Guirlande lumineuse en cristal intelligente : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Alors que Noël approche et que je suis en pleine recherche de bricolage domotique et d'objets intelligents, j'ai décidé cette année d'essayer de faire une guirlande lumineuse RVB intelligente et jolie.

J'ai fait beaucoup de recherches sur les solutions de bricolage autour du web, d'une part certains projets consistent à ajouter un relais Wifi ou une prise intelligente pour contrôler la puissance de la guirlande lumineuse d'autre part certains projets utilisent des bandes led adressables avec un contrôleur wifi pour contrôler complètement les leds. J'ai aimé la façon dont le contrôleur est utilisé pour contrôler la bande LED adressable, mais pour moi, une bande LED n'est pas assez belle pour une superbe guirlande lumineuse de Noël.

Je manquais un peu de temps pour commander des composants électroniques, j'ai donc choisi de créer ma propre guirlande lumineuse intelligente avec un diffuseur d'ampoules personnalisable et modifiable et avec le maximum de fonctionnalités que je pouvais obtenir en utilisant uniquement les composants que j'avais dans mon bureau.

Dans l'ensemble, la guirlande lumineuse intelligente s'est très bien déroulée, le diffuseur utilisé est superbe et les fonctionnalités offertes par le micrologiciel Wled sont impressionnantes. Vous pouvez vraiment personnaliser entièrement vos lumières en fonction de vos besoins. Mais ce projet est loin d'être parfait, je le considère toujours comme une version bêta et quelques améliorations doivent y être apportées. J'expliquerai plus en détail ce que je ferais pour l'améliorer la prochaine fois que je le construirai.

Étape 1: Pièces et outils nécessaires

Je n'ai utilisé que des pièces que j'avais dans mon bureau pour ce projet car il n'est pas entièrement optimisé. Je vais vous donner les pièces que j'ai utilisées ainsi que certaines pièces que vous pourriez utiliser pour optimiser la bande lumineuse.

Les pièces:

Wemos D1mini (ESP8266)

Relais 5v 10A

• Bande WS2812b 144LED/m
• Alimentation 5V
• Condensateur 1000uF
• Résistance de 470 Ohms
• Connecteur d'alimentation à 2 broches
• Connecteur de données 3 broches
• Bouton
• Protoboard
• Souder
• Fils 22 AWG (toronnés et flexibles c'est mieux)
• PETG clair
• PETG non transparent (j'ai utilisé du blanc)

Outils:

• Imprimante 3D
• Fer à souder
• Pince coupante
• Pince à épiler
• Multimètre
• Câble micro-USB

Optionnel:

• WS2812b avec PCB
• Bouclier Wled Wemos (grande carte de bricolage)
• Câble électrique à 3 fils
• Colle chaude

Étape 2: Impressions 3D

Pour créer les ampoules, j'ai modifié un modèle 3D que j'ai trouvé sur thingiverse (voici la source). Le modèle original a été conçu pour être des boules de Noël. Je l'ai modifié à l'aide de Fusion 360 pour ajouter un pas de vis au bas de la pièce. J'ai principalement utilisé la fonction "Filetage" de Fusion360 et réduit la taille des deux filetages de 0,15 mm sur chaque partie pour m'assurer d'avoir suffisamment de jeu pour que la pièce s'emboîte l'une dans l'autre.

Pour fabriquer la guirlande lumineuse et tenir les LED, j'ai conçu une douille avec un trou pour le fil d'alimentation et de données, un petit évidement pour la LED de la bande ws2812b et un filetage pour pouvoir visser l'ampoule dans la douille LED. Les trous pour le câblage à travers la prise sont un peu lâches pour vous permettre de mettre 4 fils au cas où vous auriez besoin d'une injection de puissance en raison de la longueur de votre bande. Dans ce cas, vous pouvez avoir 3 fils pour 5V, Data et Ground et le 4ème pour apporter un autre 5V à connecter à l'extrémité de votre bande.

Les pièces sont fabriquées de manière à ce que le fil serre les fils connectés à la lumière lorsque les deux pièces sont serrées ensemble en évitant d'arracher les fils lors de la manipulation de la guirlande lumineuse.

Pour imprimer les pièces que j'ai utilisé:

PETG transparent pour le diffuseur avec une hauteur de couche de 0,12 mm, 0% de remplissage et 2 parois pour conserver une certaine résistance

PETG blanc pour la douille LED avec une hauteur de couche de 0,12 mm, 100 % de remplissage pour limiter la lumière passant par le bas de la douille

J'ai pu imprimer toutes les prises LED en une seule impression car la qualité d'impression n'est pas trop importante sur cette impression.

