Arduino nadzorovana telefonska postaja z svetilkami: 14 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ideja je bila dovolj preprosta; ustvarite polnilno postajo za telefon, ki bi prižgala svetilko le, ko se je telefon polnil. Kot se pogosto dogaja, se lahko stvari, ki se na začetku zdijo preproste, pri njihovem izvajanju nekoliko zapletejo. To je zgodba o tem, kako sem ustvaril dvojno polnilno postajo za telefon, ki izpolnjuje mojo preprosto nalogo.

1. korak: Kaj sem uporabil

To nikakor ni izčrpen seznam vsega, kar sem uporabil, vendar sem želel dati splošno predstavo o glavnih sestavinah, ki sem jih uporabil. Za večino teh komponent sem vključil povezave Amazon. (Upoštevajte, da od Amazona dobim majhno provizijo, če uporabljate te povezave. Hvala!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V DC senzor toka (x2): https://amzn.to/2citA0S2- Kanal polprevodniški rele: https://amzn.to/2cmKfkA 4-vratna USB škatla: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'USB kabel za pritrditev na ploščo (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 AB USB kabel:

Uporabil sem tudi naslednje zaloge, ki sem jih nabral v trgovini s strojno opremo: 4 "x4" plastične škatle za cevi (x2) 40W Edison žarnice (x2) Vtičnica za žarnicoTrack Light BracketAssorted Black Iron Pipe (3/8 ") Assortted Brass Pipe Fittings3 'Matice podaljška CordWire

2. korak: Eksperimentiranje, oblikovanje in ožičenje

Da bi ugotovili, kdaj se telefon polni, bi morali nenehno spremljati trenutni tok v telefon. Čeprav sem prepričan, da obstajajo načini vezja, ki lahko merijo tok in upravljajo rele na podlagi trenutne ravni, nikakor nisem strokovnjak za elektriko in se nisem želel lotiti gradnje vezja po meri. Iz nekaterih izkušenj sem vedel, da bi lahko z majhnim mikrokrmilnikom (Arduino) izmerili tok in nato upravljali rele za vklop in izklop luči. Ko sem Adafruit našel majhen senzor enosmernega toka, sem začel eksperimentirati z njegovo povezavo s kablom USB za merjenje toka, ki teče skozi njega, ko je polnil telefon. Tipičen kabel USB 2.0 vsebuje 4 žice: belo, črno, zeleno in rdečo. Ker črna in rdeča žica prenašata napajanje skozi kabel, lahko eno od teh uporabite za merjenje toka toka - uporabil sem rdeče žice. Tipični senzor toka je treba postaviti v skladu s tokom (tok mora teči skozi senzor) in senzor Adafruit ni izjema od tega pravila. Rdeča žica je bila prerezana tako, da sta dva rezana konca pritrjena na dva vijačna priključka na senzorju toka. Senzor Adafruit je bil povezan z Arduinom in napisal sem preprosto kodo za poročanje o trenutnem toku skozi senzor. Ta preprost poskus mi je pokazal, da je polnilni telefon porabil med 100 in 400 mA. Ko je bil telefon popolnoma napolnjen, bi tok padel pod 100 mA, vendar ne bi dosegel 0.

S tem, ko je moj poskus uspešno pokazal, da lahko z Arduinom izmerim tok, sem zasnoval zgoraj prikazano vezje. Dva 4-palčna USB polnilna kabla za pritrditev plošče bi bila priključena na 4-polno polnilno omarico. Polnilni kabli za telefon bi bili priključeni na te podaljševalne kable, kar bi omogočilo, da sistem sprejme kakršen koli polnilni kabel USB - in upajmo, da bo "odporen na prihodnje telefone". Rdeče žice podaljševalnih kablov bi bile prerezane in povezane s trenutnimi senzorji. Trenutni senzorji posredujejo informacije Arduinu, ta pa nadzoruje dvokanalni polprevodniški rele. Rele se uporablja za preklop 110V napajanja na žarnice. Napajanje v ohišje USB in žarnice je mogoče povezati skupaj, kar sistemu omogoča uporabo ene vtičnice. Še posebej mi je všeč, kako lahko Arduino napajamo z enim od dodatnih vrat USB v škatli za polnjenje.

