Scale automatiche LED "Bloody Red" basate su Arduino: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

CHE COSA?

Ciao!

Ho fatto scale LED sanguinanti! È un nuovo Instructables che sfrutta alcune installazioni hardware che avevo già fatto da un precedente che potevo. Ho realizzato un'animazione ROSSA che ricorda le gocce di sangue, perfetta per essere attivata automaticamente durante quei momenti dolcetto o scherzetto!

Non appena ti avvicini alle scale "gocce di sangue" compaiono da punti casuali sulle scale e iniziano a scendere, lasciando tracce di sangue lungo il loro percorso, che gradualmente scompaiono. Il numero di gocce è un parametro nello sketch di Arduino.

Il realismo dell'effetto è esaltato dalla velocità casuale delle gocce: non scendono linearmente, ma rallentano e accelerano come fanno le gocce liquide quando scendono su una superficie (come anche il sangue).

Come ho detto, ho sfruttato alcune installazioni hardware esistenti, tuttavia la programmazione (schizzo Arduino) è completamente nuova, più alcune nuove finiture in legno per renderle completamente integrate con le scale. L'installazione hardware esistente viene replicata nei passaggi 1 e 2 e, per completezza, è presa da qui:

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

I passaggi 3, 4 e 5 sono nuovi di zecca, anche la lista della spesa sottostante è diversa.

PERCHÉ?

Le scale avevano già alcune animazioni, ma mi mancava qualcosa di specifico per Halloween. Le scale sono visibili dall'esterno della porta principale, quindi è fantastico spaventare tutti quei mostri mostrando loro del vero sangue!:)

LISTA DELLA SPESA

Ho usato i seguenti componenti, scorri verso il basso per i passaggi di costruzione:

1) 2 strisce LED ws2813 rgb da 4 m:

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

prendi la versione non waterproof, con 60 led/m. Inoltre, ho trovato una versione più economica da 5 m e ho appena tagliato 1 m dalla fine di entrambe le strisce. Nota che puoi farlo anche con i LED ws2812 e ws2812b, la luce sarà esattamente la stessa e questi sono più economici. Le ws2813 sono solo più affidabili, in quanto hanno una connessione dati ridondante, quindi se rompi un LED, il resto della striscia continuerà a funzionare. Questi erano circa 27 $ / 25 € ciascuno.

2) 4 x 2 m di profili in alluminio a U, 14 mm x 13 mm:

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

Questi erano 20€ ciascuno, circa 22$. Ho acquistato anche i cappucci terminali e le viti di fissaggio. Le viti non potevano essere installate dal lato che mi servivano, dovrebbero essere installate dal lato opposto al diffusore, quindi non mi sono servite. Invece, grazie alla pendenza delle scale e ad un certo attrito fornito dal battiscopa, sono bastati alcuni pezzi di scotch biadesivo per far aderire i profili sui battiscopa.

3) 2 x cavi Ethernet cat-5:

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

Non ho idea di quale lunghezza sia stata utilizzata qui, immagino intorno ai 2m, l'elettricista e il falegname hanno installato i cavi sotto il pavimento, passando dai battiscopa delle scale, alla stanza con la pressa a caldo. Nota che cavi troppo lunghi ridurranno la corrente e avrai bisogno di una configurazione più sofisticata per fornire la corrente corretta ed evitare di interrompere la connessione dati.

4) cavi dupont di ricambio assortiti:

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

5) come microcontrollore abilitato al wifi, ho utilizzato la prima versione del Wemos D1, ormai fuori produzione, che potete ancora trovare online:

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

Per i futuri lettori, se non lo trovi, dovrebbe funzionare anche la versione R2 del Wemos D1.

6) 2 x sensori di movimento PIR per Arduino:

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7) un alimentatore 5v, 40a, 200w:

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

Questo era 21,5 £, circa 25 € o 27 $. Probabilmente hai bisogno di meno di 40 A, ma questo era più economico di un 20 A, e con gli ampere, è sempre meglio sovradimensionare, quindi l'alimentatore funzionerà al fresco e vivrà più a lungo.

8) due listelli di pino, 36mm:

www.builderdepot.co.uk/richard-burbidge-pin…. Circa 6 euro ciascuno in Irlanda.

