Low-Poly Iron Man With Wifi-Controlled LED Strips: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang interactive na wall art piece na ito ay humigit-kumulang na 39 "taas at 24" ang lapad. Pinutol ko ang kahoy sa Clemson University's Student Makerspace, pagkatapos ay iginuhit ko ang lahat ng mga triangles at inilagay ang mga ilaw sa likuran nito. Ang nagtuturo na ito ay lalakad sa kung paano ko ginawa ang eksaktong piraso na ito, sana ang konsepto nito ay magbigay inspirasyon sa iba na gumawa ng kanilang sariling natatanging piraso ng sining. Gumagamit ito ng isang ESP8266 microcontroller na may address na WS2812B LED strip lights at regular RGB LED strip lights.

Mga Bahagi at Kagamitan

• 1/4 "kahoy - 40" ng 28 "(Max na sukat para sa aming laser cutter)
• 1/8 "opaque acrylic - TAPPlastics (Gumagamit ako ng Lighting White, 69%)
• Battery pack - TalentCell 12V / 5V baterya pack (Gumamit ako ng 12V / 6000mAh pack)
• RGB LED strip - 6ft ish (Standard 4 wire, ang 5050 na bersyon kung saan ang RGB light ay lahat sa isang module)
• TIP122 transistor para sa kontrol ng PWM ng maraming mga ilaw
• WS2812B LED strip - 2ft ish (Ginamit ko ang bersyon na may 144 LED's per meter)
• ESP8266 NodeMCU microcontroller
• Solid core 22 gauge connector wire (link1 - link2 - link3 - link4)
• Ilang 300Ω ish resistors
• Mga pintura
• Kulayan - Karamihan ay ginamit kong pintura ng Craft Premium. Mga detalye sa hakbang sa pagpipinta

Mga kasangkapan

• Pag-access sa isang laser cutter (Gumamit ako ng isa sa Clemson)
• Panghinang
• Mainit na baril ng pandikit (mahalaga ito)
• Mga cutter / striper ng wire
• Adobe Illustrator
• Pasensya

Hakbang 1: Disenyo sa Illustrator

Ang pinagmulang imahe ay isang paglalarawan ni William Teal, mangyaring bigyan ang kanyang portfolio ng pagtingin para sa iba pang mahusay na mga gawa niya: https://www.behance.net/tealeo93 (Sa palagay ko sa kanya ito - Sinundan ko ang butas ng kuneho ng GoogleImages, Pinterest, GraphicDesignJunction, Behance)

Natagpuan ko ang pinagmulang imahe mula sa isang paghahanap sa google para sa "Low-Poly Iron Man" o "Geometric Iron Man Wallpaper". Na-download ko ang larawan at binuksan ito sa Adobe Illustrator.

Susunod, ginamit ko ang tool sa panulat sa Illustrator upang manu-manong gumuhit ng bawat linya sa imahe. Ginawa ko ito upang ang laser cutter ay maaaring mag-ukit ng lahat ng mga linya sa loob bilang isang vector cut na nakatakda sa mababang lakas sa halip na kinakailangang masira ang buong imahe. Tumagal ng ilang oras upang gawin (aka tungkol sa 3 mga yugto ng klase sa paaralan)

Kapag ang larawan ay ganap na nakabalangkas pinagsama ko ang lahat ng mga linya na iyon at pagkatapos ay gumuhit ng mga hugis para sa mga kamay, dibdib, at mata. Inilagay ko ang lahat sa isang pangkat at itinakda ang kanilang kulay ng pagpuno na asul upang madali kong mapaghiwalay. Kinopya ko ang mga iyon sa isang hiwalay na file para sa acrylic cut.

Para sa bahagi ng acrylic nais kong i-maximize ang kahusayan ng aking piraso ng acrylic kaya't na-upload ko ito sa website na ito https://svgnest.com/ at na-upload ang isang file na may mga piraso lamang ng acrylic cut at hinayaan itong "pugad" ng mga bahagi. Gumagamit ito ng ilang mga pag-ulit at mga cool na algorithm upang matukoy ang pinaka mahusay na layout ng iyong mga bahagi sa sheet upang i-minimize ang basura. Inilalabas nito ang pagsasaayos na nasa IronManAcrylic.ai file.

