Escadas automáticas LED "Bloody Red" baseadas em Arduino: 5 etapas (com imagens)

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

QUE?

Oi!

Eu fiz escadas de LED sangrentas! É um novo Instructables que aproveita alguma instalação de hardware que eu já tinha feito em um I'ble anterior meu. Fiz uma animação RED que lembra gotas de sangue, perfeita para ser ativada automaticamente durante aqueles momentos de doces ou travessuras!

Assim que você se aproxima da escada "gotas de sangue" aparecem de lugares aleatórios da escada e começam a descer, deixando rastros de sangue pelo caminho, que vão desaparecendo aos poucos. O número de gotas é um parâmetro no esboço do Arduino.

O realismo do efeito é reforçado pela velocidade aleatória das gotas: elas não descem linearmente, mas diminuem e aceleram como as gotas líquidas ao descerem em uma superfície (como o sangue também).

Como eu disse, aproveitei algumas instalações de hardware existentes, no entanto, a programação (esboço do Arduino) é totalmente nova, além de um novo acabamento de madeira para torná-los totalmente embutidos nas escadas. A instalação de hardware existente é replicada nas etapas 1 e 2 e, para completar, é obtida a partir daqui:

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

As etapas 3, 4 e 5 são novas, mas a lista de compras abaixo é diferente.

PORQUE?

A escada já tinha algumas animações, mas estava faltando algo específico para o Halloween. As escadas são visíveis do lado de fora da porta principal, então é muito legal assustar todos aqueles monstros mostrando a eles um pouco de sangue verdadeiro!:)

LISTA DE COMPRAS

Usei os seguintes componentes, role para baixo para ver as etapas de construção:

1) Tiras de LED 2 x 4m ws2813 rgb:

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

pegue a versão não impermeável, com 60 leds / m. Além disso, encontrei uma versão de 5m mais barata e cortei apenas 1m do final de ambas as tiras. Observe que você também pode fazer isso com os LEDs ws2812 e ws2812b, a luz será exatamente a mesma e estes são mais baratos. Os ws2813 são apenas mais confiáveis, pois têm uma conexão de dados redundante, portanto, se você quebrar um LED, o resto da faixa continuará funcionando. Estes custavam cerca de 27 $ / 25 € cada.

2) Perfis de alumínio em linha de 4 x 2m, 14 mm x 13 mm:

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

Estes custavam 20 € cada, cerca de 22 $. Também comprei as tampas dos terminais e os parafusos de fixação. Os parafusos não podiam ser instalados no lado que eu precisava, eles deveriam ser instalados no lado oposto ao difusor, então eles não foram úteis para mim. Em vez disso, graças à inclinação das escadas e a alguma fricção proporcionada pelo rodapé, alguns pedaços de fita adesiva dupla foram suficientes para encaixar os perfis sobre os rodapés.

3) 2 cabos Ethernet cat-5:

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

Não tenho ideia de qual comprimento foi usado aqui, acho que em torno de 2m, o eletricista e o carpinteiro instalaram os cabos sob o piso, indo desde os rodapés das escadas, até a sala com a prensa. Observe que cabos muito longos reduzirão a corrente e você precisará de alguma configuração mais sofisticada para fornecer a corrente correta e evitar interromper a conexão de dados.

4) cabos duplos sortidos sobressalentes:

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

5) como microcontrolador habilitado para wi-fi, usei a primeira versão do Wemos D1, agora descontinuada, que você ainda pode encontrar online:

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

Para futuros leitores, se você não encontrar, a versão R2 do Wemos D1 também deve funcionar.

6) 2 x sensores de movimento PIR para Arduino:

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

7) uma fonte de alimentação 5v, 40a, 200w:

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

Isso era de 21,5 £, cerca de 25 € ou 27 $. Você provavelmente precisa de menos de 40A, mas era mais barato do que 20A e, com os amperes, é sempre melhor superdimensioná-la, então a fonte de alimentação funcionará fria e durará mais.

8) duas tiras de pinheiro, 36 mm:

www.builderdepot.co.uk/richard-burbidge-pin…. Aproximadamente 6 euros cada na Irlanda.

