Olá Habr! Trago a sua atenção uma tradução do artigo
“DIY Smart Lamp”, de
Maciej Matuszewski .
Um guia passo a passo sobre como fazer a transição de uma ideia inventada para um produto em funcionamento.
Esperando contra a realidade
Você já se perguntou as seguintes perguntas?
- A cola quente pode consertar TUDO?
- É difícil fabricar equipamentos inteligentes?
- Você pode derramar concreto em uma forma de papelão?
Se não, talvez seja a hora. Mas se você fez, então seja bem-vindo ao clube! Recentemente, tivemos um hackathon interno no
EL Passion , e eu tive uma ideia difícil. Fazendo uma lâmpada!
Lâmpada inteligente.
Lâmpada inteligente feita de concreto.
Luminária inteligente de madeira / concreto com fita LED ...
E BLUETOOTH!
Em dois curtos dias do hackathon (com pouca sobrecarga), fizemos tudo!
Tudo começou com a eletrônica
Cerca de dois meses atrás, comecei a brincar com eletrônica. Eu queria ampliar meus horizontes, descobrir quais cabos cortar no caso de um levante de máquinas inteligentes e ir além do meu conhecimento em Frontend Engineering. Eu acho que a maioria de vocês pode ser semelhante.
Comecei com o básico, obtive alguns componentes, examinei os tutoriais e não pude decidir o que fazer a seguir.
Após cerca de dois meses, lembrei-me de que um hackathon estava sendo preparado!
Também vi recentemente
Stephanie Nemeth falando em uma conferência em que ela mostrou coisas fantásticas que você pode fazer com o Arduino e a luz de fundo RGB. Então, decidi que quero fazer algo tão legal quanto isso.
Mas eu queria fazer algo que fosse útil, funcional e exigisse habilidades em bricolage, programação e eletrônica.
Decidi sobre a coisa mais óbvia que pode ser feita com a ajuda de lâmpadas - lâmpadas. E eu encontrei a montagem perfeita de bricolage que eu queria imitar.
Lâmpada DIY de um tutorial do YouTube Creators DIY
Eu já tive uma ideia. Agora eu preciso de um time.
Lançamento - Team Building
Três dias antes do hackathon, costumamos fazer uma apresentação onde apresentamos nossas idéias ao restante da empresa e reunimos pessoas que trabalharão em nosso projeto. Eu não sou um grande vendedor, então o meu parecia algo assim:
Hmmm, então sim, eu quero fazer uma lâmpada inteligente de concreto. Muito obrigado.
Apesar da falta de informações, minha equipe tinha cinco pessoas interessadas em participar! Tínhamos um conjunto impressionante de habilidades:
- Maciej - Eu era o CEO do grupo. Planejei a montagem, certifiquei-me de que tínhamos tudo o que precisávamos e ajudei a juntar todas as peças (figurativa e figurativamente).
- Wojtek - ele assumiu o cargo de chefe do departamento de eletrônica. Ele planejou o circuito, criou um protótipo e trabalhou com a Yakub (iOS) para garantir que o Bluetooth funcionasse. Ele também fez questão de não queimarmos o prédio.
- Ula - Chefe de concreto da oficina de carpintaria e cola quente. Ela garantiu que fizéssemos tudo certo, mantivemos os prazos e trabalhávamos na carcaça da lâmpada de madeira.
- Sim - Team Handyman. Apareceu quando mais precisamos, e garantimos que nossa parte “manual” da montagem funcionasse.
- Yakub é o chefe do departamento de desenvolvimento móvel. Verifique se temos um incrível aplicativo nativo, multiplataforma, mas na verdade o único aplicativo iOS, porque quem usa o Android para controlar a lâmpada.
Compras
Vamos dar uma olhada na lista de compras . Listei apenas o que usamos e constantemente embutido na lâmpada. Todo o equipamento adicional, o Arduino (prototipagem, carregamento de código no AVR) e os componentes que invadimos não são levados em consideração.
Custo total: 159 zlotys (cerca de 43 dólares).
Você pode obter todos os itens a um preço mais baixo, mas, no nosso caso, era bastante urgente.
Placas, concreto, lixa e outras coisas úteis.
Parte 1: Fundação de concreto
A fase de construção do projeto foi um teste emocionante. Nas primeiras duas horas que passamos discutindo como fazer uma base para o concreto que atendesse aos seguintes requisitos:
- Deixe espaço na parte inferior para eletrônicos
- Deixe dois orifícios para os botões de matiz e saturação
- Deixe espaço para uma mão de madeira
Chegamos a algo assim:
Parece simples, mas não foi tão fácil de fazer. Para criar a base, usamos uma caixa de papelão, muita fita cinza, uma caixa de “rato mágico 2”, dois canudos de plástico e um pouco de cola quente.
Depois misturamos e adicionamos concreto.
