Lumière d'arbre de Noël contrôlée par un jouet. : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Salut les fabricants !

Noël et le nouvel an arrivent. Cela signifie une ambiance festive, des cadeaux et, bien sûr, un arbre de Noël décoré de lumières colorées et lumineuses.

Pour moi, les guirlandes lumineuses pour sapin de Noël sont trop ennuyeuses. Pour faire plaisir aux enfants, j'ai réalisé une décoration de sapin de Noël unique qui est contrôlée par un jouet.

Dans ce manuel, je vais vous expliquer comment vous pouvez le faire.

Étape 1: L'idée

L'idée est de mettre un jouet, par exemple, un jouet doux, sous le sapin de Noël, et de le rendre intelligent. Je veux un jouet pour lire la couleur de n'importe quel objet attaché, et pour peindre un arbre dans cette couleur. Ainsi, ce sera un jeu amusant pour les enfants qui peuvent utiliser différentes choses pour peindre le sapin de Noël de différentes couleurs.

Étape 2: Préparation. Bande LED

Tout d'abord, je dois trouver un remplaçant pour les lumières de Noël habituelles.

Les nouvelles lumières doivent être lumineuses, colorées et, surtout, faciles à programmer.

Pour les lumières de Noël, j'ai choisi une bande LED numérique programmable adressable RVB ws2812b. Ces bandes LED sont très populaires, vous pouvez les trouver n'importe où. Ils sont faciles à connecter à divers contrôleurs Arduino. De telles LED sont vendues en rubans de plusieurs dizaines de pièces et sont alimentées en 5 12 ou 24 V DC. Vous pouvez lier plusieurs bandes à la suite et gérer un grand nombre de LED.

J'ai trouvé quelques bandes de ce type à la maison. Mes bandes ont 50 LED chacune et sont alimentées en 5 V DC.

2 x nœuds de chaîne de modules LED pré-soudés WS2812B ~ 18 $

Voici un remplacement possible de la boutique Amazon:

• WS2812b 5m 60leds/pixels/m Bande Led Flexible Adressable Individuellement
• ALITOVE 16,4 pi WS2812B Bande lumineuse à DEL adressable individuellement

Les rubans LED ont beaucoup de variétés. Ils diffèrent par le nombre de LED, la distance entre les LED, le regroupement, la tension d'alimentation, etc. Choisissez ce que vous voulez.

Pour mon jouet, j'ai préparé un petit sapin de Noël, donc 100 LED me suffisent.

Étape 3: Préparation. Jouet

Trouvez le jouet et décidez où placer le contrôleur de bande LED.

Cette étape est la plus importante car le résultat sera évalué par les enfants =).

Dans un magasin de jouets à proximité, j'ai trouvé un merveilleux ours du nouvel an. Vous pouvez améliorer un jouet que vous possédez déjà.

J'ai décidé de recouvrir le contrôleur de bande LED avec un tissu et de le coudre à des pattes d'ours. Je veux que l'ours ait l'air de tenir un cadeau.

J'ai acheté deux morceaux de tissu avec des motifs amusants. L'un est doux pour le substrat et le second est mince pour la couche supérieure.

Étape 4: Préparation. Électronique

Vous avez besoin de composants électroniques pour rendre le jouet plus intelligent.

J'utilise des cartes de dérivation et des boucliers Arduino du magasin Amperka. Quant à moi, ils sont très pratiques du fait d'une structure modulaire. Les modules peuvent être facilement combinés sans soudure.

Vous pouvez avoir des difficultés à les acheter, j'inclus donc des liens avec un éventuel remplacement.

Manette

J'utilise la carte de développement ESP-12 basée sur la puce ESP8266. Ces cartes sont super petites et ont suffisamment de fonctionnalités. Bon choix pour les petits projets nécessitant un espace limité, même si vous n'utilisez pas le WiFi et ne vous connectez pas à Internet.

1 x emplacement Wi-Fi Amperka ~ 19$

J'utilise cette carte de développement car elle est compatible avec d'autres modules du même fabricant.

De plus, il a une forme carrée ! Il devrait facilement tenir dans une petite boîte à cadeaux pour l'ours.

