עגינת טלפון נשלטת על ידי Arduino עם מנורות: 14 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

הרעיון היה פשוט מספיק; צור תחנת טעינה לטלפון שתדליק מנורה רק כשהטלפון נטען. עם זאת, כפי שקורה לעתים קרובות, דברים שנראים בתחילה פשוטים יכולים בסופו של דבר להיות קצת יותר מורכבים בביצועם. זהו הסיפור על איך יצרתי תחנת טעינה כפולה לטלפון שממלאת את המשימה הפשוטה שלי.

שלב 1: במה השתמשתי

זו בשום אופן לא רשימה ממצה של כל מה שהשתמשתי בו, אבל רציתי לתת מושג כללי על המרכיבים העיקריים בהם השתמשתי. צירפתי קישורים לאמזון לרוב המרכיבים האלה. (שים לב שאני מקבל עמלה קטנה מאמזון אם אתה משתמש בקישורים האלה. תודה!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit חיישן זרם DC 5X (x2): https://amzn.to/2citA0S2- ממסר מצב מוצק של ערוץ: https://amzn.to/2cmKfkA תיבת USB של 4 יציאות: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'כבל USB המתאים ללוח (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 כבל USB מסוג USB:

השתמשתי גם במצרכים הבאים שאספתי בחנות לחומרי בניין: קופסאות צינור פלסטיק בגודל 4 אינץ '(x2) נורות אדיסון בגודל 40W (x2) SocketTrack Light Bulb SocketTracked צינור ברזל שחור (3/8 ) צינורות פליז מגוונים 3 'אגוזי CordWire מאריכים

שלב 2: ניסויים, עיצוב וחיווט

על מנת לקבוע מתי הטלפון נטען, יהיה צורך לעקוב אחר הזרם הנוכחי לטלפון. למרות שאני בטוח שישנם עיצובים של מעגלים שיכולים למדוד זרם ולשלוט בממסר על בסיס הרמה הנוכחית, אני בשום אופן לא מומחה לחשמל ולא רציתי להתמודד עם בניית מעגל מותאם אישית. מניסיון כלשהו ידעתי שניתן להשתמש במיקרו -בקר קטן (ארדואינו) למדידת זרם ולאחר מכן שליטה בממסר להפעלת וכיבוי האורות. לאחר שמצאתי חיישן זרם DC קטן על ידי Adafruit, התחלתי להתנסות בחיבורו לכבל USB כדי למדוד את הזרם הזורם בו כשהוא מטעין טלפון. כבל USB 2.0 אופייני מכיל 4 חוטים: לבן, שחור, ירוק ואדום. מכיוון שהחוטים השחורים והאדומים נושאים חשמל דרך הכבל, ניתן להשתמש באחד מהם כדי למדוד את הזרימה הנוכחית - השתמשתי בחוטים האדומים. חייבים להיות ממוקמים חיישן זרם אופייני לזרימת הזרם (הזרם צריך לזרום דרך החיישן), וחיישן Adafruit אינו חריג לכלל זה. החוט האדום נחתך כששני הקצוות החתוכים מחוברים לשני מסופי הבורג בחיישן הנוכחי. חיישן Adafruit היה מחובר לארדואינו וכתבתי איזה קוד פשוט כדי לדווח על הזרימה הנוכחית דרך החיישן. הניסוי הפשוט הזה הראה לי שטלפון טעינה משך בין 100 ל 400 mA. לאחר שהטלפון נטען במלואו, הזרם הנוכחי ירד מתחת ל- 100 mA, אך לא יגיע ל -0.

כשהניסוי שלי הוכיח בהצלחה שאני יכול למדוד את הזרימה הנוכחית באמצעות Arduino, תכננתי את המעגל המוצג למעלה. שני כבלי הארכה מסוג USB בגודל 1 אינץ 'מחוברים לתיבת טעינה בעלת 4 יציאות. כבלי הטעינה של הטלפון יהיו מחוברים לכבלי הרחבה אלה, מה שהופך את המערכת למאפשרת להכיל כל סוג של כבל טעינה מסוג USB - ובתקווה להפוך אותה ל"הוכחת טלפון עתידית ". החוטים האדומים של כבלי ההארכה יחתכו ויחוברו לחיישנים הנוכחיים. החיישנים הנוכחיים מספקים מידע ל- Arduino, אשר בתורו שולט על ממסר מצב מוצק דו-ערוצי. הממסר משמש להעברת כוח 110V לנורות. ניתן לחבר את החשמל לתיבת ה- USB ולנורות האורות המאפשרות למערכת להשתמש בשקע אחד. אני אוהב במיוחד כיצד ניתן לספק כוח לארדואינו על ידי אחת מיציאות ה- USB הנוספות בתיבת הטעינה.

