Lâmpadas de toque sincronizadas em cores: 5 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Para este projeto faremos duas lâmpadas que são capazes de mudar de cor pelo toque e que podem sincronizar essa cor entre si pela internet. Usamos isso como um presente de Natal para um amigo que se mudou para outra cidade. Ela pegou uma das lâmpadas e a outra fica conosco. Desta forma, ambos temos uma lâmpada de aparência agradável, ao mesmo tempo que podemos enviar cores um para o outro. Esta é uma maneira legal e legal de se comunicarem, mesmo que separados, e uma forma de comunicação muito mais leve do que por texto, voz ou imagens.

Este projeto é inspirado no projeto Syncenlight do programa de rádio alemão Netzbasteln, embora tenhamos modificado o software quiet um pouco e construído lâmpadas mais sofisticadas para o nosso projeto. No vídeo você pode ver como funciona. Para fins de demonstração, as duas lâmpadas estão colocadas lado a lado - mas funcionaria até mesmo se estivessem em lados opostos do planeta (contanto que haja WiFi).

Etapa 1: habilidades, ferramentas e peças necessárias

Como precisamos soldar os componentes eletrônicos da lâmpada, as únicas habilidades especiais exigidas para este projeto são habilidades de soldagem e um conhecimento básico de eletrônica. Se você entende algumas coisas básicas sobre desenvolvimento de software, isso seria uma vantagem, porque você pode modificar o software de acordo com suas necessidades. Mas se você apenas deseja usá-lo da forma como o fizemos, basta fazer o download do software e carregá-lo em sua própria lâmpada.

As peças necessárias para a lâmpada podem ser vistas na foto acima. Se você deseja construí-lo exatamente como fizemos, então isto é o que você precisa:

• um resistor de 100kΩ
• um Wemos D1 mini (ou qualquer outra placa baseada em ESP8266)
• alguns LEDs WS2812B (um único ou uma faixa deles)
• alguns cabos
• um cabo USB (mesmo tipo que é usado para a maioria dos smartphones, precisa ser um cabo de dados)
• um vaso de metal
• um vaso de vidro
• uma lata de spray de gelo para flores (ou algo semelhante)
• duas varas de madeira
• um pequeno pedaço de papelão (do tamanho do mini Wemos D1)

Os últimos cinco itens desta lista são aqueles que usamos para um de nossos designs específicos de lâmpadas. Este é o projeto da lâmpada que usaremos como exemplo neste Instructable. Você pode construir sua própria lâmpada exatamente como esta, mas é claro que também pode ser criativo nesta parte e projetar sua própria lâmpada como quiser. Como você pode ver nas fotos, o segundo que construímos parece diferente do primeiro e já temos ideias para novos designs de lâmpadas. Portanto, esta é a parte em que existem possibilidades quase infinitas.

É claro que não precisamos apenas das peças, mas também das ferramentas para colocar tudo junto. Para isso, precisamos dos seguintes itens:

• um ferro de solda (mais solda)
• alguma lixa
• um par de tesouras
• uma arma de derreter a quente
• uma serra de madeira

Agora que temos tudo que precisamos, vamos explicar a ideia básica da lâmpada, como tudo funciona e, claro, como construir a lâmpada.

Etapa 2: a ideia básica e como funciona

A ideia básica pode ser vista no esquema de fiação. No centro do projeto está a miniplaca Wemos D1, que possui um microcontrolador ESP8266. A vantagem do ESP8266 é que ele é barato e tem WiFi diretamente a bordo, que é exatamente o que precisamos. Usamos a miniplaca Wemos D1 porque com esta placa você não precisa de nenhuma ferramenta extra para carregar o software no microcontrolador (além de um cabo de dados USB padrão). Mas qualquer placa baseada em ESP8266 deve funcionar para este projeto.

Para controlar a lâmpada, queremos usar um sensor de toque capacitivo (portanto, o mesmo princípio básico usado na maioria das telas de smartphones). Tal sensor de toque pode ser construído conectando um resistor de 100kΩ com dois pinos do ESP8266 (em nosso caso, pinos D2 e D5) e, em seguida, conectando um fio adicional ao pino D5 e soldando esse fio em uma placa de metal. Onde você solda este fio depende do projeto da lâmpada que você escolher. No esquema de fiação, usamos apenas uma placa de metal genérica, mas para o nosso projeto específico de lâmpada, soldamos este cabo à parte do pote de metal da lâmpada. Se você está interessado em como isso funciona exatamente, há uma boa explicação no site da biblioteca do Arduino que usamos para programar o sensor de toque capacitivo.