3. korak: Priklopna enota za telefon

Telefonska postaja je bila zgrajena iz 3/8 "črne cevi. Uporabil sem dva moška-ženska kolena, T, kratek odsek, ki je bil popolnoma navojen, in okroglo prirobnico. Za medeninaste dele na vrhu pristanišča sem izrezal medeninasto cev dolžine 1 1/2 "na polovico in za vsak del uporabite eno polovico. V T je bila izvrtana majhna luknja, ki je bila dovolj velika, da je lahko prilagodila konce svetlobnih kablov. Kabli so bili obdelani skozi komolce in so bili varjeni z JB v medeninaste cevi. Na koncu je bilo to veliko težje, kot se zdi, saj komolci v notranjosti niso bili dovolj veliki, da bi prilegali konec svetlobnega kabla. Na koncu sem predelal notranjost komolcev, dokler se niso prilegali.

Če bi moral znova narediti to priklopno enoto, bi ji dal večjo podporo za telefon. Kot lahko pričakujete, če lahko telefon sploh pritisnete, ko je na priklopni enoti, lahko konce strelovoda zelo enostavno upognete. Čudno se mi zdi, da Apple dejansko prodaja priklopno postajo s podobno nepodprto konfiguracijo.

4. korak: Svetilke

Želel sem, da imajo svetilke podoben industrijski videz kot priklopna postaja. Za prvo svetilko sem uporabil generično vtičnico za žarnico, ki je nameščena na vrhu prirobnice cevi 3/8 . Nekatere majhne medeninaste cevi povezujejo podnožje z vtičnico in dopolnjujejo medeninaste poudarke na priklopni enoti. 40 W žarnica Edison je res zvezda Želel sem uporabiti Edisonove žarnice, saj se popolnoma prilegajo zasnovi tega priklopa in vam omogočajo, da ustvarite čudovito svetilko z izpostavljeno žarnico.

Medtem ko sem pri Lowe'su našel nosilec luči na progi, ki se mi je zdel zanimiv. Obrnil sem nosilec na glavo in dodal prirobnico cevi, da naredim podlago. Vtičnica v nosilcu za luč na tirnici ni bila pritrjena nanjo, saj je bila zasnovana tako, da jo je držala ploščata žarnica. Ker sem uporabljal žarnico Edison, sem naredil majhen aluminijast nosilec, ki je držal vtičnico v krožnem ohišju nosilca luči tira. Za dopolnitev preostalega sistema so bili dodani majhni medeninasti gumbi.

Ko so bili pristanišče in luči dokončani, so bili pobarvani v črno mat barvo - razen medeninastih bitov.

5. korak: Ohišje Arduino

Za ohišje Arduino sem uporabil dve PVC ohišji 4 "x 4". Prerezalne reže sem prerezal na eno stran in na pokrov vsakega ohišja. Na strani enega ohišja sem izrezal dve pravokotni luknji za kable USB za montažo na ploščo. Na obeh straneh teh pravokotnih lukenj so bile izvrtane luknje na sredini 1 1/8 "in so bile uporabljene za pritrditev kablov na ohišje. Ena stran obeh ohišij je bila odrezana, tako da sta dve škatli, ko sta bili, sestavljeni v eno samo škatlo postavljeni drug ob drugem. 3/4 "debel leseni blok je bil uporabljen za držanje škatel v tej vzporedni konfiguraciji in je tudi priročna podlaga za njih.

Korak 6: Priključite USB Box

Prva komponenta, ki jo je treba dodati v ohišje, je 4-vratna polnilna škatla USB. To sem preprosto popravil z dvostranskim trakom.

Korak 7: Montirajte Arduino v ohišje

Za namestitev elektronskih komponent rad uporabljam distančnike za prednje plošče z električno škatlo, saj so izdelane iz plastike in jih je mogoče prilagoditi, da delujejo kot zadrževalniki ali zastoji. Preprosto jih razrežem z nožem in nato skozi njih potisnem vijake. Arduino je bil nameščen v eno ohišje z majhnimi vijaki z ravno glavo z distančniki na sprednji plošči, nameščenima med Arduinom in škatlo.

