וילונות בית אוטומטיים - פרויקט מיני עם מודול BluChip של MakerChips (nRF51 BLE): 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

דמיין לעצמך להתעורר ולרצות לקבל קרן שמש מבעד לחלונות שלך, או לסגור את הווילונות כדי שתוכל לישון עוד יותר, מבלי להתאמץ להתקרב לווילונות אלא בלחיצת כפתור אחת בסמארטפון שלך. בעזרת מערכת וילונות הבית האוטומטית תוכל להשיג זאת עם רכיבים שעולים לא יותר מ -90 דולר!

עיין במדריך זה ב- Github

שלב 1: העיצוב

בלב מערכת וילונות הבית האוטומטי נמצא מודול ה- BluChip של MakerChips.

BluChip הוא מודול Bluetooth זעיר בגודל 16.6x11.15 מ מ שיכול לשמש כציוד היקפי לסמארטפונים באמצעות BTLE.

לחץ כאן למבוא ל- Bluetooth Low Energy (BTLE).

המודול מורכב מ- nRF51 SoC של Nordic Semiconductors, פלטפורמה מצוינת ליישומי BLE מכיוון שהוא תומך בתכונות משולבות רבות באפליקציות אנדרואיד ואפל.

שלב 2: ערכת Explorer Explorer של BluChip

כדי לבנות את הפרויקט הזה, קיבלתי את ערכת ה- Explorer של BluChip מ- MakerChips שהגיעה בשתי קופסאות נפרדות, אחת למתכנת CMSIS-DAP וקופסה נוספת המכילה את BluChip על לוח עם 2 נוריות RGB, נגד צילום וסוללת CR2032.

כפי ששמת לב, מודול BluChip הוא זעיר במיוחד, מה שהופך אותו מושלם לפרויקטים קטנים ומוטמעים של Bluetooth. הוא מתאים לטביעת רגל של כותרות בגודל 6x4 0.1 אינץ 'בלבד על קרש לחם ויש לו כותרות נוספות של 0.05 אינץ' בחלק העליון של הלוח, די מרשים עבור חבילה מוסמכת FCC מסחרית!

להלן כמה מאפיינים מרכזיים של אתר ה- BluChip מאתר MakerChips:

• 14 סיכות GPIO נגישות
• מעבד ARM Cortex M0 32bit ומבזק של 256KB וזיכרון RAM של 32KB
• 16.6 מ"מ על 11.15 מ"מ מודול ה- Bluetooth ® הקטן ביותר הקיים בלחם
• ספק כוח תומך 1.8V - 3.6V

• תכונות Bluetooth

  • BTLE - Bluetooth Low Energy - (BLE, BT 4.1)
  • Bluetooth® ויפן, FCC, IC מוסמך
  • שעון מערכת משולב 32 מגה -הרץ
  • הספק פלט: +4dBm אופייני

  • תדר: 2402 עד 2480 מגהרץ

    אנטנת תבנית בעלת ביצועים גבוהים משולבת

  • מצב יחיד Bluetooth® Smart Slave/Master
• ממשקים נתמכים: SPI, UART, I2C ו- 8/9/10bit ADC

• שתי קבוצות של סיכות תכנות

  • כותרות.05 "לחיבור קל למכשירי CMSIS-DAP ו- J-Link
  • כותרות.1 "לממשק עם לוחות לחם
• תוכנת LED אדומה ניתנת לשליטה

שלב 3: אפליקציית NRF Connect

ברגע שאתה פותח את תיבת Explorer של BluChip, אתה רואה אותו מתעורר לחיים עם נוריות מהבהבות, מראה מרתק למדי, לא?

כדי לראות מה יש בחנות עם מודול BLE זה, בואו נתקין את אפליקציית nRF Connect מ- Google Play או מחנות האפליקציות.

אנו הולכים להתחבר ל- BluChip באמצעות הטלפון שלנו, לכן פתח את אפליקציית nRF Connect, דפדף במסך הפתיחה והקש על אפשר כדי להפעיל את Bluetooth. לאחר מכן, הקש על סרוק ותגלה בקרוב שמכשיר BluChip שלך מופיע בכרטיסייה סורק.

לפני שאנחנו מתחברים בפועל ל- BluChip, בואו נקבל LED ונניח אותו על לוח הלוח ליד הסיכות 026 (+ve) ו- 021 (-ve). נורית ה- LED אמורה להידלק מיד מכיוון שסיכה 026 מוציאה 3.3V (רמת לוגיקה גבוהה) ואילו סיכה 021 היא לוגיקה נמוכה (קרקע).