Remplacement possible:

• ESP-12E NODEMCU
• WEMOS D1 MINI

Capteur de couleur

Pour déterminer la couleur, j'utilise la carte de dérivation du capteur de couleur Amperka Troyka TCS34725. Mon capteur est compatible avec la carte contrôleur mais il peut être remplacé par celui-ci:

1 x Capteur de Couleur RVB avec filtre IR et LED Blanche - TCS34725 ~ 8$

Ce capteur utilise une interface I2C pour la communication. Il est doté d'une LED lumineuse intégrée et de paramètres étendus tels que le gain de couleur ou l'intégration des couleurs pour une reconnaissance plus précise.

Bouton

Un simple bouton compatible Arduino. Je l'utilise comme capteur tactile, signalant au contrôleur qu'il est nécessaire de lire la couleur d'un nouvel élément.

1 x module de bouton Amperka Troyka ~ 1$

Remplacement possible:

• Breakout d'interrupteur d'alimentation à bouton-poussoir Adafruit
• Module de boutons de blocs de construction électroniques

Convertisseur de tension AC-DC

Pour alimenter la bande LED et le contrôleur, j'ai acheté l'alimentation AC-DC 5V 8A.

1 x alimentation 5V 8.0A 40W ~16$

Ma bande LED est alimentée en 5V. Un courant de 8A est suffisant pour un grand nombre de LED. J'alimente également le contrôleur ESP à partir de cette alimentation. Assurez-vous d'acheter des alimentations dans des boîtiers isolés, sans plages de contact ouvertes !

Remplacement possible:

• Convertisseur d'alimentation ALITOVE 5V 8A 40W AC vers DC
• MEAN WELL original LPV-60-5 5V 8A Meanwell LPV-60 5V 40W

Optionnel:

Convertisseur de tension DC-DC et pilote WS2812b

Pour les contrôleurs Arduino, le fil de signal de la bande LED ws2812b peut être directement connecté aux broches de la carte contrôleur. La plupart des broches de la carte de développement ESP8266 ne sont pas compatibles avec la logique 5V. Il est préférable maintenant de connecter directement la bande LED à de tels contrôleurs. Pour résoudre ce problème, j'utilise ce module.

1 x pilote de bande LED Amperka Troyka ws2812 ~ 9$

J'utilise ce module car il se fixe facilement à mon contrôleur. De plus, le module dispose d'un buffer logique de 5 volts et d'un convertisseur de tension DC-DC 5 ou 3,3V. De cette façon, le contrôleur ESP peut être alimenté par un fil avec une bande LED 12 ou 24V.

Étape 5: Assemblage. Électronique

Assembler les composants électroniques. J'ai connecté mes composants comme indiqué sur le schéma ci-joint.

Le schéma peut différer selon vos composants, mais le sens reste le même.

• Connectez un bouton au contrôleur. Je l'ai connecté à la broche A2 Esp8266. Si vous n'utilisez pas de module, vous pouvez connecter un bouton momentané commun via une résistance.
• Connectez un capteur de couleur au contrôleur. Les cartes de dérivation du capteur de couleur TCS34725 communiquent via le bus I2C. Reliez les broches SDA et SCL entre le capteur et le contrôleur. Si votre carte de capteur a une broche LED pour contrôler la LED intégrée, connectez-la. J'ai lié ma broche LED à la broche A0 Esp8266.
• Connectez une extrémité de la bande LED au contrôleur. La bande LED ws2812b se connecte à un contrôleur à l'aide de la broche DI. La tension logique pour les bandes LED ws2812b est de 5V. Si vous utilisez des cartes de type Arduino, vous pouvez connecter la broche DI directement à la broche du contrôleur. La tension de niveau logique pour la plupart des cartes Esp8266 est de 3,3 V, utilisez donc un convertisseur de niveau logique ou le pilote de bande LED. J'ai soudé le fil DI Strip à la carte de commande et connecté la carte de commande à la broche A5 Esp8266.
• Attachez une autre extrémité de la bande LED à l'alimentation. Celui avec la broche DO. Si nécessaire, soudez la fiche à l'alimentation. N'oubliez pas d'isoler les fils.

