क्रिसमस ट्री लाइट एक खिलौने द्वारा नियंत्रित: 12 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

बधाई निर्माताओं!

क्रिसमस और नया साल आ रहा है। इसका मतलब है एक उत्सव का मूड, उपहार और निश्चित रूप से, एक क्रिसमस ट्री जो चमकीले रंगीन रोशनी से सजाया गया है।

मेरे लिए, मास-मार्केट क्रिसमस ट्री लाइट्स बहुत उबाऊ हैं। बच्चों को खुश करने के लिए, मैंने क्रिसमस ट्री की एक अनोखी सजावट की, जिसे एक खिलौने द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

इस मैनुअल में, मैं यह बताने जा रहा हूँ कि आप इसे कैसे बना सकते हैं।

चरण 1: आइडिया।

क्रिसमस ट्री के नीचे एक खिलौना, उदाहरण के लिए, एक नरम खिलौना रखने का विचार है, और इसे स्मार्ट बनाना है। मैं चाहता हूं कि एक खिलौना किसी भी संलग्न वस्तु के रंग को पढ़े, और इस रंग में एक पेड़ को रंग दे। इस प्रकार, यह उन बच्चों के लिए एक मजेदार खेल होगा जो क्रिसमस ट्री को अलग-अलग रंगों में रंगने के लिए विभिन्न चीजों का उपयोग कर सकते हैं।

चरण 2: तैयारी। एलईडी स्ट्रिप।

सबसे पहले, मुझे सामान्य क्रिसमस रोशनी के लिए एक प्रतिस्थापन खोजना होगा।

नई रोशनी उज्ज्वल, रंगीन होनी चाहिए, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्हें प्रोग्राम करना आसान होना चाहिए।

क्रिसमस की रोशनी के लिए, मैंने एड्रेसेबल प्रोग्रामेबल डिजिटल RGB ws2812b LED स्ट्रिप को चुना। ये एलईडी स्ट्रिप्स बहुत लोकप्रिय हैं, आप इन्हें कहीं भी पा सकते हैं। वे विभिन्न Arduino नियंत्रकों से जुड़ना आसान है। ऐसे एल ई डी कई दर्जन टुकड़ों के टेप में बेचे जाते हैं और 5 12 या 24 वी डीसी द्वारा संचालित होते हैं। आप कई टेपों को एक पंक्ति में जोड़ सकते हैं और बड़ी संख्या में एलईडी का प्रबंधन कर सकते हैं।

मुझे घर पर ऐसी कुछ पट्टियां मिलीं। मेरी स्ट्रिप्स में प्रत्येक में 50 एलईडी हैं और 5 वी डीसी द्वारा संचालित हैं।

2 x WS2812B प्री-सोल्डर एलईडी मॉड्यूल स्ट्रिंग नोड्स ~ 18$

यहाँ अमेज़न स्टोर से एक संभावित प्रतिस्थापन है:

• WS2812b 5m 60leds/पिक्सेल/m लचीला व्यक्तिगत रूप से पता योग्य एलईडी पट्टी
• ALITOVE 16.4ft WS2812B व्यक्तिगत रूप से पता योग्य एलईडी पट्टी लाइट

एलईडी टेप में बहुत सी किस्में होती हैं। वे एल ई डी की संख्या, एल ई डी के बीच की दूरी, समूहीकरण, आपूर्ति वोल्टेज, आदि में भिन्न होते हैं। चुनें कि आप क्या चाहते हैं।

अपने खिलौने के लिए, मैंने एक छोटा सा क्रिसमस ट्री तैयार किया, इसलिए मेरे लिए 100LED पर्याप्त हैं।

चरण 3: तैयारी। खिलौना।

खिलौना ढूंढें और तय करें कि एलईडी पट्टी नियंत्रक को कहां रखा जाए।

यह चरण सबसे महत्वपूर्ण है क्योंकि परिणाम का मूल्यांकन बच्चों द्वारा किया जाएगा =)।

