Escaleras automáticas LED "Bloody Red" basadas en Arduino: 5 pasos (con imágenes)

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

¿QUÉ?

¡Hola!

¡He hecho escaleras LED sangrantes! Es un nuevo Instructables que aprovecha una instalación de hardware que ya había hecho en un I'ble anterior del mío. Hice una animación ROJA que se asemeja a gotas de sangre, ¡perfecta para activarse automáticamente durante esos momentos de truco o trato!

Tan pronto como te acercas a las escaleras aparecen "gotas de sangre" de lugares aleatorios en las escaleras y comienzan a bajar, dejando rastros de sangre a lo largo de sus caminos, que poco a poco van desapareciendo. El número de gotas es un parámetro en el boceto de Arduino.

El realismo del efecto se ve reforzado por la velocidad aleatoria de las gotas: no descienden linealmente, sino que se ralentizan y aceleran como lo hacen las gotas líquidas cuando bajan por una superficie (como la sangre también).

Como dije, he aprovechado algunas instalaciones de hardware existentes, sin embargo, la programación (boceto de Arduino) es completamente nueva, además de un nuevo acabado de madera para que estén completamente integrados en las escaleras. La instalación de hardware existente se replica en los pasos 1 y 2 y, para completar, se toma de aquí:

www.instructables.com/id/Automatic-IoT-Sta…

Los pasos 3, 4 y 5 son nuevos, también la lista de compras a continuación es diferente.

¿POR QUÉ?

Las escaleras ya tenían algunas animaciones, pero me faltaba algo específico para Halloween. Las escaleras son visibles desde el exterior de la puerta principal, ¡así que es genial asustar a todos esos monstruos mostrándoles sangre verdadera!:)

LISTA DE LA COMPRA

Usé los siguientes componentes, desplácese hacia abajo para ver los pasos de construcción:

1) 2 tiras de LED rgb ws2813 de 4 m:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

Consiga la versión no impermeable, con 60 leds / m. Además, encontré una versión más barata de 5 m y simplemente corté 1 m desde el extremo de ambas tiras. Tenga en cuenta que también puede hacer esto con los LED ws2812 y ws2812b, la luz será exactamente la misma y estos son más baratos. Los ws2813 son más confiables, ya que tienen una conexión de datos redundante, por lo que si rompe un LED, el resto de la tira seguirá funcionando. Estos fueron aproximadamente 27 $ / 25 € cada uno.

2) Perfiles de aluminio en U de 4 x 2 m, 14 mm x 13 mm:

www.ebay.ie/itm/New-2-METERS-U-LINE-Alumin…

Eran 20 € cada uno, aproximadamente 22 $. También he comprado las tapas de los terminales y los tornillos de fijación. Los tornillos no se pudieron instalar en el lado donde los necesitaba, se supone que deben instalarse en el lado opuesto al difusor, por lo que no me sirvieron de nada. En cambio, gracias a la pendiente de las escaleras y al rozamiento que proporcionaba el rodapié, bastaba con unos trozos de cinta adhesiva adhesiva para encajar los perfiles sobre los rodapiés.

3) 2 cables Ethernet cat-5:

www.aliexpress.com/item/Vention-Ethernet-C…

No tengo idea de qué largo se usó aquí, supongo que alrededor de 2m, el electricista y el carpintero instalaron los cables debajo del piso, yendo desde los zócalos de las escaleras, hasta la habitación con el hotpress. Tenga en cuenta que los cables demasiado largos reducirán la corriente y necesitará una configuración más sofisticada para proporcionar la corriente correcta y evitar romper la conexión de datos.

4) cables dupont surtidos de repuesto:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

5) como microcontrolador habilitado para wifi, he usado la primera versión del Wemos D1, ahora descontinuada, que aún puedes encontrar en línea:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

Para los futuros lectores, si no lo encuentra, la versión R2 de Wemos D1 también debería funcionar.

6) 2 x sensores de movimiento PIR para Arduino:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

7) una fuente de alimentación de 5v, 40a, 200w:

www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi…

Esto fue 21.5 £, aproximadamente 25 € o 27 $. Probablemente necesite menos de 40 A, pero esto era más barato que un 20 A, y con los amperios, siempre es mejor sobredimensionar, por lo que la fuente de alimentación funcionará fría y vivirá más tiempo.