Pour l'ampoule, je recommanderais d'imprimer ensuite un par un. Ils sont très fins et les imprimer tous en même temps peut vous causer une mauvaise finition sur l'ampoule et même des problèmes de résistance sur la partie filetée.

Voici les pièces imprimées en 3D utilisées pour ce projet:

www.thingverse.com/thing:4672612

Étape 3: Préparation des LED

Dans mon cas, j'ai utilisé des LED 5V WS2812b, mais j'ai remarqué que toutes les LED adressables fonctionneraient pour ce projet.

Pour cette partie, si vous le pouvez, il serait préférable d'utiliser un PCB rond ws2812b autonome pré-assemblé. Cela rendrait votre bande lumineuse beaucoup plus fiable et faciliterait le montage de la LED dans la douille LED.

Si vous utilisez une bande lumineuse ws2812b comme moi, vous devrez couper vos LED une par une de votre bande, en vous assurant d'en garder suffisamment des plots de soudure sur la bande pour souder vos fils dans les prochaines étapes.

Si vous ne parvenez pas à conserver suffisamment de surfaces de soudure sur chaque LED, vous ne pouvez conserver qu'une LED sur deux en sacrifiant une LED et en coupant toute la longueur de ses plots de soudure entre deux LED.

Ensuite, vous devrez préparer tous vos fils. Choisissez une longueur que vous voulez entre deux ampoules (j'ai choisi d'avoir environ 30cm) et un nombre de LED que vous voulez sur votre chaîne (j'ai utilisé 20 LED) et coupez l'ensemble de votre fil à la longueur que vous choisissez. Vous aurez besoin d'avoir 3 fils par LED. (Dans mon cas j'avais besoin de 3x20LEDs donc 60 fils de 30cm chacun). Votre adaptateur secteur dépendra du nombre de LED que vous utilisez dans votre bande. À pleine luminosité, 5V WS2812b nécessitent 60mA, vous devez multiplier ce nombre par le nombre de LED pour avoir la puissance requise sur votre adaptateur secteur. Dans mon cas, la puissance maximale nécessaire est de 20 LED x 60 mA = 1200 mA. J'ai utilisé un 5V/3A que j'avais dans le coin mais j'aurais pu utiliser une alimentation moins puissante.

Si vous ne prévoyez pas d'utiliser votre bande lumineuse sur un motif blanc uni avec une luminosité totale, votre bande lumineuse n'aura jamais besoin de pleine puissance. En tant que lumière de Noël, vous pouvez considérer que vous n'avez besoin que de 1A pour 40 LED.

Une fois qu'ils sont tous coupés, vous pouvez dénuder chaque côté de tous vos fils et les étamer. (C'est une étape assez longue…)

Si vous le souhaitez, vous pouvez enrouler vos fils 3 par 3 pour les rendre jolis entre les LED et les rendre moins susceptibles de s'accrocher dans votre sapin de Noël.

Vous pouvez maintenant étamer toutes les pastilles de soudure de vos LED.

Lorsque tout est en étain, mettez votre LED en place dans la douille LED, LED vers le haut.

Étape 4: Câblage

Vient maintenant la partie la plus délicate du projet. Vous devrez enchaîner toutes les LED ensemble en utilisant les fils que vous avez préparés auparavant.

Pour cela, insérez un câble à 3 fils dans l'un des trous de votre douille LED, et avec votre fer à souder, soudez les câbles aux pastilles de soudure LED. (essayez d'utiliser une pointe très fine sur votre fer à souder) Vous devez être rapide lorsque vous soudez pour ne pas chauffer et déformer la douille LED.

Pour souder vos leds en chaine, veillez à bien respecter l'orientation de vos leds !!

Vous pouvez utiliser la flèche sur chaque LED pour être sûr de respecter le sens de câblage. Si vous ne vous en occupez pas, vous ferez frire les LED câblées à l'envers.