पास के एक खिलौने की दुकान में, मुझे एक अद्भुत नए साल का भालू मिला। आप उस खिलौने को सुधार सकते हैं जो आपके पास पहले से है।

मैंने एलईडी स्ट्रिप कंट्रोलर को एक कपड़े से ढकने और भालू के पंजे को सीवे करने का फैसला किया। मैं चाहता हूं कि भालू ऐसा लगे कि वह कोई उपहार पकड़े हुए है।

मैंने अजीब पैटर्न वाले कपड़े के दो टुकड़े खरीदे। एक सब्सट्रेट के लिए नरम है और दूसरा शीर्ष परत के लिए पतला है।

चरण 4: तैयारी। इलेक्ट्रॉनिक्स।

खिलौने को स्मार्ट बनाने के लिए आपको कुछ इलेक्ट्रॉनिक घटकों की आवश्यकता होती है।

मैं Amperka स्टोर से ब्रेकआउट बोर्ड और Arduino शील्ड का उपयोग करता हूं। मेरे लिए, मॉड्यूलर संरचना के कारण वे बहुत सुविधाजनक हैं। सोल्डरिंग के बिना मॉड्यूल को आसानी से जोड़ा जा सकता है।

आपको उन्हें खरीदना मुश्किल हो सकता है, इसलिए मैं संभावित प्रतिस्थापन के साथ लिंक शामिल करता हूं।

नियंत्रक

मैं ESP8266 चिप पर आधारित ESP-12 विकास बोर्ड का उपयोग करता हूं। ये बोर्ड बहुत छोटे हैं और इनमें पर्याप्त कार्यक्षमता है। सीमित स्थान की आवश्यकता वाली छोटी परियोजनाओं के लिए अच्छा विकल्प, भले ही आप वाईफाई का उपयोग न करें और इंटरनेट से कनेक्ट न हों।

1 एक्स एम्परका वाई-फाई स्लॉट ~ 19$

मैं इस विकास बोर्ड का उपयोग करता हूं क्योंकि यह उसी निर्माता के अन्य मॉड्यूल के साथ संगत है।

इसके अलावा, इसका एक चौकोर रूप है! यह भालू के लिए एक छोटे से वर्तमान बॉक्स में आसानी से फिट होना चाहिए।

संभावित प्रतिस्थापन:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 मिनी

रंग संवेदक

रंग निर्धारित करने के लिए मैं Amperka Troyka TCS34725 कलर सेंसर ब्रेकआउट बोर्ड का उपयोग करता हूं। मेरा सेंसर नियंत्रक बोर्ड के साथ संगत है लेकिन इसे इसके साथ बदला जा सकता है:

IR फिल्टर और व्हाइट LED के साथ 1 x RGB कलर सेंसर - TCS34725 ~ 8$

यह सेंसर संचार के लिए I2C इंटरफ़ेस का उपयोग करता है। इसमें बिल्ट-इन ब्राइट एलईडी और अधिक सटीक पहचान के लिए कलर गेन या कलर इंटीग्रेशन जैसी व्यापक सेटिंग्स हैं।

बटन

एक साधारण Arduino संगत बटन। मैं इसे एक टच सेंसर के रूप में उपयोग करता हूं, नियंत्रक को सूचित करता हूं कि एक नए आइटम के रंग को पढ़ना आवश्यक है।

1 एक्स एम्परका ट्रॉयका बटन मॉड्यूल ~ 1$

संभावित प्रतिस्थापन:

• एडफ्रूट पुश-बटन पावर स्विच ब्रेकआउट
• इलेक्ट्रॉनिक बिल्डिंग ब्लॉक्स बटन मॉड्यूल

एसी-डीसी वोल्टेज कनवर्टर

एलईडी पट्टी और नियंत्रक को बिजली देने के लिए, मैंने एसी-डीसी 5वी 8ए बिजली की आपूर्ति खरीदी।

1 x 5V 8.0A 40W बिजली की आपूर्ति ~16$

मेरी एलईडी पट्टी 5V द्वारा संचालित है। बड़ी संख्या में एलईडी के लिए 8A करंट पर्याप्त है। मैं इस बिजली आपूर्ति से ईएसपी नियंत्रक को भी शक्ति देता हूं। खुले संपर्क पैड के बिना, इन्सुलेटेड बाड़ों में बिजली की आपूर्ति खरीदना सुनिश्चित करें!