Ma bande LED ws2812b est alimentée en 5V. J'ai alimenté à la fois la bande et le contrôleur à partir d'une seule alimentation AC-DC 5V. Si votre bande LED fonctionne en 12 ou 24V, utilisez le convertisseur de tension de déclassement pour alimenter toute l'électronique à partir d'une seule alimentation.

Étape 6: XOD

Programmons le contrôleur.

Comme dans mes projets précédents, j'utilise l'environnement de programmation visuel XOD pour le firmware du contrôleur.

J'ai publié quelques bibliothèques dont vous aurez besoin pour créer un programme. Alors, assurez-vous de les ajouter dans votre espace de travail XOD.

• gabbapeople/christmas-tree - La bibliothèque contient le pilote Neopixel ws2811 et le wrapper pour un capteur de couleur tcs34725.
• gabbapeople/color - Bibliothèque pour travailler avec la couleur dans XOD.

Ensuite, je vais décrire comment programmer cet appareil dans XOD.

Étape 7: Programmation

Voici les nœuds dont vous avez besoin:

Le nœud tsc-color-sensor.

C'est le premier nœud à placer sur le patch. Il est utilisé pour mesurer la valeur de couleur du capteur. Node utilise l'interface I2C pour échanger des données.

Le capteur de couleur détecte la couleur de la surface dans l'échelle RVB. La couleur est le résultat de l'interaction entre une source lumineuse, un objet et un observateur. En cas de lumière réfléchie, la lumière tombant sur un objet sera réfléchie ou absorbée en fonction des caractéristiques de la surface. La plupart des capteurs de couleur contiennent un émetteur de lumière blanche et trois capteurs d'intensité lumineuse avec des filtres de couleur.

• Les broches d'entrée LED et LUM sont destinées à la LED intégrée sur la carte de dérivation du capteur. Cette LED intégrée est un émetteur de lumière du capteur. Selon mon schéma, j'ai mis la valeur A0 sur la broche LED et défini la valeur de luminance 1 sur la broche LUM.
• La broche IT définit la valeur du temps d'intégration. Ce facteur décrit un nombre de cycles pour intégrer une couleur. Les valeurs possibles de IT sont 1, 10, 20, 42, 64, 256.
• La valeur de la broche GAIN est un facteur d'amplification. Ce coefficient rehausse la couleur. Vous pouvez augmenter la valeur de la couleur de 4, 16 ou 60 fois. Vous ne pouvez pas améliorer la couleur. Ensuite, la valeur sur la broche GAIN doit être égale à 1. J'ai obtenu le résultat le plus précis en utilisant la valeur 20 IT et la valeur 60 GAIN.
• La broche INIT déclenche l'initialisation du capteur et configure des facteurs personnalisés. Je change la valeur de la broche INIT en Au démarrage.
• La broche UPD déclenche une nouvelle lecture du capteur. Laissez cette valeur être Continue.

Le tcs-color-node génère une valeur de couleur sous la forme d'un type de couleur personnalisé.

Le nœud ws2811

Ce nœud est utilisé pour configurer la bande ou la matrice LED.

• La broche DI correspond au numéro de port de la carte auquel la bande ou la matrice LED est connectée. Selon mon schéma, je lui ai mis la valeur A5.
• Mettez le nombre de LED utilisées sur la broche SIZE. J'ai 2 bandes de LED de 50 diodes connectées les unes aux autres, j'ai donc défini la valeur SIZE sur 100.
• La broche B définit la luminosité globale de toutes les LED dans une plage de 0 à 100. J'ai réglé la luminosité sur 80.

Ce nœud initialise votre bande ou matrice LED et construit un type personnalisé ws2811 pour d'autres opérations.

Le nœud tout en couleur

Lorsque le nœud ws2811 est installé, vous pouvez contrôler la bande LED à l'aide de différents nœuds fonctionnels.