Hakbang 2: Laser Cutting

Bago i-cut ang kahoy ay spray ko itong pininturahan ng panimulang aklat at pagkatapos ay gaanong na-sanded ito upang masimulan itong makinis. Ginawa ko ito upang ang pintura sa paglaon ay dapat na lumabas nang pantay-pantay.

Kapag pinutol ko ang balangkas hanggang sa kahoy ginamit ko ang 100% lakas na 6% na bilis (sa palagay ko) sa aming 60W Epilog Fusion M2 40 sa Clemson Makerspace. Gumana ito para sa karamihan sa mga ito, ngunit ang kahoy ay napaka warped sa isang sulok kaya talagang kailangan kong muling ituro ang laser para sa sulok na iyon at patakbuhin muli ang bahaging iyon ng hiwa.

Dahil gumuhit din ako ng mga linya para sa lahat ng mga triangles sa loob, nagamit ko rin ang isang vector cut upang mabilis na maiukit ang lahat ng mga linyang iyon tulad ng ipinakita sa video sa itaas. Ito ay makabuluhang mas mabilis kaysa sa magiging raster etch ng file. Sa palagay ko ginamit ko ang 70% na bilis at 50% na lakas - kakailanganin mo lamang mag-eksperimento.

Ang 1/8 acrylic ay una kong pinutol sa 100% lakas at 8% na bilis na medyo napakalakas at naiwan ang ilang mga scorch mark sa hindi protektadong acrylic, kaya't ginawa ko ito sa 14% na bilis at gumana ito tulad ng isang alindog.

Hakbang 3: Pagpipinta

Kaya naman Marami. Pagpipinta. Tantyahin ko na ito ay tungkol sa 20 oras ng pagpipinta.

Kung iniisip mo ang tungkol sa paggawa ng isang proyekto na may maraming mga triangles tulad nito, mangyaring huwag itong pintura mismo. Bayaran lamang upang mai-print ang imahe sa metal o kahoy at pagkatapos ay gupitin iyon, o i-print ito sa ibang bagay at idikit ang piraso sa isang bagay na solid. Huwag lamang pintura ang iyong sarili maliban kung gusto mo ang pagpipinta.

Gumamit ako ng FrogTape painters tape upang ibalangkas ang bawat tatsulok sa piraso habang pininturahan ko ito. Binigyan ako nito ng mas pare-pareho na mga resulta kaysa sa aking maagang pagtatangka sa pagpunan ng bawat tatsulok sa pamamagitan ng kamay nang walang anumang mga hangganan ng tape.

Nagbibigay ang FrogTape ng mga linya na mas malutong kaysa sa puti o asul na pinturang tape. Ang iyong oras at katinuan ay ganap na nagkakahalaga ng sobrang $ 2 / roll ng tape. Kung nais mo itong maging mas payat maaari kang gumamit ng isang exacto na kutsilyo upang gupitin ang nangungunang mga layer ng tape sa kahit na mas maliit na mga piraso upang kapag binabalangkas mo ang isang tatsulok na ito ay hindi nito tinatakpan ng maraming mga kalapit na triangles.

Mura ako at walang masyadong karanasan sa pagpipinta kaya gumamit ako ng 2 oz na bote ng pintura mula kay Michael's o Hobby Lobby. Nalaman ko na ang linya ng Craft Smart Premium ay saklaw nang maayos, at nagtapos gamit ang pinturang CraftSmart Premium Metallic Festive Red na halo-halong puti o itim upang gumawa ng 95% ng aking mga pulang shade. Ang dilaw ay ang Craft Smart premium na dilaw lamang, na may isang maliit na ginto na itinapon bilang isang pagtatangka upang gawin itong bahagyang makintab.