9) alguma tinta de casca de ovo branca que eu já tinha (mesma tinta dos rodapés)

10) selante de silicone, pintável:

www.woodies.ie/decorating/decorating-acces…. Isso era 5 euros

11) duas caixas impressas em 3D para os sensores PIR, como estas:

www.thingiverse.com/thing:1374677

Eu tenho o meu de graça de um amigo, não tenho uma impressora 3D:(

Etapa 1: Fiação

Você precisa realizar as seguintes conexões: 1) Tiras de LED - Wemos D1

2) Tiras de LED - fonte de alimentação

3) Sensores PIR - Wemos D1

4) Sensores PIR - fonte de alimentação

5) Wemos D1 - fonte de alimentação

6) fonte de alimentação - rede de energia da casa

Preparação: Eu tinha dois cabos Ethernet cat 5 (https://en.wikipedia.org/wiki/Category_5_cable) instalados sob o piso entre os rodapés do staricase e a prensa quente do carpinteiro e do eletricista antes que o carpinteiro instalasse o chão de madeira. Um cabo de cada lado da escada, saindo da ponta do rodapé em uma extremidade e de um orifício na parede da prensa quente na outra extremidade. Um cabo cat 5 possui 8 pequenos cabos, divididos em 4 pares trançados usando 4 bases de cores diferentes e 2 padrões de cores (cor sólida ou linha tracejada). Remova 8-10 cm de borracha de cada extremidade de cada um dos cabos cat 5, para acessar os 4 pares de torção. Solte cada par, de modo que fique com 8 minúsculos cabos independentes. Remova cerca de 1 cm de plástico apenas de cada ponta de cada cabo minúsculo, em ambas as extremidades de cada um dos dois cabos cat 5. Esta etapa consome muito tempo e eu recomendo usar um descascador de cabos adequado para fazê-lo rapidamente. Usei uma tesoura.

Para a conexão listada como 1), peguei o conector de 4 vias (mais os dois cabos de alimentação extras) da faixa de LED e conectei o cabo verde do LED (o cabo de dados) a um dos 8 pequenos cabos do cabo cat 5. Eu escolhi os pinos branco-laranja do cabo cat 5 para isso.

Para a conexão listada como 2), peguei o conector de 4 vias (mais os dois cabos de alimentação extras) da faixa de LED e conectei o cabo vermelho do conector de LED (o cabo VCC) a * dois * dos 8 minúsculos cabos do cabo cat 5, torcidos novamente. Eu escolhi os pinos azul e branco-azul do cabo cat 5 para isso. Além disso, conectei o cabo branco do conector LED (o cabo TERRA) a * dois * dos 8 pequenos cabos do cabo cat 5, torcidos novamente. Escolhi os pinos marrom e verde do cabo cat 5 para isso. Por fim, para trazer ainda mais corrente para a tira, conectei o cabo branco extra de fora do conector de LED (o cabo terra extra) a um dos minúsculos cabos do cabo cat 5 (eu escolhi o pino verde-branco do gato 5 para isso), e o cabo vermelho extra de fora do conector de LED (o cabo VCC extra) para um dos pequenos cabos do cabo cat 5 (eu escolhi o pino marrom-branco do cabo cat 5 para isso). A razão para alimentar a faixa de LED com 3 cabos trazendo o positivo e 3 trazendo o aterramento é distribuir a corrente por mais pinos, para evitar superaquecimento e garantir que corrente suficiente chegue aos LEDs. Isso poderia ter sido alcançado executando um cabo mais grosso apenas para alimentação, mas então eu teria que passar muitos cabos separados (um grosso para alimentação, um grosso para aterramento, um cabo de dados para os LEDs, um cabo de dados para os sensores PIR. Preferi pagar menos ao eletricista e ter apenas 1 cabo de cada lado instalado:)

Para a conexão listada como 3), conectei o pino "out" do sensor PIR a um dos minúsculos cabos do cabo cat 5 (escolhi o pino laranja do cabo cat 5 para isso).