• couleur-tout. Node peint toutes les LED de la bande ou de la matrice dans une couleur sélectionnée.
• couleur-pixel. Le nœud colore notamment la LED sur la bande dans la couleur sélectionnée. Mettez le numéro de pixel sur la broche PN.
• couleur-n-pixels. Le nœud colore un groupe de N LED dans la couleur sélectionnée. Spécifiez le numéro de LED de départ du groupe à l'aide de la broche STRT. Spécifiez l'ordre d'un groupe au niveau de la broche STEP. Par exemple, pour peindre une LED sur deux commençant par le nombre 30 et se terminant par le nombre 70, mettez les valeurs suivantes: STRT = 30; N = 40 (70 - 30); ÉTAPE = 2.

Dans ce projet, je contrôle toutes les LED en même temps et utilise le nœud color-all.

Je relie la première broche d'entrée du nœud color-all à la broche de sortie du nœud ws2811. Ensuite, je relie la broche CLR d'entrée qui prend la valeur de la couleur à la broche de sortie du capteur.

Une impulsion sur la broche SET du nœud color-all déclenche un nouveau jeu de couleurs.

Le nœud du bouton

J'utilise le bouton pour informer le contrôleur d'un nouvel objet devant le capteur de couleur. Pour cela, je place le nœud bouton sur le patch et relie sa broche PRS de sortie avec la broche SET du nœud color-all. De cette façon, un clic sur le bouton génère un signal d'impulsion pour changer la couleur.

J'ai attaché le bouton à la broche A2 Esp8266, j'ai donc mis la valeur A2 sur la broche PORT.

Le nœud de purification

Le capteur de couleur peut émettre des valeurs de couleur dans une vaste gamme. Mais la bande LED n'est pas capable d'afficher les teintes intermédiaires. Pour résoudre ce problème, j'utilise uniquement des couleurs dites pures. Ils ont une teinte arbitraire, mais ont toujours leur saturation au maximum. Pour purifier une valeur de couleur, je place le nœud de purification entre les nœuds tsc-color-sensor et color-all.

Le patch est prêt. Vous pouvez appuyer sur Déployer, choisir le type de carte et le télécharger sur l'appareil.

Étape 8: Assemblage. Cadre

Je peux commencer à créer un étui souple, en m'assurant que l'appareil fonctionne comme il se doit.

En guise de cadre, j'ai imprimé un patron de la boite sur du carton épais.

Ensuite, pliez les côtés de la boîte et faites un trou carré pour le capteur de couleur.

Noter:

J'ai fabriqué ce boîtier spécifiquement pour mes composants électroniques, qui diffèrent très probablement des vôtres. L'étui n'est pas universel, d'ailleurs vous pouvez avoir un jouet complètement différent. Alors faites preuve d'imagination !

Étape 9: Assemblage. En tissu

J'ai mis deux tissus différents l'un sur l'autre.

Le tissu doux et épais est pour le volume et fin pour l'apparence. Dans les deux tissus, j'ai également fait un trou pour le capteur.

J'ai fixé le cadre en carton sur le tissu avec du ruban adhésif ordinaire. De la même manière, j'ai réparé les bords du trou.

Ensuite, j'ai coupé des morceaux de tissu supplémentaires et cousu à la main le contour du trou de l'intérieur.

Je dois dire que je ne suis pas le meilleur couturier, alors ne jugez pas la qualité. =)

Étape 10: Assemblage. Étui souple

J'ai étiré le tissu et l'ai fixé avec le même ruban adhésif. La bande restera à l'intérieur du boîtier et ne sera pas visible.

Ensuite, j'ai placé l'appareil dans un cadre et je l'ai entièrement cousu autour du contour, à l'exception d'un coin où vont les fils.

Étape 11: Assemblage. Jouet et appareil

J'ai cousu mon appareil aux pattes d'un ours en peluche.

Je voulais qu'il donne l'impression qu'il tient un petit cadeau de Noël.

Étape 12: Résultat

Une fois l'appareil programmé et fixé au jouet, vous pouvez connecter la bande LED et mettre le jouet sous le sapin !

Attachez des objets colorés au cadeau ours en peluche et l'arbre sera peint de la même couleur !

Abonnez-vous Si vous aimez ce mini-projet ! =)

Il y aura beaucoup d'instructions amusantes différentes.