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Luminária de atmosfera de mesa sem fio

Manter um humor saudável em um ambiente de trabalho agitado é muito importante, e pessoas comuns costumam comprar um vaso de cacto para colocar na mesa para decoração e relaxamento. Como engenheiros, também precisamos de itens com a mesma função, e seria a coisa mais incrível fazer um pequeno bonsai luminoso por conta própria. Neste projeto, faremos uma luz ambiente de mesa sem fio iluminada. Podemos enviar comandos sem fio para controlá-la para acender em cores diferentes para combinar com nossos diferentes humores, então vamos ver como fazer isso!

Hardware​

Diagrama de Fiação​

image.png

Software​

1. Instalar Thonny​​

Fácil de começar. O Thonny vem com o Python 3.7 embutido, então apenas um instalador simples é necessário e você já estará pronto para aprender a programar. Primeiro, clique em Thonny.org para entrar na página de download. No canto superior direito da página, selecione o pacote de instalação do Thonny de acordo com o seu sistema operacional para fazer o download. Dê um clique duplo no pacote de instalação que você baixou para abri-lo e instale-o seguindo os passos.

Agora que você instalou o Thonny, abra o aplicativo. Você deverá ver a interface principal do Thonny:

  1. Barra de ferramentas: ferramentas básicas comuns, como novo, abrir, salvar, executar o script atual, parar, etc.

  2. Editor de código: área central do Thonny, onde escreveremos código em Python/MicroPython.

  3. Shell: Podemos executar comandos aqui, e os resultados dos comandos serão exibidos imediatamente no Shell. Também podemos ver as saídas do nosso código na janela Shell.

  4. Interpretador: Aqui você pode selecionar o tipo de interpretador para compilar o programa. Clique em Python 3.7.9, encontre MicroPython (Raspberry pi Pico) no menu pop-up e clique em OK para mudar o interpretador para o interpretador Pico. Você também pode clicar em "Tools>>>Options>>>Interpreter" para selecionar.

2.Conectar Wio RP2040 mini Dev Board​

Use o cabo de dados para conectar a placa de desenvolvimento ao computador e, em seguida, clique no botão "Restart backend" na barra de ferramentas. Se o Wio RP2040 for conectado com sucesso ao computador, você verá as informações da versão do MicroPython e o nome do dispositivo no Shell.

3.Código​

Para chamar o LED RGB WS2812B no MicroPython, precisamos importar o arquivo de biblioteca deste WS2812B para a memória do Wio RP2040. Isso é feito da seguinte forma: copie o código a seguir, cole-o em uma nova janela do editor Thonny e, em seguida, salve-o na placa de desenvolvimento e renomeie-o para "ws2812.py "

import array, time
from machine import Pin
import rp2

# Configure the number of WS2812 LEDs.
# brightness = 0.2

@rp2.asm_pio(sideset_init=rp2.PIO.OUT_LOW, out_shiftdir=rp2.PIO.SHIFT_LEFT, autopull=True,pull_thresh=24)

def ws2812():
    T1 = 2
    T2 = 5
    T3 = 3
    wrap_target()
    label("bitloop")
    out(x, 1) .side(0) [T3 - 1]
    jmp(not_x, "do_zero") .side(1) [T1 - 1]
    jmp("bitloop") .side(1) [T2 - 1]
    label("do_zero")
    nop() .side(0) [T2 - 1]
    wrap()
class WS2812():        
    def __init__(self, pin_num, led_count, brightness = 0.5):
        self.Pin = Pin
        self.led_count = led_count
        self.brightness = brightness
        self.sm = rp2.StateMachine(0, ws2812, freq=8_000_000, sideset_base=Pin(pin_num))
        self.sm.active(1)
        self.ar = array.array("I", [0 for _ in range(led_count)])

    def pixels_show(self):
        dimmer_ar = array.array("I", [0 for _ in range(self.led_count)])
        for i,c in enumerate(self.ar):
            r = int(((c >> 8) & 0xFF) * self.brightness)
            g = int(((c >> 16) & 0xFF) * self.brightness)
            b = int((c & 0xFF) * self.brightness)
            dimmer_ar[i] = (g<<16) + (r<<8) + b
        self.sm.put(dimmer_ar, 8)
        time.sleep_ms(10)

    def pixels_set(self, i, color):
        self.ar[i] = (color[1]<<16) + (color[0]<<8) + color[2]

    def pixels_fill(self, color):
        for i in range(len(self.ar)):
            self.pixels_set(i, color)

    def color_chase(self,color, wait):
        for i in range(self.led_count):
            self.pixels_set(i, color)
            time.sleep(wait)
            self.pixels_show()
        time.sleep(0.2)
    def wheel(self, pos):
    # Input a value 0 to 255 to get a color value.
    # The colours are a transition r - g - b - back to r.
        if pos < 0 or pos > 255:
            return (0, 0, 0)
        if pos < 85:
            return (255 - pos * 3, pos * 3, 0)
        if pos < 170:
            pos -= 85
            return (0, 255 - pos * 3, pos * 3)
        pos -= 170
        return (pos * 3, 0, 255 - pos * 3)


    def rainbow_cycle(self, wait):
        for j in range(255):
            for i in range(self.led_count):
                rc_index = (i * 256 // self.led_count) + j
                self.pixels_set(i, self.wheel(rc_index & 255))
            self.pixels_show()
            time.sleep(wait)



