Lámparas táctiles sincronizadas en color: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Para este proyecto haremos dos lámparas que son capaces de cambiar de color al tacto y que pueden sincronizar este color entre sí a través de Internet. Usamos esto como regalo de Navidad para un amigo que se mudó a otra ciudad. Cogió una de las lámparas y la otra se queda con nosotros. De esta manera, ambos tenemos una lámpara de aspecto agradable y al mismo tiempo podemos enviar colores entre nosotros. Esta es una forma agradable y divertida de comunicarse entre sí, incluso si están separados, y una forma de comunicación mucho más liviana que a través de texto, voz o imágenes.

Este proyecto está inspirado en el proyecto Syncenlight del programa de radio alemán Netzbasteln, aunque hemos modificado un poco el software y hemos construido lámparas más sofisticadas para nuestro proyecto. En el video puedes ver como funciona. Para fines de demostración, las dos lámparas están colocadas una al lado de la otra, pero incluso funcionarían si estuvieran en lados opuestos del planeta (siempre que haya WiFi).

Paso 1: Habilidades, herramientas y piezas necesarias

Como necesitamos soldar la electrónica de la lámpara, las únicas habilidades especiales que se requieren para este proyecto son las habilidades de soldadura y un conocimiento básico de la electrónica. Si comprende algunas cosas básicas sobre el desarrollo de software, sería una ventaja, porque podría modificar el software según sus necesidades. Pero si solo desea usarlo de la forma en que lo hicimos, puede descargar el software y cargarlo en su propia lámpara.

Las piezas necesarias para la lámpara se pueden ver en la imagen de arriba. Si desea construirlo exactamente como lo hicimos nosotros, esto es lo que necesita:

• una resistencia de 100 kΩ
• un Wemos D1 mini (o cualquier otra placa basada en ESP8266)
• algunos LED WS2812B (ya sea uno o una tira de esos)
• algunos cables
• un cable USB (del mismo tipo que se usa para la mayoría de los teléfonos inteligentes, debe ser un cable de datos)
• una maceta de metal
• un jarrón de vidrio
• una lata de spray de flores de hielo (o algo similar)
• dos palos de madera
• un pequeño trozo de cartón (del tamaño del Wemos D1 mini)

Los últimos cinco elementos de esta lista son los que usamos para uno de nuestros diseños de lámparas específicos. Este es el diseño de lámpara que usaremos como ejemplo en este Instructable. Puede construir su propia lámpara exactamente como esta pero, por supuesto, también puede ser creativo en esta parte y diseñar su propia lámpara como quiera. Como puede ver en las imágenes, la segunda que construimos se ve diferente a la primera y ya tenemos ideas para nuevos diseños de lámparas. Así que esta es la parte donde hay posibilidades casi infinitas.

Por supuesto, no solo necesitamos las piezas, sino también las herramientas para armar todo. Para ello necesitamos los siguientes elementos:

• un soldador (más soldadura)
• un poco de papel de lija
• un par de tijeras
• una pistola termofusible
• una sierra para madera

Ahora que tenemos todo lo que necesitamos, te explicaremos la idea básica de la lámpara, cómo funciona todo y por supuesto cómo construir la lámpara.

Paso 2: la idea básica y cómo funciona

La idea básica se puede ver en el esquema de cableado. En el corazón del proyecto se encuentra la mini placa Wemos D1 que tiene un microcontrolador ESP8266. La ventaja del ESP8266 es que es barato y tiene WiFi directamente a bordo, que es exactamente lo que necesitamos. Usamos la mini placa Wemos D1 porque con esta placa no necesita ninguna herramienta adicional para cargar el software en el microcontrolador (aparte de un cable de datos USB estándar). Pero cualquier placa basada en ESP8266 debería funcionar para este proyecto.

Para controlar la lámpara, queremos usar un sensor táctil capacitivo (por lo que es el mismo principio básico que se usa en la mayoría de las pantallas de los teléfonos inteligentes). Dicho sensor táctil se puede construir conectando una resistencia de 100kΩ con dos pines del ESP8266 (en nuestro caso pines D2 y D5) y luego conectando un cable adicional al pin D5 y luego soldando ese cable en una placa de metal. El lugar donde suelde este cable depende del diseño de lámpara que elija. En el esquema de cableado, solo usamos una placa de metal genérica, pero para nuestro diseño de lámpara específico, soldamos este cable a la parte del recipiente de metal de la lámpara. Si está interesado en cómo funciona esto exactamente, hay una buena explicación en el sitio web de la biblioteca Arduino que usamos para programar el sensor táctil capacitivo.