संभावित प्रतिस्थापन:

• ALITOVE 5V 8A 40W AC से DC अडैप्टर पावर सप्लाई कन्वर्टर
• MEAN WELL मूल LPV-60-5 5V 8A माध्य LPV-60 5V 40W

वैकल्पिक:

DC-DC वोल्टेज कनवर्टर और WS2812b ड्राइवर

Arduino नियंत्रकों के लिए, ws2812b एलईडी पट्टी के सिग्नल तार को सीधे नियंत्रक बोर्ड पर पिन से जोड़ा जा सकता है। अधिकांश ESP8266 विकास बोर्ड पिन 5V तर्क के साथ संगत नहीं हैं। एलईडी पट्टी को सीधे ऐसे नियंत्रकों से जोड़ना बेहतर है। इस समस्या को हल करने के लिए मैं इस मॉड्यूल का उपयोग करता हूं।

1 x Amperka Troyka ws2812 LED स्ट्रिप ड्राइवर ~ 9$

मैं इस मॉड्यूल का उपयोग करता हूं क्योंकि यह आसानी से मेरे नियंत्रक से जुड़ जाता है। इसके अलावा, मॉड्यूल में 5 वोल्ट लॉजिक बफर और डीसी-डीसी वोल्टेज कन्वर्टर 5 या 3.3V है। इस तरह ईएसपी नियंत्रक को 12 या 24 वी एलईडी पट्टी के साथ एक तार द्वारा संचालित किया जा सकता है।

चरण 5: कोडांतरण। इलेक्ट्रॉनिक्स।

इलेक्ट्रॉनिक घटकों को इकट्ठा करो। मैंने अपने घटकों को जोड़ा जैसा कि संलग्न आरेख में दिखाया गया है।

आपके घटकों के आधार पर योजना भिन्न हो सकती है, लेकिन अर्थ वही रहता है।

• नियंत्रक के लिए एक बटन कनेक्ट करें। मैंने इसे A2 Esp8266 पिन से जोड़ा। यदि आप एक मॉड्यूल का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तो आप एक सामान्य क्षणिक बटन को एक रोकनेवाला के माध्यम से जोड़ सकते हैं।
• रंग संवेदक को नियंत्रक से कनेक्ट करें। TCS34725 कलर सेंसर ब्रेकआउट बोर्ड I2C बस का उपयोग करके संचार करते हैं। एसडीए और एससीएल पिन को सेंसर और कंट्रोलर के बीच लिंक करें। यदि आपके सेंसर बोर्ड में एकीकृत एलईडी को नियंत्रित करने के लिए एलईडी पिन है, तो इसे कनेक्ट करें। मैंने अपने एलईडी पिन को A0 Esp8266 पिन से जोड़ा।
• एलईडी पट्टी के एक छोर को नियंत्रक से कनेक्ट करें। ws2812b एलईडी पट्टी DI पिन का उपयोग करके नियंत्रक से जुड़ती है। Ws2812b LED स्ट्रिप्स के लिए लॉजिक वोल्टेज 5V है। यदि आप Arduino जैसे बोर्ड का उपयोग कर रहे हैं, तो आप DI पिन को सीधे कंट्रोलर के पिन से जोड़ सकते हैं। अधिकांश Esp8266 बोर्डों के लिए तर्क स्तर वोल्टेज 3.3V है, इसलिए तार्किक स्तर कनवर्टर या एलईडी स्ट्रिप ड्राइवर का उपयोग करें। मैंने ड्राइवर बोर्ड को DI स्ट्रिप वायर मिलाया और ड्राइवर बोर्ड को A5 Esp8266 पिन से जोड़ा।
• बिजली की आपूर्ति के लिए एलईडी पट्टी का दूसरा छोर संलग्न करें। डीओ पिन वाला। यदि आवश्यक हो, तो प्लग को बिजली की आपूर्ति में मिलाप करें। तारों को अलग करना न भूलें।

