Dit project is een draadloze full-colour elektronische kaars. Verscheidene van deze apparaten kunnen worden geplaatst in een kamer rond en gecontroleerd met een Wi-Fi geschikt computer om speciale effecten of muziek-gesynchroniseerde lichtshows te maken.
Het volledige ontwerp van hardware en software wordt aangeboden gratis en open-source.
HARDWARE
De hardware is afhankelijk van een RN-XV Wi-Fi module om draadloze connectiviteit te verstrekken. Een PIC12F683 microcontroller communiceert met de RN-XV, verwerkt inkomende berichten van het netwerk, en genereert puls breedte gemoduleerde (PWM) signalen om te rijden een array van rode, groene en blauwe LEDs. Dit geeft het apparaat de mogelijkheid om het volledige kleurenspectrum op een volledige waaier van helderheden reproduceren.
De RN-XV WiFly module serveert een cruciale rol in de vorming van een adhoc draadloze netwerk met de computer van de controle. De module is geprogrammeerd met een uniek IP-adres. Besturingsberichten worden verzonden vanaf de computer controle via UDP-datagrammen. De gegevensindeling is uiterst eenvoudig, waardoor meerdere apparaten op het netwerk worden beheerd met minimale latency. De WiFly module automatisch verwerkt de binnenkomende UDP-datagrammen en transformeert de berichten in een asynchrone seriële stroom die kan worden gelezen en verwerkt door de PIC microcontroller de PWM controller bijeenkomen.
De PIC12F683 is een zeer klein, zuinig en handig microcontroller voor deze toepassing. Het is een eenvoudige 8-pin-apparaat, maar met een beetje inspanning, biedt alle mogelijkheden we moeten. De 12F683 ontbreekt een geïntegreerde UART, zodat alle seriële communicatie met de RN-XV wordt uitgevoerd door middel van bits-bonzen. De 12F683 biedt ook een zeer beperkte instructieset, waardoor bepaalde rekenkundige bewerkingen enigszins moeilijk uit te voeren. Echter, al deze kwesties kunnen worden overwonnen en geïmplementeerd met behulp van zuivere PIC assembler.
De grootste complicatie van deze ontwikkelingsinspanning is het feit dat de PIC12F683 microcontroller slechts één ingebouwde PWM-generator heeft. Dus drie 8-bit PWM outputs zijn geïmplementeerd in de code met behulp van algemene doel I/O pinnen en timer interrupts. Deze taak wordt bemoeilijkt omdat het PWM-routines worden gesynchroniseerd met de routine van de UART moeten (ook geïmplementeerd in de code). De eerste implementatie van deze routine resulteerde in een zeer uitgesproken glitch in de uitvoer van de PWM vanwege onderbrekingen door de inkomende seriële data. Dit probleem is opgelost door ervoor te zorgen dat de seriële bits periode muziekdruk was die deelbaar is door de PWM cyclus. Dan slechts één timer interrupt is vereist, en elke inkomende bit gewoon elke N aantal PWM cycli kan worden gelezen.
Het apparaat kan worden aangedreven door een 5-15VDC bron, die is geregeld tot 3,3 v--een eis van de RN-XV-module. De PIC12F683 heeft een veel bredere spanning meetbereik, maar 3,3 v wordt gebruikt niet alleen te handhaven van gemeenschappelijkheid met de voedingsspanning RN-XV, maar ook te garanderen van de compatibiliteit met de 3.3V signalering van de eisen van de RN-XV UART. Een andere interessante opmerking is dat de LD1117V33 lineair regulator kunnen functioneren comfortabel met tot een 15VDC ingang, zelfs in een aan-220-pakket met geen heatsink. Dit is vanwege het feit dat de RN-XV weinig huidige trekt--een van verschillende redenen waarom het werd verkozen boven de Digi XBee Wi-Fi module voor deze toepassing. Met een XBee module, zou de Vermogensdissipatie vereist voor een 15VDC ingang vereisen sommige beheersmaatregelen extra warmte, die op zijn beurt veranderingen aan de PCB vereisen zou.
Zodat het apparaat wordt echt draadloze en self-contained, macht verzorgd door 4 AA batterijen. Een geschakelde batterijhouder werkt als een ideale uitvalsbasis voor de ondersteuning van de printplaat. Omdat de circuits meestal in een decoratieve behuizing verborgen is, houdt een eenvoudig elastiekje het circuit bord op zijn plaats.
De hardware schematische en broncode voor microcontroller-firmware zijn beschikbaar voor download op de website van het belangrijkste project (zie bronnen hieronder voor hyperlink).
CONTROLE-BERICHTINDELING
De controle-berichtindeling is uiterst eenvoudig en ontworpen voor minimale latency. Elke kleur wordt onafhankelijk beheerd door het sturen van een waarde van één byte bestaande uit een 2-bitskleuren adres (A) en 6-bits intensiteitsniveau (L):
MSb LSb
A A L L L L L L
Adressen van de kleur: Rood = 00, groen = 01, blauw = 10
Intensiteit: 000000 = Off, 111111 = volledig op
Typische berichten vanuit de software bestaat uit alle drie kleur controle bytes samengevoegd tot een enkele 24-bits bericht dat zorgt voor dat alle drie kleuren tegelijkertijd worden bijgewerkt.
