Cadena de luz de cristal inteligente: 9 pasos (con imágenes)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57

A medida que se acerca la Navidad y estoy investigando a fondo la automatización del hogar y los objetos inteligentes, decidí este año intentar hacer una cadena de luces RGB inteligente y de buen aspecto.

Investigué mucho sobre soluciones de bricolaje en la web, por un lado, algunos proyectos consisten en agregar un relé Wifi o un enchufe inteligente para controlar la potencia de la cadena de luz, por otro lado, algunos proyectos utilizan tiras de led direccionables con un controlador wifi. para controlar completamente los leds. Me gustó la forma en que se usa el controlador para controlar la tira de LED direccionable, pero para mí una tira de LED no se ve lo suficientemente bien como para una gran cadena de luces navideñas.

Me estaba quedando un poco sin tiempo para pedir algún componente electrónico, así que elegí crear mi propia cadena de luces inteligentes con un difusor de bombilla personalizable y cambiable y con la máxima función que pude obtener usando solo el componente que tenía en mi oficina.

En general, la cadena de luz inteligente salió muy bien, el difusor utilizado se ve muy bien y las características proporcionadas por el firmware Wled son impresionantes. Realmente puede personalizar completamente sus luces para que se adapten a sus necesidades. Pero este proyecto está lejos de ser perfecto, todavía lo considero una versión beta y es necesario mejorarlo. Explicaré más a fondo lo que haría para mejorarlo la próxima vez que lo construya.

Paso 1: Piezas y herramientas necesarias

Solo usé partes que tenía en mi oficina para este proyecto, ya que no está completamente optimizado, le daré las partes que usé y también algunas partes que podría usar para optimizar la tira de luz.

Partes:

Wemos D1mini (ESP8266)

Relé 5v 10A

• Tira WS2812b 144LED / m
• Fuente de alimentación de 5 V
• Condensador 1000uF
• Resistencia de 470 ohmios
• Conector de alimentación de 2 pines
• Conector de datos de 3 pines
• Botón
• Protoboard
• Soldar
• Cables 22 AWG (trenzados y flexibles es mejor)
• PETG transparente
• PETG no transparente (usé uno blanco)

Instrumentos:

• impresora 3d
• Soldador
• Alicates de corte
• Pinzas
• Multimetro
• Cable micro USB

Opcional:

• WS2812b con PCB
• Escudo Wled Wemos (gran tablero de bricolaje)
• Cable eléctrico de 3 hilos
• Pegamento caliente

Paso 2: impresiones en 3D

Para crear las bombillas, modifiqué un modelo 3D que encontré en thingiverse (aquí está la fuente). El modelo original fue diseñado para ser adornos navideños. Lo modifiqué usando Fusion 360 para agregar una rosca en la parte inferior de la pieza. Utilicé principalmente la función "Rosca" de Fusion360 y reduje el tamaño de ambas roscas en 0,15 mm en cada parte para asegurarme de tener suficiente espacio para que la pieza encajara entre sí.

Para hacer la cuerda de luz y sujetar los LED, diseñé un casquillo con orificio para el cable de alimentación y datos, un pequeño hueco para el LED de la tira ws2812b y una rosca para poder atornillar la bombilla en el casquillo LED. Los orificios para el cableado a través del zócalo están un poco sueltos para permitirle colocar 4 cables en caso de que necesite algo de inyección de energía debido a la longitud de su tira. En este caso puedes tener 3 cables para 5V, Datos y Tierra y el cuarto para traer otros 5V para conectar al final de tu regleta.

Las piezas están hechas de manera que el hilo sujetará los cables conectados a la luz cuando ambas piezas estén apretadas juntas evitando arrancar los cables al manipular la cuerda de luz.

Para imprimir las piezas que utilicé:

PETG transparente para el difusor con una altura de capa de 0,12 mm, 0% de relleno y 2 paredes para mantener algo de resistencia

PETG blanco para el zócalo LED con una altura de capa de 0,12 mm, relleno al 100% para limitar la luz que entra por la parte inferior del zócalo

Pude imprimir todos los conectores LED en una sola impresión, ya que la calidad de impresión no es demasiado importante en esta impresión.