8) dos listones de pino, 36 mm:

www.builderdepot.co.uk/richard-burbidge-pin…. Aproximadamente 6 euros cada uno en Irlanda.

9) un poco de pintura blanca de cáscara de huevo que ya tenía (misma pintura de los rodapiés)

10) sellador de silicona, se puede pintar:

www.woodies.ie/decorating/decorating-acces…. Esto fue 5 euros

11) dos carcasas impresas en 3D para los sensores PIR, como estas:

www.thingiverse.com/thing:1374677

Tengo la mía gratis de un amigo, no tengo una impresora 3D:(

Paso 1: cableado

Es necesario realizar las siguientes conexiones: 1) Tiras de LED - Wemos D1

2) tiras de LED - fuente de alimentación

3) Sensores PIR - Wemos D1

4) Sensores PIR - fuente de alimentación

5) Wemos D1 - fuente de alimentación

6) fuente de alimentación - red eléctrica de la casa

Preparación: Tenía dos cables Ethernet cat 5 (https://en.wikipedia.org/wiki/Category_5_cable) instalados debajo del piso entre los rodapiés de la staricase y la prensa en caliente por el carpintero y el electricista antes de que el carpintero instalara el piso de madera. Un cable por lado de la escalera, saliendo de la punta del zócalo en un extremo y de un agujero en la pared de la prensa en caliente en el otro extremo. Un cable de categoría 5 tiene 8 cables pequeños, divididos en 4 pares trenzados con 4 bases de colores diferentes y 2 patrones de color (color sólido o línea discontinua). Retire 8-10 cm de goma de cada extremo de cada uno de los cables de categoría 5, para acceder a los 4 pares de torsión. Desenrosque cada par para terminar con 8 cables diminutos independientes. Retire aproximadamente 1 cm de plástico solo de cada punta de cada cable diminuto, en ambos extremos de cada uno de los dos cables de categoría 5. Este paso lleva bastante tiempo y recomiendo usar un pelador de cables adecuado para hacerlo rápidamente. Usé tijeras.

Para la conexión indicada como 1), elegí el conector de 4 vías (más los dos cables de alimentación adicionales) de la tira de LED y conecté el cable verde del LED (el cable de datos) a uno de los 8 cables diminutos del cable de gato 5. Elegí los pines blanco-naranja del cable cat 5 para esto.

Para la conexión enumerada como 2), elegí el conector de 4 vías (más los dos cables de alimentación adicionales) de la tira de LED y conecté el cable rojo del conector de LED (el cable VCC) a * dos * de los 8 pequeños cables del cable cat 5, retorcidos juntos. Elegí los pines azul y blanco-azul del cable cat 5 para esto. Además, conecté el cable blanco del conector LED (el cable de TIERRA) a * dos * de los 8 cables diminutos del cable cat 5, retorcidos juntos. Elegí los pines marrón y verde del cable cat 5 para esto. Por último, para llevar aún más corriente a la tira, conecté el cable blanco adicional desde el exterior del conector LED (el cable de TIERRA adicional) a uno de los cables diminutos del cable cat 5 (elegí el pin blanco-verde del cat 5 para esto), y el cable rojo adicional desde fuera del conector LED (el cable VCC adicional) a uno de los cables diminutos del cable cat 5 (elegí el pin blanco-marrón del cable cat 5 para esto). La razón para alimentar la tira de LED con 3 cables que traen el positivo y 3 que traen el suelo, es distribuir la corriente entre más pines, para evitar el sobrecalentamiento y asegurarse de que llegue suficiente corriente a los LED. Esto podría haberse logrado colocando un cable más grueso solo para la alimentación, pero luego habría necesitado pasar demasiados cables separados (uno grueso para la alimentación, uno grueso para la tierra, un cable de datos para los LED, un cable de datos para los sensores PIR. Preferí pagarle menos al electricista y tener solo 1 cable por lado instalado:)

Para la conexión enumerada como 3), conecté el pin "out" del sensor PIR a uno de los cables diminutos del cable cat 5 (elegí el pin naranja del cable cat 5 para esto).

