תאורת סביבה ביתית באמצעות PICO: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

האם לא רצית לשנות את מצב הרוח של החדר שלך על ידי שינוי צבע האור? ובכן, היום תלמד כיצד לעשות זאת בדיוק. מכיוון שעם הפרויקט הזה תיצור מערכת תאורת סביבה RGB מבוקרת Bluetooth שתוכל למקם בכל מקום בבית, ותגרום לה לצבוע איך שתרצה.

פרויקט זה ישתמש ב- PICO, פס RGB LED, כמה טרנזיסטורים ורכיבים חשמליים, ואפליקציה שתלמד כיצד ליצור באמצעות ממציא אפליקציות MIT.

שלב 1: רכיבים

אלה המרכיבים הדרושים ליצירת פרויקט זה, והם:

• PICO, זמין ב- mellbell.cc ($ 17.0)
• רצועת LED RGB של 4 מטר (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 טרנזיסטורים של דרלינגטון TIP122, צרור של 10 זמין ב- eBay ($ 1.22)
• 1 PCA9685 16-ערוץ 12 סיביות PWM, זמין ב- eBay ($ 2.07)
• מודול Bluetooth אחד HC-05, זמין ב- eBay ($ 3.51)
• ספק כוח 12 וולט 5 אמפר
• 3 נגדים של 1 k ohm, צרור של 100 ב- eBay ($ 0.99)
• לוח קרש אחד, זמין ב- eBay ($ 2.32)

שלב 2: הפעלת רצועת LED RGB

אנו כמובן רוצים לחבר את רצועת ה- LED ל- PICO שלנו כדי להאיר אותה ולשלוט בה.

אבל, לפני הכל, עלינו לעשות קצת מתמטיקה בכדי לדעת כמה זרם ה- LED שלנו עומד לשאוב ממקור החשמל. ברצועה שאיתה אנו עובדים, כל LED בתא RGB יחיד שואב 20mA, בסך הכל 60mA עבור כל תא ה- RGB. לרצועה שלנו יש 20 תאי RGB למטר, ויש לנו תא באורך 4 מטרים. מה שאומר שהציור הנוכחי הכולל שלנו בעוצמה מרבית הוא:

4 (מטר) * 20 (תא/מטר) * 60 (mA) = 4800mA

ציור זה ישתנה בהתאם לעוצמה שאיתה אתה עובד, אך עשינו את החישוב עם המספרים הגבוהים ביותר האפשריים, כך שנוכל לעבוד באופן חופשי ובטוח עם רצועת ה- RGB. כעת, אנו זקוקים למקור חשמל שיכול לספק לנו 4.8A.

מקור החשמל הטוב ביותר שנוכל להשתמש בו הוא ספק כוח/ממיר הממיר מתח AC ל DC, אנו זקוקים לו גם להציע 12 וולט ולפחות 4.8 אמפר. ויש לנו בדיוק את זה, מכיוון שאספקת החשמל בה אנו משתמשים מציעה 12 וולט ו -5 אמפר, וזה בדיוק מה שאנחנו צריכים.

שלב 3: חיבור רצועת ה- RGB לספק הכוח

ספק כוח הוא מכשיר חשמלי הממיר סוג חשמל אחד למשנהו. במקרה שלנו, אנו הולכים להשתמש בו כדי להמיר את הספק 220 וולט AC לספק של 12 וולט DC.

שלושת המסופים הראשונים הם הכניסות ממקור החשמל:

• L → בשידור חי
• N → ניטרלי
• GND → אדמה

ארבעת הטרמינלים האחרונים הם הפלט למכשיר החשמלי הדרוש לכם. הוא מחולק לשני "חלקים", אחד לתפוקה חיובית, והשני לשלילי. במקרה שלנו אנו הולכים להשתמש בדברים הבאים:

• V- → שלילי
• V+ → חיובי

ואנו מחברים אותם באופן הבא:

• חוט חום (מקור מתח AC) → L (חי)
• חוט כחול (מקור מתח AC) → N (ניטרלי)
• חוט ירוק (מקור מתח AC) → GND (אדמה)

והחוטים האדומים והשחורים הם הספק פלט 12V DC:

• חוט אדום → פלט חיובי (V+)
• חוט שחור → פלט שלילי (V-)

עכשיו מאפשר לחבר את כל הרכיבים שלנו ל- PICO!