मेरी ws2812b एलईडी पट्टी 5V द्वारा संचालित है। मैंने स्ट्रिप और कंट्रोलर दोनों को एक ही AC-DC 5V बिजली की आपूर्ति से संचालित किया। यदि आपकी एलईडी पट्टी 12 या 24V संचालित करती है, तो सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को एकल बिजली की आपूर्ति करने के लिए डाउनग्रेडिंग वोल्टेज कनवर्टर का उपयोग करें।

चरण 6: एक्सओडी।

आइए नियंत्रक को प्रोग्राम करें।

मेरी पिछली परियोजनाओं की तरह, मैं नियंत्रक फर्मवेयर के लिए XOD विज़ुअल प्रोग्रामिंग वातावरण का उपयोग करता हूं।

मैंने कुछ पुस्तकालय प्रकाशित किए हैं जिनकी आपको एक प्रोग्राम बनाने की आवश्यकता होगी। तो, उन्हें अपने एक्सओडी कार्यक्षेत्र में जोड़ना सुनिश्चित करें।

• गब्बापीपल/क्रिसमस-ट्री - लाइब्रेरी में ws2811 Neopixel ड्राइवर और tcs34725 कलर सेंसर के लिए रैपर है।
• gabbapeople/color - XOD में रंग के साथ काम करने वाली लाइब्रेरी।

इसके बाद, मैं वर्णन करने जा रहा हूं कि इस डिवाइस को एक्सओडी में कैसे प्रोग्राम किया जाए।

चरण 7: प्रोग्रामिंग।

यहां आपको आवश्यक नोड्स हैं:

टीएससी-रंग-सेंसर नोड।

यह पैच पर लगाने वाला पहला नोड है। इसका उपयोग सेंसर से रंग मान को मापने के लिए किया जाता है। नोड डेटा का आदान-प्रदान करने के लिए I2C इंटरफ़ेस का उपयोग करता है।

कलर सेंसर आरजीबी स्केल में सतह के रंग का पता लगाता है। रंग एक प्रकाश स्रोत, एक वस्तु और एक पर्यवेक्षक के बीच बातचीत का परिणाम है। परावर्तित प्रकाश के मामले में, किसी वस्तु पर पड़ने वाला प्रकाश सतह की विशेषताओं के आधार पर परावर्तित या अवशोषित होगा। अधिकांश रंग सेंसर में एक सफेद प्रकाश उत्सर्जक और रंग फिल्टर के साथ तीन प्रकाश तीव्रता वाले सेंसर होते हैं।

• LED और LUM इनपुट पिन सेंसर के ब्रेकआउट बोर्ड पर बिल्ट-इन LED के लिए हैं। यह बिल्ट-इन LED सेंसर का लाइट एमिटर है। अपनी योजना के अनुसार, मैंने A0 मान को LED पिन पर रखा और 1 ल्यूमिनेन्स मान को LUM पिन पर सेट किया।
• आईटी पिन एकीकरण समय मान सेट करता है। यह कारक रंग को एकीकृत करने के लिए कई चक्रों का वर्णन करता है। आईटी के संभावित मान 1, 10, 20, 42, 64, 256 हैं।
• GAIN पिन वैल्यू एक एम्प्लीफिकेशन फैक्टर है। यह गुणांक रंग को बढ़ाता है। आप रंग मान को 4, 16 या 60 गुना बढ़ा सकते हैं। आप रंग नहीं बढ़ा सकते। फिर GAIN पिन पर मान 1 के बराबर होना चाहिए। मुझे 20 IT मान और 60 GAIN मान का उपयोग करके सबसे सटीक परिणाम मिला।
• INIT पिन सेंसर इनिशियलाइज़ेशन को ट्रिगर करता है और कस्टम फ़ैक्टर सेट करता है। मैं आईएनआईटी पिन मान को ऑन बूट में बदलता हूं।
• UPD पिन नए सेंसर रीडिंग को ट्रिगर करता है। इस मान को सतत रहने दें।

