Prosta lampka nocna RGB WiFi w stylu Xiaomi - WS2812B + ESP8266 ESP-01S + słoik

1. Wprowadzenie

Pewnego razu postanowiłem stać się właścicielem lampki nocnej RGB, którą można sterować urządzeniem mobilnym jak smartfon czy tablet, a w niedalekiej przyszłości może i nawet asystentem takim jak Google Home, czy Alexa Amazon. Nie potrzebuje dużej mocy, aby móc czytać przy jej świetle literaturę piękną i raczej preferuję podejście proekologiczne jeśli chodzi o zużycie energii. Lampka ma pełnić funkcję głównie dekoracyjną tworząc przyjemny nastrój w pomieszczeniu. Przeglądając ofertę dostępnych na rynku rozwiązań doszedłem do wniosku, że ceny tego typu urządzeń są rozczarowująco wysokie, więc postanowiłem zbudować lampkę własnoręcznie. Moją uwagę przykuł jeden z modeli marki Xiaomi, a mianowicie Mi Bedside Lamp (cena około 250 pln). Na tym projekcie będę bazował podczas budowy. Całość planuję wykonać z materiałów ekologicznych, oczywiście w miarę moich skromnych możliwości.


1.1. Lampka nocna Mi Bedside Lamp Silver.


1.2. Lampka nocna Mi Bedside Lamp Silver – schemat budowy wewnętrznej.


1.3. Lampka nocna Mi Bedside Lamp Silver – prezentacja wyglądu podświetlenia w różnych kolorach.

2. WS2812

Według producenta WS2812 jest on inteligentnym sterownikiem LED z wbudowanym źródłem światła. Bliższe rzeczywistości jest jednak stwierdzenie, że układ ten składa się z diody RGB z wbudowanym w nią sterownikiem WS2811.

Ogromną zaletą takiego rozwiązania w przeciwieństwie do konwencjonalnych diod RGB jest możliwość szeregowego łączenia i sterowania niemalże dowolną liczbą diod za pomocą pojedynczego przewodu sygnałowego z cyfrowego pinu mikrokontrolera.


2.1. Schemat szeregowego połączenia WS2812.

Na rynku dostępne są dwie wersję WS2812 i WS2812B, standardowa wersja WS2812 posiada sześć nóżek, natomiast wersja z dopiskiem B tylko cztery. Największą różnicą między modelami jest zabezpieczenie przed odwrotnym podłączeniem zasilania diody dla wersji B, gdzie w przypadku standardowej wersji kończyło się to zniszczeniem elementu elementu.


2.2. WS2812.


2.3. WS2812B.


2.4. Schemat szeregowego łączenia WS2812B.

Podczas pracy, czy zabawy z WS2812 i WS2812B należy pamiętać, aby:

- Nie przekraczać napięcia zasilania powyżej 5V, ponieważ uszkodzimy układ.
- Dodać kondensator elektrolityczny o pojemności od 100µF do 1000µF (na 6.3V lub wyższy) przy zasilaniu pierwszej diody.
- Dodać rezystor o wartości od 300Ω do 1kΩ pomiędzy mikrokontrolerem, a pierwszym pinem DIN i aby umieść go jak najbliżej diody.
- W miarę możliwości jak najbardziej skrócić odległość pomiędzy mikrokontrolerem, a pierwszą diodą.
- Nie podłączać diod przy włączonym zasilaniu. Jeśli nie mamy innego wyboru, to należy zachować kolejność: masa, zasilanie, linia sterująca, a odłączamy w odwrotnej kolejności.
- Jeżeli diody zasilane są z oddzielnego źródła zasilania, to najpierw należy doprowadzić zasilanie do diod, a następnie do mikrokontrolera.

3. Projekt i narzędzia

Główną część lampy stanowi szklany słoik, wewnątrz są warstwy rozpraszające światło w postaci kalki technicznej i białego papieru. Całość została osadzona w kartonowej podstawie. Całość będzie składała się z:

- Szklany słoik, najlepiej wypiaskowany aby dobrze rozpraszał światło. Ja użyłem słoika Ikea Dropper, ale nada się każdy inny podobny. Ten, którego użyłem nie jest idealny, ponieważ nie jest w całości wypiaskowany.
- Kalka techniczna do rozpraszania światła. Pomaga uzyskać lepsze rozproszenie, zwłaszcza gdy piaskowanie nie jest całkowite.
- Kartka białego papieru A4. Również pomocna przy rozpraszaniu, warto wąski pasek umieścić przy tuż przy diodach.
- Karton, tektura. Do do budowy podstawy, jeśli nie umiemy sobie takiej podstawy wyrzeźbić na przykład z drewna lub nie mamy drukarki 3D.
- Klej biurowy, przeźroczysta taśma klejąca.
- Ładowarka z wyjściem USB 5V 1A+. Taka, jakiej używa się się do ładowania większości smartfonów.
- Kabel USB – micro USB o długości dostosowanej do własnych potrzeb. W projekcie zastosowałem taki o długość 100 cm.
- Kondensator elektrolityczny w przedziale od 100µF do 1000µF na 6.3V. W projekcie został użyty 1000µF 6.3V.
- Rezystor o wartości od 300Ω do 1kΩ. W projekcie został użyty 470Ω ¼W.
- Gniazdo wejściowe microUSB do zasilania układu. Z racji braku gniazda użyłem moduły TP4056, co daje dodatkową możliwość zastosowania w przyszłości zasilania bateryjnego z ogniw 18650.
- Koło diod WS2812B + moduł ESP8266 (ESP-01 / ESP-01S) + łącznik ESP-01S/ESP-01 RGB LED. W tym konkretnym projekcie zostało użyte koło z 16 diodami. Cały taki zestaw można kupić w pewnym chińskim markecie online za kilka dolarów. Linka nie podam, ale wystarczy wpisać: „WS2812B ESP8266” w wyszukiwarce marketu.
- Lutownica lub stacja lutownicza, stop lutowniczy i topnik.
- Przewody, kilka cm.
- Cążki do metalu.
- Śrubokręt, nożyczki, czy inne narzędzia potrzebne do obróbki wybranego materiału.


3.1. Zestaw składający się z WS2812B, ESP-01 i łącznika.


3.2. Zestaw składający się z WS2812B, ESP-01 i łącznika.


3.3. Zestaw składający się z ESP-01 i łącznika.


3.4. Zestaw składający się z ESP-01 i łącznika.

4. Schemat połączeń

Jeśli korzystamy z gotowego zestawu, to schemat połączeń jest bardzo prosty.


4.1. Schemat połączeń wszystkich podzespołów.

5. Kod i programowanie

Sposób programowania ESP8266 ESP-01/ESP-01S został zaprezentowany w tym artykule (punkt 5. Arduino IDE):

6. Efekt końcowy

Efekt końcowy prezentuje się tak, jak to widać na poniższych zdjęciach. Należy zaznaczyć, że w rzeczywistości podświetlenie jest bardziej jednolite, niż widać to na zdjęciach. Prawdopodobnie ekspozycja podczas robienia zdjęcia byłą zbyt długa, ale ciężko zrobić w inny sposób zdjęcia w nocy bez dobrego sprzętu. Obsługa lampki odbywa się przez interfejs sieciowy pod adresem 192.168.0.100.