9) della vernice bianca a guscio d'uovo che avevo già (stessa vernice dei battiscopa)

10) sigillante siliconico, verniciabile:

www.woodies.ie/decorating/decorating-acces…. Questo era 5 euro

11) due custodie stampate in 3D per i sensori PIR, come queste:

www.thingiverse.com/thing:1374677

Ho il mio gratuitamente da un amico, non ho una stampante 3d:(

Passaggio 1: cablaggio

È necessario realizzare le seguenti connessioni:1) Strisce LED - Wemos D1

2) Strisce LED - alimentazione

3) Sensori PIR - Wemos D1

4) Sensori PIR - alimentazione

5) Wemos D1 - alimentatore

6) alimentazione - rete elettrica domestica

Preparazione: ho fatto installare due cavi Ethernet cat 5 (https://en.wikipedia.org/wiki/Category_5_cable) sotto il pavimento tra i battiscopa della starica e la pressa a caldo dal falegname e dall'elettricista prima che il falegname installasse il pavimento di legno. Un cavo per lato della scala, che fuoriesce dalla punta del battiscopa da un lato e da un foro nella parete della pressa a caldo dall'altro. Un cavo cat 5 contiene 8 piccoli cavi, divisi in 4 doppini intrecciati utilizzando 4 basi di colore diverso e 2 modelli di colore (colore solido o linea tratteggiata). Rimuovere 8-10 cm di gomma da ciascuna estremità di ciascuno dei cavi cat 5, in modo da accedere alle 4 coppie twister. Srotolare ogni coppia, in modo da ottenere 8 minuscoli cavi indipendenti. Rimuovere circa 1 cm di plastica solo da ciascuna punta di ciascun cavo minuscolo, a entrambe le estremità di ciascuno dei due cavi Cat 5. Questo passaggio richiede molto tempo e consiglio di utilizzare un correttore per cavi per farlo rapidamente. Ho usato le forbici.

Per la connessione elencata come 1), ho preso il connettore a 4 vie (più i due cavi di alimentazione extra) dalla striscia LED e ho collegato il cavo verde dal LED (il cavo dati) a uno degli 8 piccoli cavi dal cavo cat5. Per questo ho scelto i pin bianco-arancio del cavo cat 5.

Per la connessione elencata come 2), ho scelto il connettore a 4 vie (più i due cavi di alimentazione extra) dalla striscia LED e ho collegato il cavo rosso dal connettore LED (il cavo VCC) a *due* degli 8 minuscoli cavi dal cavo cat 5, ritorto insieme. Per questo ho scelto i pin blu e bianco-blu del cavo cat 5. Inoltre, ho collegato il cavo bianco dal connettore LED (il cavo GROUND) a *due* degli 8 piccoli cavi del cavo cat 5, riavvolti insieme. Per questo ho scelto i pin marrone e verde del cavo cat 5. Infine, per portare ancora più corrente alla striscia, ho collegato il cavo extra bianco dall'esterno del connettore LED (il cavo extra GROUND) a uno dei cavi piccoli del cavo cat 5 (ho scelto il pin bianco-verde del gatto 5 per questo) e il cavo rosso extra dall'esterno del connettore LED (il cavo VCC extra) a uno dei piccoli cavi dal cavo cat 5 (ho scelto il pin bianco-marrone del cavo cat 5 per questo). Il motivo per alimentare la striscia LED con 3 cavi che portano il positivo, e 3 che portano la massa, è distribuire la corrente su più pin, per evitare il surriscaldamento e per fare in modo che ai LED raggiunga abbastanza corrente. Questo avrebbe potuto essere ottenuto eseguendo un cavo più spesso solo per l'alimentazione, ma poi avrei dovuto eseguire troppi cavi separati (uno spesso per l'alimentazione, uno spesso per la massa, un cavo dati per i LED, un cavo dati per i sensori PIR, ho preferito pagare di meno l'elettricista e avere solo 1 cavo per lato installato:)

Per la connessione elencata come 3), ho collegato il pin "out" del sensore PIR a uno dei piccoli cavi del cavo cat 5 (ho scelto il pin arancione del cavo cat 5 per questo).