टीसीएस-रंग-नोड रंग कस्टम प्रकार के रूप में रंग मान आउटपुट करता है।

Ws2811 नोड

इस नोड का उपयोग एलईडी पट्टी या मैट्रिक्स को स्थापित करने के लिए किया जाता है।

• DI पिन उस बोर्ड पोर्ट नंबर के लिए होता है जिससे LED स्ट्रिप या मैट्रिक्स जुड़ा होता है। अपनी योजना के अनुसार, मैंने इसमें A5 मान रखा है।
• SIZE पिन में प्रयुक्त LED की संख्या डालें। मेरे पास एक दूसरे से जुड़े ५० डायोड के २ एलईडी स्ट्रिप्स हैं, इसलिए मैंने SIZE मान १०० पर सेट किया है।
• बी पिन सभी एल ई डी के लिए 0 से 100 की सीमा में समग्र चमक सेट करता है। मैंने चमक को 80 पर सेट किया है।

यह नोड आपकी एलईडी पट्टी या मैट्रिक्स को इनिशियलाइज़ करता है और आगे के संचालन के लिए ws2811 कस्टम प्रकार का निर्माण करता है।

रंग-सभी नोड।

जब ws2811 नोड स्थापित होता है, तो आप विभिन्न कार्यात्मक नोड्स का उपयोग करके एलईडी पट्टी को नियंत्रित कर सकते हैं।

• रंग-सब। नोड सभी एल ई डी को एक चयनित रंग में पट्टी या मैट्रिक्स पर पेंट करता है।
• रंग-पिक्सेल। नोड रंग विशेष रूप से चयनित रंग में पट्टी पर एलईडी। पिक्सल नंबर को पीएन पिन में लगाएं।
• रंग-एन-पिक्सेल। नोड चयनित रंग में एन एल ई डी के एक समूह को रंग देता है। एसटीआरटी पिन का उपयोग करके समूह की स्टार्ट एलईडी संख्या निर्दिष्ट करें। STEP पिन पर किसी समूह के क्रम को निर्दिष्ट करें। उदाहरण के लिए, 30 नंबर से शुरू होने वाली और 70 की संख्या के साथ समाप्त होने वाली हर दूसरी एलईडी को पेंट करने के लिए निम्नलिखित मान डालें: STRT = 30; एन = ४० (७० - ३०); कदम = २.

इस परियोजना में, मैं एक ही समय में सभी एल ई डी को नियंत्रित करता हूं और रंग-सभी नोड का उपयोग करता हूं।

मैं ws2811 नोड के आउटपुट पिन के साथ कलर-ऑल नोड के पहले इनपुट पिन को लिंक करता हूं। फिर मैं इनपुट सीएलआर पिन को लिंक करता हूं जो रंग मान को सेंसर के आउटपुट पिन पर ले जाता है।

कलर-ऑल नोड के SET पिन पर एक पल्स एक नए कलर सेट को ट्रिगर करता है।

बटन नोड।

मैं रंग सेंसर के सामने नियंत्रक को एक नई वस्तु के बारे में सूचित करने के लिए बटन का उपयोग करता हूं। इसके लिए, मैं बटन नोड को पैच पर रखता हूं और इसके आउटपुट पीआरएस पिन को कलर-ऑल नोड के एसईटी पिन से जोड़ता हूं। इस तरह, बटन पर क्लिक करने से रंग बदलने के लिए एक पल्स सिग्नल उत्पन्न होता है।

