Domača zunanja razsvetljava z uporabo PICO: 9 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:06

Ali niste nikoli želeli spremeniti razpoloženja svoje sobe s spremembo barve svetlobe? No, danes se boste naučili, kako to storiti. Ker boste s tem projektom ustvarili sistem osvetlitve okolja RGB, ki ga upravlja Bluetooth, ki ga lahko postavite kamor koli v svoji hiši in ga pobarvate po želji.

Ta projekt bo uporabil PICO, LED RGB trak, nekaj tranzistorjev in električnih komponent ter aplikacijo, ki jo boste naučili ustvarjati z izumiteljem aplikacij MIT.

1. korak: Komponente

Za ustvarjanje tega projekta so potrebne komponente, in sicer:

• PICO, na voljo na mellbell.cc (17,0 USD)
• 4 -metrski RGB LED trak (5050 SMD -60 LED - 1 M)
• 3 tranzistorji Darlington TIP122, paket 10 na voljo na ebayu (1,22 USD)
• 1 PCA9685 16-kanalni 12-bitni gonilnik PWM, na voljo na ebayu (2,07 USD)
• 1 modul Bluetooth HC-05, na voljo na ebayu (3,51 USD)
• 12 voltni napajalnik 5 Amp
• 3 1 k ohmski upori, sveženj 100 na ebayu (0,99 USD)
• 1 Ogledna plošča, na voljo na ebayu (2,32 USD)

2. korak: Napajanje LED traku RGB

Seveda želimo LED trak priključiti na naš PICO, da ga prižge in nadzoruje.

Pred vsem pa moramo narediti nekaj matematike, da ugotovimo, koliko toka bo naš LED trak črpal iz vira energije. V traku, s katerim delamo, vsaka LED v posamezni celici RGB črpa 20 mA, skupaj 60 mA za celotno celico RGB. Naš trak ima 20 celic RGB na meter, mi pa imamo dolžino 4 metre. To pomeni, da je naš skupni tok pri največji intenzivnosti:

4 (metri) * 20 (celica/meter) * 60 (mA) = 4800mA

To žrebanje se bo razlikovalo glede na intenzivnost, s katero delate, vendar smo izračunali čim večje število, tako da lahko prosto in varno delamo s trakom RGB. Zdaj potrebujemo vir energije, ki nam lahko zagotovi 4,8A.

Najboljši vir energije, ki ga lahko uporabimo, je napajalnik/pretvornik, ki pretvarja izmenično napajanje v enosmerni tok, prav tako ga potrebujemo za 12 voltov in najmanj 4,8 ampera. In prav to imamo, saj napajalnik, ki ga uporabljamo, ponuja 12 voltov in 5 amperov, kar je točno tisto, kar potrebujemo.

3. korak: Priključitev traku RGB na napajalnik

Napajanje je električna naprava, ki pretvarja eno vrsto električne energije v drugo. V našem primeru ga bomo uporabili za pretvorbo izmenične napetosti 220v v 12v DC.

Prvi trije priključki so vhodi iz napajalnika:

• L → v živo
• N → nevtralno
• GND → zemlja

Zadnji štirje priključki so izhodi za električno napravo, ki jo potrebujete. Razdeljen je na dva "odseka", enega za pozitiven izhod, drugega pa za negativnega. V našem primeru bomo uporabili naslednje:

• V- → negativno
• V+ → pozitivno

Povežemo jih na naslednji način:

• Rjava žica (vir napajanja) → L (napetost)
• Modra žica (vir napajanja) → N (nevtralno)
• Zelena žica (vir napajanja) → GND (ozemljitev)

Rdeča in črna žica sta izhodna 12v DC moč:

• Rdeča žica → pozitiven izhod (V+)
• Črna žica → negativni izhod (V-)

Zdaj povežimo vse naše komponente s PICO!

