Arduino -ohjattu puhelintelakka lampuilla: 14 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Idea oli riittävän yksinkertainen; Luo puhelimen latauslaite, joka sytyttää lampun vain puhelimen latautuessa. Kuitenkin, kuten usein tapahtuu, aluksi yksinkertaisilta vaikuttavat asiat voivat muuttua hieman monimutkaisemmiksi niiden toteuttamisessa. Tämä on tarina siitä, miten loin kaksoispuhelimen latauslaitteen, joka suorittaa yksinkertaisen tehtäväni.

Vaihe 1: Mitä käytin

Tämä ei suinkaan ole tyhjentävä luettelo kaikesta käyttämästäni, mutta halusin antaa yleiskuvan käyttämistäni pääkomponenteista. Olen lisännyt Amazon -linkit useimpiin näistä komponenteista. (Huomaa, että saan pienen palkkion Amazonilta, jos käytät näitä linkkejä. Kiitos!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V DC -virtasensori (x2): https://amzn.to/2citA0S2-Channel Solid State Relay: https://amzn.to/2cmKfkA 4-porttinen USB-laatikko: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'paneeliasennus USB -kaapeli (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 AB -USB -kaapeli:

Käytin myös seuraavia tarvikkeita, jotka ostin rautakaupasta: 4 "x4" muoviset johdinrasiat (x2) 40 W: n Edison -lamput (x2) Hehkulampun kantaTrack -valokiinnikeMusta raudan putki (3/8 ") 'Jatkojohdon langan mutterit

Vaihe 2: Kokeilu, suunnittelu ja johdotus

Jotta voitaisiin määrittää, milloin puhelin latautui, puhelimen nykyistä virtausta olisi seurattava jatkuvasti. Vaikka olen varma, että on olemassa piirimalleja, jotka voivat mitata virtaa ja ohjata relettä nykyisen tason perusteella, en ole missään tapauksessa sähköasiantuntija enkä halunnut puuttua mukautetun piirin rakentamiseen. Joidenkin kokemusten perusteella tiesin, että pientä mikrokontrolleria (Arduino) voitaisiin käyttää virran mittaamiseen ja sitten releen ohjaamiseen valojen sytyttämiseksi ja sammuttamiseksi. Löydettyäni pienen tasavirtavirtasensorin Adafruitilta, aloin kokeilla sen liittämistä USB -kaapeliin mitataksesi sen läpi kulkevan virran puhelimen lataamisen aikana. Tyypillinen USB 2.0 -kaapeli sisältää 4 johtoa: valkoinen, musta, vihreä ja punainen. Koska mustat ja punaiset johdot kuljettavat virtaa kaapelin läpi, jompaakumpaa näistä voidaan käyttää virtauksen mittaamiseen - käytin punaisia johtoja. Tyypillinen virta -anturi on asetettava linjaan virtauksen kanssa (virran täytyy kulkea anturin läpi), eikä Adafruit -anturi ole poikkeus tästä säännöstä. Punainen lanka katkaistiin siten, että kaksi katkaisupäätä kiinnitettiin virta -anturin kahteen ruuviliittimeen. Adafruit -anturi oli kytketty Arduinoon, ja kirjoitin yksinkertaisen koodin raportoidaksesi nykyisestä virtauksesta anturin läpi. Tämä yksinkertainen koe osoitti minulle, että latauspuhelin kului 100 ja 400 mA välillä. Kun puhelin oli ladattu täyteen, nykyinen virtaus laskee alle 100 mA, mutta ei saavuta 0.

Kun kokeeni osoitti onnistuneesti, että voisin mitata nykyisen virtauksen Arduinolla, suunnittelin yllä esitetyn piirin. Kaksi 1 tuuman paneeliasennettavaa USB-jatkojohtoa kytkettäisiin 4-porttiseen latauslaatikkoon. Puhelimen latauskaapelit liitettäisiin näihin jatkojohtoihin, jolloin järjestelmä mahtuu mihin tahansa USB -latauskaapeliin - ja toivottavasti siitä tulee "tulevaisuuden puhelinkestävä". Jatkokaapelien punaiset johdot katkaistaan ja yhdistetään virta -antureihin. Nykyiset anturit toimittavat tietoja Arduinolle, joka puolestaan ohjaa kaksikanavaista puolijohderelettä. Releellä kytketään 110 V: n jännite lamppuihin. Virta USB -koteloon ja hehkulamput voidaan kytkeä yhteen, jolloin järjestelmä voi käyttää yhtä pistorasiaa. Pidän erityisesti siitä, kuinka virtaa Arduinolle voidaan syöttää yhdestä latauslaatikon ylimääräisestä USB -portista.