Não para pessoas com intolerância à lactose, desculpe.
Como não queremos que o curativo se deforme, usamos mais fita e quatro litros de leite. Também colocamos a base de madeira em concreto, para termos um lugar para ela mais tarde (embora quase a esquecemos). Tudo isso é equivalente a uma “solução rápida” nos sistemas de produção, mas como eles dizem:
Se parece estúpido, mas funciona, não é estúpido
Pessoas inteligentes
Esta citação se tornou nosso lema para o resto da assembléia.
Não tenho uma imagem da base imediatamente após removê-la do gesso, mas aqui está depois de um pouco de moagem e já com a alavanca de madeira instalada. Também adicionamos pés de silicone para impedir que o concreto arranhe a bancada.
Parte 2: Mão de madeira
O suporte consiste em duas partes separadas: a parte superior da lâmpada e a base com um cabo dentro. Nós os conectamos com um parafuso grande, para o qual perfuramos orifícios nas partes superior e inferior.
Milagrosamente, não queimamos o escritório.
Acontece que medir as coisas corretamente é difícil.
Começamos fazendo o braço.
Visualização completa.
A parte superior era bastante complicada porque exigia um trabalho delicado com um ferro de soldar, mas vamos começar pelo básico. Fizemos isso com três pedaços de madeira, dois finos (laterais) e quadrados. Primeiro, colamos tudo juntos, fizemos um furo para o parafuso grande que mantém as partes superior e inferior juntas. Depois de um pouco de moagem, para compensar o fato de as tábuas estarem ligeiramente curvas, Ula pintou a mão e, quando secou, continuei e comecei a instalar tiras de LED nela.
A primeira coisa que fiz foi determinar como cortar a faixa de LED. Não queríamos colocar uma peça longa dentro, pois ela não daria muita luz, portanto, medindo quanto cabíamos, cortei em três tiras, cada uma com tamanho de 35 cm, e depois soldei o cabo principal com a primeira peça. Tira de LED e usou um tubo termo-retrátil para garantir a conexão.
Tubos termo-retráteis e juntas de solda conectam duas tiras de LED.
Depois de colar a primeira faixa na árvore, percebi que havia esquecido quais cabos eu conectei às saídas de vermelho, verde, azul e 12V +. Foi um pequeno revés, mas, felizmente, tínhamos um multímetro que nos permitia verificar as conexões.
A próxima coisa que eu precisava fazer era soldar as duas tiras de LED em série com a primeira parte. Levei algum tempo, mas consegui fazê-lo, apesar do ferro de solda de US $ 8 com uma ponta, que diminuía a cada uso. Testamos isso conectando o cabo à tábua de pão e usando um dos codificadores rotativos para mudar a cor.
O braço, como mostrado na figura acima, também era bastante complexo
A parte inferior do braço era complicada porque tivemos que inserir o cabo dentro dele. Pensamos em cortá-lo ao meio, alocar um pouco de espaço e depois dobrá-lo juntos, mas será propenso a erros e demorado. No final, decidimos colar três pedaços de madeira adicionais para deixar espaço para o cabo, conforme mostrado no gráfico. Essa também é a razão pela qual a parte dentro da base é um pouco mais estreita.
Nos faltavam algumas peças, pedaços de madeira e um parafuso que segurasse nossas mãos juntas. Fizemos uma pequena pausa no trabalho e fomos à loja comprar todas essas coisas.
A cor natural dos pinheiros não era tão boa, então Ula pintou as partes superior e inferior da lâmpada para que se tornassem um pouco mais escuras. Deixamos secar durante a noite e, no dia seguinte, ligamos, e ficou ótimo!
O processo de pintura.
A localização dos cabos dentro da lâmpada.
Parte 3: software para aplicativo iOS
Eu não estava envolvido no processo de criação de um aplicativo iOS, por isso não posso entender melhor o código. Yakub assumiu a liderança e entregou o aplicativo de trabalho até o final do primeiro dia. No segundo dia, ele o expandiu adicionando recursos mais incríveis, como o suporte Ambilight, quando a lâmpada sincroniza cores com ele durante a reprodução do vídeo (demonstração no final do artigo).
Houve alguns problemas com a conexão Bluetooth, mais precisamente, um módulo Bluetooth foi conectado ao iOS, mas não ao Android, e o outro foi o contrário. Agora a lâmpada funciona apenas com iOS, mas para MVP isso é suficiente. E o módulo Bluetooth pode ser facilmente trocado, se necessário, pois não é soldado no lugar.
Código do aplicativo IOS
Com base na minha experiência, posso dizer que o aplicativo parece impressionante e a velocidade com que o Yakub forneceu também é incrível!