שלב 3: עגן הטלפון

עגינת הטלפון נבנתה מצינור שחור בגודל 3/8 אינץ '. השתמשתי בשני מרפקים זכר-נקבה, T, קטע קצר שהושחל במלואו, ואוגן עגול. לחלקי הפליז בראש המזח, חתכתי צינור פליז ארוך באורך 1/2 אינץ 'לשניים והשתמש בחציו לכל חלק. נקב חור קטן ב- T, שהיה גדול מספיק בכדי להכיל את קצות כבלי התאורה. הכבלים עבדו דרך המרפקים והיו מרותכים בתוך צינורות הפליז. בסופו של דבר זה היה הרבה יותר קשה ממה שזה נראה מכיוון שהמרפקים לא היו גדולים מספיק מבפנים כדי להתאים את קצה כבל התאורה. בסופו של דבר גימרתי את החלק הפנימי של המרפקים עד שיתאימו.

אם הייתי צריך לעשות את הרציף הזה שוב, הייתי נותן לו תמיכה נוספת לטלפון. כפי שאתה יכול לצפות, אם הטלפון בכלל נדחף כשהוא על המזח, ניתן לכופף את קצות כבלי הברק בקלות רבה. אני מוצא את זה מוזר שאפל למעשה מוכרת עגינה עם תצורה דומה שאינה נתמכת.

שלב 4: המנורות

רציתי שהמנורות יהיו בעלות מראה תעשייתי דומה לזה של המזח. למנורה הראשונה השתמשתי בשקע נורה כללי על גבי אוגן צינורות בגודל 3/8 אינץ '. כמה צינורות פליז קטנים מחברים את הבסיס לשקע ומשלימים את מבטאי הפליז במעגן. נורת אדיסון בגודל 40W היא באמת הכוכב רציתי להשתמש בנורות אדיסון מכיוון שהן מתאימות באופן מושלם לעיצוב המזח הזה והן מאפשרות לך ליצור מנורה חשופה ויפה.

בזמן שב- Lowe מצאתי סוגר של מסלול על מסלול שחשבתי שהוא מעניין. הפכתי את התושבת הפוך והוספתי אוגן צינור כדי ליצור את הבסיס. השקע בתושבת מנורת המסילה לא היה מחובר אליו מכיוון שהוא תוכנן להחזיק במקומו על ידי נורה שטוחה. מכיוון שהשתמשתי בנורת אדיסון, הכנתי סוגר אלומיניום קטן בכדי להחזיק את השקע בתוך המעגל העגול של סוגר תאורת המסילה. נוספו ידיות קטנות מפליז כדי להשלים את שאר המערכת.

לאחר שהמזח והאורות הושלמו, הם נצבעו בשחור מט - למעט פיסות הפליז.

שלב 5: מארז הארדואינו

השתמשתי בשני מארזי PVC בגודל 4 "x 4" לדיור ארדואינו. אני חותך חריצי אוורור לצד אחד ואת המכסה של כל מארז. בצד המארז האחד, חתכתי שני חורים מלבניים עבור כבלי ה- USB המורכבים על הלוח. חורים בגודל של 1/8 אינץ 'במרכז נקדחו משני צידי החורים המלבניים הללו ושימשו לחיבור הכבלים למתחם. צד אחד של שני המתחים נחתך כך ששתי הקופסאות יהוו תיבה אחת כשהן היו נקבעו זה לצד זה. בלוק עץ עבה בגודל 3/4 אינץ 'שימש להחזיק את הקופסאות בתצורה זו לצד זו ומהווה גם בסיס נוח לשבת עליהן.

שלב 6: חבר את תיבת ה- USB

הרכיב הראשון להוסיף למארז הוא תיבת הטעינה USB בעלת 4 יציאות. פשוט תיקנתי את זה במקום עם סרט דו צדדי.

שלב 7: הר ארדואינו במתחם

אני אוהב להשתמש במרווחי לוח קופסא חשמליים להרכבת רכיבים אלקטרוניים מכיוון שהם עשויים מפלסטיק וניתנים להתאמה לעבודה כמניעה או עמידות. אני פשוט חותך אותם בעזרת הסכין ואז דוחף דרכם ברגים. הארדואינו הותקן בתוך ארגז המארז האחד עם ברגים קטנים עם ראש שטוח כאשר מרווחי לוח הפנים מותקנים בין הארדואינו לקופסה.