קדימה, הקש על התחבר כדי ליצור חיבור בין הטלפון החכם שלך ל- BluChip, ואז יוביל אותך לכרטיסיית הלקוח של המכשיר באפליקציה.

הכרטיסייה לקוח BluChip מציגה את כל השירותים הזמינים במכשיר שלך. מה שמעניין אותנו כאן הוא שירות BlueChip GPIO (רשום כשירות לא ידוע). הקש עליו ולאחר מכן הקש על החץ כלפי מעלה לצד המאפיין אפנון GPIO (רשום כמאפיין לא ידוע).

קופץ בעל ערך כתיבה יופיע, וייתן לך את האפשרות לשלוח נתונים למכשיר ה- BluChip שלך. במקרה שלנו, אנו רוצים לכבות את הנורית, אז הקש על החץ שליד BYTE ARRAY ושנה את פורמט הנתונים ל- UINT 8. אנו נשלח את מספר הסיכה כערך הראשון, אז הזן 21 עבור pin021. הקש על ערך מוסף כדי לשלוח את נתון הנתונים הבא, שמצבו יש להגדיר את הסיכה (בפורמט hex BYTE). כדי לכבות את הנורית, אנו נקבע את סיכה 021 ל- 3.3V (רמת לוגיקה גבוהה), אז הזן 01 ואז הקש על שלח.

הנורית כבה באופן מיידי! כדי להדליק את הנורית מחדש, שלח ערך של 0x00 (רמת ההיגיון LOW) אל pin021. כפי שניתן לראות מתחת למאפיין הרשום, הערך הנשלח של (0x) 15-01 מוצג. {[(UINT8 עשרוני) 21 = (hex BYTE) 0x15] + (hex BYTE) 0x01 => (hex BYTEs) 0x1501}

אם תבחר שמור ערכים אלה בחלון הקופץ 'ערך כתיבה' על ידי מתן שם ולאחר מכן הקשה על שמור, תוכל לטעון אותם בעתיד כמגדרות קבועות מראש לאפנון GPIO קל!

שלב 4: תכנות ה- BluChip

הייתם שמים לב מהסרטון למעלה ששמו של מכשיר ה- BluChip בטלפון שלי שונה מזה שלכם, אז איך נוכל לשנות אותו לטעמנו?

קושחת האפליקציות הפועלת ב- BluChip משמשת כמכשיר היקפי (עבד) מעל BLE למכשירים מרכזיים (מאסטר) כגון סמארטפונים המחוברים אליו. כדי לשנות את שם המכשיר שלנו, בואו נתעמק בקושחת האפליקציות המהבהבות ב- BluChip שלנו.

ערכת BluChip Explorer כוללת את מתכנת ARM (CMSIS-DAP). MakerChips סיפק מדריך מדויק כיצד לבצע פירוט של קושחה מהבהבת ל- BluChip באמצעות ה- CMSIS-DAP.

כדי לאסוף קושחה לקובץ hex ולהבזיק אותו, נזדקק לקייל, ערכת פיתוח תוכנה nRF51 (SDK) וקושחת BluChip. קדימה, הורד אותם מהקישורים שבקטע "התוכנה" בתכנות MakerChips לתכנות BluChip עם דף CMSIS-DAP ו- Keil.

התקן את Keil ולאחר מכן בצע את השלבים 1-3 בסעיף "יצירת קובץ המשושה".

בשלב זה תוכל להמשיך לשלב 4 ולבנות מחדש את כל קבצי היעד.

אם תקבל שגיאה לגבי "core_cm0.h", יהיה עליך להוסיף את הנתיב שלו לפרויקט כדי לקמפל אותו.

פשוט נצטרך לחפש את הקובץ ולאתר את הספרייה שלו, שהיא "\ components / toolchain / gcc".

בואו נכלול את הדרך הזו לפרויקט שלנו. לחץ על אפשרויות למטרה, עבור לכרטיסייה C/C ++ ולאחר מכן כלול את הנתיב כפי שמוצג באיור 16.

לאחר שכלול תלות הכרחית, הפרויקט שלנו אוסף וכעת נוכל להציג את הפלט המורכב, קובץ hex מותאם אישית בכתובת nRF51_SDK_10.0.0_dc26b5e / דוגמאות / ble_peripheral / ble_app_ahc-master / bluchip / s110_with_dfu / arm4 / _buildnrf51422_xxac_s110.

