Вогняна Wi-Fi лампа на ESP32 — як ми відкрили власний маленький свічковий заводик

Наша команда розробляє хмарну IoT-платформу, і для тестування її механік ми регулярно створюємо невеликі проєкти: «розумні» реле, розетки, гірлянди тощо. Деякі проєкти виявляються настільки цікавими, що переростають у повноцінні продукти. Про один із таких випадків ми й вирішили розповісти.

Вогняна Wi-Fi лампа на ESP32 — як ми відкрили власну маленьку свічкову фабрику

Як виникла ідея вогняного світильника — передісторія

У нас уже був Wi-Fi-контролер для адресних LED-стрічок із кількома режимами роботи — готова «розумна» гірлянда. Контролер дає змогу перемикати режими, змінювати яскравість і задавати колір світіння діодів. Гірлянда під’єднується до мобільного застосунку, і керувати нею можна звідусіль, де є інтернет.



Один з інженерів команди приніс до офісу адресну LED-матрицю 16x16, і ми вирішили під’єднати її до свого контролера. Проблем не виникло — усі базові режими запрацювали. Ми могли вибрати колір світіння діодів, увімкнути режим стробоскопа або класичної гірлянди.



Матриця як нове поле для експериментів нам сподобалася. Почали думати, що можна зробити справді цікаве.

Усе вже придумали до нас (але ми знайшли, що можна вдосконалити)

Звісно, перше, що ми зробили, — погуглили, що взагалі роблять з подібними матрицями інші люди. У топі результатів пошуку опинилася лампа Гайвера та безліч її варіантів від інших розробників. Цілком цікавий і перспективний продукт — безліч можливих режимів роботи, способів керування та варіантів дизайну корпусу. Ну а головне — усе це має дуже крутий вигляд!

Довго не роздумували — вирішили робити. Звернули увагу, що в оригінальному проєкті використовується мікроконтролер ESP8266. Одразу визначили, що за основу візьмемо ESP32 як сучасніший MCU. До того ж саме на його основі ми створювали всі попередні пристрої.

Бігати по магазинах сантехніки та умовних Leroy Merlin у пошуках відповідних труб і плафонів теж не довелося — власний 3D-принтер у нас уже тоді був. Вибрали відповідну модель корпусу на Thingiverse і почали збирати свій прототип.

До речі, якщо у вас немає власного 3D-принтера, рекомендуємо сервіс makexyz — він допомагає знайти, де надрукувати 3D-модель, з огляду на ваше місце перебування.



У першому варіанті лампи ми не вносили жодних змін, окрім переходу на ESP32. Корпус також надрукували без змін, а матрицю встановили за допомогою стяжок — другого за універсальністю інструмента в нашій лабораторії після ізоляційної стрічки.



Результат потішив, уся команда була в захваті. Стало зрозуміло, що ідея варта того, щоб її розвивати. Почали експериментувати з режимами роботи, дивитися, що придумали учасники спільноти оригінального проєкту. І в якийсь момент сталася та сама магія… Хоча… стоп. Магія поза Гоґвортсом заборонена. Просто сталося дещо круте.

Вогняний режим — «фішка», що вразила всіх наповал

Експериментуючи з лампою, наш розробник Сергій додав режим Fire, запозичений із цього набору ефектів у спільноті Алекса Гайвера. Логіку режиму зробили трохи простішою — в оригіналі передбачена варіативність залежно від розміру матриці та кута її розміщення. Ми прибрали цей нюанс, орієнтуючись лише на матрицю 16х16.

Коли з’явився вогняний режим, у поєднанні з прозорим плафоном вау-ефект виявився колосальним. А керівник паралельного проєкту в компанії так загорівся ідеєю, що одразу замовив невелику партію з 50 пристроїв — на подарунки партнерам до Нового року.



Стало зрозуміло, що пристрій має непоганий комерційний потенціал. Тим паче, що ми можемо запропонувати додаткові переваги порівняно з варіантами, які продаються в інтернеті або збираються вручну ентузіастами: мобільний застосунок із нормальним дизайном, а не з початку 2010-х, додаткові способи керування (голосові команди, телефонні дзвінки, Telegram-бот), спільний доступ до керування лампою. Усе це — переваги IoT-платформи, для тестування якої все й задумувалося. Ми зрозуміли, що пристрій має перспективи на ринку, тож замислилися над масштабуванням DIY-ідеї до комерційного продукту.

Які доопрацювання знадобилися

Отримавши замовлення на першу невелику партію світильників, ми визначили такий перелік доопрацювань:

• створити компактну друковану плату та передбачити в корпусі місце для її прихованого розміщення;
  
• додати сенсорну кнопку для керування лампою — альтернативу мобільному застосунку й просто додаткову зручність;
  
• передбачити розташування кнопки Reset на платі під ̶о̶т̶в̶о̶р̶о̶м̶ технологічним отвором у корпусі;
  
• стилізувати корпус логотипами 2Smart;
  
• підібрати блок живлення для повної комплектації набору;
  
• підібрати гарний варіант пакування;
  
• додати до комплекту вкладку з інструкцією.
  