Per la connessione elencata come 4), ho collegato il pin "vcc" del sensore PIR al cavetto bianco-marrone del cavo cat 5 che era già collegato al cavo rosso dalla striscia LED e il pin "massa" del sensore PIR al cavetto bianco-verde del cavo cat 5 che era già collegato al cavetto bianco della striscia LED. Tutti i collegamenti di cui sopra potrebbero essere resi più ordinati utilizzando tubi termoretraibili. Non li sto usando, perché ho intenzione di rivestire il tutto con un pannello in MDF bianco posto sopra il profilo in alluminio, così da incastrare il profilo nel battiscopa. Questo nasconderà tutti i cavi e mi lascerà l'accesso nel caso siano necessarie riparazioni o ulteriori sviluppi. Queste prime 4 connessioni sono state replicate esattamente dall'altra parte della scala, dove si trova l'altro sensore PIR. Si noti inoltre che il cavo blu dal connettore LED è lasciato senza connessione, poiché si tratta dei dati ridondanti dalla striscia ws2813. Per realizzare gli altri lati dei collegamenti (cioè nella pressa a caldo), ho: a) ritorto insieme i pin blu, bianco-blu e bianco-marrone dei cavi cat 5 e ho inserito il risultato in uno dei le tre porte "+V" dell'alimentatore. b) ho ritorto insieme i pin verde, bianco-verde e marrone dei cavi cat 5 e ho inserito il risultato in una delle tre porte "COM" dell'alimentatore. a) eb) sono stati replicati per l'altro cavo cat 5 corrispondente all'altro lato della scala. Ho usato un'altra porta "+V" e "COM" dell'alimentatore. c) i due pin arancioni dei due cavi cat 5 sono stati inseriti nei pin 4 e 5 del Wemos D1 d) i due pin bianco-arancio dei due cavi cat 5 sono stati ritorti insieme e inseriti nel pin 1 del Wemos D1. Ora, se avessi usato un normale Arduino Uno con uno shield wifi o un modulo esp8266 esterno, avrei potuto lasciare le due strisce indipendenti, non attorcigliando i due cavi, e collegando i due pin ai pin 1 e 2 di Arduino. In questo modo avrei potuto controllare separatamente l'animazione dei due lati delle scale. Ho deciso di semplificare, però, e li ho tenuti uniti. Questa è una limitazione del Wemos D1 R1, che può pilotare una striscia LED compatibile con Neopixel solo dal pin 1. Non sono sicuro che l'abbiano riparato in R2, è possibile, se finisci per provare con un R2 fammi sapere se questo funziona.

Per la connessione elencata come 5), avevo molte opzioni possibili (come usare un alimentatore USB di riserva per un telefono e usare direttamente la porta microusb nel Wemos D1), ma, poiché avevo l'ultima (terza) coppia di +V e le porte COM del mio alimentatore da 40A inutilizzate, ho deciso di collegare il pin 5v del Wemos alla porta +V dell'alimentatore e il pin GND del Wemos alla porta COM dell'alimentatore. Si prega di notare che questo bypassa il regolatore di tensione interno del Wemos e funzionerà solo se l'alimentatore ha una tensione abbastanza costante, come nel mio caso. In caso contrario, rischi di bruciare il Wemos D1. Nota che nella foto vedrai un cavo microusb collegato al Wemos D1. Beh, non è collegato a niente dall'altra parte, l'ho lasciato lì per quando devo collegare il Wemos al laptop per programmarlo. Come scoprirai nel passaggio successivo, sto programmando il Wemos in modalità wireless OTA (Over The Air) ora, in modo che il cavo possa essere rimosso per sempre.

Per il collegamento indicato come 6), l'elettricista ha lasciato un cavo bianco collegato a un interruttore con fusibile, che trasportava 220v, che spuntava dal muro. Quindi tutto quello che dovevo fare era togliere un po' di gomma all'estremità del cavo bianco, rimuovere circa 1 cm di gomma da ciascuno dei tre contatti, quindi collegare il marrone alla porta "L" dell'alimentatore, il blu nella porta "N" e il giallo-verde nella porta "terra". Questo è stato di gran lunga il passaggio che ha richiesto più tempo, anche perché non ho usato gli strumenti adatti per staccare la gomma del cavo, ho solo usato delle forbici da cucina. L'ho sempre fatto in questo modo, quindi il mio tasso di errore era solo 3/35 (dove 35 è 8 pin da ciascun cavo cat 5 e ciascuna estremità di essi, più i 3 pin dal cavo di rete domestica), cioè ho dovuto rifare -tagliare 3 pin in totale su 35 connessioni. Tuttavia, puoi farlo probabilmente più velocemente con uno spelafili adeguato.