Para la bombilla, recomendaría imprimir una por una. Son muy delgados e imprimirlos todos a la vez puede provocar un mal acabado en la bombilla e incluso algunos problemas de resistencia en la parte roscada.

Aquí están las piezas impresas en 3D utilizadas para este proyecto:

www.thingiverse.com/thing:4672612

Paso 3: Preparación de los LED

En mi caso, utilicé LEDS WS2812b de 5V, pero noté que cualquier LED direccionable funcionaría para este proyecto.

Para esta parte, si puede, sería mucho mejor utilizar una placa de circuito impreso redonda ws2812b independiente preensamblada. Haría que su tira de luz sea mucho más confiable y facilitará el montaje del LED en el zócalo del LED.

Si usa una tira de luz ws2812b como yo, tendrá que cortar su LED uno por uno de su tira, asegurándose de tener suficiente de las almohadillas de soldadura en la tira para soldar sus cables en los siguientes pasos.

Si no logra mantener suficientes superficies de soldadura en cada LED, puede mantener solo uno sobre dos LED sacrificando un LED y cortando la longitud completa de sus almohadillas de soldadura entre dos LED.

A continuación, tendrás que preparar todos tus cables. Elija la longitud que desee entre dos bombillas (elegí tener alrededor de 30 cm) y una cantidad de LED que desee en su cuerda (usé 20 LED) y corte todo el cable a la longitud que elija. Necesitará tener 3 cables por LED. (En mi caso, necesitaba 3x20 LED, por lo que 60 cables de 30 cm cada uno). Su adaptador de corriente dependerá de la cantidad de LED que esté utilizando en su tira. Con el brillo máximo de 5 V, los WS2812b requieren 60 mA; debe multiplicar este número por el número de LED para tener los requisitos de energía necesarios en su adaptador de corriente. En mi caso, la potencia máxima necesaria es de 20 LED x 60 mA = 1200 mA. Usé un 5V / 3A que tenía por ahí, pero podría haber usado una fuente de alimentación menos potente.

Si no planeas usar tu tira de luz en un patrón blanco sólido con brillo total, tu tira de luz nunca necesitará toda su potencia. Como luz navideña puedes considerar que solo necesitas 1A para 40LEDs.

Una vez que estén todos cortados, puede pelar cada lado de todos los cables y estañarlos. (Este es un paso bastante largo …)

Si lo desea, puede envolver los cables de 3 en 3 para que se vean bien entre los LED y para que sea menos probable que se enganchen en su árbol de Navidad.

Ahora puede estañar todas las almohadillas de soldadura de sus LED.

Cuando todo sea de hojalata, coloque su LED en su lugar en el zócalo LED, LED hacia arriba.

Paso 4: cableado

Ahora viene la parte más complicada del proyecto. Tendrá que encadenar todos los LED juntos utilizando los cables que preparó anteriormente.

Para esto, inserte un cable de 3 hilos a través de uno de los orificios de su LED, y con su soldador, suelde los cables a las almohadillas de soldadura LED. (intente usar una punta muy delgada en su soldador) Debe ser rápido cuando suelde para no calentar y deformar el enchufe LED.

Para soldar sus LED en cadena, ¡tenga cuidado de respetar verdaderamente la orientación de sus LED!

Puede utilizar la flecha en cada LED para asegurarse de respetar la dirección del cableado. Si no te preocupas, freirás los LED conectados al revés.

