Новогодняя гирлянда

The christmas lights

Описание проекта

Это моя попытка создать новогоднюю оконную гирлянду на основе светодиодов WS2812B, управляемых с помощью приложения для операционной системы Android (телефоны, планшеты и декстопы). Среда разработки IDE — VS Code + расширение PlatformIO (среда Ардуино для микроконтроллеров ESP).

Некоторые эффекты для гирлянды были придуманы и разработаны мной полностью, а также некоторые разработаны мной, но вдохновлены эффектами из других проектов. Также некоторые эффекты взяты мной полностью без изменений или с модификацией/доработкой. Источники:

• Проекты alexgyver.ru;
• Проекты wokwi.com;
• Примеры из библиотек Adafruit NeoPixel, Adafruit NeoMatrix и FastLED;
• Проекты других авторов, чьи данные, к сожалению, не сохранились.

Вы можете повторить мой проект и собрать свою собственную новогоднюю гирлянду. Андроид-приложение (скачать из RuStore) предназначено для управления по сети Wi-Fi микроконтроллером ESP8266, который в свою очередь управляет новогодней гирляндой (матрицей из светодиодов). Доступно 62 различных эффектов, включая красочные радужные переливы, бегущую строку, анимацию, 23 готовых картинки и многое другое. ВНИМАНИЕ: некоторые эффекты запускаются и отключаются с задержкой от 1 до 5 секунд, во избежание зависания не нужно много раз нажимать на включение или отключение режима, но если прошло более 10 секунд, то это неисправность.

Почти для всех эффектов достаточно изменить размер матрицы mWidth и mHeight в main.h для корректной работы. Проект создавался и отлаживался на матрице 12х13. Анимации и готовые картинки созданы сугубо под размер 12х13.

Гирлянда в виде матрицы из 12х13 светодиодов идеально подойдёт для большинства двустворчатых окон с размером оконного проема 150х150 см (обычно как раз 120 мм в ширину и 130 мм в высоту занимает стеклопакет). Если у вас окно другого размера или вы хотите повесить гирлянду на балкон, вы можете изменить размеры матрицы в исходном коде в соответствии с вашими потребностями.

Прошивка микроконтроллера

Прошить микроконтроллер, будь это отдельный модуль ESP-12E/12F в схеме или отладочная плата NodeMCU на его основе, можно напрямую через VS Code. Для этого необходимо:

1. Подключить ESP к ПК через USB или через USB to TTL CH340 (необходим драйвер для обоих вариантов);
2. Установить из магазина расширений PlatformIO IDE (https://platformio.org);
3. В боковой панели слева выбрать расширение PlatformIO (голова инопланетянина);
4. Выбрать папку TheLights как проект и открыть;
5. Оставаясь в этой вкладке выбрать PROJECT TASKS -> esp12e -> Platform -> (1) Build Filesystem Image и (2) Upload Filesystem Image (это первоначальные настройки гирлянды которые хранятся в data -> config.json)
6. Выполнить сборку (нижняя панель) PlatformIO: Build и загрузить код в микроконтроллер PlatformIO: Upload

После прошивки необходимо перезагрузить модуль ESP-12E/12F или нажать на кнопку RST на плате NodeMCU.

Сборка схемы

Соберите схему на основе платы NodeMCU или схему на основе модуля ESP-12E/12F. Для схемы на основе модуля ESP-12E/12F возможно изготовить печатную плату. Плата специально изготавливалась под ЛУТ для одностороннего стеклотекстолита. ВАЖНО! Прошивать модуль можно и в собранной схеме. В качестве светодиодов только WS2812B, можно купить в виде ленты с шагом 10 см для простоты монтажа на окно.

Технические параметры схемы:

• напряжение питания 5 В от блока питания (220 В -> 5 В); (подойдет вообще любой блок питания, главное — не превысить допустимое потребление тока. Лучше всего взять блок с запасом 20% по току)
• ток потребления схемы (матрица отключена, только отладочная плата NodeMCU) ≈ 0,250 А;
• ток потребления 156 (12х13) светодиодов белого цвета (самый прожорливый цвет) при обычной яркости (50 из 255 возможных, в прошивке в качестве стандартной) + схема в сборе ≈ 1,110 А;
• ток потребления 156 (12х13) светодиодов белого цвета при максимальной яркости (255) + схема в сборе ≈ 2,5 А;

Подключение

После прошивки микроконтроллера при подаче питания будет создана сеть Wi-Fi с автоматически сгенерированным названием (если небыли загружены настройки из файла config.json) сети по типу ESP-67B17 и паролем 11111111. Скачайте и установите из RuStore приложение. Подключитесь к создаваемой гирляндой сети и управляйте различными режимами. Для удобства дальнейшего использования можно настроить имя сети WI-FI во вкладке «НАСТРОЙКИ». После смены имени сети на ваше сеть с новым именем теперь будет запрашивать пароль, тот же пароль, что и был, который равен 11111111 (8 единиц). Настройка завершена. Из приложения пароль изменить невозможно, только через исходный код.

Управление гирляндой

Для активации эффекта, необходимо нажать на переключатель и выбранный режим активириуется. Повторное нажатие на этот же переключатель выключит данный режим. Для активации другого эффекта можно нажать сразу на другой переключатель, работающий до этого эффект прекратит работу и запустится новый.

Для включения “Различные картинки”, необходимо нажать на изображение требуемой картинки. В “Рисовалке” можно попиксельно окрашивать матрицу, для этого необходимо выбрать цвет и нажимать или медленно передвигать по матрице. Цветной квадрат снизу выполняет полную заливку гирлянды, а белый квадрат - полную очистку.

Для того чтобы при включении автоматически запускался эффект, необходимо около 3х секунд удерживать на названии выбранного эффекта. Стартовым можно сделать любой эффект, кроме всех бегущих строк, “Рисовалки” и “Различных картинок”.

Помимо смены названия, в настройках можно:

• изменить яркость от 0 до 100%. По умолчанию стоит яркость 20% т.е значение 50 из 255 возможных. Изменение значение яркости может негативно отразиться на эффектах, так как эффекты отлаживались на яркости 20%. Для некоторых эффектов яркость задана константным значением из-за особенностей этих эффектов. !!! УВЕЛИЧЕНИЕ ЯРКОСТИ ПРИВОДИТ К ПОВЫШЕННОМУ ПОТРЕБЛЕНИЮ ТОКА И СИЛЬНОМУ НАГРЕВУ СВЕТОДИОДОВ !!!;
• изменить порядок следования эффектов для эффекта “Все эффекты. Или подряд или в случайном порядке”;
• изменить длительность эффектов для эффекта "Все эффекты. Длительность задается в секундах от 10 до 3600 секунд;
• изменить размер матрицы для “Рисовалки”;
• отключить точку доступа Wi-Fi до следующей перезагрузки;
• автоматически отключать точку доступа Wi-Fi, через 5 минут после включения гирлянды;
• сбросить стартовый режим.

Возможны зависания (по сети Wi-Fi подключается, но на команды не реагирует), в случае зависания просто перезагрузить. Не оставляйте гирлянду без присмотра, отключайте на ночь.