Vaihe 3: Puhelintelakka

Puhelintelakka rakennettiin 3/8 tuuman mustasta putkesta. Käytin kahta uros-naaras-kyynärpäätä, T: tä, lyhyttä osaa, joka oli täysin kierretty, ja pyöreää laippaa. Telakointiaseman yläosassa oleviin messinkiosiin 1 1/2 pitkä messinkiputki puoliksi ja käytti puolet kutakin osaa varten. T: hen porattiin pieni reikä, joka oli riittävän suuri valaisinkaapeleiden päihin. Kaapelit työstettiin kyynärpäiden läpi ja ne hitsattiin messinkiputkiin. Tämä päätyi paljon vaikeammaksi kuin näyttää siltä, että kyynärpäät eivät olleet tarpeeksi suuria sisälle valaisinkaapelin pään läpi. Lopulta hioin kyynärpäiden sisäosat, kunnes ne sopivat.

Jos minun pitäisi tehdä tämä telakka uudelleen, antaisin sille enemmän tukea puhelimelle. Kuten saatat odottaa, jos puhelinta painetaan lainkaan, kun se on telakalla, salamankaapelin päät voidaan taivuttaa erittäin helposti. Minusta on outoa, että Apple todella myy telakkaa, jolla on samanlainen ei-tuettu kokoonpano.

Vaihe 4: Lamput

Halusin, että lampuilla on samanlainen teollinen ulkonäkö kuin telakalla. Ensimmäisessä lampussa käytin yleistä polttimopistoketta 3/8 putkilaipan päällä. Jotkut pienet messinkiputket yhdistävät kannan pistorasiaan ja täydentävät telakan messinkiä. 40 W: n Edison -lamppu on todella tähti Halusin käyttää Edison-lamppuja, koska ne sopivat täydellisesti tämän telakan muotoiluun ja niiden avulla voit luoda kauniin valonheittimen.

Lowen luona löysin rajalta valon kiinnittimen, joka oli mielestäni mielenkiintoinen. Käänsin pidikkeen ylösalaisin ja lisäsin putken laipan pohjaan. Radan valokiinnityksen pistorasiaa ei kiinnitetty siihen, koska se oli suunniteltu pitämään paikallaan litteällä lampulla. Koska käytin Edison -lamppua, tein pienen alumiinikannattimen pitämään pistorasian radan valokannattimen pyöreän kotelon sisällä. Pieniä messinkisiä nuppeja lisättiin muun järjestelmän täydentämiseksi.

Kun telakka ja valot valmistuivat, ne maalattiin mattamustaksi - paitsi messinkiterät.

Vaihe 5: Arduino -kotelo

Käytin kahta 4 "x 4" PVC -koteloa Arduinon koteloon. Leikkasin tuuletusaukot toiselle puolelle ja jokaisen kotelon kannen. Yhden kotelon sivusta leikkasin kaksi suorakulmaista reikää paneelikiinnitteisille USB -kaapeleille. Näiden suorakulmaisten reikien molemmille puolille porattiin keskelle 1 1/8 ": n etäisyydellä olevat reiät ja niitä käytettiin kaapeleiden kiinnittämiseen koteloon. Molempien koteloiden toinen puoli leikattiin pois niin, että kaksi laatikkoa muodostivat yhden laatikon, kun ne olivat asetettu vierekkäin. 3/4 "paksuinen puupalikka käytti laatikoita tässä vierekkäisessä kokoonpanossa ja muodostaa myös kätevän pohjan istua.

Vaihe 6: Kiinnitä USB -laatikko

Ensimmäinen koteloon lisättävä komponentti on 4-porttinen USB-latauslaatikko. Korjasin tämän vain paikalleen kaksipuolisella teipillä.

Vaihe 7: Asenna Arduino koteloon

Tykkään käyttää sähkölaatikon etulevyn välikappaleita elektronisten komponenttien kiinnittämiseen, koska ne ovat muovia ja niitä voidaan mukauttaa toimimaan pidikkeinä tai pysäytyksinä. Leikkasin ne veitsellä ja työnsin sitten ruuvit niiden läpi. Arduino asennettiin yhteen kotelolaatikkoon pienillä litteillä ruuveilla, ja etulevyn välikappaleet asennettiin Arduinon ja laatikon väliin.