כדי להבהב את קובץ ה- hex על גבי BluChip, בצע את השלבים 1-8 בסעיף "העברת קובץ המשושה".

כעת לאחר שהעלית קושחה ל- BluChip עם שם התקן מותאם אישית, הפעל את אפליקציית nRF Connect וסרוק אחר המכשיר שלך. תבחין כי הוא נקרא כעת על שם מה שהגדרת ב- DEVICE_NAME בקושחה!

בשלב הבא נתחיל להגדיר את החומרה, האלקטרוניקה והתוכנה של מערכת הוילונות הביתי האוטומטיים שלנו.

שלב 5: בניית הוילונות האוטומטיים

לאחר שבדקנו את תהליך האוסף וההבהב של הקושחה שלנו, בואו נעבור לבניית וילונות Bluetooth משלך!

מנוע צעד ישמש להנעת חגורת תזמון המניעה את הווילונות פתוחים וסגורים. מנוע הצעד מונע על ידי IC נהג חצי H אשר נשלט על ידי BluChip.

לצורך צריכת חשמל, נשתמש בווסת מתח 12V AC-DC המוזן למנוע, יחד עם ווסת מתח DC-DC LM317 להורדת 12V ל -3.3V שיניע את ה- IC של נהג BluChip ו- Stepper.

אתה יכול להשיג מודול BluChip משלך מהחנות החדשה של MakerChips בטנדי, או מאתר MakerChips.

בואו לקבל את החלקים המפורטים להלן בנוסף לערכת BluChip Explorer כדי להתחיל בהרכבת הווילונות האוטומטיים:

• מתאם מתח 12V 1A $ 3.40
• חבית ג'ק 0.68 דולר
• ווסת מתח LM317T 0.80 $
• נגדים (200 ו -330 אוהם) $ 1.69
• נהג צעדים L293D 1.63 $
• מנוע צעד חד קוטבי 8.00 $ (או $ 1.66 <= שנה חד קוטבי קטן יותר למדרגה דו קוטבית)
• חגורת תזמון 6 מ"מ 7.31 $
• 6 מ"מ הילוך $ 0.54 (או להדפסה תלת מימדית מ- Thingiverse)
• גלגלת 6 מ"מ $ 1.17 (או להדפסה בתלת מימד מ- Thingiverse)
• מתג גבול x2 (אופציונלי) $ 1.34
• תיבת מארז הפרויקט (אופציונלי) $ 1.06
• חוטי מגשר ללוח לחם 2.09 $
• חוטי מגשר של דופונט 2.80 $
• להקות גומי 1.13 $
• קשרי טוויסט 3.22 $
• 22 חוט AWG (אופציונלי) $ 1.22
• עניבות רוכסן (אופציונאלי) $ 0.63
• צינור כיווץ (אופציונלי) $ 1.97

כלים (אופציונלי):

• אקדח דבק חם 3.75 $
• ברזל הלחמה 6.79 $

הורדת כתב החומרים מ- GitHub (אמזון)

איור 20 מראה כיצד אתה עומד לחבר את המערכת, תלוי אילו תכונות תבחר להוסיף. אם אתה רוצה תנועה מדויקת יותר, היית מוסיף מתגי גבול לפרויקט.

בוררי הגבול הם נקודות קצה לווילונות המספרים ל- BluChip מתי הוא נפתח או נסגר. ללא מתגי הגבול, יהיה עליך להגדיר את הקושחה כדי לציין כמה רחוק הווילונות שלך נעים בקטע "תצורת קושחה" הקרובה.

איור 20 כולל גם נגד צילום אופציונלי המאפשר זיהוי יום ולילה, הניתן להגדרה גם בסעיף "תצורת קושחה".

התחל בהרכבת החומרה על ידי הרכבת מנוע הצעדים, הגלגלת וחגורת התזמון לחלק העליון של הווילונות שלך. (איור 21)

מתיח זמנית את חגורת התזמון בגומייה. מאוחר יותר, לפני שתשלים את הפרויקט, אתה הולך לקשור אותו יחד כדי להחזיק אותו לצמיתות.

כדי לחבר את הווילונות לחגורת התזמון שלך, לולא קשרי חוט סביב החגורה וו הווילון.

כדי לקבל מושג טוב יותר כיצד לחבר את הווילונות לחגורה, עקוב אחר איור 22. אתה תקשור את הווילון השמאלי לחלק האחורי של חגורת התזמון בעזרת עניבה, והווילון הימני לחזית חגורת התזמון. עם עניבת חוט.