Kung alam mo ang isang murang-pinturang pintura na mas sumasaklaw - mangyaring ipaalam sa akin sa mga komento !! Madalas kong kailangang gumawa ng dalawang coats ng pintura upang wala sa puti sa ibaba ang maipakita, at nais kong magkaroon ng mas mahusay na pintura na maiiwasan iyon.

Sa sandaling ang lahat ay pininturahan (ngunit bago nakadikit sa mga piraso ng acrylic) Gumamit ako ng isang makintab na malinaw na spray ng amerikana upang maprotektahan ang pintura at gawin itong makintab.

Hakbang 4: Mga Acrylic na Piraso at Acrylic Backlight

Ang paglakip ng mga piraso ng acrylic ay isang maliit na hamon dahil ang aking workbench / desk at ang piraso ng kahoy ay parehong warped, kaya walang paraan na maaari kong garantiya na ang lahat ay mananatiling patag na sapat para maitakda ang aking epoxy. Bilang isang solusyon, dinikit ko ang kahoy sa mesa malapit sa piraso ng acrylic na aking dinikit at unang ginamit ang mainit na pandikit upang hawakan ang bawat piraso ng acrylic sa lugar. Ang mainit na pandikit ay makikita mula sa harap na bahagi ng acrylic, kaya ginamit ko ang Gorilla Glue ng dalawang bahagi epoxy na inilapat sa isang palito upang permanenteng hawakan ang mga piraso ng acrylic sa lugar. Bumalik ako sa pamamagitan ng maliit na pliers at pried ang orihinal na mga piraso ng mainit na pandikit.

Gumawa ako ng isang hiwalay na light module para sa bawat piraso ng acrylic. Una kong pinutol ang isang piraso ng 1/4 itim na board ng bula sa isang sukat na bahagyang mas malaki kaysa kinakailangan at iginuhit dito ang isang balangkas ng piraso ng acrylic. Pagkatapos ay pinutol ko at na-tape ang mga LED strip para sa piraso na iyon sa isang paraan na halos sakop ang acrylic lugar

Ang hakbang na ito ay mas mahusay na magagawa sa isang prototyping board at ilang mga terminal ng tornilyo, ngunit wala ang mga nasa kamay nang handa akong simulan ang pagkakabit nito. Bilang isang workaround, pinutol ko ang ilang mga babaeng pin ng header pin sa 4 na input - Ground, 5V in, data in, data out. Mainit kong nakadikit ang babaeng header strip sa foam board at nagsimulang paghihinang ng lahat ng mga ilaw.

Ang paghihinang ay talagang mapaghamong dahil sa kung gaano kaliit ang mga solder pad. Sa kabutihang palad mayroon akong dalawang mga pagkakataon para sa lahat ng mga power at ground pad dahil ang bawat strip ay maaaring maibigay ng lakas sa alinman sa dulo. Inilatag ko ang mga piraso upang ang data wire ay dumaloy sa isang pattern ng serpentine. Gumagamit ako ng isang soldering iron na may naaayos na temperatura at nalaman kong gusto ko ang temperatura na nasa itaas na dulo ng saklaw na kulay na berde - Marahil ay ginusto ko itong mainit dahil ang soldering iron na ginamit ko ng maraming taon ay mura at walang kontrol sa temperatura at tumakbo mainit.

Kapag na-solder na ang lahat, gumamit ako ng isang exacto kutsilyo (na may sariwang talim) upang i-cut ang mga piraso ng foam board upang maipaloob ang mga ilaw at mabawasan ang pagdugo. Gumamit ako ng puti sa halip na itim dahil mas mahaba ang paghuhubad ko rito at talagang ito ay isang magandang bagay sapagkat pinapayagan nito akong makita nang madali mula sa likurang bahagi kung ang seksyon ng mga LED strips ay nakabukas sa panahon ng pagsubok na hakbang ng mga kable ng lahat.