Em seguida, crie uma nova janela de programa para escrever o código a seguir.

import network
import mqtt
import utime
from machine import Pin, I2C, ADC, UART, SPI, PWM
from time import sleep
from ws2812 import WS2812

BLACK = (0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
YELLOW = (255, 150, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
CYAN = (0, 255, 255)
BLUE = (0, 0, 255)
PURPLE = (180, 0, 255)
WHITE = (255, 255, 255)
led = WS2812(13,10)#WS2812(pin_num,led_count)

N1 = network.WLAN_SPI(network.STA_IF)
N1.active(True)
N1.connect("CHCK","depot0510")
sleep(1)

SERVER = 'mqtt.p2hp.com'
CLIENT_ID = 'Wio RP2040_Dev_board'
TOPIC = 'RGB_LED'

def mqtt_callback(topic):
    print('topic: {}'.format(topic[0]))
    print('msg:{}'.format(topic[1]))
    if(topic[1] == "RED"):
        print('RED')
        led.pixels_fill(RED)
        led.pixels_show()
        utime.sleep(0.2)
    if(topic[1] == "GREEN"):
        print('GREEN')
        led.pixels_fill(GREEN)
        led.pixels_show()
        utime.sleep(0.2)
    if(topic[1] == "YELLOW"):
        print('YELLOW')
        led.pixels_fill(YELLOW)
        led.pixels_show()
        utime.sleep(0.2)
    if(topic[1] == "CYAN"):
        print('CYAN')
        led.pixels_fill(CYAN)
        led.pixels_show()
        utime.sleep(0.2)
    if(topic[1] == "BLUE"):
        print('BLUE')
        led.pixels_fill(BLUE)
        led.pixels_show()
        utime.sleep(0.2)
    if(topic[1] == "PURPLE"):
        print('PURPLE')
        led.pixels_fill(PURPLE)
        led.pixels_show()
        utime.sleep(0.2)
    if(topic[1] == "WHITE"):
        print('WHITE')
        led.pixels_fill(WHITE)
        led.pixels_show()
        utime.sleep(0.2)

cl = mqtt.MQTTClient(CLIENT_ID, SERVER, mqtt_port = 1883)
cl.connect()


cl.publish(TOPIC,"start")
cl.subscribe(TOPIC)
cl.set_callback(mqtt_callback)
print('ok')

led.pixels_fill(RED)
led.pixels_show()
utime.sleep(0.2)
while True:
    cl.wait_msg()
    sleep(0.1)

Observe que, na linha 20 do programa, altere o nome e a senha corretos do seu WiFi.

4.Configurando o cliente MQTT​

MQTT é um protocolo de transporte de mensagens Client Server de publicação/assinatura. O cliente pode funcionar como publicador ou assinante, ou ambos.

O publicador pode criar um tópico com mensagens anexadas ao tópico. Por exemplo, posso criar um novo tópico "Today's Weather" e o conteúdo da mensagem é "25 degrees Celsius", e então enviar a mensagem para o servidor. Depois de receber a mensagem do tópico, o publicador distribui a informação para quaisquer clientes que tenham assinado esse tópico. Ou seja, o assinante receberá a mensagem "25 degrees Celsius" somente se ele assinar o tópico "Today's Weather". Se o assinante não assinar o tópico "Today's Weather", não importa qual mensagem o publicador envie, o assinante não receberá a mensagem.

Baixe o software de servidor MQTTX e instale-o no computador e, em seguida, configure o servidor MQTT.

Usaremos o servidor gratuito "mqtt.p2hp.com" neste projeto. Servidor online

  • Endereço: mqtt.p2hp.com
  • Portas: 1883 (TCP), 8083 (WebSocket)
  • Tipo: EMQ
  • Compatível com MQTT V3.1.1/V5.0

Entre no software MQTTX para criar uma nova conexão, preencha o nome, servidor, porta, tópico e clique em "Connect" para se conectar ao servidor.

image.png

Após a conexão ser bem-sucedida, haverá um pop-up no canto superior direito do software.

Em seguida, defina o tópico e a mensagem abaixo.

image.png

Quando os dados são recebidos, o número de mensagens é exibido na parte superior. Se você não vir a mensagem, clique no tópico de inscrição.

image.png

Aqui, a implantação do cliente MQTT está concluída. Em seguida, volte para o editor Thonny e execute o código. Quando aparecer "ok" e o WS2812B conectado acender em vermelho, o programa foi executado com sucesso.

image.png

image.png

Aparência​

Para a parte externa usamos placa de acrílico + placa de madeira para fazer, você pode precisar de uma máquina de gravação a laser ou serra.

Você pode simplesmente usar meu design finalizado para a base e o painel e cortá-lo com um gravador a laser.

panel.zip

base.zip

image.png

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As seguintes partes foram então obtidas.

image.png

image.png

Em seguida, una as partes da base

image.png

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Depois cole o WS2812B na peça

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Depure o programa e observe se o hardware está funcionando corretamente

image.png

Se tudo estiver pronto, você pode usar cola quente para colar as placas restantes

image.png

image.png

image.png

Por fim, enviamos diferentes comandos no MQTTX para mudar sua cor sem fio!

Topic: RGB_LED

msg: RED,BLACK,YELLOW,GREEN,CYAN,BLUE,PURPLE,WHITE

image.png

Claro, você também pode editar o código para tentar alguns efeitos de iluminação diferentes. Compartilhe seu trabalho comigo!

image.png

image.png

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