לאחר שהחגורה מאובטחת והווילון קשור, הסר את מנוע הצעד כך שנוכל להתחיל להרכיב ולבדוק את המעגל האלקטרוני שיניע אותה. התחל בבניית האלקטרוניקה על ידי הנחת Bluchip, L293d IC ו- LM317t Regulator Voltage על לוח הלוח בהתאם. לאיור 20.

הכנס את נגדי 200 או 330 אוהם לפי איור 20. הנגדים מתאימים את פלט ה- LM317 כך שהוא מספק ~ 3.3V. (איור 24)

הכנס את חוט המגשר ואז שקע חבית קווית כפי שמוצג באיור 26.

נחבר את מתאם החשמל שלנו לשקע הקיר, ונחבר את המתאם לשקע הקנה כדי לבדוק את המתחים כפי שניתן לראות באיור 27.

לאחר שהתבררו המתחים הנכונים, הסר את שקע החשמל והתחל למקם את חוטי המגשר הנותרים על פי איור 20.

בשלב הבא, אנו הולכים לחבר את מנוע הצעדים הדו קוטבי שלנו ל- L293d IC.

ראשית, הכנס את חוטי המגשר של Dupont למחבר מנוע הצעד כפי שמוצג באיור 29.

כדי לדעת איזה חוט עובר לאן, עקוב אחר הסכימה באיור 30.

כפי שניתן לראות בסכימה, ההובלות מסליל אחד עוברות ל- Pin2 & Pin6 של L293D. הפניות מהסליל השני עוברות ל- Pin11 & Pin14.

מנוע הצעד הדו קוטבי 28BYJ-48 בעל ארבעה חוטים צבעוניים שמישים כפי שניתן לראות באיור 31.

אנו מחברים כחול ל- Pin3, צהוב ל- Pin6, כתום ל- Pin11 וורוד ל- Pin14 ב- L293d.

המעגל הבסיסי הושלם כעת!

אם אתה רוצה ליישם מתגי גבול, חבר את ה- NO & C מוביל לכמה חוט 22AWG. בקצה השני, צרף מגשרים של DuPont ליצירת מוליכים המתאימים ללוח הלחם. (איור 32)

אתה יכול להרכיב אותם על מסילת הווילון כפי שמוצג באיור 33 עם רצועות גומי, או אם יש לך אקדח דבק חם בהישג יד, תוכל לקשור אותו לרכבה ואז לטבול כמות טובה של דבק חם כדי לוודא שהוא לא זז. סְבִיב.

כדי לקבל מושג היכן למקם אותם, עיין באיור 34.

מתג הגבלה אחד מחובר לקצה השמאלי הקיצוני של מסילת הווילון, בין וו המסילה הראשון לשני, כך שכאשר הווילונות נפתחים וו לוחץ כנגד המתג ומפעיל אותו. מתג הגבול השני ממוקם ישירות במרכז המסילה, פונה שמאלה. בדרך זו הוא מופעל כאשר הווילונות נסגרים.

הכנס את מוביל מתג הגבול ללוח הלחם לפי איור 20.

לבסוף, אם אתה רוצה שהווילונות שלך ייפתחו כשהשמש זורחת ונסגרת כשהיא שוקעת, יהיה עליך לחבר את הנגד לצילום כפי שמוצג בתמונה 36, ולהגדיר אותו קרוב למקום שבו יש לו גישה לאור השמש במהלך עלות השחר.

לאחר שתסיים את הגדרת מעגל הלוח, התכונן וחבר את המתכנת שלך ל- BluChip כדי להבהב את הקושחה. הורד את הקושחה מ- GitHub וחלץ אותה לספריית ה- SDK שלך כפי שעשית בעבר.

הורד ble_app_ahc.zip מ- Github.

פתח את הפרויקט ולאחר מכן הידור והעלה את הקושחה ל- BluChip.

לפני הבדיקה, נסגור את לוח הלחם בקופסה ונעשה חורים לחוטים ולנורת סטטוס הווילון שלנו.

הניחו את לוח הלחם על בסיס ארגז המארזים וצרו פתח לחוטים. הפתח משמש גם כנקודה עבור BluChip לתקשר למכשירים אחרים באמצעות האנטנה שלו. (איור 37)

מקדחים חור בגודל הנורית בצד המארז והרכיבו עליו את הנורית. חברו את הנורית לפי איור 20.