Hakbang 5: Ang Natitirang Elektronika

Palaging sinusubukan kong i-wire ang aking mga proyekto sa pamamagitan ng unang paglalagay ng mga input ng kuryente, pagkatapos ay ang controller, pagkatapos ang iba pang mga elemento ng board at peripheral. Mainit kong nakadikit ang baterya pack sa lugar at pagkatapos ay itinuro ang split DC jack cable upang ang pag-input ng singilin ay madaling ma-access mula sa isang gilid ng proyekto para sa madaling pag-charge. Ang baterya pack ay dumating na may split cable at sinabi ng mga tagubilin na mainam na singilin ang baterya habang ginagamit ito.

Nilagyan ko ng kanibal ang isang murang micro-usb cable at pinalitan ang micro USB end ng isang DC barrel jack upang magamit ko lang ang 5V input. Inilagay ko ang 5V sa isang boltahe na riles ng breadboard at sa pin ng ESP8266 Vin, pagkatapos ay igiling sa ground rail at isang ground pin ng ESP8266 (lahat ng mga bakuran ay dapat na magkabit nang panloob sa controller kaya't hindi mahalaga kung alin ang)

Ang mga pamantayang RGB LED strip ay kinokontrol ng isang PWM signal mula sa controller. Gayunpaman, ang mga microcontroller ay maaari lamang magbigay ng 20mA-50mA ng kasalukuyang bawat pin depende sa controller. Ang bawat LED sa strip ay nangangailangan ng paligid ng gaanong lakas, kaya kailangan naming gumamit ng ilang uri ng transistor upang makontrol ang mga piraso. Ang ilang mga lugar na lumitaw sa mga paghahanap sa google ay nagmungkahi ng TIP122 transistor na maaaring lumipat ng 5 amps o 40W ng lakas - higit sa sapat para sa aming aplikasyon. Hindi talaga sila dinisenyo upang magkasya sa isang breadboard, ngunit kung iikot mo ang bawat kawad sa 90 ° pagkatapos ay magkakasya ito sa mga puwang ng breadboard. Orihinal na binalak kong i-tornilyo ang isang maliit na heatsink sa bawat isa, ngunit pagkatapos ng ilang pagsubok ay napagpasyahan kong hindi sila sapat na maiinit para sa kinakailangan. Ako ang nag-wire sa bawat input ng transistor sa isang pin sa inatasang ESP8266 para sa output ng PWM

Ang RGB LED strips na nangyari na nagkaroon ako ng "lumalaban sa tubig" na patong ng goma, at bilang isang resulta ay hindi mananatiling nakadikit sa kahoy pati na rin ang nais ko. Bilang isang workaround, pinutol ko ang maliliit na piraso ng foam board at nakadikit ang piraso ng foam sa kahoy at pagkatapos ay nakadikit ang LED strip sa mga iyon.

Hakbang 6: Pangkalahatang-ideya ng Programming

Gumagamit ang proyektong ito ng iba't ibang mga aklatan upang makontrol ito mula sa isang app ng telepono na tinatawag na Blynk, naka-on / naka-off mula sa isang Amazon Echo, at ang code ay maaaring ma-update sa pamamagitan ng wifi. Ang ilan sa mga ginamit na aklatan ay nasa ibaba

Blynk -

Ang Blynk ay isang serbisyo na nagbibigay-daan sa simpleng kontrol sa pagitan ng isang microcontroller ng ESP8266 at isang napapasadyang app ng telepono. Pinapayagan ka ng app ng telepono na bumuo ng isang application na may mga pindutan, slider, tagapili ng kulay RGB, at marami pa. Ang bawat "widget" ay nagbabago ng isang halaga na maaaring makuha mula sa Blynk app tuwing nagpapatakbo ka ng isang tiyak na pagpapaandar.