לאחר התקנת הארדואינו, כבל USB קצר מסוג AB (6 אינץ ') חובר בין יציאת ה- USB של הארדואינו ליציאה הקרובה ביותר של תיבת הטעינה. זה היה ממש מתאים לכבל ולמעשה נאלצתי לקצץ אחורה פיסות הפלסטיק הכפופות המקיפות את החוט בקצה הכבל כך שיתאים.

שלב 8: חיווט והתקנת הממסר

החבלים למנורות הוזנו דרך חורים במארז. חוט אחד מכל כבל היה מחובר ליציאות (הצד המופעל של 120V) של שני הערוצים של ממסר המצב המוצק. קטעי חוט קצרים (4 ) חוברו למסופי הבורג הנותרים הסמוכים למקום בו חוברו חוטי מנורה אלה. חוטים אלה ישמשו לאספקת חשמל לצד 120V של הממסר.

בצד DC של הממסר הוצמדו 4 חוטים בהתאם לתצורה המוצגת. שניים מהחוטים מספקים את מתח ה- + ו- - DC הדרוש להפעלת הממסר, בעוד ששני החוטים הנותרים נושאים את האותות הדיגיטליים, האומרים לערוצים להידלק או לכבות.

4 חוטים אלה חוברו לאחר מכן ל- Arduino כדלקמן: החוט האדום (DC+) מחובר לסיכה 5V. החוט השחור (DC-) מחובר לסיכת ה- GND. החוט החום (CH1) מחובר לדיגיטל סיכת פלט 7 החוט הכתום (CH2) מחובר לפין הפלט הדיגיטלי 8

לאחר חיבור כל החוטים לממסר, הוא הותקן במארז באמצעות ברגים קטנים עם ראש שטוח.

שלב 9: חיווט והתקנת חיישני הזרם

חוטי תקשורת והספק נוצרו עבור שני חיישני הזרם על ידי שחבור שתי מערכות החוטים המובילות מהחיישנים לארדואינו. כמו בעבר, החוטים האדומים והשחורים משמשים להפעלת החיישנים. חוטים אלה מחוברים לסיכות Vin (חוט אדום) ו- GND (חוט שחור) של הארדואינו. באופן מפתיע, ניתן לחבר גם את חוטי התקשורת (חוטי ה- SDA וה- SDL). הסיבה לכך היא שחיישני הזרם של Adafruit יכולים לקבל כל אחד כתובת ייחודית בהתאם לאופן סיכות הכתובת שלו מולחמים יחד. אם הלוח אינו מכיל אף אחד מסיכות הכתובת, הלוח פונה ללוח 0x40 ויתייחס אליו ככזה בקוד הארדואינו. על ידי הלחמת סיכות כתובת A0 יחד, כפי שניתן לראות בתרשים, כתובת הלוח הופכת ל 0x41. אם רק סיכות כתובת A1 מחוברות הלוח יהיה 0x44, ואם גם סיכות A0 וגם A1 היו מחוברות הכתובת תהיה 0x45. מכיוון שאנו משתמשים רק בשני חיישני זרם, הייתי צריך רק להלחם את סיכות הכתובת בלוח 1 כפי שמוצג.

לאחר שטופלו הלוחות כראוי, הם הוצמדו למארז באמצעות ברגי פליז קטנים.

חוטי ה- SDA (כחול) ו- SCL (צהוב) מהחיישנים מחוברים לסיכות ה- SDA וה- SCL בארדואינו. סיכות אלה לא סומנו בארדואינו שלי, אך הן שני הפינים האחרונים אחרי סיכת AREF בצד הדיגיטלי של הלוח.

שלב 10: חבר את כבלי הארכה USB

כפי שצוין לעיל, כבלי הארכה מסוג USB צריכים להעביר זרם דרך חיישני הזרם. הדבר הוקל על ידי שחבור חוטים לתוך החוטים האדומים של הכבלים. לאחר שמותקנים כבלי ה- USB במארז, חוטים אלה מהספלים מחוברים לחיישנים הנוכחיים. עבור כל כבל USB, הזרם הזורם דרכו יזרום במורד החוטים הללו, דרך החיישן, ואז יחזור להמשיך דרך הכבל לטלפון הטעינה. הקצוות הזכרים של כבלי ה- USB חוברו לשתי היציאות הפתוחות של תיבת הטעינה של ה- USB.