שלב 4: חיבור הכל ל- PICO

כפי שאמרנו קודם לכן, רצועת ה- LED זקוקה ל -12 וולט ול 4.8A להפעלה מלאה. ואנחנו יודעים שהזרם המרבי שכל סיכת PICO יכולה לספק הוא 40mA בלבד, וזה לא מספיק. אבל יש לזה פתרון וזה טרנזיסטור דרלינגטון TIP122, שניתן להשתמש בו כדי להניע עומסי הספק גבוהים על ידי שימוש בכמויות קטנות של זרם ומתח.

החיווט די פשוט, נחבר את בסיס הטרנזיסטור לפין D3 של PICO כדי לשלוט על בהירות רצועת הלדים באמצעות טכניקת PWM, הפולט ל- GND והאספן עם העומס.

• בסיס (TIP122) → D3 (PICO)
• אספן (TIP122) → B (רצועת LED)
• פולט (TIP122) → GND

כמו כן אנו משתמשים בלחצן לחיצה להפעלה או כיבוי של רצועת הלד.

כפתור לחיצה הוא רכיב המחבר בין שתי נקודות במעגל רק כאשר לוחצים עליו, אין לו קוטביות כך שנוכל לחבר אותו ללא חשש איזו רגל עוברת לאיזה צד. במקרה שלנו, נחבר את אחת מרגלי כפתור הלחיצה ל- GND באמצעות נגד נפתח, ונחבר את הרגל השנייה ל- VCC (5 וולט). לאחר מכן, נחבר את D2 של PICO עם רגל כפתור הלחיצה המחוברת ל- GND.

לכן, כאשר לוחצים על הכפתור סיכת D2 של ה- PICO תקרא HIGH (5 וולט), וכאשר לא נלחץ סיכת D2 של PICO תקרא נמוך (0 וולט).

לאחר מכן נחבר את ה- LED לספק הכוח ואת הטרנזיסטור TIP122.

• +12 (רצועת LED) → פלט חיובי של 12 וולט (ספק כוח)
• B (רצועת LED) → אספן (TIP122).

אל תשכח לחבר את החוט השלילי של פלט ספק הכוח (חוט שחור) עם סיכת ה- GND של ה- PICO

שלב 5: חיבור רצועת ה- RGB עם PCA9685

כעת, כשאנו יכולים לשלוט על צבע אחד מרצועת ה- RGB, מאפשרים לנו לשלוט בכל הצבעים של רצועת ה- RGB. לשם כך עלינו להשתמש באותות PWM לשליטה ברצועה.

כפי שאנו יודעים, ל- PICO יש רק פלט PWM יחיד, והתיקון לכך הוא מודול ההתרחבות של סיכות PWM PAM9685. מודול זה מרחיב את סיכות ה- PWM של הלוח שלך,, ואנו נשתמש בו לצד כמה טרנזיסטורים של דרלינגטון TIP122 כדי לתקן בעיה זו.

חיווט המעגל פשוט מאוד, והוא מתנהל כדלקמן:

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

עלינו להפעיל את המודול PCA9685 באמצעות PICO, על מנת שיוכל לפעול כראוי.

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

כאן אנו מחברים את סיכות הפרוטוקול I2C של PCA9685 SCL ו- SDA ל- D3 ו- D2 של PICO, כך שיוכלו לתקשר זה עם זה.

לאחר מכן אנו מחברים את רצועת ה- +12 של רצועת ה- RGB עם ההובלה החיובית של ספק הכוח, ואת מוליכי G, R, B של רצועת ה- RGB לסיכות הבקר TIP122 כדי להאכיל את רצועת ה- LED בכוח הדרוש מספק הכוח החיצוני.

הקוד פשוט מאוד, אנחנו רק צריכים להדליק ולכבות את כל שלושת הצבעים של רצועת הלדים כל אחד בנפרד בפני עצמו, אז אנחנו עושים שניים ללולאות לכל צבע, הראשון ללולאה הוא הגדלת האור העוצמה והשנייה מיועדת להפחתת עוצמת האור,

שלב 6: יצירת האפליקציה לנייד

כעת אנו רוצים לבנות את האפליקציה לנייד שתאפשר לנו לשלוט בעוצמת כל צבע בנפרד. ואנו הולכים להשתמש בכלי ממציא האפליקציות MIT לשם כך.

ראשית, עליך להיכנס לאתר הרשמי של ממציא אפליקציות MIT וליצור חשבון עם הדוא ל שלך.

