Luz del árbol de Navidad controlada por un juguete: 12 pasos (con imágenes)

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

¡Saludos hacedores!

Se acercan Navidad y año nuevo. Significa un ambiente festivo, regalos y, por supuesto, un árbol de Navidad decorado con luces de colores brillantes.

Para mí, las luces del árbol de Navidad del mercado masivo son demasiado aburridas. Para complacer a los niños, hice una decoración de árbol de Navidad única que es controlada por un juguete.

En este manual, te diré cómo puedes hacerlo.

Paso 1: la idea

La idea es poner un juguete, por ejemplo, uno blando, debajo del árbol de Navidad, y hacerlo inteligente. Quiero un juguete para leer el color de cualquier objeto adjunto y pintar un árbol de este color. Así, será un juego divertido para los niños que podrán usar diferentes cosas para pintar el árbol de Navidad en diferentes colores.

Paso 2: preparación. Tira llevada

Primero, tengo que encontrar un reemplazo para las luces navideñas habituales.

Las luces nuevas deben ser brillantes, de colores y, lo más importante, deben ser fáciles de programar.

Para las luces de Navidad, elegí una tira de LED RGB ws2812b digital programable direccionable. Estas tiras de LED son muy populares, puedes encontrarlas en cualquier lugar. Son fáciles de conectar a varios controladores Arduino. Estos LED se venden en cintas de varias docenas de piezas y funcionan con 5 12 o 24 V CC. Puede vincular varias cintas seguidas y gestionar una gran cantidad de LED.

Encontré un par de tiras de este tipo en casa. Mis tiras tienen 50 LED cada una y funcionan con 5 V CC.

2 x WS2812B Nodos de cadena de módulo LED presoldados ~ 18 $

Aquí hay un posible reemplazo de la tienda de Amazon:

• WS2812b 5m 60leds / pixels / m Tira de led direccionable individualmente flexible
• ALITOVE 16.4ft WS2812B Tira de luz LED direccionable individualmente

Las cintas LED tienen muchas variedades. Se diferencian en el número de leds, la distancia entre leds, agrupación, tensión de alimentación, etc. Elige lo que quieras.

Para mi juguete, preparé un pequeño árbol de Navidad, así que 100 LED son suficientes para mí.

Paso 3: preparación. Juguete

Encuentra el juguete y decide dónde colocar el controlador de tira de LED.

Este paso es el más importante porque el resultado será evaluado por niños =).

En una juguetería cercana, encontré un maravilloso oso de año nuevo. Puedes mejorar un juguete que ya tienes.

Decidí cubrir el controlador de la tira de LED con una tela y coserlo a las patas de los osos. Quiero que el oso parezca que tiene un regalo.

Compré dos piezas de tela con dibujos divertidos. Uno es suave para el sustrato y el segundo es delgado para la capa superior.

Paso 4: preparación. Electrónica

Necesita algunos componentes electrónicos para hacer que el juguete sea más inteligente.

Utilizo placas de ruptura y escudos Arduino de la tienda Amperka. En cuanto a mí, son muy convenientes debido a una estructura modular. Los módulos se pueden combinar fácilmente sin soldar.

Puede que le resulte difícil adquirirlos, por lo que incluyo enlaces con un posible reemplazo.

Controlador

Utilizo la placa de desarrollo ESP-12 basada en el chip ESP8266. Estas placas son súper pequeñas y tienen suficiente funcionalidad. Buena elección para proyectos pequeños que requieren espacio limitado, incluso si no usa WiFi y no se conecta a Internet.

1 x Ranura Wi-Fi Amperka ~ 19 $

Utilizo esta placa de desarrollo porque es compatible con otros módulos del mismo fabricante.

Además, ¡tiene forma cuadrada! Debe caber fácilmente en una pequeña caja de regalo para el oso.

Posible reemplazo:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Sensor de color

Para determinar el color utilizo la placa de conexión del sensor de color Amperka Troyka TCS34725. Mi sensor es compatible con la placa del controlador, pero se puede reemplazar con este:

1 x Sensor de color RGB con filtro IR y LED blanco - TCS34725 ~ 8 $

Este sensor utiliza una interfaz I2C para la comunicación. Tiene LED brillante incorporado y configuraciones extensas como ganancia de color o integración de color para un reconocimiento más preciso.

Botón

Un simple botón compatible con Arduino. Lo uso como sensor táctil, notificando al controlador que es necesario leer el color de un artículo nuevo.

1 x módulo de botones Amperka Troyka ~ 1 $

Posible reemplazo:

• Interruptor de encendido con botón de presión Adafruit Breakout
• Módulo de botones de bloques de construcción electrónicos

Convertidor de voltaje AC-DC

Para alimentar la tira de LED y el controlador, compré la fuente de alimentación AC-DC 5V 8A.

