colmeia




Colmeia RGB com LEDs Endereçáveis e BlackBoard Edge H

Neste projeto vamos montar uma Colmeia iluminada com LEDs RGB endereçáveis, utilizando peças impressas em 3D e uma BlackBoard Edge H para controlar toda a iluminação.

A estrutura foi desenvolvida de forma modular. Cada Colmeia possui suporte para a fita de LED, passagem inferior para os fios e uma tampa que esconde a fita e dá acabamento à iluminação.

Além do controle das cores, a programação permite configurar pela própria interface Web quantas Colmeias existem e como elas estão posicionadas. Com isso, efeitos como chuva e varredura podem considerar a disposição física de toda a estrutura.

Estrutura da Colmeia
Estrutura da Colmeia utilizada no projeto.

Lista de materiais

É interessante utilizar fios de cores diferentes para alimentação, GND e sinal. Isso facilita bastante a montagem e também futuras manutenções.


Arquivos para impressão 3D

As peças utilizadas neste projeto estão disponíveis no arquivo 3MF abaixo.

Baixar Colmeia20.3mf

O arquivo pode ser aberto em um programa de fatiamento compatível com 3MF para preparar as peças para impressão.

Se quiser procurar outros projetos ou arquivos relacionados à impressão 3D, acesse também a página de busca da RoboCore e pesquise por STL.

Pesquisar STL na RoboCore


Estrutura da Colmeia

A Colmeia é formada por módulos hexagonais que podem ser posicionados lado a lado.

Como a estrutura é modular, podemos montar diferentes formatos e quantidades de Colmeias. A posição de cada módulo é posteriormente informada à programação através da própria interface Web.

Colmeia montada
Módulos hexagonais formando a Colmeia.

Suporte da fita de LED

A fita de LED não fica instalada diretamente sobre a estrutura principal. Foi criada uma peça específica para servir como suporte.

Na parte inferior desse suporte existe uma passagem destinada à fiação. Dessa maneira, os fios podem passar de uma Colmeia para outra sem permanecer visíveis na parte frontal.

Suporte da fita de LED
Suporte para a fita de LED e passagem inferior dos fios.

Passe os fios pelas aberturas antes de fechar definitivamente as peças. Isso facilita bastante a montagem.


Fita de LED endereçável

Neste projeto utilizamos uma fita RGB endereçável WS2812B .

Diferentemente de uma fita RGB convencional, a WS2812B permite controlar os LEDs individualmente através de uma linha de dados.

Isso possibilita criar animações que percorrem diferentes partes da Colmeia, além de efeitos baseados na posição física de cada módulo.


Fixação da fita

A fita de LED foi instalada sobre os suportes impressos em 3D. A fita dupla face também pode ser utilizada para auxiliar na fixação das peças durante a montagem.

Antes da fixação, limpe a superfície para remover poeira ou resíduos da impressão.

Caso seja necessário cortar a fita WS2812B, utilize somente os pontos de corte indicados na própria fita.


Tampa da iluminação

Depois da instalação da fita, o conjunto recebe uma tampa impressa em 3D.

Essa peça esconde diretamente os LEDs e melhora o acabamento visual da Colmeia.

Tampa da fita de LED
Tampa utilizada para esconder a fita de LED.

Ligação elétrica

A fita WS2812B é alimentada por uma fonte externa de bancada de 5 V. A corrente necessária para os LEDs não deve ser fornecida diretamente pela BlackBoard Edge H.

O sinal de controle utilizado neste projeto está conectado ao GPIO 13.

  • GPIO 13 da BlackBoard Edge H ligado ao DIN da primeira fita WS2812B;
  • 5 V da fonte externa ligado ao 5 V da fita;
  • GND da fonte externa ligado ao GND da fita;
  • GND da fonte externa ligado ao GND da BlackBoard Edge H.

O GND da fonte, da fita e da BlackBoard Edge H deve ser comum. Sem essa referência elétrica compartilhada, o sinal de dados pode não funcionar corretamente.

BlackBoard Edge H

GPIO 13
   |
   |
   +----------------------- DIN da fita WS2812B


Fonte de bancada 5 V

5 V
   |
   +----------------------- 5 V da fita WS2812B


GND
   |
   +----------------------- GND da fita WS2812B
   |
   +----------------------- GND da BlackBoard Edge H

Como funciona a configuração das Colmeias

Um dos recursos principais deste projeto é a possibilidade de informar à BlackBoard Edge H como as Colmeias estão fisicamente posicionadas.

Na interface Web existe um botão chamado CONFIGURAÇÃO. Ao abrir essa área, podemos definir a quantidade de linhas e colunas da malha.

A interface apresenta uma grade hexagonal. Basta clicar somente nas posições onde realmente existem Colmeias.

A ordem dos cliques também define a sequência elétrica.

Primeiro clique: Colmeia 1
Segundo clique: Colmeia 2
Terceiro clique: Colmeia 3
Quarto clique: Colmeia 4

Essa ordem deve acompanhar a ligação física das fitas.

Por exemplo:

       [1] [2]

    [3] [4] [5]

       [6] [7]

O programa passa a conhecer duas informações diferentes:

  • Ordem elétrica: indica qual Colmeia é a primeira, segunda, terceira e assim por diante.
  • Posição física: indica a linha e a coluna ocupadas por cada Colmeia.

Isso permite criar tanto efeitos sequenciais quanto efeitos que consideram a geometria completa do painel.


Efeitos disponíveis

Cor fixa

Acende todas as Colmeias com a mesma cor escolhida na interface.

Sequência

Utiliza a numeração configurada e acende progressivamente as Colmeias.

1

1 2

1 2 3

1 2 3 4

Ao chegar à última Colmeia, o efeito reinicia.

Movimento

Uma luz percorre a sequência numérica das Colmeias.

O módulo principal permanece com maior intensidade e os módulos anteriores formam uma pequena cauda luminosa.

Chuva

Pontos luminosos surgem na parte superior da estrutura e percorrem as Colmeias de cima para baixo.

Esse efeito utiliza a posição física dos módulos e não somente sua numeração.

Varredura espacial

A Varredura Espacial também utiliza a geometria definida no painel.

Podemos selecionar os seguintes movimentos:

  • Esquerda para direita;
  • Direita para esquerda;
  • Cima para baixo;
  • Baixo para cima;
  • Centro para as bordas;
  • Bordas para o centro.

Acessando a interface Web

Depois de carregar o programa na BlackBoard Edge H, procure no celular ou computador pela rede Wi-Fi criada pela própria placa.

COLMEIA_EDGE

A senha utilizada no programa é:

robocore

Depois de conectado à rede, abra o navegador e digite:

http://192.168.0.1

A interface permite controlar a cor, brilho, velocidade, efeitos e configuração física das Colmeias.

A configuração das Colmeias é armazenada na memória da BlackBoard Edge H. Assim, não é necessário configurar novamente a disposição dos módulos cada vez que o sistema for ligado.


Bibliotecas necessárias

O programa utiliza as seguintes bibliotecas:

  • WiFi.h
  • WebServer.h
  • Adafruit NeoPixel
  • Preferences.h

A biblioteca Adafruit NeoPixel pode ser instalada através do Gerenciador de Bibliotecas da Arduino IDE.

As bibliotecas WiFi, WebServer e Preferences fazem parte do pacote de suporte do ESP32.


Código

Carregue o programa abaixo na BlackBoard Edge H utilizando a Arduino IDE.

O programa imprime no Monitor Serial o mapeamento das portas utilizadas, a quantidade de Colmeias configuradas, a quantidade de LEDs e a posição de cada módulo.