Ahora que tenemos algo que podemos tocar para controlar la lámpara, lo siguiente que necesitamos es una fuente de luz. Para ello utilizamos LED WS2812B. Son muy utilizados en varios proyectos y su principal ventaja es que se puede controlar el color de numerosos LED utilizando una sola conexión de datos entre el primer LED y el microcontrolador (en nuestro caso conectado al D8 del ESP8266). En nuestro proyecto utilizamos cuatro LED WS2812B. En el esquema de cableado se muestran dos, pero agregar LED adicionales funciona exactamente como agregar el segundo: el pin DOUT del segundo LED debe estar conectado al DIN del tercero y VSS y VDD deben estar conectados al pin de tierra y al Pin de 5V respectivamente. Esos LED WS2812B se pueden programar fácilmente, p. Ej. con la biblioteca NeoPixel de Adafruit.

Ahora tenemos todos los ingredientes que necesitamos: un microcontrolador con capacidad WiFi, un sensor táctil para controlar la lámpara y la propia fuente de luz. En los siguientes pasos, describiremos cómo construir la lámpara real y cómo cargar el software y qué se debe hacer para que dos (o más) lámparas se puedan sincronizar a través de Internet.

Paso 3: soldar la electrónica

Entonces, primero que nada, necesitamos soldar todas las partes electrónicas juntas. Comenzamos soldando los LED WS2812B individuales juntos (como se muestra y se describe en el paso anterior). Si volviéramos a hacer este proyecto, probablemente compraríamos los LED WS2812B en forma de tira. Esas tiras se pueden cortar para que tenga exactamente la cantidad de LED que desea y luego solo necesita soldar los conectores DIN, VDD y VSS de esa tira a los pines D8, 5V y G del ESP8266. Esto sería más fácil que hacerlo de la forma en que lo hicimos, pero también es posible soldar los LED WS2812B individuales juntos, como se puede ver en las imágenes (aunque nuestras juntas de soldadura no son muy hermosas, pero funcionan)

A continuación, soldamos la resistencia entre los pines D2 y D5. En el pin D5 también necesitamos soldar un cable adicional que luego se soldará en la parte de la lámpara que debería funcionar como sensor táctil. En las imágenes se puede ver que no soldamos la resistencia directamente a la placa, sino que soldamos conectores a la placa en la que luego colocamos la resistencia. Esto se debió a que queríamos averiguar qué resistencia funciona mejor para este proyecto, pero también puede soldar la resistencia directamente a la placa.

Como último paso, ahora podemos conectar nuestro cable USB al conector USB del Wemos D1 mini (asegúrese de tener un cable de datos USB; también hay cables que funcionan solo para cargar pero no para transferir datos, pero necesitamos el capacidad de datos para actualizar el software más adelante).

Paso 4: construcción de la lámpara

Ahora que las partes electrónicas están listas, podemos comenzar a fabricar la lámpara real. Para ello queremos iluminar el jarrón desde arriba con nuestros leds y queremos que la luz de la lámpara sea difusa. Debido a que el vidrio del jarrón que encontramos es muy transparente, usamos Ice Flower Spray para darle al vidrio un aspecto más helado. Hay varias versiones de spray disponibles que pueden darle al vidrio un aspecto más mate o difuso para que pueda mirar lo que pueda encontrar. Si usa este spray asegúrese de que todo esté bien seco antes de continuar. Esto puede demorar varias horas dependiendo del aerosol que esté usando.

Para construir ahora la lámpara, debemos asegurarnos de que la maceta de metal se mantenga en la parte superior del jarrón a la altura correcta y que los componentes electrónicos estén colocados dentro de la maceta para que los LED iluminen el jarrón. Para ello usamos los dos palos de madera, el papel de lija y la sierra para madera para hacer una cruz. Esta cruz se colocará encima del jarrón y los extremos de la cruz se pegarán a la maceta. De esa forma podemos asegurarnos de que la maceta esté a la altura adecuada (si la cruz de madera tiene el tamaño adecuado).