Ko je bil Arduino nameščen, je bil med vrati USB na Arduinu in najbližjim priključkom polnilnega kabla priključen kratek (6 ) kabel USB tipa AB. To je bilo zelo tesno prilegajoče za kabel in sem ga moral dejansko obrezati upognjene plastične nastavke, ki obdajajo žico na koncu kabla, da se prilega.

8. korak: Ožičenje in namestitev releja

Kabli do svetilk so bili napeljani skozi luknje v ohišju. Po ena žica iz vsakega kabla je bila priključena na izhode (vklopljena 120V stran) obeh kanalov polprevodniškega releja. Kratki (4 ) odseki žice so bili priključeni na preostale vijačne sponke v bližini, kjer so bile priključene te žice svetilke. Te žice bodo uporabljene za napajanje 120V strani releja.

Na DC strani releja so bile v skladu s prikazano konfiguracijo pritrjene 4 žice. Dve žici napajata + in - enosmerno napetost, ki je potrebna za delovanje releja, preostali dve žici pa prenašata digitalne signale, ki sporočajo kanalom, da se vklopijo ali izklopijo.

Te 4 žice so bile nato priključene na Arduino na naslednji način: Rdeča žica (DC+) je priključena na pin 5 V. Črna žica (DC-) je priključena na pin GND. Rjava žica (CH1) je povezana z digitalno izhodni pin 7 Oranžna žica (CH2) je priključena na digitalni izhodni pin 8

Ko so bile vse žice priključene na rele, so ga z majhnimi vijaki z ravno glavo pritrdili v ohišje.

9. korak: Ožičenje in namestitev trenutnih senzorjev

Komunikacijske in napajalne žice so bile ustvarjene za dva tokovna senzorja s spajanjem dveh sklopov žic, ki vodita od senzorjev do Arduina. Kot prej se rdeča in črna žica uporabljata za napajanje senzorjev. Te žice so povezane z zatiči Vin (rdeča žica) in GND (črna žica) Arduina. Presenetljivo je, da se lahko celo komunikacijske žice (žice SDA in SDL) spojijo skupaj. To je zato, ker lahko senzorji toka Adafruit dobijo vsak edinstven naslov, odvisno od tega, kako so njihovi zatiči naslova spajani skupaj. Če na plošči ni spajkanih nobenih naslovnih zatičev, je plošča naslovljena kot plošča 0x40 in bo kot taka navedena v kodi Arduino. S spajanjem zatičev naslova A0 skupaj, kot je prikazano na diagramu, postane naslov plošče 0x41. Če bi bili priključeni samo zatiči naslova A1, bi bila plošča 0x44, če pa bi bila priključena oba zatiča A0 in A1, bi bil naslov 0x45. Ker uporabljamo samo dva senzorja toka, sem moral na ploščo 1 spajkati zatiče za naslov, kot je prikazano.

Ko so bile plošče pravilno naslovljene, so bile z majhnimi medeninastimi vijaki pritrjene na ohišje.

Žice SDA (modra) in SCL (rumena) iz senzorjev so priključene na zatiče SDA in SCL na Arduinu. Ti zatiči niso bili označeni na mojem Arduinu, vendar sta zadnja dva zatiča po zatiču AREF na digitalni strani plošče.

10. korak: Priključite podaljševalne kable USB

Kot smo že omenili, morajo podaljševalni kabli USB prenašati tok skozi senzorje toka. To je olajšalo spajanje žic v rdeče žice kablov. Ko so kabli USB nameščeni v ohišju, so te žice iz spojev povezane s trenutnimi senzorji. Za vsak kabel USB bo tok, ki teče skozi njega, tekel po teh žicah, skozi senzor, nato pa se po kablu vrnil, da nadaljuje do polnilnega telefona. Moška konca kablov USB sta bila priklopljena v dva odprta vhoda polnilne omarice USB.