בעיצוב בו נשתמש יש לנו:

• בוחר רשימה אחד, "התחבר למערכת התאורה הסביבתית שלך". לחיצה על רשימה/כפתור זה תפתח תפריט עם המכשירים המשויכים ל- Bluetooth ממנו נבחר את מכשיר ה- Bluetooth שלנו.
• שלושה מחוונים לשליטה בצבעים האישיים
• תווית מעל כל מחוון שתתעדכן בהתאם למיקום המחוון
• הוספת רכיב לקוח ה- Bluetooth, כדי לתת לאפליקציה הרשאה להשתמש ב- Bluetooth של המכשיר

הקוד יחולק לשני חלקים:

קישוריות בלוטות '

שתי השורות הראשונות של הקוד מטפלות בתהליך תקשורת ה- Bluetooth, מכיוון שהן נותנות לך את היכולת להוסיף מכשירים ולבחור עם מה להתאים.

שליחת נתונים

שאר הקוד מיועד לשליחת נתונים. מכיוון שהוא שולט על המשמעות של הזזה של המחוונים עבור PICO, הוא מעדכן גם את הקריאות של תוויות המחוון.

אתה יכול להוריד את האפליקציה אם אינך רוצה ליצור אותה בעצמך. אתה יכול גם להוריד אותו ואז לייבא אותו יחד עם העיצוב בכלי ממציא האפליקציות MIT ולהתאים אותו לטעמך.

שלב 7: ממשק מודול Bluetooth HC-05

עכשיו רק צריך להוסיף קישוריות Bluetooth ל- PICO שלנו, ונעשה זאת באמצעות מודול ה- Bluetooth HC-05.

מודול זה הוא פשוט מאוד וקל לשימוש, מכיוון שהוא מודול SPP (Serial Port Protocol), מה שאומר שהוא צריך רק שני חוטים (Tx ו- Rx) כדי לתקשר עם PICO. מודול זה פועל גם כעבד ומאסטר, ויש לו טווח קישוריות של כ -15 מטרים.

מודול בלוטות ה- HC-05 Bluetooth:

• EN או KEY → אם הוא הובא ל- HIGH לפני הפעלת הכוח, הוא מאלץ את מצב ההתקנה של פקודות AT.
• VCC → +5 כוח
• GND → שלילי
• Tx → העבר את הנתונים ממודול HC-05 למקלט הטורי של PICO
• Rx → מקבל נתונים סדרתיים מהמשדר הטורי של PICO
• מצב → אומר אם המכשיר מחובר או לא

והנה איך אתה מחבר אותו ל- PICO:

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

כעת, כאשר יש לנו את מודול ה- Bluetooth המחובר ל- PICO, מאפשר לערוך את התוכנית שלנו כך שנוכל לשלוט ברצועת ה- LED מהטלפון שלנו.

שלב 8: קידוד מודול ה- Bluetooth

על פי התוכנית שלנו, רצינו את היכולת לשלוט ברצועות הלד מהטלפון שלנו. ולא רק רצינו לשלוט ברצועת הלד, אלא רצינו לשלוט בכל צבע בנפרד.

ואנו נעשה זאת כאשר כל מחוון מהאפליקציה שלנו ישלח קבוצת ערכים אחרת ל- PICO:

• מחוון הצבעים האדום שולח ערך בין 1000 ל- 1010
• מחוון הצבעים הירוק שולח ערך בין 2000-2010
• מחוון הצבעים הכחול שולח ערך בין 3000-3010

נשתמש בתנאי "אם" כדי לבדוק את הנתונים ולדעת איזה טווח ערכים משתנה. לדוגמה: אם הערך משתנה בין 1000 ל -1010, PICO תדע שאנחנו משנים את הצבע האדום, והוא יתאים אותו מחדש בהתאם. הוא גם יעשה זאת עבור כל הערכים שיצרת, ומאפשר לך לשלוט בכל צבע בנפרד בעזרת המחוון שלו.

שלב 9: הפרויקט שלך מואר

למדנו כיצד לחשב את הכוח הדרוש עבור רצועת LED RGB, כיצד להשתמש בטרנזיסטורים כדי לתפעל ערכים שוטפים וכיצד להחליט על ספק הכוח הדרוש לשם כל זה. למדנו גם כיצד ליצור אפליקציה לנייד באמצעות כלי הממציא אפליקציות MIT וכיצד לחבר אותה באמצעות Bluetooth ל- PICO.

ועם כל הכישורים החדשים שלך הצלחת ליצור פס LED שתוכל למקם בכל מקום בבית שלך, שיהיה לו בהיר בכל צבע שתרצה, כמה מגניב זה?

אל תשכח לשאול שאלות אם יש לך, ולהתראות בקרוב בפרויקט הבא: ד