешать и испортить фотографии.

Для этого я использовал черную ленту. Хотя для этой цели вы можете использовать любую вещь по своему выбору. После того, как вы закончили использовать световую палку для рисования с Wi-Fi, теперь она готова раскрасить несколько крутых оттенков.

Шаг 12: проверьте это

1. Включите переключатель, и красный светодиод должен загореться.
2. Подождите, пока загорится зеленый светодиод, обычно это происходит в течение 5-10 секунд и означает, что сервер Arduino создан.
3. Когда загорится зеленый светодиод, откройте браузер на своем устройстве и введите IP-адрес 192.168.43.253, запустите URL-адрес.
4. Веб-страница, которую мы видели на шаге 5, должна отобразиться на вашем экране.
5. Теперь взаимодействуйте с веб-интерфейсом и управляйте светодиодной лентой.
6. И пойди и сделай классную световую живопись.

Шаг 13: что нужно запомнить и еще несколько фотографий

• Этот проект основан на способности ESP8266 автоматически подключаться к точке доступа Wi-Fi после включения. Таким образом, ESP8266 и ваша точка доступа должны быть сопряжены хотя бы один раз перед использованием в этом проекте.
• Arduino был запрограммирован таким образом, чтобы обрабатывать связь только с одним клиентом, что означает, что только один браузер может запросить Arduino для управления светодиодами.
• Существует время ожидания для создания сервера Arduino с ESP8266. Конец этого времени ожидания можно узнать по зеленому светодиоду.
• Как только загорится зеленый светодиод, вы можете инициировать клиентский запрос из своего браузера. Вы должны снабдить весь проект источником не менее 2А, чтобы он работал без проблем.
• Этот проект успешно протестирован с Google Chrome для ПК и Opera для смартфонов.

Надеюсь, вам всем понравится эта инструкция, попробуйте ее и дайте мне знать результат. Я планировал разработать печатную плату для этого проекта и скоро опубликую ее здесь. Мы очень приветствуем идеи по дальнейшему улучшению.

Для создания и документирования этого проекта потребовалось много времени, чтобы создать Instructable. Пожалуйста, проголосуйте за меня в «LED Contest», «Arduino Contest» и «Remote Control Contest», если вы считаете, что оно того стоит. Надеюсь увидеть вас с другим наставником

Финалист конкурса LED Contest 2017