Kun Arduino oli asennettu, lyhyt (6 ) AB -tyypin USB -kaapeli kytkettiin Arduinon USB -portin ja latauslaatikon lähimmän portin väliin. taipuisat muoviosat, jotka ympäröivät johtoa kaapelin päässä niin, että se mahtuu.

Vaihe 8: Releen kytkentä ja asennus

Lamppujen johdot syötettiin kotelon reikien läpi. Yksi johto kustakin johdosta liitettiin puolijohdereleen molempien kanavien lähtöihin (kytketty 120 V puoli). Lyhyet (4 ) johdinosat liitettiin jäljellä oleviin ruuviliittimiin, jotka olivat näiden lampunjohtojen kytkentäkohdan vieressä. Näitä johtoja käytetään virran syöttämiseen releen 120 voltin puolelle.

Releen tasavirtapuolella on kytketty 4 johtoa esitetyn kokoonpanon mukaisesti. Kaksi johtoa syöttää releen toimintaan tarvittavaa + ja - tasavirtajännitettä, kun taas loput kaksi johtoa kuljettavat digitaalisia signaaleja, jotka kertovat kanavien kytkeytyvän päälle tai pois.

Nämä 4 johtoa kiinnitettiin sitten Arduinoon seuraavasti: Punainen johto (DC+) on kytketty 5 V: n nastaan. Oranssi johto (CH2) on kytketty digitaaliseen lähtönastaan 8

Kun kaikki johdot oli kytketty releeseen, se asennettiin koteloon pienillä litteillä ruuveilla.

Vaihe 9: Virta -anturien kytkentä ja asennus

Viestintä- ja virtajohdot luotiin molemmille virta -antureille liittämällä kaksi antureista johtavaa johdinsarjaa Arduinoon. Kuten aiemmin, punaista ja mustaa johtoa käytetään anturien virransyöttöön. Nämä johdot on kytketty Arduinon Vin (punainen lanka) ja GND (musta lanka) nastoihin. Yllättäen jopa tiedonsiirtojohdot (SDA- ja SDL -johdot) voidaan liittää yhteen. Tämä johtuu siitä, että Adafruit -virta -antureille voidaan antaa jokaiselle yksilöllinen osoite sen mukaan, kuinka niiden osoitinastat on juotettu yhteen. Jos piirilevylle ei ole juotettu mitään osoitetappeja yhteen, kortille osoitetaan levy 0x40 ja siihen viitataan Arduino -koodissa. Juottamalla A0 -osoitetapit yhteen, kuten kaaviosta näkyy, levyn osoite muuttuu 0x41. Jos vain A1 -osoitetapit on kytketty, piirilevy olisi 0x44, ja jos sekä A0- että A1 -nastat olisi kytketty, osoite olisi 0x45. Koska käytämme vain kahta virta -anturia, minun täytyi juottaa vain osoitetapit aluksella 1 kuvan osoittamalla tavalla.

Kun levyt oli osoitettu oikein, ne kiinnitettiin koteloon pienillä messinkiruuvilla.

Anturien SDA (sininen) ja SCL (keltainen) johdot on kytketty Arduinon SDA- ja SCL -nastoihin. Näitä nastoja ei ollut merkitty Arduinooni, mutta ne ovat kaksi viimeistä nastaa AREF -nastan jälkeen levyn digitaalisella puolella.

Vaihe 10: Liitä USB -jatkojohdot

Kuten aiemmin mainittiin, USB -jatkojohtojen on johdettava virta virta -antureiden läpi. Tätä helpotti johtojen liittäminen kaapeleiden punaisiin johtimiin. Kun USB -kaapelit on asennettu koteloon, nämä jatkojohdot liitetään nykyisiin antureihin. Jokaisella USB -kaapelilla sen läpi virtaava virta kulkee näitä johtoja pitkin anturin läpi ja palaa sitten jatkamaan latauskaapelin kautta. USB -kaapelien urospäät liitettiin kahteen USB -latauslaatikon avoimeen porttiin.

Vaihe 11: Kytke virta

Elektroniikkalaatikon viimeinen vaihe on liittää virtajohto USB -koteloon ja lamppuihin (eli releen 120 V: n puolelle). Suoraan lamppuihin johtavat mustat johdot on kytketty virtajohdon yhteen johtoon yhdessä latauslaatikon ruskean johdon kanssa. Latauskaapelin virtajohto leikattiin yksinkertaisesti siten, että kaksi johtoa (ne ovat sinisiä ja ruskeita) irrotettiin takaisin. Lopuksi releen kaksi valkoista johtoa johdotetaan virtajohdon toiseen johtoon yhdessä USB -latauskotelon sinisen johdon kanssa.