Para a conexão listada como 4), conectei o pino "vcc" do sensor PIR ao minúsculo cabo branco-marrom do cabo cat 5 que já estava conectado ao cabo vermelho da faixa de LED e o pino "aterramento" do sensor PIR ao minúsculo cabo branco-verde do cabo cat 5 que já estava conectado ao cabo branco da faixa de LED. Todas as conexões acima podem ser feitas mais organizadas usando tubos termoencolhíveis. Não vou usá-los, pois pretendo cobrir tudo com um painel de MDF branco colocado em cima do perfil de alumínio, para embutir o perfil no rodapé. Isso ocultará todos os cabos e me dará acesso caso sejam necessários reparos ou desenvolvimentos adicionais. Essas primeiras 4 conexões foram replicadas exatamente do outro lado da escada, onde está o outro sensor PIR. Observe também que o cabo azul do conector de LED é deixado sem conexão, já que são os dados redundantes da faixa ws2813. Para perceber os outros lados das conexões (ou seja, na prensa a quente), eu: a) torci novamente os pinos azul, branco-azul e branco-marrom dos cabos cat 5 e inseri o resultado em um dos as três portas "+ V" da fonte de alimentação. b) torci novamente os pinos verde, branco-verde e marrom dos cabos cat 5 e inseri o resultado em uma das três portas "COM" da fonte de alimentação. a) eb) foram replicados para o outro cabo cat 5 correspondente ao outro lado da escada. Usei outra (s) porta (s) "+ V" e "COM" da fonte de alimentação. c) os dois pinos laranja dos dois cabos cat 5 foram inseridos nos pinos 4 e 5 do Wemos D1 d) os dois pinos branco-laranja dos dois cabos cat 5 foram torcidos juntos e inseridos no pino 1 do Wemos D1. Agora, se eu tivesse usado um Arduino Uno normal com uma blindagem wi-fi ou módulo esp8266 externo, poderia ter deixado as duas tiras independentes, não torcendo os dois cabos e conectando os dois pinos aos pinos 1 e 2 do Arduino. Dessa forma, eu poderia ter controlado a animação dos dois lados da escada separadamente. Decidi simplificar, porém, e os mantive unidos. Esta é uma limitação do Wemos D1 R1, que pode acionar uma faixa de LED compatível com Neopixel apenas do pino 1. Não tenho certeza se eles fixaram isso no R2, isso é possível, se você acabar tentando com um R2 me avise se isso funcionar.

Para a conexão listada como 5), eu tinha muitas opções possíveis (como usar uma fonte de alimentação USB sobressalente para um telefone e usar diretamente a porta microusb no Wemos D1), mas, como eu tinha o último (terceiro) par de + V e portas COM da minha fonte de alimentação 40A não utilizadas, decidi conectar o pino 5v do Wemos à porta + V da fonte de alimentação e o pino GND do Wemos à porta COM da fonte de alimentação. Observe que isso ignora o regulador de tensão interno do Wemos e só funcionará se a fonte de alimentação tiver uma tensão bem constante, que foi o meu caso. Do contrário, você corre o risco de queimar o Wemos D1. Observe que na imagem você verá um cabo microusb conectado ao Wemos D1. Bem, ele não está conectado a nada do outro lado, eu apenas o deixei lá para quando eu tiver que conectar o Wemos ao laptop para programá-lo. Como você descobrirá na etapa posterior, estou programando o Wemos sem fio OTA (Over The Air) agora, para que o cabo possa ser removido definitivamente.

Para a conexão listada como 6), o eletricista deixou um cabo branco conectado a um interruptor fundido, carregando 220v, saindo da parede. Então, tudo que eu tive que fazer foi tirar um pouco da borracha da extremidade do cabo branco, remover cerca de 1 cm de borracha de cada um dos três contatos e, em seguida, conectar o marrom na porta "L" da fonte de alimentação, o azul na porta "N" e o verde-amarelo na porta "terra". Essa foi de longe a etapa mais demorada, também porque não usei as ferramentas adequadas para retirar a borracha do cabo, apenas usei uma tesoura de cozinha. Sempre fiz assim, então minha taxa de erro foi de apenas 3/35 (onde 35 são 8 pinos de cada cabo cat 5 e cada extremidade deles, mais os 3 pinos do cabo de rede da casa), ou seja, eu só tive que repor - corte 3 pinos no total de 35 conexões. No entanto, você pode fazer isso provavelmente mais rápido com um decapador de cabos adequado.