Para aquellos que eligen envolver los cables, tendrá que usar un multímetro para detectar cada extremo de los cables que tendrá que conectar al siguiente LED. (Siempre es mejor verificar antes que reparar después de la prueba)

Asegúrese de que todo esté bien soldado con su multímetro durante el proceso para verificar su soldadura para evitar una soldadura fría o deficiente. Un LED mal soldado dará como resultado que todos los LED después de este no funcionen correctamente. Si tiene un problema de LED que no se enciende, verifique la soldadura al principio (lo digo por experiencia;))

Paso 5: programación

Seleccioné un Wemos D1 mini para el controlador porque ya trabajaba con esa placa. Son bastante económicos, fiables, fáciles de programar e incluyen antena Wifi.

Encontré el proyecto WLED en github, es un firmware hecho para el control de LED sobre wifi, ¡exactamente lo que necesitaba para mi proyecto!

WLED es un firmware realmente genial desarrollado por Aircoookie, compatible con placas Esp8266 y ESP32 y con muchas características. Por ejemplo:

• Más de 100 efectos especiales de rayos
• Segmentos de LED para establecer diferentes efectos y colores en diferentes partes de una tira de LED
• Interfaz de usuario de control web para controlar sus LED con su computadora
• Aplicación de teléfono inteligente para controlar sus LED con su teléfono
• Mando a distancia por infrarrojos
• Compatibilidad con la automatización del hogar
• Compatibilidad con el asistente de voz de Alexa
• Añadiendo relé para controlar su potencia de luz
• Añadiendo un botón externo para controlar tu LED sin Wifi
• Sincronice varios dispositivos WLED a través de su red local

Y mucho más …

Descubre todas las posibilidades en el Github del proyecto:

Destellar Wled a un esp8266 no es tan difícil. No se necesita nada específico. Solo necesitas seguir estos pasos:

Vaya a la página de Wled Github para descargar el último firmware (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases)

Para Wemos D1 Mini descargue el archivo que termina con ESP8266.bin

Vaya a la página de Python para descargar e instalar Pytno (https://www.python.org/downloads/)

Instale la versión más reciente de Python para su sistema operativo

Abra una Terminal y use los siguientes comandos:

pip instalar esptool

Para comprobar si la herramienta está instalada correctamente, utilice el siguiente comando:

esptool.py

Si tiene problemas con Esptool.py, puede intentar descargar el esphome-flasher. Este instalador hace exactamente lo mismo pero usa una interfaz gráfica.

Ahora puede conectar su mini placa Wemos D1 a su computadora con el cable micro USB.

Una vez conectado, use el siguiente comando para flashear Wled en la placa:

esptool.py write_flash 0x0./WLED_X. X. X_ESP8266.bin

Solo necesita reemplazar./WLED_X. X. X_ESP8266.bin con la ruta del archivo.bin que descargó anteriormente.

¿Su placa Wemos ahora debería actualizarse correctamente con WLED?

Paso 6: Conexión de la placa a WiFi

Ahora que su placa está parpadeando, cuando la encienda, debería ver una nueva red Wi-Fi llamada WLED-AP. Intente conectarse a esta red Wifi y use esta contraseña:

wled1234

Serás redirigido a una página web, solo debes seguir los pasos para conectar la placa al WiFi de tu casa

Una vez que haya configurado su placa para el WiFi de su hogar, cambie a su red WiFi habitual y abra un nuevo navegador para conectarse al nombre mDNS que configuró antes

Debería terminar conectado a la siguiente página web:

Paso 7: PCB de control

Esta parte no es un requisito para que el sistema funcione. Solo puede conectar la unidad de alimentación a su tira y al Wemos D1 mini y luego usar un cable para conectar la entrada de datos de la tira de LED al pin D4 en el Wemos D1 mini.

Quería probar la función de relé y botón físico, así que tomé un protoboard para hacer un prototipo del sistema para tener una solución de prueba de trabajo.

Utilicé principalmente un esquema de cableado que encontré en WLED Wiki y lo modifiqué ligeramente para agregar el relé y el botón utilizando el uso de GPIO que se proporciona en la misma página de WLED Wiki.