Pour ceux qui choisissent d'enrouler les fils, vous devrez utiliser un multimètre pour repérer chaque extrémité des fils que vous devrez connecter à la LED suivante. (Il est toujours préférable de vérifier avant que de réparer après le test)

Assurez-vous que tout est bien soudé avec votre multimètre pendant le processus pour vérifier votre soudure afin d'éviter une soudure à froid ou une mauvaise soudure. Une LED mal soudée fera que toutes les LED après celle-ci ne fonctionneront pas ou mal. Si vous avez un problème de LED qui ne s'allume pas, vérifiez d'abord la soudure (je le dis par expérience;))

Étape 5: Programmation

J'ai choisi un Wemos D1 mini pour le contrôleur car j'ai déjà travaillé avec cette carte. Ils sont assez bon marché, fiables, faciles à programmer et comprennent une antenne Wifi.

J'ai trouvé le projet WLED sur github, c'est un firmware conçu pour le contrôle des LED sur le wifi, exactement ce dont j'avais besoin pour mon projet !

WLED est un très bon firmware développé par Aircoookie, compatible avec les cartes Esp8266 et ESP32 et avec de nombreuses fonctionnalités. Par exemple:

• Plus de 100 effets de foudre spéciaux
• Segments LED pour définir différents effets et couleurs sur différentes parties d'une bande LED
• Interface utilisateur de contrôle Web pour contrôler vos LED avec votre ordinateur
• Application Smartphone pour contrôler vos LED avec votre téléphone
• Télécommande infrarouge
• Compatibilité domotique
• Compatibilité de l'assistant vocal Alexa
• Ajout de relais pour contrôler votre puissance lumineuse
• Ajout d'un bouton externe pour contrôler votre LED sans Wifi
• Synchronisez plusieurs appareils WLED sur votre réseau local

Et bien plus encore…

Découvrez toutes les possibilités sur le Github du projet:

Flasher un Wled sur un esp8266 n'est pas si difficile. Il n'y a rien de spécifique nécessaire. Il vous suffit de suivre ces étapes:

Allez sur la page Wled Github pour télécharger le dernier firmware (https://github.com/Aircoookie/WLED/releases)

Pour Wemos D1 Mini téléchargez le fichier qui se termine par ESP8266.bin

Accédez à la page Python pour télécharger et installer Pytno (https://www.python.org/downloads/)

Installez la dernière version de Python pour votre système d'exploitation

Ouvrez un Terminal et utilisez les commandes suivantes:

pip installer esptool

Pour vérifier si l'outil est correctement installé, utilisez la commande suivante:

esptool.py

Si vous rencontrez des problèmes avec Esptool.py, vous pouvez essayer de télécharger le flasher esphome. Ce programme d'installation fait exactement la même chose mais utilise une interface graphique.

Vous pouvez maintenant connecter votre mini carte Wemos D1 à votre ordinateur avec le câble micro USB.

Une fois connecté utilisez la commande suivante pour flasher Wled sur la carte:

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

Il vous suffit de remplacer./WLED_X. X. X_ESP8266.bin par le chemin du fichier.bin que vous avez téléchargé précédemment.

Votre carte Wemos devrait maintenant être flashée avec succès avec WLED ?

Étape 6: Connecter la carte au WiFi

Maintenant que votre carte est flashée, lorsque vous la mettez sous tension, vous devriez voir un nouveau réseau Wi-Fi appelé WLED-AP. Essayez de vous connecter à ce réseau Wifi et utilisez ce mot de passe:

wled1234

Vous serez redirigé vers une page web, il vous suffit de suivre les étapes pour connecter la carte à votre WiFi domestique

Après avoir configuré votre carte sur votre réseau Wi-Fi domestique, passez à votre réseau Wi-Fi habituel et ouvrez un nouveau navigateur pour vous connecter au nom mDNS que vous avez configuré auparavant.

Vous devriez vous retrouver connecté à la page Web suivante:

Étape 7: Contrôler le PCB

Cette partie n'est pas une exigence pour que le système fonctionne. Vous ne pouvez connecter l'unité d'alimentation qu'à votre bande et au Wemos D1 mini, puis utiliser un fil pour connecter l'entrée de données de la bande LED à la broche D4 du Wemos D1 mini.

Je voulais essayer la fonction relais et bouton physique, j'ai donc pris un protoboard pour faire un prototype du système pour avoir une solution de preuve de travail.

J'ai principalement utilisé un schéma de câblage que j'ai trouvé sur le wiki WLED et je l'ai légèrement modifié pour ajouter le relais et le bouton en utilisant l'utilisation GPIO indiquée sur la même page du wiki WLED.