Vaihe 12: Valmis järjestelmä

Kun laatikko on koottu kokonaan, kotelon kannet voidaan vaihtaa. Nyt kun tämän järjestelmän laitteisto on valmis, on aika siirtyä ohjelmistoon.

Vaihe 13: Arduino -koodi

Arduino -koodin kehittäminen oli melko suoraviivaista, vaikka se kesti muutaman testin saadakseen sen oikein. Yksinkertaisimmassa muodossaan koodi lähettää signaalin asianmukaisen relekanavan tehostamiseksi aina, kun se lukee 90mA: n tai sitä suuremman virran. Vaikka tämä yksinkertainen koodi oli hyvä lähtökohta, matkapuhelimet eivät lataudu 100%: iin ja sitten istuvat siellä piirtämällä hyvin vähän virtaa. Pikemminkin huomasin, että kun puhelin on ladattu, se kuluttaa useita satoja mA lyhyeksi ajaksi muutaman minuutin välein. Puhelin on ikään kuin vuotava ämpäri, joka on täytettävä muutaman minuutin välein.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi kehitin strategian, jossa jokainen kanava voisi olla yhdessä kolmesta tilasta. Tila 0 määritellään silloin, kun puhelin on irrotettu lataustelakasta. Käytännössä huomasin, että käytännössä mitään virtaa ei ollut, kun puhelin poistettiin, mutta asetin tämän tilan ylävirtarajaksi 10 mA. Tila 1 on tila, jossa puhelin on ladattu täyteen, mutta on edelleen telakointiasemassa. Jos nykyinen virtaus laskee alle 90 mA ja on yli 10 mA, järjestelmä on tilassa 1. Tila 2 on lataustila, jossa puhelin vetää 90 mA tai enemmän.

Kun puhelin asetetaan telakkaan, tila 2 käynnistyy ja jatkuu latauksen aikana. Kun lataus on päättynyt ja virta laskee alle 90 mA, järjestelmä on tilassa 1. Tässä vaiheessa tehtiin ehdollinen lausunto, jotta järjestelmä ei voi siirtyä suoraan tilasta 1 tilaan 2. Tämä pitää järjestelmän tilassa 1, kunnes puhelin on poistettu, jolloin se siirtyy tilaan 0. Koska järjestelmä voi siirtyä tilasta 0 tilaan 2, kun puhelin asetetaan takaisin laturin päälle ja nykyinen virtaus nousee yli 90 mA, tila 2 käynnistyy uudelleen. Vasta kun järjestelmä on tilassa 2, signaali lähetetään releelle valon sytyttämiseksi.

Toinen ongelma, johon törmäsin, on se, että virta laskee joskus lyhyesti alle 90 mA: n, ennen kuin puhelin on ladattu täyteen. Tämä johtaisi järjestelmän tilaan 1 ennen kuin sen olisi pitänyt. Korjatakseni keskiarvon nykyiset tiedot 10 sekunnin aikana ja vain jos keskimääräinen virta -arvo laskee alle 90 mA, järjestelmä siirtyy tilaan 1.

Jos olet kiinnostunut tästä koodista, olen liittänyt Arduino.ino -tiedoston, jossa on joitain muita kuvauksia. Kaiken kaikkiaan se toimii melko hyvin, mutta olen huomannut, että joskus järjestelmä näyttää siirtyvän tilaan 0, kun puhelin on edelleen kiinni ja täysin ladattu. Tämä tarkoittaa, että silloin tällöin valo syttyy muutaman sekunnin ajan (kun se etenee tilaan 2) ja sammuu sitten. Jotain tekemistä varmaan tulevaisuuden varalle.

Vaihe 14: Valmis järjestelmä

Asensin lataustelakan kirjahyllymme, jossa Arduino -laatikko sijaitsee joidenkin kirjojen takana. Jos vilkaiset sitä yksinkertaisesti, et koskaan tajua siihen liittyvää työtä - ja edes sen näkeminen toiminnassa ei tee siitä oikeutta. Toisaalta tekee minut onnelliseksi nähdessäni valojen syttyvän ja sammuvan, ja olen jopa tullut turvautumaan niihin nähdäkseni, latautuuko puhelin.