OTA (Over the Air) Update- kasama ang default na library kasama ang ESP8266

Alexa Wemo Emulator -

Trick ang Amazon Echo sa pag-iisip na ang iyong proyekto ay isang switch ng ilaw ng Wemo. Pinapayagan ka ng code na tukuyin ang isang function na tatakbo kapag nagpadala ang Alexa ng "turn on" signal at isang hiwalay na pagpapaandar para sa signal na turn off. Maaari mong tularan ang maramihang mga aparato (hanggang sa 10) na may isang solong controller na nagbibigay-daan sa mas maraming kakayahang umangkop. Ang aking code ay naka-set up upang ang Echo ay makahanap ng dalawang mga aparato na pinangalanang "Iron Man" at "Night Light". Pareho silang proyekto na ito at ang tagakontrol na ito, ngunit kung bubuksan ko ang "Night Light" tatakbo ito ng isang function na may mga madilim na puting ilaw, kung saan habang binubuksan ang "Iron Man" ang panlabas na mga LED strip sa pula at ang mga piraso ng acrylic sa puti.

Ang pag-edit ng Arduino sa Visual Studio gamit ang vMicro

Gumagamit ako ng Visual Studio sa trabaho sa loob ng ilang buwan ngayon at gustung-gusto ko ang lahat ng mga tool na autocomplete na na-built in nito, kaya pagkatapos ng ilang paghanap ay nalaman kong maaari ko talagang gamitin ang Visual Studio sa halip na ang normal na Arduino IDE. Ang isang solong lisensya sa computer vMicro ay nagkakahalaga ng $ 15 para sa mga mag-aaral, na sa aking palagay ay lubos na sulit kung gagastos ka ng higit sa ilang oras sa pag-program ng Arduino code.

FastLED vs Neopixel

Gumagamit ako ng FastLED sa aking mga proyekto nang simple sapagkat nakakita ako ng higit pang mga pagpapaandar sa online na nagawa para dito, at sa puntong ito gumawa ako ng maraming mga proyekto gamit ito kaya't marami akong code na muling gagamitin. Sigurado akong gagana rin ang silid-aklatan ng Neopixel kung nagtrabaho ka ng sapat. Plano kong ilagay ang lahat ng aking mga pasadyang pagpapaandar sa GitHub para magamit ng ibang tao, hindi ko pa ito napapasyahan.

Hakbang 7: Mga Tip sa Programming

Pangkalahatang Istraktura

Ako ay isang inhinyero ng kontrol sa aking trabaho at madalas naming ginagamit ang isang istilo ng programa na tinatawag na PLC na programa. Ang uri na ito ay katulad ng Arduino na mayroon itong isang loop na patuloy na tumatakbo bawat ilang milliseconds at nakikipag-usap sa mga input / output, na tumatalon sa pagitan ng iba't ibang mga "estado" sa code. Halimbawa, ang code ay maaaring pindutin ang isang hakbang na pakikitungo sa isang conveyor kung saan kung may tray sa conveyor magpapatuloy ito sa estado na 45, ngunit kung walang tray ay magpapatuloy ito sa estado ng 100. Ang istilo ng pagprograma na ito ay nagbigay inspirasyon sa aking code, bagaman Gumawa ako ng ilang mga pagbabago upang mabasa ko lang ang isang string sa halip na isang numero ng estado.

Gumagamit ako ng isang pandaigdigang variable (commandString) upang subaybayan kung aling ilaw ang estado ng proyekto. Bilang karagdagan, gumagamit ako ng isang boolean na tinatawag na "animate" masyadong matukoy kung ito ay masisira sa isang pagpapaandar o hindi. Kaya't kapag pinindot mo ang "Klasikong mode" na pindutan sa Blynk ang aking code ay magtatakda ng animate sa false (upang masira ito sa kasalukuyang pag-andar) at itakda ang commandString sa "RunClassic". Ang bawat pag-andar ay patuloy na sumusuri para sa pag-input mula sa Blynk, Alexa, at OTAUpdate sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng isang function na "CheckInput".

Mga Pandaigdigang variable

Gumagamit ako ng mga global variable upang subaybayan ang ilang mga setting sa aking proyekto. Ang mga variable na ito ay naisimula bago ang aking code sa pag-setup, na ginagawang ma-access ang mga ito sa anumang pagpapaandar sa aking code.