Fuente de alimentación 1 x 5V 8.0A 40W ~ 16 $

Mi tira de LED funciona con 5V. La corriente de 8 A es suficiente para una gran cantidad de LED. También enciendo el controlador ESP desde esta fuente de alimentación. ¡Asegúrese de comprar fuentes de alimentación en gabinetes aislados, sin almohadillas de contacto abiertas!

Posible reemplazo:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC a DC Adaptador Convertidor de fuente de alimentación
• SIGNIFICA BIEN original LPV-60-5 5V 8A meanwell LPV-60 5V 40W

Opcional:

Convertidor de voltaje DC-DC y controlador WS2812b

Para los controladores Arduino, el cable de señal de la tira de LED ws2812b se puede conectar directamente a los pines de la placa del controlador. La mayoría de los pines de la placa de desarrollo ESP8266 no son compatibles con la lógica de 5V. Ahora es mejor conectar la tira de LED a dichos controladores directamente. Para solucionar este problema utilizo este módulo.

1 x controlador de tira de LED Amperka Troyka ws2812 ~ 9 $

Utilizo este módulo porque se conecta fácilmente a mi controlador. Además, el módulo tiene un búfer lógico de 5 voltios y un convertidor de voltaje CC-CC de 5 o 3,3 V. De esta manera, el controlador ESP puede ser alimentado por un cable junto con una tira de LED de 12 o 24 V.

Paso 5: Montaje. Electrónica

Ensamblar componentes electrónicos. Conecté mis componentes como se muestra en el diagrama adjunto.

El esquema puede diferir según sus componentes, pero el significado sigue siendo el mismo.

• Conecte un botón al controlador. Lo conecté al pin A2 Esp8266. Si no está utilizando un módulo, puede conectar un botón momentáneo común a través de una resistencia.
• Conecte un sensor de color al controlador. Las placas de conexión del sensor de color TCS34725 se comunican mediante el bus I2C. Conecte los pines SDA y SCL entre el sensor y el controlador. Si su placa de sensor tiene un pin LED para controlar el LED integrado, conéctelo. Conecté mi pin LED al pin A0 Esp8266.
• Conecte un extremo de la tira de LED al controlador. La tira de LED ws2812b se conecta a un controlador mediante el pin DI. El voltaje lógico para las tiras de LED ws2812b es de 5 V. Si está utilizando placas tipo Arduino, puede conectar el pin DI directamente al pin del controlador. El voltaje de nivel lógico para la mayoría de las placas Esp8266 es de 3.3V, así que use un convertidor de nivel lógico o el controlador de tira de LED. Soldé el cable DI Strip a la placa del controlador y conecté la placa del controlador al pin A5 Esp8266.
• Conecte otro extremo de la tira de LED a la fuente de alimentación. El que tiene el pin DO. Si es necesario, suelde el enchufe a la fuente de alimentación. No olvide aislar los cables.

Mi tira de LED ws2812b funciona con 5V. Encendí tanto la tira como el controlador desde una sola fuente de alimentación AC-DC 5V. Si su tira de LED funciona con 12 o 24 V, use el convertidor de voltaje de degradación para alimentar todos los componentes electrónicos desde una fuente de alimentación única.

Paso 6: XOD

Programemos el controlador.

Como en mis proyectos anteriores, utilizo el entorno de programación visual XOD para el firmware del controlador.

He publicado un par de bibliotecas que necesitará para crear un programa. Por lo tanto, asegúrese de agregarlos a su espacio de trabajo XOD.

• gabbapeople / christmas-tree: la biblioteca contiene el controlador de Neopixel ws2811 y el contenedor para un sensor de color tcs34725.
• gabbapeople / color - Biblioteca para trabajar con color en XOD.

A continuación, voy a describir cómo programar este dispositivo en XOD.

Paso 7: Programación

Aquí están los nodos que necesita:

El nodo tsc-color-sensor.

Este es el primer nodo que se coloca en el parche. Se utiliza para medir el valor de color del sensor. El nodo utiliza la interfaz I2C para intercambiar datos.

El sensor de color detecta el color de la superficie en la escala RGB. El color es el resultado de la interacción entre una fuente de luz, un objeto y un observador. En caso de luz reflejada, la luz que incide sobre un objeto se reflejará o absorberá según las características de la superficie. La mayoría de los sensores de color contienen un emisor de luz blanca y tres sensores de intensidad de luz con filtros de color.

• Los pines de entrada LED y LUM son para el LED incorporado en la placa de conexión del sensor. Este LED incorporado es un emisor de luz del sensor. De acuerdo con mi esquema, puse el valor A0 en el pin LED y establecí el valor de luminancia 1 en el pin LUM.
• El pin de TI establece el valor del tiempo de integración. Este factor describe una serie de ciclos para integrar un color. Los valores posibles de IT son 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• El valor del pin GAIN es un factor de amplificación. Este coeficiente realza el color. Puede mejorar el valor del color en 4, 16 o 60 veces. No se puede realzar el color. Entonces el valor en el pin GAIN debe ser igual a 1. Obtuve el resultado más preciso usando el valor 20 IT y el valor 60 GAIN.
• El pin INIT activa la inicialización del sensor y configura factores personalizados. Cambio el valor del pin INIT a On boot.
• El pin UPD activa una nueva lectura del sensor. Deje que este valor sea continuo.