PCB-LAYOUT
Het circuit bord werd origineel ontwikkeld voor een ander project, zodat de lay-out van de component niet ideaal voor deze toepassing is, maar het is functioneel. De PCB lay-out gerber bestanden zijn beschikbaar voor download op de website van het belangrijkste project (zie bronnen hieronder voor hyperlink). Aandacht besteden aan de indeling van de PCB ten opzichte van het schema, omdat correct gebruik de lay-out, de sporen te bezuinigen op de U2 (microcontroller) kant tussen C4 en D1, C5 en D2, en C6 en D3. Niet snijden geen sporen op de grond zijkant. Dan jumper de U2 kant van C4, C5 en C6 aan de J1-zijkant van de R1, R2 en R3, respectievelijk. Dit zal ervoor zorgen dat de output van de microcontroller worden elk gerouteerd via current-limiting weerstanden op weg naar hun respectieve LEDs.
De primaire interface naar het PhantomLink-apparaat is een DB-9 connector. De standaard pinout is gewijzigd om de stroomvoorziening naar het apparaat. De seriële data lijnen worden alleen gebruikt voor de eerste programmering van de RN-XV (hoewel zijn meestal gemakkelijker te programmeren van de XV met de adhoc command mode).
WI-FI MODULE CONFIGURATIE
De RN-XV WiFly module moet vormen een adhoc draadloze netwerk voor de controle-laptop aan te sluiten en te communiceren met de verschillende lichten. Volg de instructies van de RN-XV voor toegang tot de opdrachtmodus, dan Voer de volgende serie van commando's en de configuratie op te slaan. Opmerking dat dit is een eenmalige procedure, dus zodra dat de instellingen worden opgeslagen in de module WiFly, ze zullen nooit veranderen.
set wlan join 4
instellen van wlan ssid PhantomLink
instellen van wlan chan 1
set ip dhcp 0
IP-adres 169.254.1.1 instellen
IP-netmasker 255.255.0.0 instellen
ip lokale 2000 instellen
instellen van de optie indeling 0
uart modus 0 instellen
sys masker 0x2100 instellen
instellen van de IP-protocol 3
uart baud 2400 instellen
BEHUIZING
De drie LEDs produceren niet een goede kleur mengsel zonder een goede manier van verspreiding van het licht. Om het juiste effect, een 4 "x 4" x 6 "doorzichtige plastic doos was bekleed met verfrommeld wit zijdepapier.
Deze behuizing biedt voldoende breedte om te verbergen van de innerlijke inhoud, en genoeg hoogte te plaatsen van de lichtbron in het midden van het vak. Het resultaat is een gloed die lijkt te zijn afkomstig uit het midden van het vak, maar heeft geen bron te onderscheiden.
SOFTWARE
De licht controller-software biedt een uitgebreide reeks van functies voor het beheersen van één of meerdere kaarsen. De software is geschreven in Java en kan worden uitgevoerd op een systeem dat kan communiceren op een Wi-Fi draadloze internetverbinding. Besturingsberichten worden verzonden via UDP-datagrammen met behulp van een eenvoudige boodschap van de 24-bits indeling. De controller-software biedt verschillende vooraf ingestelde effecten zo goed als manueel stuurorganen voor elk netwerkapparaat.
De volgorde van een hele voorstelling kan ook worden geprogrammeerd op een tijdschaal, die optioneel kan worden gesynchroniseerd naar een muziek bestands bron (gevisualiseerd aan de bovenkant van het scherm). Deze eerste uitvoering WAV-bestanden importeert (momenteel 22050/mono alleen), hoewel de toekomstige steun voor meer formaten zullen spoedig volgen.
De programmeerinterface is muis gedreven en zeer intuïtief. De gebruiker gewoon selecteert u een gebied op de tijdschaal en vervolgens met de rechtermuisknop klikt om te selecteren in een pop-upmenu van beschikbare effecten en kleuren. Elk effect en/of de kleur kan een enkel apparaat of alle worden toegepast.
Een ander interessant kenmerk is een "opleiding"-modus waarmee de gebruiker handmatig activeren een licht in real-time als de audio-bron wordt gespeeld. Deze triggers zijn opgenomen in real-time, klaar voor onmiddellijke weergave wanneer het geluid opnieuw wordt opgestart. Dit opgenomen triggers kunnen vervolgens worden geknepen en bewerkt als nodig, maar het meest vervelende werk--synchroniseren de lichten aan de audio--is al gedaan door de opleidingsproces.
BRONNEN
De firmware en software broncode, binaire bestanden en PCB bestanden zijn beschikbaar voor download op de belangrijkste project webpagina op http://www.phantomlink.com/lab/light.aspx