Agora que temos algo em que podemos tocar para controlar a lâmpada, a próxima coisa de que precisamos é uma fonte de luz. Para isso usamos LEDs WS2812B. Eles são amplamente utilizados em vários projetos e sua principal vantagem é que você pode controlar a cor de vários LEDs usando apenas uma conexão de dados entre o primeiro LED e o microcontrolador (no nosso caso conectado ao D8 do ESP8266). Em nosso projeto, estamos usando quatro LEDs WS2812B. No esquema de fiação, dois são mostrados, mas adicionar LEDs adicionais funciona exatamente como adicionar o segundo: O pino DOUT do segundo LED precisa ser conectado a DIN do terceiro e VSS e VDD precisam ser conectados ao pino de aterramento e o Pino 5V respectivamente. Esses LEDs WS2812B podem então ser programados facilmente, por ex. com a biblioteca NeoPixel da Adafruit.

Agora temos todos os ingredientes de que precisamos: um microcontrolador com capacidade WiFi, um sensor de toque para controlar a lâmpada e a própria fonte de luz. Nas próximas etapas, descreveremos como construir a lâmpada real e como fazer o upload do software e o que precisa ser feito para que duas (ou mais) lâmpadas possam ser sincronizadas pela Internet.

Etapa 3: soldando os eletrônicos

Portanto, em primeiro lugar, precisamos soldar todas as peças eletrônicas. Começamos soldando os LEDs WS2812B individuais (conforme mostrado e descrito na etapa anterior). Se fizéssemos este projeto novamente, provavelmente compraríamos apenas os LEDs WS2812B em forma de faixa. Essas tiras podem ser cortadas para que você tenha exatamente a quantidade de LEDs que deseja e então você só precisa soldar os conectores DIN, VDD e VSS dessa tira aos pinos D8, 5V e G do ESP8266. Seria mais fácil do que fazer da maneira que fizemos, mas soldar os LEDs WS2812B individuais também é possível, como pode ser visto nas fotos (embora nossas juntas de solda não sejam muito bonitas - mas funcionam)

Em seguida, soldamos o resistor entre os pinos D2 e D5. No pino D5 também precisamos soldar um fio adicional que será depois soldado na parte da lâmpada que deve funcionar como o sensor de toque. Nas fotos você pode ver que não soldamos o resistor diretamente na placa, mas sim os conectores na placa onde colocamos o resistor. Isso porque queríamos descobrir qual resistor funciona melhor para este projeto, mas você também pode soldar o resistor diretamente na placa.

Como último passo, agora podemos conectar nosso cabo USB ao plugue USB do Wemos D1 mini (certifique-se de que você tem um cabo de dados USB - também existem cabos que funcionam apenas para carregar, mas não para transferir dados, mas precisamos do capacidade de dados para atualizar o software posteriormente).

Etapa 4: Construindo a lâmpada

Agora que as peças eletrônicas estão prontas, podemos começar a fazer a lâmpada de verdade. Para isso, queremos iluminar o vaso por cima com os nossos LEDs e queremos que a luz da lâmpada seja difusa. Como o vidro do vaso que encontramos é muito transparente, usamos Ice Flower Spray para dar ao vidro uma aparência mais fosca. Existem várias versões de spray disponíveis que podem dar ao vidro uma aparência mais fosca ou difusa, então você pode ver o que encontrar. Se você usar este spray certifique-se de que tudo esteja bem seco antes de continuar. Isso pode levar várias horas, dependendo do spray que você está usando.

Para agora construir a lâmpada, precisamos ter certeza de que o vaso de flores de metal fica em cima do vaso na altura certa e que os componentes eletrônicos estão afixados dentro do vaso de forma que os LEDs iluminem o vaso. Para isso utilizamos os dois palitos de madeira, a lixa e a serra de madeira para fazer uma cruz. Esta cruz ficará em cima do vaso e as pontas da cruz serão coladas ao vaso. Assim podemos ter a certeza de que o vaso está na altura certa (se a cruz de madeira tiver o tamanho adequado).