El tcs-color-node genera un valor de color en forma de tipo de color personalizado.

El nodo ws2811

Este nodo se utiliza para configurar la tira o matriz de LED.

• El pin DI es para el número de puerto de la placa al que está conectada la tira o matriz de LED. Según mi esquema, le pongo el valor A5.
• Ponga la cantidad de LED utilizados en el pin SIZE. Tengo 2 tiras de LED de 50 diodos conectadas entre sí, por lo que establezco el valor de TAMAÑO en 100.
• El pin B establece el brillo general para todos los LED en un rango de 0 a 100. Yo configuro el brillo en 80.

Este nodo inicializa su matriz o tira de LED y construye un tipo personalizado ws2811 para operaciones posteriores.

El nodo de todos los colores

Cuando se instala el nodo ws2811, puede controlar la tira de LED utilizando diferentes nodos funcionales.

• color-todo. Node pinta todos los LED en la tira o matriz en un color seleccionado.
• píxel de color. El nodo colorea un LED particular en la tira en el color seleccionado. Ponga el número de píxel en el pin PN.
• color-n-píxeles. El nodo colorea un grupo de N LED en el color seleccionado. Especifique el número de LED de inicio del grupo usando el pin STRT. Especifique el orden de un grupo en el pin STEP. Por ejemplo, para pintar cada segundo LED comenzando con el número 30 y terminando con el número 70 ponga los siguientes valores: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); PASO = 2.

En este proyecto, controlo todos los LED al mismo tiempo y uso el nodo de todos los colores.

Vinculo el primer pin de entrada del nodo de todos los colores con el pin de salida del nodo ws2811. Luego vinculo el pin CLR de entrada que lleva el valor del color al pin de salida del sensor.

Un pulso en el pin SET del nodo de todos los colores activa un nuevo conjunto de colores.

El nodo del botón

Utilizo el botón para informar al controlador sobre un nuevo objeto frente al sensor de color. Para esto, coloco el nodo del botón en el parche y vinculo su pin PRS de salida con el pin SET del nodo de todos los colores. De esta forma, al hacer clic en el botón se genera una señal de pulso para cambiar el color.

Adjunté el botón al pin A2 Esp8266, así que puse el valor A2 en el pin PORT.

El nodo de purificación

El sensor de color puede generar valores de color en una amplia gama. Pero la tira de LED no puede mostrar tintes intermedios. Para resolver esto, utilizo solo los llamados colores puros. Tienen un tono arbitrario, pero siempre tienen su saturación al máximo. Para purificar un valor de color, coloco el nodo purificar entre los nodos tsc-color-sensor y color-all.

El parche está listo, puedes presionar Implementar, elegir el tipo de placa y subirlo al dispositivo.

Paso 8: Montaje. Cuadro

Puedo comenzar a crear un estuche blando, asegurándome de que el dispositivo funcione como debería.

Como marco, imprimí un patrón de la caja en cartón grueso.

Luego dobló los lados de la caja e hizo un agujero cuadrado para el sensor de color.

Nota:

Hice este estuche específicamente para mis componentes electrónicos, que probablemente difieran de los suyos. El estuche no es universal, además puedes tener un juguete completamente diferente. ¡Así que usa la imaginación!

Paso 9: Montaje. Tela

Me puse dos telas diferentes entre sí.

La tela suave y gruesa es para volumen y delgada para apariencia. En ambas telas también hice un agujero para el sensor.

Fijé el marco de cartón en la tela con cinta adhesiva ordinaria. De la misma manera, arreglé los bordes del agujero.

Luego corté trozos de tela adicionales y cosí a mano el contorno del agujero desde el interior.

Tengo que decir que no soy el mejor costurero, así que no juzgues la calidad. =)

Paso 10: Montaje. Estuche blando

Estiré la tela y la pegué con la misma cinta adhesiva. La cinta permanecerá dentro del estuche y no será visible.

Luego, coloqué el dispositivo en un marco y lo cosí completamente alrededor del contorno, excepto en una esquina donde van los cables.

Paso 11: Montaje. Juguete y dispositivo

Cosí mi dispositivo a las patas de un osito de peluche.

Quería que pareciera que lleva un pequeño regalo de Navidad.

Paso 12: Resultado

Una vez que el dispositivo está programado y fijado al juguete, puedes conectar la tira de LED y poner el juguete debajo del árbol.

¡Adjunte objetos de colores al regalo de los ositos de peluche y el árbol se pintará del mismo color!

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Habrá muchas instrucciones divertidas diferentes.