4. korak: Vse povežite s PICO

Kot smo že povedali, LED -trak potrebuje za polno delovanje 12v in 4,8A. In vemo, da je največji tok, ki ga lahko zagotovi kateri koli pin PICO, le 40 mA, kar ni dovolj. Toda za to obstaja rešitev in to je TIP122 Darlington tranzistor, ki ga lahko uporabljamo za pogon velikih obremenitev z uporabo majhnih količin toka in napetosti.

Ožičenje je precej preprosto, podnožje tranzistorja bomo povezali s PICO -jevim D3 zatičem za nadzor svetlosti LED traku s tehniko PWM, oddajnik na GND in zbiralnik z obremenitvijo.

• Osnova (TIP122) → D3 (PICO)
• Zbiralec (TIP122) → B (LED trak)
• Oddajnik (TIP122) → GND

Za vklop ali izklop LED traku uporabljamo tudi gumb.

Gumb je sestavni del, ki poveže dve točki v vezju le, ko je pritisnjen, nima polarnosti, zato ga lahko povežemo brez skrbi, katera noga gre na katero stran. V našem primeru bomo eno od nog potisne tipke priključili na GND preko izvlečnega upora, drugo nogo pa priklopili na VCC (5 voltov). Po tem bomo PICO -jevo D2 povezali z nogo, ki je povezana z GND.

Torej, ko pritisnete gumb, bo pin D2 PICO prebral VELIKO (5 voltov), in ko ne bo pritisnjen, bo pin D2 PICO prebral nizko (0 voltov).

Nato bomo LED priključili na napajanje in tranzistor TIP122.

• +12 (LED trak) → pozitivni 12 voltni izhod (napajanje)
• B (LED trak) → zbiralnik (TIP122).

Ne pozabite priključiti negativne žice na izhodu napajanja (črna žica) na pin PICO GND

5. korak: Priključitev traku RGB s PCA9685

Zdaj, ko lahko nadzorujemo eno samo barvo iz traku RGB, ugotovimo, da lahko nadzorujemo vse barve traku RGB. Za to moramo za nadzor traku uporabiti signale PWM.

Kot vemo, ima PICO samo en izhod PWM, popravek za to pa je razširitveni modul PWM zatičev PCA9685. Ta modul razširja zatiče PWM vaše plošče, in ga bomo uporabili skupaj z nekaterimi tranzistorji TIP122 Darlington za odpravo te težave.

Ožičenje vezja je zelo preprosto in poteka takole:

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

Modul PCA9685 moramo napajati s sistemom PICO, da lahko pravilno deluje.

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

Tukaj povežemo nožice protokola I2C protokola PCA9685 SCL in SDA s PICO -jevima D3 in D2, tako da lahko komunicirata med seboj.

Nato povežemo +12 traku RGB s pozitivnim vodilom napajalnika, vodila G, R, B traku RGB pa na krmilne zatiče TIP122 za napajanje LED traku z potrebno močjo od zunanjega napajalnika.

Koda je zelo preprosta, le vklopiti in izklopiti je treba vse tri barve LED traku, vsakega posebej, tako da za vsako barvo naredimo dve zanki, prva zanka for je za povečanje svetlobe intenzivnost, druga pa za zmanjšanje jakosti svetlobe,

6. korak: Ustvarjanje mobilne aplikacije

Zdaj želimo zgraditi mobilno aplikacijo, ki nam bo omogočala nadzor intenzivnosti vsake barve posebej. Za to bomo uporabili orodje izumitelja aplikacij MIT.

Najprej morate obiskati uradno spletno mesto izumitelja aplikacij MIT in s svojim e -poštnim naslovom ustvariti račun.