מצא מקום מתאים להרכבת תיבת המארז משמאל למסילת הווילון, קרוב לשקע חשמל. התקן מחדש את המנוע ובצע בדיקת מתיחה אחרונה של חגורת התזמון, וודא שאין רפיון. (איור 39)

עכשיו הגיע הזמן לבדוק את המערכת המורכבת שלנו. הכנס את מתאם המתח והפעל את אפליקציית nRF Connect שלך. אתה תמצא מכשיר בשם Curtains. BluChip.

התחבר אליו, שלח ערך UINT8 1 (פתח וילונות) למאפיין הלא ידוע תחת שירות לא ידוע, וצפה בווילונות נפתחים!

כעת לאחר שבדקת בהצלחה את המערכת שלך, בואו נסתכל על הגדרת חלק מהקוד שמריץ את התוכנית ב- BluChip.

שלב 6: תצורת הקושחה של BluChip

פרויקט הקושחה האוטומטית של וילון הבית מורכב בעיקר מארבעה קבצים: main.c, ahc.c, ble_ahc_service.c & ble_ahc_service.h.

בעת בניית מוצרי האלקטרוניקה והחומרה, הייתה לנו האפשרות לבחור אם אנו מעוניינים במתגי הגבלה כדי להגדיל את הדיוק של המערכת האוטומטית שלנו.

בקוד מ- ahc.h, אנו יכולים לראות את #define עבור LIMIT_SWITCHES.

הידור והבהוב של קוד עם #הגדרת LIMIT_SWITCHES מאפשר שימוש בשני מתגי הגבול כדי לזהות מתי הווילונות נפתחו ונסגרו.

יש לשנות את שמו ל- #undef LIMIT_SWITCHES אם אתה בוחר שלא לכלול בוררי גבול לפרויקט שלך. במקרה זה, יהיה עליך לכוונן את המרחק שאליו המסך שלך עובר במשתנים CURTAIN_OPEN_STEPS ו- CURTAIN_CLOSE_STEPS. התאם ערכים אלה כדי להאריך או לקצר את מרחק הנסיעה של המסך.

ניתן להפעיל את האפשרות הנוספת, הוספת פוטורסיסטור על ידי שינוי #undef LDR ל- #define LDR. LDR מייצג נגד תלוי אור, המכונה גם פוטורסיסטור. כאשר אנו מאפשרים LDR, הפוטורזיסטור יודע מתי הוא בהיר או כהה בחוץ, ועוזר לך לסגור או לפתוח את הווילונות בתחילת או בסוף היום.

מלבד הגדרת מתגי ה- Limit ו- Photoresistor, בואו נסתכל על כמה מגושי הקוד העיקריים האחרים המאפשרים לכם לפתוח ולסגור את הווילונות באופן אוטומטי.

הקבצים ble_ahc_service.c & ble_ahc_service.h מכילים קוד המעביר נתונים מהטלפון שלך ל- BluChip.

כאשר ה- BluChip מקבל את הנתונים, הוא מנתח אותם על פי אם נשלח 0 או 1. לאחר מכן הוא מפעיל את נורית הסטטוס, מבצע תנועות מוטוריות ולאחר מכן מבטל את השלמת איתות הלדים.

הפונקציה ahc_init () מ- ahc.h מופעלת בתחילת הלולאה הראשית, ומאתחלת את כל הסיכות ב- BluChip.

שלב 7: סיכום

לסיום, זה היה פרויקט מהנה וקל למדי ללמוד את יסודות BLE. העובדה שמודול הפריצה של BluChip מתאים היטב ללוח הלחם מקלה מאוד על אב טיפוס מהיר על כל לוח לחם שאולי יש לך.

הייתי אומר שאחרי שבניתי את הווילונות האוטומטיים שלי, כבר חשבתי על דברים אחרים לחבר אליהם את ה- BluChip, כולל ניאופיקסלים חכמים, OLED ליצירת שעון דיגיטלי, רובוט נשלט בסמארטפון ועוד הרבה פרויקטים אלקטרוניים בעלי הספק נמוך. רעיונות שידרשו תקשורת אלחוטית קומפקטית!

כל מי שמתעניין באלקטרוניקה ובתכנות יופתע לטובה ממה שיש ל- BluChip להציע, כמו גם מהנוחות בהקמה והטמעה של BLE כדי להפוך פרויקטים למגניבים עוד יותר.

נכון לעכשיו, אחזור ליהנות מווילונות הבית האוטומטיים הנוחים שלי..