שלב 11: חבר את החשמל

השלב האחרון בתיבת האלקטרוניקה הוא חיבור כבל החשמל לתיבת ה- USB ולנורות (המכונה הצד של 120V של הממסר). החוטים השחורים המובילים ישירות למנורות מחוברים לחוט האחד של כבל החשמל יחד עם החוט החום מתיבת הטעינה. כבל החשמל לתיבת הטעינה נחתך פשוט כאשר שני החוטים בפנים (הם החוטים הכחולים והחומים) הופשטו לאחור. לבסוף, שני החוטים הלבנים מהממסר מחוברים לחוט השני של כבל החשמל יחד עם החוט הכחול מתיבת הטעינה USB.

שלב 12: המערכת שהושלמה

לאחר שהקופסה מורכבת לחלוטין, ניתן להחליף את מכסי המארז. כעת, לאחר שהחומרה למערכת זו הושלמה, הגיע הזמן לעבור לתוכנה.

שלב 13: קוד הארדואינו

פיתוח קוד הארדואינו היה פשוט למדי, אם כי נדרשו כמה בדיקות כדי להתאים אותו בדיוק. בצורתו הפשוטה ביותר, הקוד שולח אות להפעלת ערוץ הממסר המתאים בכל פעם שהוא קורא זרם זרם גדול או שווה ל- 90mA. אף על פי שהקוד הפשוט הזה היה נקודת התחלה טובה, טלפונים סלולריים אינם גובים עד 100% ואז יושבים שם ומציירים מעט מאוד זרם. במקום זאת, גיליתי שברגע שהטלפון נטען הוא ימשוך כמה מאות mA לזמן קצר כל כמה דקות. זה כאילו הטלפון הוא דלי דולף שצריך לסיים כל כמה דקות.

כדי לפתור בעיה זו, פיתחתי אסטרטגיה שבה כל ערוץ יכול להיות באחת משלוש מדינות. מצב 0 מוגדר כאשר הטלפון הוסר ממעגן הטעינה. בפועל גיליתי שכמעט לא זורם זרם כשהטלפון הוסר, אך הגדרתי את גבול הזרם העליון של מצב זה ל -10mA. מצב 1 הוא המדינה שבה הטלפון טעון במלואו, אך עדיין על המזח. אם הזרימה הנוכחית יורדת מתחת ל- 90mA והיא מעל 10mA, המערכת נמצאת במצב 1. מצב 2 הוא מצב הטעינה, שבו הטלפון מצייר 90mA או יותר.

כאשר הטלפון מונח על הרציף, מצב 2 מופעל ונמשך במהלך הטעינה. לאחר סיום הטעינה והזרם יורד מתחת ל- 90mA, המערכת נמצאת במצב 1. בשלב זה נמסרה הצהרה מותנית, כך שהמערכת לא תוכל לעבור ישירות ממצב 1 למצב 2. פעולה זו שומרת על המערכת במצב 1 עד שהטלפון יגיע מוסר, ובשלב זה היא נכנסת למצב 0. מכיוון שהמערכת יכולה לעבור ממצב 0 למצב 2, כאשר הטלפון מונח על המטען והזרימה הנוכחית עולה מעל 90mA, מצב 2 מופעל מחדש. רק כאשר המערכת נמצאת במצב 2, האות נשלח אל הממסר להפעלת האור.

סוגיה נוספת שנתקלתי בה היא שהזרם לפעמים ירד לרגע מתחת ל- 90mA לפני שהטלפון נטען במלואו. זה היה מכניס את המערכת למצב 1 לפני שהייתה צריכה להיות. כדי לתקן זאת, אני ממוצע הנתונים הנוכחיים על פני 10 שניות ורק אם הערך הנוכחי הממוצע יורד מתחת ל- 90mA המערכת תכנס למצב 1.

אם אתה מעוניין בקוד זה, צירפתי קובץ Arduino.ino ובו עוד כמה תיאורים. בסך הכל, זה עובד די טוב, אבל שמתי לב שלפעמים נראה שהמערכת ממשיכה למצב 0 כשהטלפון עדיין מחובר ומטען במלואו. המשמעות היא שמדי פעם האור נדלק לכמה שניות (כשהוא מתקדם למצב 2) ואז נכבה. משהו שאפשר לעבוד עליו לעתיד אני מניח.

שלב 14: המערכת המוגמרת

התקנתי את עגינת הטעינה על מדף הספרים שלנו, כאשר ארגז הארדואינו ממוקם מאחורי כמה ספרים. אם רק תציץ בו לעולם לא היית מבין את העבודה שנכנסה לזה - ואפילו לראות את זה בפעולה לא עושה את זה צדק. שוב, זה משמח אותי לראות את האורות דולקים וכבים, ואפילו באתי לסמוך עליהם כדי לראות אם הטלפון נטען.