Para agregar el relé a su proyecto, debe encender su relé con su línea de alimentación de 5 V y tierra, y conectar el GPIO12 (pin D6 en Wemos D1 mini) al pin de comando de su relé. En el otro lado del relé, conecte su relé en el medio de su línea de alimentación de 5 V conectando la entrada de 5 V en el pin de entrada y la salida de 5 V en el pin NO (normalmente abierto) del relé. Por defecto, el Firmware WLED enciende el pin GPIO12 cuando enciende los LED, al conectar la línea de 5V en el pin NO, encenderá el relé cuando encienda los LED y apagará el relé cuando apague los LED (eso es lo que queremos lograr).

También puede agregar un botón a su circuito cuando no use un reloj para controlar sus LED. Para cablear el botón Whe, conéctelo entre el GPIO 0 (D3 en Wemos D1 mini) y el suelo. El botón se puede configurar en la interfaz de la aplicación WLED para realizar acciones especiales con un toque, toque dos veces y manténgalo presionado (Efecto siguiente, Ciclo preestablecido, ENCENDIDO / APAGADO, por ejemplo).

El condensador conectado a la línea de alimentación de la tira de luz se utiliza para suavizar la línea de alimentación y absorber los picos de potencia potenciales. conéctelo después del relé y lo más cerca posible del inicio de su tira de LED para un mejor uso.

La resistencia en la entrada de la línea de datos de la tira está ahí para proteger su tira de LED para quemar desde esta entrada. Potencialmente, si tiene la línea de datos conectada pero la línea de alimentación positiva desconectada, existe el riesgo de intentar encender el LED a través del pin de datos y quemarlo.

Si tiene un cable largo desde su controlador hasta su primer LED, puede usar un cambiador de nivel para tener una entrada de datos confiable en su cadena de LED. Hay componentes hechos para hacer este trabajo, pero puede usar una alternativa económica usando un LED de su tira como cambiador de nivel. Para lograr este objetivo, conecte uno de los LED directamente en su protoboard cerca de la salida de su controlador. Luego puede conectar su conector de tira de LED después de este LED. Al pasar por el primer LED, la línea de datos se verá afectada de la misma manera que si se usara una palanca de cambios de nivel. (Para evitar que este LED se ilumine con su tira de LED, hay una opción en las preferencias de LED WLED para verificar y omitir el primer LED).

Una vez que todo esté cableado, tómese un tiempo para verificar todas sus conexiones y soldaduras.

Si todo está bien, ahora puede conectar su fuente de alimentación y su tira de LED a su placa de circuito.

Paso 8: habilite el LED para que funcione con WLED

Para permitir que su tira de luz funcione bien en Wled, tendrá que ir a la configuración de la interfaz web, luego en las preferencias de LED e ingresar el recuento de LED que tiene en su cadena de LED.

También puede limitar la corriente máxima que desea que extraiga su cadena de luz para que su fuente de alimentación sea muy segura.

Guarde su configuración y vuelva a la página principal para probar su tira de luz.

¡Ahora puedes elegir diferentes colores y efectos para iluminar tu árbol de Navidad!

Encuentre un wiki completo que enumere todos los ajustes preestablecidos y posibilidades de efectos en la página Wiki del proyecto WLED:

Paso 9: Resultados

Creo que Light Strip salió muy bien para una versión alfa, la bombilla de cristal funciona muy bien como difusor con PETG transparente y el control que ofrece el software WLED es asombroso. Seguro que esta no es la última vez que usaré WLED para agregar luz inteligente en mi casa.

La próxima vez intentaré usar una tira de luz, usaré un componente más confiable como el PCB WS2812b y creo que probaré el Wled Wemos Shield que ofrece un PCB de mejor apariencia con algunas características más (un fusible para mayor seguridad, por ejemplo). También intentaré hacer algo impermeable para la próxima versión para ofrecer la posibilidad de agregar la tira al aire libre.

Gracias por leer este instructivo espero que haya sido útil para ti, actualizaré este artículo cuando la segunda versión esté lista, estad atentos si estás interesado:)