Щодо апаратної частини й пакування, здається, усе продумали, а от програмне забезпечення напевно ще доопрацьовуватимемо. Можуть виявитися якісь помилки прошивки, точно з’являться нові режими в мобільному застосунку... Тут і стане в пригоді функціональність нашої платформи для доставки оновлень — достатньо буде завантажити файл із новою прошивкою на сервер, і всі під’єднані лампи оновляться «по повітрю».

Виробництво

Оскільки часу обмаль — перші 50 ламп потрібно було підготувати до початку грудня, — ми запустили кілька процесів паралельно:

• Замовили комплектуючі в місцевих магазинах (чекати на доставку з AliExpress часу не було, хоча там ціни нижчі).
  

• Почали шукати підрядників для швидкого виготовлення друкованих плат і складання пристроїв. Тут усе просто — гуглимо, телефонуємо, порівнюємо ціни. Якщо є час, можна звернутися до jlcpcb або іншого подібного сервісу, але в нас строки підтискали.
  

• Максимально завантажили 3D-принтер виготовленням корпусів.
  

• Замовили крафтові дерев’яні коробки з власним логотипом.
  

• Замовили в друкарні друк вкладок.
  

Собівартість однієї лампи в нашому випадку — близько $39 (1050 грн). Тут слід врахувати кілька нюансів:

• комплектуючі купували у звичайних інтернет-магазинах України — якби замовляли на AliExpress, вдалося б трохи заощадити;
  
• корпус друкували на власному 3D-принтері, у витрати включено лише невелику амортизацію обладнання та вартість матеріалів — якщо замовляти друк на стороні, корпус коштуватиме дорожче;
  
• сума враховує виготовлення коробки й друк вкладки — додаткові $6 у ціні кожної лампи.
  

Ось повний розрахунок у доларах:



Ціна готової лампи на ринку починається від $65, і в цю вартість не входить подарункова крафтова коробка. Навіть орієнтуючись на цей мінімум, ми матимемо непогану рентабельність, якщо запустимо комерційне виробництво таких ламп. Водночас наш варіант пристрою матиме такі конкурентні переваги, як досконаліший мікроконтролер, прошивка з оновленням «по повітрю» та сучасний мобільний застосунок.

Як зібрати й налаштувати таку саму лампу власноруч

Наша компанія саме готується розпочати продажі вогняної лампи. Але, розповідаючи про неї, ми зовсім не наполягаємо, щоб ви купували її саме в нас, якщо пристрій вас зацікавив. Будь-хто може зібрати лампу власноруч — усе необхідне ми виклали в репозиторій на GitHub: Gerber-проєкт плати, список комплектуючих, код прошивки.

Ба більше, якщо ви вирішите додати власний ефект, ми підкажемо, як це зробити:

1. Створіть власну гілку (fork) проєкту.
   

1. Клонуйте проєкт уже зі свого GitHub. Це можна зробити командою git clone, вставивши скопійоване посилання.
   

1. Після клонування проєкту створіть гілку й внесіть до неї зміни:
   

• у lib/lenta/lenta.h додайте метод ефекту:
  

• у LedStripStates додайте назву ефекту:
  

• у modes_ прив’яжіть до назви ефекту назву для мобільного застосунку:
  

• у lib/lenta/lenta.cpp додайте тіло методу з описом усієї логіки ефекту. За потреби додайте допоміжні методи.
  

Увага! Не забудьте, що світіння діодів — також завдання режиму, для якого потрібно використовувати команду LEDS.show();.

• у HandleCurrentState додайте режим у switch:
  

1. Зберіть прошивку командою pio run (для цього потрібно перебувати в папці Firmware).
   

Готовий файл прошивки буде в папці проєкту -> Firmware/.pio/build/esp32dev/firmware.bin (якщо під час збирання не виникло помилок ;) )

Щоб прошити лампу власним кодом:

1. Під’єднайтеся до точки доступу Wi-Fi пристрою — “2Smart Lamp”.
   
2. Введіть в адресний рядок браузера IP-адресу 192.168.4.1, щоб увійти до вебінтерфейсу пристрою. Використовуйте логін і пароль “admin/admin” (дякуємо, що не “qwerty”, так).
   
3. Перейдіть на вкладку System вебінтерфейсу лампи:
   

1. Завантажте файл прошивки, дочекайтеся оновлення (близько хвилини) й переконайтеся, що процес успішно завершився.
   

Поки що на цьому все. Якщо вам цікаво, як у нас ідуть справи з продажами пристрою, пишіть у коментарях. Якщо тема викличе інтерес, ми напишемо про це окремий допис. Можливо, наш досвід стане в пригоді тим, хто вирішить організувати невеликий бізнес зі створення та продажу IoT-пристроїв. А якщо захочете створити у нас власний пристрій — заходьте в гості.