Kodin valaistus PICO: n avulla: 9 vaihetta

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

Etkö koskaan halunnut muuttaa huoneesi tunnelmaa muuttamalla valon väriä? No, tänään opit tekemään juuri niin. Koska tämän projektin avulla luot Bluetooth -ohjatun RGB -ympäristön valaistusjärjestelmän, jonka voit sijoittaa minne tahansa talossasi ja värittää sen haluamallasi tavalla.

Tämä projekti käyttää PICO: ta, LED -RGB -nauhaa, joitain transistoreita ja sähkökomponentteja sekä sovellusta, jonka opit luomaan MIT -sovellusten keksijän avulla.

Vaihe 1: Komponentit

Nämä ovat komponentteja, joita tarvitaan tämän projektin luomiseen, ja ne ovat:

• PICO, saatavilla osoitteessa mellbell.cc (17,0 dollaria)
• 4 metrin RGB -LED -nauha (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 TIP122 Darlington -transistoria, nippu 10 saatavilla ebaystä (1,22 dollaria)
• 1 PCA9685 16-kanavainen 12-bittinen PWM-ohjain, saatavana ebaystä (2,07 dollaria)
• 1 HC-05 Bluetooth-moduuli, saatavana ebaystä (3,51 dollaria)
• 12 voltin 5 ampeerin virtalähde
• 3 1 k ohmin vastusta, nippu 100 ebayssa (0,99 dollaria)
• 1 Leipälauta, saatavana ebaystä (2,32 dollaria)

Vaihe 2: RGB -LED -nauhan kytkeminen päälle

Haluamme tietysti liittää LED -nauhan PICO -laitteeseemme sen sytyttämiseksi ja hallitsemiseksi.

Ennen kaikkea meidän on kuitenkin tehtävä laskutoimituksia tietääksemme, kuinka paljon virtaa LED -nauhamme saa virtalähteestä. Kaistalla, jonka kanssa työskentelemme, jokainen LED yhdessä RGB -solussa kuluttaa 20 mA, yhteensä 60 mA koko RGB -kennolle. Nauhassa on 20 RGB -solua metriä kohti ja meillä on 4 metriä pitkä. Mikä tarkoittaa, että kokonaisvirranotto suurimmalla intensiteetillä on:

4 (metriä) * 20 (solu/metri) * 60 (mA) = 4800 mA

Tämä arvonta vaihtelee työskentelyn intensiteetin mukaan, mutta laskimme suurimmat mahdolliset luvut, jotta voimme työskennellä vapaasti ja turvallisesti RGB -nauhan kanssa. Nyt tarvitsemme virtalähteen, joka voi tarjota meille 4.8A.

Paras virtalähde, jota voimme käyttää, on virtalähde/muunnin, joka muuntaa verkkovirran tasavirtaksi, ja tarvitsemme myös sen tarjoamaan 12 volttia ja vähintään 4,8 ampeeria. Ja meillä on juuri se, koska käyttämämme virtalähde tarjoaa 12 volttia ja 5 ampeeria, mikä on juuri sitä, mitä tarvitsemme.

Vaihe 3: RGB -nauhan kytkeminen virtalähteeseen

Virtalähde on sähkölaite, joka muuntaa yhden tyyppisen sähkövirran toiseen. Meidän tapauksessamme aiomme käyttää sitä 220 voltin vaihtovirran muuntamiseen 12 voltin tasavirtaksi.

Kolme ensimmäistä liitintä ovat verkkovirtalähteen tulot:

• L → livenä
• N → neutraali
• GND → maa

Neljä viimeistä liitintä ovat tarvitsemasi sähkölaitteen lähdöt. Se on jaettu kahteen "osaan", joista toinen on positiivinen ja toinen negatiivinen. Meidän tapauksessamme aiomme käyttää seuraavaa:

• V- → negatiivinen
• V+ → positiivinen

Ja yhdistämme ne seuraavasti:

• Ruskea johto (verkkovirtalähde) → L (jännitteinen)
• Sininen johto (verkkovirtalähde) → N (neutraali)
• Vihreä johto (verkkovirtalähde) → GND (maa)

Ja punainen ja musta johto ovat lähtöjännite 12v DC:

• Punainen johto → lähtö positiivinen (V+)
• Musta johto → lähtö negatiivinen (V-)

Yhdistämme nyt kaikki komponentit PICO -laitteeseen!