Código Arduino / ATmega
Todo o código-fonte aberto no GitHub . Você pode passar por isso. Não vou entrar em detalhes técnicos profundos de como isso funciona. Wojtek, que escreveu a maior parte do código, seria melhor para isso, então criei uma visão geral de como tudo funciona. Um algoritmo simplificado é o seguinte:
Algoritmo simplificado do software da lâmpada
Movendo-se do Arduino para o ATmega
Wojtek escreveu a primeira versão do código para o Arduino, e mais tarde atualizei-o para funcionar em um chip ATmega comum. As diferenças são mínimas desde que introduzi apenas duas grandes mudanças:
Excluí uma das conexões seriais - anteriormente tínhamos uma conexão serial, usada para depuração (impressão no console do computador) e outra para Bluetooth. Quando mudamos para o ATmega, não precisamos mais de uma depuração, que liberou dois pinos e simplificou as conexões.
Alterei a localização dos pinos - para melhor colocar tudo no layout, alterei a localização física, o que exigia uma alteração nos pinos de referência no código.
Se você estiver interessado, poderá ver uma solicitação de recebimento, que contém as diferenças de todas as alterações.
Parte 4: Eletrônica
Nosso plano era bastante ambicioso por um período tão curto, mas, felizmente, Wojtek era bastante inteligente e costumava brincar com a eletrônica, então ele era o "líder" nesta parte.
Começamos com as etapas das crianças, testando várias soluções por tentativa e erro. Wojtek trabalhou no código e no circuito ao mesmo tempo e verificou como tudo funciona. A parte eletrônica da lâmpada consistia em:
- Microcontrolador - Cérebro
- Dois botões com botões para controlar o brilho, matiz e saturação
- Módulo Bluetooth para controle sem fio
- Faixa de LED para luz
Primeiro, usamos um Arduino em vez de um microcontrolador independente e colocamos tudo no layout para simplificar o processo de desenvolvimento. No final do segundo dia, tínhamos tudo relacionado ao painel de protótipos. Bluetooth, codificadores rotativos e Arduino. Veja como ficou a sessão de demonstração:
Também conseguimos gravar um chip Bluetooth ...
Parte 5: Vamos torná-lo menor!
Após o hackathon, eu queria passar algum tempo e apertar os eletrônicos para que eles se encaixassem dentro da lâmpada para que a montagem fosse concluída. Para comprimir a eletrônica, eu tive que:
- Substitua o Arduino pelo ATmega328
- Planejar conexões em papelão
- Solde o soquete do AVR para que possamos substituí-lo, se necessário
- Elementos não removíveis de solda (transistores, soquete CC, etc.)
- Coloque tudo junto
Comecei substituindo o Arduino. Para fazer isso, eu precisava instalar o gerenciador de inicialização no AVme ATmega (é o mesmo que no Arduino). Eu olhei para vários tutoriais sobre como instalar um gerenciador de inicialização e como usar o Arduino como um programador de ISP (ele permite que você baixe o software para um microcontrolador sem nenhum hardware adicional). Depois disso, atualizei o código para usar contatos ligeiramente diferentes e pronto!
Arduino desconectado com sucesso!
Então tive que soldar tudo em um papelão minúsculo.
Foi a primeira vez que trabalhei com cartões de fita e não consegui encontrar nenhum software simples que ajudasse no projeto de circuitos físicos, então fui para uma escola antiga e planejei manualmente. Imprimi uma folha de papel com uma grade pontilhada, onde os pontos eram buracos no papelão. Então desenhei todas as conexões e como elas deveriam se encaixar com base no esquema de layout atual.
Planejar o circuito do circuito em si levou mais de uma hora.
Para torná-lo mais compreensível e visível, criei um gráfico que representa um diagrama em papelão.
Representação do circuito criado. Em uma construção real, tive que ajustá-lo um pouco para caber em todos os componentes, mas parece 90% maior.
Após cerca de dez horas de solda (ainda iniciante) e dois dedos queimados (não toque nos componentes se algo cheirar mal), consegui fazê-lo funcionar! Tudo correu melhor do que o esperado.
Todas as peças combinadas. Cabos brancos são alças, pequenos fios com isolamento preto são conexões de LED
Vista de baixo. Usei um fio de cobre fino para conectar as juntas
Se você olhar perto o suficiente, poderá ver toda a cola que usamos.
Produto pronto!
Assista a uma demonstração completa, onde falarei sobre todos os recursos desta lâmpada. Apesar de vários problemas, por exemplo, botões giratórios curvos e exibição incorreta de cores, isso funciona!
Para mim e, espero, para o resto da equipe, este foi um dos projetos mais divertidos do hackathon. Tanto o processo como o resultado foram incríveis, nos divertimos muito e aprendemos muito sobre como trabalhar com madeira, concreto e eletrônica.
Se alguém quiser criar uma lâmpada semelhante ou precisar de informações mais detalhadas, fique à vontade para comentar e me perguntar uma coisa!