• globalBightness (0-255)
• globalSpeed - ang bilis ng animation ng anumang mga animated na function. Ang proyektong ito ay may kupas na mga bahaghari lamang
• globalDelayTime - Kailangan ng FastLED tungkol sa 30 microseconds upang magsulat ng impormasyon sa bawat LED, kaya't itinakda ko ang variable na ito sa NUM_LEDS * 30/1000 + 1; pagkatapos ay magdagdag ng pagkaantala (globalDelayTime) pagkatapos ng karamihan sa mga oras na ginagawa ko ang FastLED.show () upang ang utos ay hindi magambala.
• _r, _g, _b - mga halagang pandaigdigan na RGB. Sa ganoong paraan ang iba't ibang mga pindutan ng scheme ng kulay ay maaaring baguhin ang pandaigdigang mga halaga ng r / g / b at tawagan ang parehong pag-andar sa huli

Ang pagbibigay ng pangalan ng controller ng update ng Arduino OTA

Kinuha ako ng isang nakakainis na halaga ng paghahanap hanggang sa malaman ko kung paano pangalanan ang tagakontrol gamit ang over the air update function. Literal na isama lamang ang linyang ito sa seksyon ng pag-set up ng iyong code bago ang "ArduinoOTA.onStart (" -

ArduinoOTA.setHostname ("IronMan");

vMicro na may mga tip sa Visual Studio

Minsan ang visual studio ay makakakita ng ilang mga problema sa malalim na mga file tulad ng karaniwang mga file na C ++ at magtapon ng ilang mga error. Subukang i-on / i-off ang iba't ibang mga uri ng mga mensahe ng error hanggang sa magkaroon ka lamang ng mga error sa iyong bukas na proyekto at hindi sa anumang mga sumusuporta sa mga file. Maaari mo ring buksan ang code sa Arduino IDE at tingnan kung ito ay susukatin doon o kung magbibigay ito ng isang mas kapaki-pakinabang na code ng error.

Mabilis

Mensahe sa akin kung ang Instructable na ito ay tumaas nang higit sa ilang linggo at hindi ko pa rin nalalaman kung paano ilalagay ang aking mga pasadyang pagpapaandar sa GitHub.

Ang FastLED ay nakalista bilang pagiging tugma sa ESP8266, ngunit ang mga kahulugan ng pin ay maaaring hindi tama. Sa dokumentasyon para sa FastLED sinasabi nitong maaari mong subukang isama ang isa sa mga sumusunod na linya bago ang # isama

• // # tukuyin ang FASTLED_ESP8266_RAW_PIN_ORDER
• // # tukuyin ang FASTLED_ESP8266_NODEMCU_PIN_ORDER
• // # tukuyin ang FASTLED_ESP8266_D1_PIN_ORDER

Gayunpaman, sinubukan ko ang lahat ng tatlo at hindi kailanman nag-match ang lahat ng aking mga pin. Kasalukuyan kong ginagamit ang huling linya at tinanggap ko lang iyon kapag sinabi ko sa FastLED na gamitin ang pin D2 talagang gumagamit ito ng pin D4 sa aking controller.

Kahit na ang aking mga ilaw ay lamang ang murang chinese knockoff ng Neopixels, sinabi ko pa rin sa FastLED na tratuhin sila bilang Neopixels sa pag-setup

• FastLED.addLeds (leds, NUM_LEDS);
• FastLED.setCorrection (KaraniwangLEDStrip);
• //FastLED.setMaxPowerInVoltsAndMilliamps(5, maxMilliamps); // Kapaki-pakinabang para sa mga proyekto na pinapatakbo ng baterya
• FastLED.setBightness (globalBright);

Hakbang 8: Pangwakas na Produkto

Ta-da!

Huwag mag-atubiling magkomento o mag-email sa akin ng mga katanungan - Gustung-gusto ko ang bagay na ito at nais kong makatulong sa ibang tao na gumawa ng mga cool na proyekto. Suriin ang aking website para sa ilang iba pang mga proyekto na nagawa ko at ilan sa aking pagkuha ng litrato: www.jacobathompson.com