Vaihe 4: Yhdistä kaikki PICO -laitteeseen

Kuten aiemmin totesimme, LED -nauha tarvitsee 12v ja 4,8A toimiakseen täysin. Ja tiedämme, että suurin mahdollinen PICO -nastan tarjoama virta on vain 40 mA, mikä ei riitä. Tähän on kuitenkin ratkaisu, ja se on TIP122 Darlington -transistori, jota voidaan käyttää suuritehoisten kuormien käyttämiseen pieniä määriä virtaa ja jännitettä käyttäen.

Johdotus on melko yksinkertaista, liitämme transistorin pohjan PICO: n D3 -nastaan ohjaamaan led -nauhan kirkkautta PWM -tekniikalla, lähetin GND: lle ja keräin kuorman kanssa.

• Kanta (TIP122) → D3 (PICO)
• Keräin (TIP122) → B (LED -nauha)
• Lähetin (TIP122) → GND

Käytämme myös painiketta LED -nauhan kytkemiseen päälle tai pois.

Painonappi on komponentti, joka yhdistää kaksi pistettä piiriin vain, kun sitä painetaan, sillä ei ole napaisuutta, joten voimme yhdistää sen ilman huolta siitä, mikä jalka kulkee kummallekin puolelle. Meidän tapauksessamme yhdistämme yhden painikkeen jaloista GND: hen vedettävän vastuksen kautta ja liitämme toisen jalan VCC: hen (5 volttia). Tämän jälkeen yhdistämme PICO: n D2 painikkeen jalan kanssa, joka on kytketty GND: hen.

Joten kun painiketta painetaan, PICO: n D2 -nasta lukee HIGH (5 volttia), ja kun sitä ei paineta, PICO: n D2 -nasta lukee alhaista (0 volttia).

Sitten liitämme LED virtalähteeseen ja TIP122 -transistoriin.

• +12 (LED -nauha) → positiivinen 12 voltin lähtö (virtalähde)
• B (LED -nauha) → keräin (TIP122).

Älä unohda kytkeä virtalähteen ulostulon negatiivista johtoa (musta johto) PICOn GND -nastaan

Vaihe 5: RGB -nauhan yhdistäminen PCA9685: n kanssa

Nyt kun voimme hallita yksittäistä väriä RGB -nauhasta, voimme tehdä sen, että voimme hallita kaikkia RGB -nauhan värejä. Tätä varten meidän on käytettävä PWM -signaaleja nauhan ohjaamiseen.

Kuten tiedämme, PICO: lla on vain yksi PWM -lähtö, ja sen korjaus on PCA9685 PWM -nastojen laajennusmoduuli. Tämä moduuli laajentaa kortin PWM -nastat, ja käytämme sitä joidenkin TIP122 Darlington -transistorien rinnalla tämän ongelman korjaamiseen.

Piirin johdotus on hyvin yksinkertainen, ja se menee seuraavasti:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO)
• GND (PCA9685) → GND (PICO)

Meidän on kytkettävä virta PCA9685 -moduuliin PICO: n avulla, jotta se voi toimia oikein.

• SCL (PCA9685) → D3 (PICO)
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO)

Yhdistämme PCA9685: n I2C -protokollanapit SCL ja SDA PICO: n D3- ja D2 -järjestelmiin, jotta ne voivat kommunikoida keskenään.

Liitämme sitten RGB -nauhan +12 virtalähteen positiiviseen johtoon ja RGB -nauhan G, R, B -johdot TIP122 -ohjaimen nastoihin syöttääksesi LED -nauhalle tarvittavan virran ulkoisesta virtalähteestä.

Koodi on hyvin yksinkertainen, meidän on vain kytkettävä päälle ja pois kaikki LED -nauhan kolme väriä kukin erikseen, joten teemme kaksi silmukkaa jokaiselle värille, ensimmäinen silmukalle on valon lisääminen ja toinen on valon voimakkuuden vähentämiseksi,

Vaihe 6: Mobiilisovelluksen luominen

Haluamme nyt rakentaa mobiilisovelluksen, jonka avulla voimme hallita kunkin värin voimakkuutta erikseen. Ja aiomme käyttää sitä MIT -sovellusten keksijä -työkalulla.

Ensinnäkin sinun on siirryttävä MIT -sovelluksen keksijän viralliselle verkkosivustolle ja luotava tili sähköpostilla.