Para la conexión enumerada como 4), conecté el pin "vcc" del sensor PIR al pequeño cable blanco-marrón del cable cat 5 que ya estaba conectado al cable rojo de la tira de LED, y el pin de "tierra" del sensor PIR al pequeño cable blanco-verde del cable cat 5 que ya estaba conectado al cable blanco de la tira de LED. Todas las conexiones anteriores podrían hacerse más ordenadas utilizando tubos termocontraíbles. No los voy a usar, ya que planeo cubrir todo con un tablero de MDF blanco colocado encima del perfil de aluminio, para incrustar el perfil en el rodapié. Esto ocultará todos los cables y me dejará acceso en caso de que se necesiten reparaciones o desarrollos adicionales. Estas primeras 4 conexiones se replicaron exactamente en el otro lado de la escalera, donde está el otro sensor PIR. Tenga en cuenta también que el cable azul del conector LED se deja sin conexión, ya que esos son los datos redundantes de la tira ws2813. Para realizar los otros lados de las conexiones (es decir, en la prensa en caliente), he: a) retorcido los pines azul, blanco-azul y blanco-marrón de los cables cat 5 y he insertado el resultado en uno de los tres puertos "+ V" de la fuente de alimentación. b) retorció los pines verde, blanco-verde y marrón de los cables cat 5 y he insertado el resultado en uno de los tres puertos "COM" de la fuente de alimentación. a) yb) fueron replicados para el otro cable de categoría 5 correspondiente al otro lado de la escalera. He utilizado otro (s) puerto (s) "+ V" y "COM" de la fuente de alimentación. c) los dos pines naranjas de los dos cables cat 5 se insertaron en los pines 4 y 5 del Wemos D1 d) los dos pines blanco-naranja de los dos cables cat 5 se retorcieron juntos y se insertaron en el pin 1 del Wemos D1. Ahora bien, si hubiera usado un Arduino Uno normal con un escudo wifi o un módulo externo esp8266, podría haber dejado las dos tiras independientes, sin torcer los dos cables y conectando los dos pines a los pines 1 y 2 del Arduino. De esta manera, podría haber controlado la animación de los dos lados de las escaleras por separado. Sin embargo, decidí simplificar y los mantuve unidos. Esta es una limitación del Wemos D1 R1, que puede conducir una tira de LED compatible con Neopixel solo desde el pin 1. No estoy seguro si lo arreglaron en R2, eso es posible, si terminas intentándolo con un R2, avísame si esto funciona.

Para la conexión enumerada como 5), tenía muchas opciones posibles (como usar una fuente de alimentación USB de repuesto para un teléfono y usar directamente el puerto microusb en el Wemos D1), pero, dado que tenía el último (tercer) par de + V y los puertos COM de mi fuente de alimentación de 40A sin usar, decidí conectar el pin 5v del Wemos al puerto + V de la fuente de alimentación, y el pin GND del Wemos al puerto COM de la fuente de alimentación. Tenga en cuenta que esto pasa por alto el regulador de voltaje interno de Wemos y solo funcionará si la fuente de alimentación tiene un voltaje bastante constante, que fue mi caso. De lo contrario, corre el riesgo de quemar el Wemos D1. Tenga en cuenta que en la imagen verá un cable microusb conectado al Wemos D1. Bueno, no está conectado a nada en el otro lado, simplemente lo dejé allí para cuando tenga que conectar el Wemos a la computadora portátil para programarlo. Como descubrirá en el paso posterior, estoy programando Wemos de forma inalámbrica OTA (Over The Air) ahora, para que el cable se pueda quitar para siempre.

Para la conexión indicada como 6), el electricista dejó un cable blanco enchufado a un interruptor con fusible, que llevaba 220v, saliendo de la pared. Así que todo lo que tuve que hacer fue sacar un poco de goma del extremo del cable blanco, quitar aproximadamente 1 cm de goma de cada uno de los tres contactos, luego conectar el marrón al puerto "L" de la fuente de alimentación, el azul en el puerto "N" y el amarillo-verde en el puerto "tierra". Este fue, con mucho, el paso que consumió más tiempo, también porque no usé las herramientas adecuadas para despegar la goma del cable, solo usé unas tijeras de cocina. Siempre lo he hecho de esa manera, por lo que mi tasa de error fue de solo 3/35 (donde 35 son 8 pines de cada cable cat 5 y cada extremo de ellos, más los 3 pines del cable de red de la casa), es decir, solo tuve que volver a -corte 3 pines en total de 35 conexiones. Sin embargo, probablemente pueda hacerlo más rápido con un pelacables adecuado.