मैंने बटन को A2 Esp8266 पिन से जोड़ा, इसलिए मैंने A2 मान को PORT पिन में डाल दिया।

शुद्ध करने वाला नोड।

कलर सेंसर कलर वैल्यू को बड़ी रेंज में आउटपुट कर सकता है। लेकिन एलईडी पट्टी बीच-बीच में टिंट्स प्रदर्शित करने में सक्षम नहीं है। इसे हल करने के लिए मैं केवल तथाकथित शुद्ध रंगों का उपयोग करता हूं। उनके पास एक मनमाना रंग है, लेकिन उनकी संतृप्ति हमेशा अधिकतम होती है। रंग मान को शुद्ध करने के लिए मैं शुद्ध नोड को टीएससी-रंग-सेंसर और रंग-सभी नोड्स के बीच रखता हूं।

पैच तैयार है। आप डिप्लॉय दबा सकते हैं, बोर्ड का प्रकार चुन सकते हैं और इसे डिवाइस पर अपलोड कर सकते हैं।

चरण 8: कोडांतरण। फ्रेम।

मैं एक सॉफ्ट केस बनाना शुरू कर सकता हूं, यह सुनिश्चित करते हुए कि डिवाइस उसी तरह काम करता है जैसे उसे करना चाहिए।

एक फ्रेम के रूप में, मैंने मोटे कार्डबोर्ड पर बॉक्स का एक पैटर्न मुद्रित किया।

फिर बॉक्स के किनारों को मोड़ें और कलर सेंसर के लिए एक चौकोर छेद बनाया।

ध्यान दें:

मैंने यह मामला विशेष रूप से अपने इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए बनाया है, जो संभवतः आपके से भिन्न हैं। मामला सार्वभौमिक नहीं है, इसके अलावा आपके पास एक पूरी तरह से अलग खिलौना हो सकता है। तो कल्पना का प्रयोग करें!

चरण 9: कोडांतरण। कपड़ा।

मैंने एक दूसरे पर दो अलग-अलग कपड़े रखे।

नरम मोटा कपड़ा मात्रा के लिए है और पतला दिखने के लिए है। दोनों फैब्रिक में मैंने सेंसर के लिए एक होल भी बनाया है।

मैंने कपड़े पर साधारण चिपकने वाली टेप के साथ कार्डबोर्ड फ्रेम तय किया। उसी तरह, मैंने छेद के किनारों को ठीक किया।

फिर मैंने अतिरिक्त कपड़े के टुकड़े काट दिए और छेद के समोच्च को अंदर से हाथ से सिला।

मेरा कहना है, मैं सबसे अच्छा तेज गेंदबाज नहीं हूं, इसलिए गुणवत्ता को मत आंकिए। =)

चरण 10: कोडांतरण। मुलायम केस।

मैंने कपड़े को फैलाया और उसी चिपकने वाली टेप से ठीक किया। टेप केस के अंदर रहेगा और दिखाई नहीं देगा।

फिर, मैंने डिवाइस को एक फ्रेम में रखा और इसे पूरी तरह से समोच्च के चारों ओर सिल दिया, एक कोने को छोड़कर जहां तार जाते हैं।

चरण 11: कोडांतरण। खिलौना और उपकरण।

मैंने अपने उपकरण को एक टेडी बियर के पंजे से सिल दिया।

मैं चाहता था कि ऐसा लगे कि वह क्रिसमस का एक छोटा सा उपहार पकड़े हुए है।

चरण 12: परिणाम।

एक बार जब उपकरण प्रोग्राम हो जाता है और खिलौने से जुड़ जाता है, तो आप एलईडी पट्टी को जोड़ सकते हैं और खिलौने को पेड़ के नीचे रख सकते हैं!

टेडी बियर उपहार में रंगीन वस्तुओं को संलग्न करें और पेड़ को उसी रंग में रंगा जाएगा!

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बहुत सारे अलग-अलग मज़ेदार निर्देश होंगे।