Pour ajouter le relais à votre projet, vous devez alimenter votre relais avec votre ligne d'alimentation 5V et votre masse, et connecter le GPIO12 (broche D6 sur Wemos D1 mini) à la broche de commande de votre relais. De l'autre côté du relais, connectez votre relais au milieu de votre ligne électrique 5V en connectant l'entrée 5V sur la broche d'entrée et la sortie 5V sur la broche NO (normalement ouverte) du relais. Par défaut, le micrologiciel WLED allume la broche GPIO12 lors de l'allumage des LED, en connectant la ligne 5V sur la broche NO, vous allumez le relais lors de l'allumage des LED et éteignez le relais lorsque vous nous voulons atteindre).

Vous pouvez également ajouter un bouton à votre circuit lorsque vous n'utilisez pas d'horloge pour contrôler vos LED. Pour câbler le bouton, connectez-le entre le GPIO 0 (D3 sur Wemos D1 mini) et la masse. Le bouton peut être configuré dans l'interface de l'application WLED pour effectuer des actions spéciales d'une simple pression, double pression et maintien (effet suivant, cycle prédéfini, marche/arrêt par exemple).

Le condensateur connecté sur la ligne électrique de la bande lumineuse est utilisé pour lisser la ligne électrique et absorber les pics de puissance potentiels. câblez-le après le relais et au plus près du début de votre bande LED pour une meilleure utilisation.

La résistance sur l'entrée Data Line de la bande est là pour protéger votre bande de LEDs pour brûler de cette entrée. Potentiellement, si la ligne de données est connectée mais que le rail d'alimentation positif est déconnecté, il existe un risque d'essayer d'alimenter la LED via la broche de données et de la brûler.

Si vous avez un long câble entre votre contrôleur et votre première LED, vous pouvez utiliser un Level Shifter pour avoir une entrée de données fiable sur votre chaîne LED. Il existe des composants conçus pour faire ce travail, mais vous pouvez utiliser une alternative bon marché en utilisant une LED de votre bande comme décaleur de niveau. Pour atteindre cet objectif, connectez une des LED directement sur votre protoboard à proximité de la sortie de votre contrôleur. Ensuite, vous pouvez connecter votre connecteur de bande LED après cette LED. En passant par la première LED, la ligne de données sera affectée de la même manière qu'en utilisant un levier de niveau. (Pour éviter que cette LED ne s'éclaire avec votre bande LED, il existe une option dans les préférences LED WLED à cocher pour ignorer la première LED).

Une fois que tout est câblé, prenez le temps de vérifier toutes vos connexions et vos soudures.

Si tout va bien, vous pouvez maintenant connecter votre alimentation et votre bande LED à votre circuit imprimé.

Étape 8: Activer la LED pour fonctionner avec WLED

Pour permettre à votre bande lumineuse de bien fonctionner dans Wled vous devrez vous rendre dans les paramètres de l'interface web, puis dans les préférences LED et saisir le nombre de LED que vous avez sur votre guirlande LED.

Vous pouvez également limiter le courant maximal que vous souhaitez que votre guirlande lumineuse consomme pour que votre alimentation soit très sûre.

Enregistrez vos paramètres et revenez à la page principale pour tester votre bande lumineuse.

Vous pouvez désormais choisir différentes couleurs et effets pour illuminer votre sapin de Noël !

Retrouvez un wiki complet listant tous les presets et possibilités d'effets sur la page Wiki du projet WLED:

Étape 9: Résultats

Je pense que le Light Strip est très bien sorti pour une version alpha, l'ampoule en cristal fonctionne très bien comme diffuseur avec du PETG clair et le contrôle offert par le logiciel WLED est génial. Bien sûr, ce n'est pas la dernière fois que j'utiliserai WLED pour ajouter de la lumière intelligente dans ma maison.

La prochaine fois, j'essaierai d'utiliser une bande lumineuse, j'utiliserai un composant plus fiable comme le PCB WS2812b et je pense que j'essayerai le Wled Wemos Shield qui offre un PCB plus beau avec plus de fonctionnalités (Un fusible pour encore plus de sécurité par exemple). Je vais aussi essayer de faire quelque chose d'imperméable pour la prochaine version pour offrir les possibilités d'ajouter la bande en extérieur.

Merci d'avoir lu cette instructable, j'espère que cela vous a été utile, je mettrai à jour cet article lorsque la deuxième version sera terminée, restez à l'écoute si vous êtes intéressé:)