11. korak: Priključite napajanje

Zadnji korak v škatli za elektroniko je priključitev napajalnega kabla na ohišje USB in svetilke (tako imenovana 120V stran releja). Črne žice, ki vodijo neposredno do svetilk, so povezane z eno žico napajalnega kabla skupaj z rjavo žico iz polnilne škatle. Napajalni kabel do polnilne škatle je bil preprosto odrezan tako, da sta bili dve žici v notranjosti (to sta modra in rjava žica) odstranjeni nazaj. Nazadnje sta dve beli žici iz releja pritrjeni na drugo žico napajalnega kabla skupaj z modro žico iz polnilne omarice USB.

12. korak: Dokončan sistem

Ko je škatla popolnoma sestavljena, lahko pokrove ohišja zamenjate. Zdaj, ko je strojna oprema za ta sistem končana, je čas, da preidete na programsko opremo.

Korak: Koda Arduino

Razvoj kode Arduino je bil dokaj enostaven, čeprav je trajalo nekaj testov, da je bila prava. V svoji najpreprostejši obliki koda pošlje signal za napajanje ustreznega relejskega kanala, kadar koli prebere tok toka, ki je večji ali enak 90mA. Čeprav je bila ta preprosta koda dobro izhodišče, se mobilni telefoni ne napolnijo do 100%, nato pa sedijo in črpajo zelo malo toka. Namesto tega sem ugotovil, da bo, ko bo telefon napolnjen, vsakih nekaj minut za kratek čas potegnil več sto mA. Kot da telefon pušča vedro, ki ga je treba vsakih nekaj minut dopolniti.

Za rešitev tega vprašanja sem razvil strategijo, v kateri je lahko vsak kanal v enem od treh stanj. Stanje 0 je definirano, ko je telefon odstranjen iz polnilne postaje. V praksi sem ugotovil, da ob odstranitvi telefona skoraj ni tekel tok, vendar sem zgornjo mejo toka tega stanja nastavil na 10 mA. Stanje 1 je stanje, v katerem je telefon popolnoma napolnjen, vendar še vedno na priklopni postaji. Če trenutni tok pade pod 90 mA in je nad 10 mA, je sistem v stanju 1. Stanje 2 je stanje polnjenja, kjer telefon črpa 90 mA ali več.

Ko telefon postavite na priklopno postajo, se stanje 2 sproži in se nadaljuje med polnjenjem. Ko se polnjenje konča in tok pade pod 90 mA, je sistem v stanju 1. Na tej točki je bila podana pogojna izjava, tako da sistem ne more neposredno preiti iz stanja 1 v stanje 2. S tem sistem ostane v stanju 1, dokler telefon ni odstrani, nato pa preide v stanje 0. Ker lahko sistem preide iz stanja 0 v stanje 2, ko se telefon ponovno postavi na polnilnik in se tok poveča nad 90 mA, se stanje 2 znova zažene. Šele ko je sistem v stanju 2, se signal pošlje releju za vklop luči.

Druga težava, s katero sem se srečal, je, da bi tok včasih za kratek čas padel pod 90 mA, preden bi bil telefon popolnoma napolnjen. To bi sistem postavilo v stanje 1, preden bi moralo. Če želite to odpraviti, povprečim trenutne podatke v 10 sekundah in le, če povprečna trenutna vrednost pade pod 90 mA, bo sistem prešel v stanje 1.

Če vas ta koda zanima, sem priložil datoteko.ino Arduino z več opisi. Na splošno deluje zelo dobro, vendar sem opazil, da se včasih zdi, da sistem preide v stanje 0, ko je telefon še vedno priključen in popolnoma napolnjen. To pomeni, da se bo vsake toliko lučka prižgala za nekaj sekund (ko preide v stanje 2) in nato ugasnila. Mislim, da bi morali delati za prihodnost.

Korak 14: Končan sistem

Polnilno postajo sem namestil na našo knjižno polico, za nekaterimi knjigami pa je škatla Arduino. Če ga preprosto pogledate, ne boste nikoli spoznali dela, ki ste ga vložili - in tudi če ga vidite v delovanju, to ni pravično. Še enkrat me razveseli, ko lučke prižgejo in ugasnejo, in celo zanašal sem se nanje, da vidim, ali se telefon polni.