Käytettävässä suunnittelussa meillä on:

• Yksi luettelon valitsin, "Yhdistä ympäristön valaistusjärjestelmään". Tämän luettelon/painikkeen painaminen avaa valikon, jossa on Bluetooth -laitepari, josta valitsemme Bluetooth -laitteemme.
• Kolme liukusäädintä yksittäisten värien hallitsemiseksi
• Jokaisen liukusäätimen yläpuolella oleva tarra, joka päivitetään liukusäätimen sijainnin mukaan
• Bluetooth -asiakaskomponentin lisääminen antaa sovellukselle luvan käyttää laitteen Bluetooth -yhteyttä

Koodi jaetaan kahteen osaan:

Bluetooth -yhteys

Koodin kaksi ensimmäistä riviä käsittelevät Bluetooth -viestintäprosessia, koska ne antavat sinulle mahdollisuuden lisätä laitteita ja valita, minkä kanssa haluat muodostaa pariliitoksen.

Tietojen lähettäminen

Loput koodista on tarkoitettu tietojen lähettämiseen. Koska se ohjaa liukusäätimien liukumista PICO: lle, se myös päivittää liukusäätimen tarrojen lukemat.

Voit ladata sovelluksen, jos et halua luoda sitä itse. Voit myös ladata sen ja tuoda sen yhdessä suunnittelun kanssa MIT -sovelluksen keksijä -työkalussa ja muokata sitä mieleiseksesi.

Vaihe 7: Liitäntä HC-05 Bluetooth-moduuliin

Nyt meidän tarvitsee vain lisätä Bluetooth-yhteys PICO-laitteeseemme, ja teemme sen käyttämällä HC-05 Bluetooth-moduulia.

Tämä moduuli on erittäin yksinkertainen ja helppokäyttöinen, koska se on SPP (Serial Port Protocol) -moduuli, mikä tarkoittaa, että se tarvitsee vain kaksi johtoa (Tx ja Rx) kommunikoidakseen PICO: n kanssa. Tämä moduuli toimii myös orjana ja isäntänä, ja sen yhteysalue on noin 15 metriä.

HC-05 Bluetooth-moduulin nastaulostulot:

• FI tai NÄPPÄIN → Jos se asetetaan HIGH -asentoon ennen virran kytkemistä, se pakottaa AT -komentojen asetustilan.
• VCC → +5 teho
• GND → Negatiivinen
• Tx → Lähetä tiedot HC-05-moduulista PICOn sarjavastaanottimeen
• Rx → Vastaanottaa sarjatietoja PICOn sarjalähettimeltä
• Tila → Ilmoittaa, onko laite kytketty vai ei

Ja liitä se PICOon seuraavasti:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• GND (HC-05) → GND (PICO)
• Tx (HC-05) → Rx (PICO)
• Rx (HC-05) → Tx (PICO)

Nyt kun Bluetooth -moduuli on kytketty PICO -laitteeseen, voit muokata ohjelmaa niin, että voimme ohjata LED -nauhaa puhelimestamme.

Vaihe 8: Bluetooth -moduulin koodaus

Suunnitelmamme mukaan halusimme kykyä hallita LED -nauhoja puhelimestamme. Emme halunneet vain ohjata LED -nauhaa, vaan halusimme hallita jokaista väriä erikseen.

Ja teemme niin, että jokainen sovelluksemme liukusäädin lähettää eri arvot PICOlle:

• Punainen väri liukusäädin lähettää arvon välillä 1000 ja 1010
• Vihreä liukusäädin lähettää arvon välillä 2000-2010
• Sininen liukusäädin lähettää arvon välillä 3000-3010

Tarkistamme tiedot ja tiedämme, mikä arvoalue muuttuu, käyttämällä "jos" -ehtoa. Esimerkiksi: jos arvo muuttuu välillä 1000 ja 1010, PICO tietää, että muutamme punaista väriä, ja muuttaa sen uudelleen. Se tekee tämän myös kaikille luomillesi arvoille, jolloin voit hallita jokaista väriä erikseen sen liukusäätimellä.

Vaihe 9: Projektisi palaa

Opimme laskemaan tarvittavan tehon RGB -LED -nauhalle, kuinka käyttää transistoreita nykyisten arvojen manipulointiin ja miten päättää kaiken tarvittavasta virtalähteestä. Opimme myös luomaan mobiilisovelluksen MIT -sovellusten keksijä -työkalulla ja liittämään sen Bluetoothin kautta PICO -laitteeseen.

Ja kaikilla uusilla taidoillasi pystyit luomaan LED -nauhan, jonka voit sijoittaa minne tahansa talossasi ja saada sen vaaleaksi haluamallasi värillä, kuinka siistiä se on?

Älä unohda esittää kysymyksiä, jos sinulla on kysyttävää, ja nähdään pian seuraavassa projektissa: D