Etapa 2: encaixando os LEDs e os perfis de alumínio

Isso é bastante fácil, uma vez que você descubra a melhor sequência de etapas. Eu recomendo o seguinte:

1) com a ajuda de outra pessoa, pegue os dois perfis para instalar de um lado, coloque-os sobre o rodapé com o difusor apontando para o outro lado da escada, decida qual área da escada você deseja cobrir (nossa escada tinham 4,4 m de comprimento e tínhamos apenas 4 m de perfis de alumínio) e marque com um lápis.

2) coloque 3 ou 4 pedaços de fita adesiva scotch ao longo do comprimento de cada um dos dois perfis de alumínio (ou diretamente no rodapé). Ok, eu menti, eu não tinha fita adesiva bi-adesiva, então acabei usando fita adesiva normal enrolada sobre si mesma para formar um adesivo bi-adesivo. Funciona.

3) remova suavemente o difusor dos perfis de alumínio (cuidado com os dedos!)

4) coloque os perfis no rodapé (isto é, na fita adesiva), certificando-se de que a fita adesiva está escondida entre o perfil e o rodapé. Certifique-se também de que o difusor está apontando para o outro lado da escada, não apontando para cima, caso contrário, você não obterá o efeito desejado. Em outras palavras, a imagem anexada aqui é apenas para referência, não siga a imagem com as medidas, pois isso instala o difusor apontando para cima. Agora você precisa ter alguma confiança para fazer as próximas etapas, meu conselho é obter a ajuda de uma segunda pessoa e fazer com que a pessoa com os dedos menores faça o seguinte:

5) desenrole a faixa de LEDs, coloque-a próxima (mas fora) do perfil de alumínio e faça com que todos os LEDs fiquem dentro da linha-U. na extremidade superior da tira, você tem o conector, que é mais grosso que o perfil de alumínio. Anote onde isso vai parar quando a tira estiver dentro da linha-U.

6) remova a tampa da fita bi-adesiva que você encontra atrás do carretel de LED (se você não tiver uma fita bi-adesiva aqui, pegue uma e coloque-a em todo o comprimento do carretel. Sem patches esporádicos, você precisa de todo o comprimento coberto por fita). Eu tinha um bi-adesivo de qualidade 3M, então havia muito pouco espaço para erros. Se você não prestar atenção, a fita grudará no perfil, ou no rodapé, ou em outro pedaço da própria tira, ou nos degraus, e não é muito fácil removê-la.

7) insira o conector superior da faixa de LED deslizando-o junto com os primeiros 2-3 pixels na extremidade do perfil. Certifique-se de corresponder ao nível que você anotou na etapa 5)

8) agora, peça à pessoa com os dedos menores que pressione suavemente cada pixel contra a extremidade da linha-U. Leve o seu tempo enquanto faz isso. Se você tomou nota de todos os comprimentos corretamente, você acabará com o último LED apenas 2-3 mm dentro da linha U na outra extremidade.:)

Etapa 3: Concluindo a incorporação de madeira

Agora você precisa cobrir tudo com stripwood para que pareça embutido nas escadas.

Coloque o máximo de silicone possível entre os perfis de alumínio e a parede. Ele servirá como um tijolo básico para colocar mais silicone quando você colocar a tira de madeira por cima.

Prepare a tira lixando com uma lixa de grão cada vez mais fino. Comecei com 40 e terminei com 120. Pinte a stripwood com a mesma tinta de seus rodapés. Deixe secar !!!

Dê a eles quantos passes forem necessários. No meu caso foram 2, para coincidir com o trabalho do pintor nos rodapés.

Coloque as ripas por cima dos perfis de alumínio. Você acabará com buracos. Preencha os minúsculos com silicone. Para os maiores, corte pequenos pedaços de tiras e repita os passos acima até que todos os buracos sejam preenchidos.

Etapa 4: programe o microcontrolador

Faça upload do código anexado ao microcontrolador. Altere seu ssid de wi-fi e senha para que você possa fazer upload de um novo esboço sem fio por meio de atualizações OTA.

O programa possui os seguintes recursos:

1) é paramétrico no número de gotas de sangue. Altere esta linha para ter mais / menos quedas:

# define DROPS 5

2) ele aciona automaticamente as quedas quando o movimento é detectado

3) quando o movimento é interrompido, ele mantém as gotas atualmente ativas diminuindo. Quando cada gota chega ao fundo, elas se dissolvem e as luzes se apagam novamente.