Para fazer isso, primeiro usamos a serra para obter o tamanho certo dos pedaços de madeira. Em seguida, usamos a lixa para lixar uma ranhura no meio de uma das varetas. Agora colamos o outro na ranhura com a ajuda da pistola de derretimento a quente. Se a colocássemos em cima do vaso, não caberia bem, porque os palitos não estão no mesmo nível. Assim, lixamos duas novas ranhuras nas pontas do pau que fica no nível inferior, para que a cruz se encaixe perfeitamente no vaso. Isso pode ser bem visto nas fotos.

Se tudo se encaixar bem, o próximo passo é colar um pedaço de papelão no topo da cruz. Tem que ser do lado da cruz, onde não há ranhuras. Em seguida, colamos a miniplaca Wemos D1 em cima do papelão e os leds do outro lado da cruz.

A próxima etapa é soldar o cabo do sensor de toque resistivo ao pote de metal. Desta forma, podemos controlar a cor da lâmpada tocando no pote. Se isso for feito, a cruz de madeira pode ser colada no pote de metal com a pistola de hot-melt e depois a cruz e o pote podem ser colados no topo do vaso.

Como último passo, agora podemos colar o cabo USB com a super cola no vaso para que tudo fique bem e arrumado. Agora estamos quase terminando.

Etapa 5: coloque em operação

A última etapa é fazer o upload do software para a lâmpada e configurar o servidor que será usado para a sincronização da lâmpada. Se você está interessado em como o software funciona exatamente, você pode estudar o código-fonte, não entraremos em muitos detalhes aqui. Mas a ideia básica é que cada uma das lâmpadas que você deseja sincronizar precisa estar conectada ao mesmo servidor MQTT. MQTT é um protocolo de mensagens para a internet das coisas e comunicação de máquina para máquina. Se uma das lâmpadas mudar de cor, ele publicará isso no servidor MQTT, que enviará um sinal para todas as outras lâmpadas, que então os instruirá a mudar sua cor também.

Mas não se preocupe, você não precisa entender nada sobre MQTT, como funciona ou como configurar um servidor MQTT se quiser apenas usar a lâmpada. Claro, você pode instalar e configurar seu próprio servidor se quiser. Mas se você não quiser fazer isso, também existem vários serviços disponíveis onde você pode alugar um servidor MQTT hospedado na nuvem. Usamos CloudMQTT para isso, onde você pode obter um servidor muito limitado, mesmo gratuitamente (mas com funcionalidade e largura de banda suficientes para nossos propósitos). O plano gratuito é chamado Cute Cat e se você conseguir um desses, basta olhar em Detalhes → Instance Info e lá você pode ver o servidor, o usuário, a senha e a porta de sua instância MQTT. Esses valores são tudo que você precisa, então anote-os:-)

Agora, para fazer o upload do software para a lâmpada, você precisa conectar o cabo USB ao seu laptop ou computador e, em seguida, pode fazer o upload do software usando o software Arduino. Como instalar e configurar o software Arduino para uso com placas baseadas em ESP8266 é bem explicado neste Instructable, portanto, não precisamos repetir essas etapas aqui.

Depois de instalar e configurar tudo, você precisa ir para Ferramentas → Gerenciar bibliotecas no software Arduino e instalar as bibliotecas necessárias para este projeto: Adafruit NeoPixel, CapacativeSensor, PubSubClient, WifiManager (na versão 0.11) e ArduinoJson (na versão 5, não a versão beta 6). Se eles estiverem instalados, você pode baixar o código-fonte para a lâmpada de nosso repositório Github para este projeto e carregá-lo para a lâmpada usando o software Arduino.

Se tudo correr bem, a lâmpada irá iniciar e está pronta para ser usada:-) Durante a inicialização, ela piscará na cor azul e tentará se conectar a um WiFi conhecido. Na primeira inicialização, a lâmpada obviamente não sabe sobre nenhum WiFi, então ela iniciará seu próprio Hotspot (com um nome que é uma combinação de "Syncenlight" e um identificador exclusivo para o ESP8266 que você usou). Você pode se conectar, por exemplo seu smartphone para este WiFi e você será direcionado para a página de configuração da lâmpada, onde pode configurar suas credenciais de WiFi e também inserir as configurações necessárias para o servidor MQTT (aquelas que você precisava anotar alguns parágrafos anteriores). Se você tiver feito isso, a lâmpada irá reiniciar e agora está completamente pronta para uso!

Deixe-nos saber se você gostou deste projeto ou se você tiver alguma dúvida, esperamos que tenha gostado deste Instructable:-)