Passaggio 2: montaggio dei LED e dei profili in alluminio

Questo è piuttosto facile una volta individuata la migliore sequenza di passaggi. Consiglio quanto segue:

1) con l'aiuto di un'altra persona, prendere entrambi i profili da installare da un lato, metterli sopra il battiscopa con il diffusore rivolto verso l'altro lato delle scale, decidere quale zona delle scale si vuole coprire (le nostre scale erano lunghi 4,4 m e avevamo solo 4 m di profili in alluminio) e segnalo con una matita.

2) posizionare 3 o 4 pezzi di scotch biadesivo lungo la lunghezza di ciascuno dei due profili in alluminio (o direttamente sul battiscopa). Ok, ho mentito, non avevo lo scotch biadesivo, quindi ho finito per usare lo scotch normale arrotolato su se stesso per formare un cerotto biadesivo. Funziona.

3) rimuovere delicatamente il diffusore dai profili in alluminio (attenzione alle dita!)

4) posizionare i profili sul battiscopa (cioè sullo scotch), assicurandosi che lo scotch sia nascosto tra il profilo e il battiscopa. Assicurati anche che il diffusore sia rivolto verso l'altro lato delle scale, non verso l'alto, altrimenti non otterrai l'effetto desiderato. In altre parole, l'immagine allegata qui è solo per riferimento, non seguire l'immagine con le misure in quanto installa il diffusore rivolto verso l'alto. Ora devi prendere una certa sicurezza nel fare i passaggi successivi, il mio consiglio è di chiedere aiuto a una seconda persona e far fare alla persona con le dita più piccole:

5) srotolare la striscia LED, posizionarla accanto (ma all'esterno) del profilo in alluminio e assicurarsi che tutti i LED finiscano correttamente all'interno della linea a U. all'estremità superiore della striscia, hai il connettore, che è più spesso del profilo in alluminio. Prendi nota di dove andrà a finire una volta che la striscia sarà all'interno della linea a U.

6) rimuovi la copertura del nastro biadesivo che trovi dietro la bobina LED (se non hai un nastro biadesivo qui, prendine uno e montalo per tutta la lunghezza della bobina. Niente chiazze sporadiche, ti bisogno dell'intera lunghezza coperta da nastro). Avevo un biadesivo di qualità 3M, quindi c'era pochissimo margine di errore. Se non presti abbastanza attenzione, il nastro si attaccherà o al profilo, o al battiscopa, o a un altro pezzo del listello stesso, o ai gradini, e non è facilissimo rimuoverlo.

7) inserire il connettore superiore della striscia LED facendolo scorrere insieme ai primi 2-3 pixel nell'estremità del profilo. Assicurati di corrispondere al livello di cui hai preso nota nel passaggio 5)

8) ora chiedi alla persona con le dita più piccole di premere delicatamente ogni pixel contro l'estremità della linea a U. Prenditi il tuo tempo mentre lo fai. Se hai preso nota di tutte le lunghezze correttamente, ti ritroverai con l'ultimo LED a soli 2-3 mm all'interno della linea a U all'altra estremità.:)

Passaggio 3: finitura dell'incastonatura in legno

Ora devi coprire tutto con listelli in modo che sembri incastonato nelle scale.

Metti più silicone che puoi tra i profili in alluminio e il muro. Servirà come mattone di base per posare ulteriore silicone quando si mette il listello sopra.

Preparare il listellare carteggiando con carta vetrata a grana sempre più fine. Ho iniziato con 40 e ho finito con 120. Dipingi il listellare con la stessa vernice dei tuoi battiscopa. Fateli asciugare!!!

Dai loro tutti i passaggi di cui hanno bisogno. Nel mio caso erano 2, per abbinare il lavoro fatto dal pittore sui battiscopa.

Posare i listelli sopra i profili in alluminio. Finirai con dei buchi. Riempi quelli piccoli con il silicone. Per quelli grandi, taglia piccoli pezzi di listellare e ripeti i passaggi precedenti fino a riempire tutti i fori.

Passaggio 4: programmare il microcontrollore

Carica il codice allegato sul microcontrollore. Cambia il tuo ssid wifi e la password in modo da poter caricare un nuovo schizzo in modalità wireless tramite gli aggiornamenti OTA.

Il programma ha le seguenti caratteristiche:

1) è parametrico nel numero di gocce di sangue. Modifica questa riga per avere più/meno gocce:

#define DROPS 5

2) attiva automaticamente le gocce quando viene rilevato un movimento

3) quando il movimento viene interrotto, mantiene in esecuzione le gocce attualmente attive. Quando ogni goccia raggiunge il fondo, si dissolvono e le luci si spengono di nuovo.