Para hacer esto, primero usamos la sierra para que los palos de madera tuvieran el tamaño correcto. Luego usamos el papel de lija para lijar una ranura en el medio de uno de los palos. Ahora pegamos el otro en la ranura con ayuda de la pistola termofusible. Si lo pusiéramos encima del jarrón no encajaría bien, porque los palos no están al mismo nivel. Entonces lijamos dos nuevas ranuras en los extremos del palo que está en el nivel inferior, para que la cruz encaje perfectamente en el jarrón. Esto se puede ver bien en las imágenes.

Si todo encaja bien, el siguiente paso es pegar un trozo de cartón encima de la cruz. Esto tiene que estar en el lado de la cruz donde no hay ranuras. Luego pegamos el mini tablero Wemos D1 en la parte superior del cartón y los LED en el otro lado de la cruz.

El siguiente paso es soldar el cable del sensor táctil resistivo a la olla de metal. De esta forma podemos controlar el color de la lámpara tocando la maceta. Si se hace esto, la cruz de madera se puede pegar a la olla de metal con la pistola termofusible y luego la cruz y la olla se pueden pegar en la parte superior del jarrón.

Como último paso ahora podemos pegar el cable USB con el superpegamento al jarrón para que todo luzca bonito y ordenado. Ahora casi terminamos.

Paso 5: Ponlo en funcionamiento

El último paso es cargar el software en la lámpara y configurar el servidor que se utilizará para la sincronización de la lámpara. Si está interesado en cómo funciona exactamente el software, puede estudiar el código fuente, no entraremos en demasiados detalles aquí. Pero la idea básica es que cada una de las lámparas que desee sincronizar debe estar conectada al mismo servidor MQTT. MQTT es un protocolo de mensajería para Internet de las cosas y la comunicación de máquina a máquina. Si una de las lámparas cambia de color, lo publicará en el servidor MQTT, que luego enviará una señal a todas las demás lámparas que les indicará que también cambien de color.

Pero no se preocupe, no necesita comprender nada sobre MQTT, cómo funciona o cómo configurar un servidor MQTT si solo desea usar la lámpara. Por supuesto, puede instalar y configurar su propio servidor si lo desea. Pero si no quieres hacer eso también hay varios servicios disponibles donde puedes alquilar un servidor MQTT alojado en la nube. Usamos CloudMQTT para esto, donde puede obtener un servidor muy limitado incluso de forma gratuita (pero con suficiente funcionalidad y ancho de banda para nuestros propósitos). El plan gratuito se llama Cute Cat y si obtiene uno de esos, solo necesita mirar en Detalles → Información de la instancia y allí puede ver el Servidor, el Usuario, la Contraseña y el Puerto de su instancia MQTT. Esos valores son todo lo que necesita, así que anótelos:-)

Ahora, para cargar el software en la lámpara, debe conectar el cable USB a su computadora portátil o computadora y luego puede cargar el software usando el software Arduino. Cómo instalar y configurar el software Arduino para usar con placas basadas en ESP8266 se explica bien en este Instructable, por lo que no es necesario que repita esos pasos aquí.

Después de instalar y configurar todo lo que necesita, vaya a Herramientas → Administrar bibliotecas en el software Arduino e instale las bibliotecas que se necesitan para este proyecto: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (en la versión 0.11) y ArduinoJson (en la versión 5, no la versión beta 6). Si están instalados, puede descargar el código fuente de la lámpara de nuestro repositorio de Github para este proyecto y cargarlo en la lámpara utilizando el software Arduino.

Si todo ha ido bien, la lámpara ahora se encenderá y estará lista para ser utilizada:-) Mientras se inicia, parpadeará en color azul e intentará conectarse a un WiFi conocido. En la primera puesta en marcha, la lámpara, obviamente, no conoce ningún WiFi, por lo que iniciará su propio Hotspot (con un nombre que es una combinación de "Syncenlight" y un identificador único para el ESP8266 que usó). Puede conectarse, p. Ej. su teléfono inteligente a este WiFi y será dirigido a la página de configuración de la lámpara donde puede configurar sus credenciales de WiFi y también ingresar los ajustes requeridos para el servidor MQTT (aquellos que necesitaba escribir unos párrafos antes). Si ha terminado con eso, la lámpara se reiniciará y ahora está completamente lista para su uso.

Háganos saber cómo le gustó este proyecto o si tiene alguna pregunta, esperamos que le haya gustado este Instructable:-)