Paso 2: Montaje de los LED y los perfiles de aluminio

Esto es bastante fácil una vez que averigua la mejor secuencia de pasos. Recomiendo lo siguiente:

1) con la ayuda de otra persona, tome ambos perfiles para instalar de un lado, colóquelos sobre el rodapié con el difusor apuntando hacia el otro lado de la escalera, decida qué zona de la escalera desea cubrir (nuestras escaleras eran 4,4m de largo y solo teníamos 4m de perfiles de aluminio) y lo marcamos con un lápiz.

2) coloque 3 o 4 trozos de cinta adhesiva adhesiva a lo largo de cada uno de los dos perfiles de aluminio (o directamente sobre el rodapié). Ok, mentí, no tenía cinta adhesiva adhesiva, así que terminé usando cinta adhesiva regular enrollada sobre sí misma para formar un parche biadhesivo. Funciona.

3) retire con cuidado el difusor de los perfiles de aluminio (¡cuidado con los dedos!)

4) Coloque los perfiles sobre el rodapié (es decir, sobre la cinta adhesiva), asegurándose de que la cinta adhesiva quede oculta entre el perfil y el rodapié. Asegúrese también de que el difusor apunte hacia el otro lado de las escaleras, no hacia arriba, de lo contrario no obtendrá el efecto deseado. En otras palabras, la imagen adjunta aquí es solo para referencia, no siga la imagen con las medidas ya que instala el difusor apuntando hacia arriba. Ahora necesita tener algo de confianza para hacer los siguientes pasos, mi consejo es obtener ayuda de una segunda persona y hacer que la persona con los dedos más pequeños haga lo siguiente:

5) desenrolle la tira de LED, colóquela al lado (pero afuera) del perfil de aluminio y asegúrese de que todos los LED terminen correctamente dentro de la línea U. en el extremo superior de la tira, tienes el conector, que es más grueso que el perfil de aluminio. Tome nota de dónde terminará eso una vez que la tira esté dentro de la línea U.

6) quita la tapa de la cinta biadhesiva que encuentras detrás del carrete LED (si no tienes una cinta biadhesiva aquí, consigue una y colócala a lo largo de todo el carrete. Sin parches esporádicos, tú necesita toda la longitud cubierta con cinta). Tenía biadhesivo de calidad 3M, por lo que había muy poco margen de error. Si no prestas suficiente atención, la cinta se pegará al perfil, al zócalo, a otra pieza de la propia tira oa los escalones, y no es muy fácil quitarla.

7) inserte el conector superior de la tira de LED deslizándolo junto con los primeros 2-3 píxeles en el extremo del perfil. Asegúrese de coincidir con el nivel que tomó nota en el paso 5)

8) Ahora haga que la persona con los dedos más pequeños presione suavemente cada píxel contra el final de la línea en U. Tómate tu tiempo mientras haces esto. Si tomó nota de todas las longitudes correctamente, terminará con el último LED a solo 2-3 mm dentro de la línea en U en el otro extremo.:)

Paso 3: terminar la incrustación de madera

Ahora debe cubrir todo con listones de madera para que parezca incrustado en las escaleras.

Coloca tanta silicona como puedas entre los perfiles de aluminio y la pared. Servirá como un ladrillo básico para colocar más silicona cuando coloques las tiras de madera encima.

Prepare la madera en tiras lijándola con papel de lija de grano cada vez más fino. Empecé con 40 y terminé con 120. Pinta las tiras de madera con la misma pintura de tus rodapiés. Déjalos secar !!!

Deles tantos pases como necesiten. En mi caso fue 2, a juego con el trabajo realizado por el pintor en los rodapiés.

Coloque las tiras de madera encima de los perfiles de aluminio. Terminarás con agujeros. Rellena los pequeños con silicona. Para los grandes, corte pequeños trozos de madera en tiras y repita los pasos anteriores hasta que se llenen todos los agujeros.

Paso 4: programe el microcontrolador

Sube el código adjunto al microcontrolador. Cambie su ssid y contraseña de wifi para que pueda cargar un nuevo boceto de forma inalámbrica a través de actualizaciones OTA.

El programa tiene las siguientes características:

1) es paramétrico en el número de gotas de sangre. Cambie esta línea para tener más / menos gotas:

#define DROPS 5

2) activa automáticamente las gotas cuando se detecta movimiento

3) cuando se detiene el movimiento, mantiene las gotas actualmente activas bajando. Cuando cada gota llega al fondo, se disuelven y las luces se apagan nuevamente.