V zasnovi, ki jo bomo uporabljali, imamo:

• En izbirnik seznama, "Povežite se s sistemom zunanje razsvetljave". S pritiskom na ta seznam/gumb se odpre meni s seznanjenimi napravami Bluetooth, kjer bomo izbrali svojo napravo Bluetooth.
• Trije drsniki za nadzor posameznih barv
• Oznaka nad vsakim drsnikom, ki bo posodobljena glede na položaj drsnika
• Če dodate odjemalčevo komponento Bluetooth, aplikaciji omogočite uporabo Bluetooth v napravi

Koda bo razdeljena na dva dela:

Povezljivost Bluetooth

Prvi dve vrstici kode obravnavata komunikacijski proces Bluetooth, saj vam omogočata, da dodate naprave in izberete, s čim se seznanite.

Pošiljanje podatkov

Preostali del kode je namenjen pošiljanju podatkov. Ker nadzoruje, kaj drsniki pomenijo za PICO, posodablja tudi odčitke nalepk drsnika.

Aplikacijo lahko prenesete, če je ne želite ustvariti sami. Lahko ga tudi prenesete, nato pa skupaj z zasnovo uvozite v orodje izumitelja aplikacij MIT in ga prilagodite svojim željam.

7. korak: Vzpostavitev povezave z modulom Bluetooth HC-05

Zdaj moramo samo dodati povezavo Bluetooth v naš PICO in to bomo storili z uporabo modula Bluetooth HC-05.

Ta modul je zelo preprost in enostaven za uporabo, saj je modul SPP (Serial Port Protocol), kar pomeni, da za komunikacijo s PICO potrebuje le dve žici (Tx in Rx). Ta modul deluje tudi kot podrejeni in nadrejeni ter ima doseg povezljivosti približno 15 metrov.

Izključki modula Bluetooth HC-05:

• EN ali KLJUČ → Če je pred vklopom napajanja nastavljen na VISOKO, vsiljuje način nastavitve ukazov AT.
• VCC → +5 moči
• GND → Negativno
• Tx → Prenesite podatke iz modula HC-05 v serijski sprejemnik PICO
• Rx → Prejema serijske podatke od serijskega oddajnika PICO
• Stanje → Pove, ali je naprava priključena ali ne

In tako ga povežete s PICO:

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

Zdaj, ko imamo modul Bluetooth povezan s PICO, lahko uredimo naš program, tako da lahko nadzorujemo LED trak iz telefona.

8. korak: Kodiranje modula Bluetooth

V skladu z našim načrtom smo želeli imeti možnost nadzora LED trakov iz telefona. In nismo želeli samo nadzorovati LED traku, ampak smo želeli nadzorovati vsako barvo posebej.

To bomo storili tako, da bo vsak drsnik iz naše aplikacije poslal drugačen nabor vrednosti v PICO:

• Drsnik rdeče barve pošilja vrednost med 1000 in 1010
• Drsnik zelene barve pošilja vrednost med 2000-2010
• Drsnik modre barve pošilja vrednost med 3000-3010

Za preverjanje podatkov in zavedanje, kakšen obseg vrednosti se spreminja, bomo uporabili pogoj "če". Na primer: če se vrednost spreminja med 1000 in 1010, bo PICO vedel, da spreminjamo rdečo barvo, in jo ustrezno prerazporedil. To bo storil tudi za vse vrednosti, ki ste jih ustvarili, tako da lahko z drsnikom nadzirate vsako barvo posebej.

9. korak: Vaš projekt je osvetljen

Naučili smo se, kako izračunati potrebno moč za RGB LED trak, kako s tranzistorji upravljati trenutne vrednosti in kako se odločiti za napajanje, ki je potrebno za vse to. Naučili smo se tudi, kako z orodjem izumitelja aplikacij MIT ustvariti mobilno aplikacijo in kako jo prek Bluetootha povezati s PICO.

Z vsemi svojimi novimi veščinami ste lahko ustvarili LED trak, ki ga lahko postavite kamor koli v svoji hiši in ga osvetlite s poljubno barvo, kako kul je to?

Ne pozabite vprašati, če jih imate, in se vidimo kmalu v naslednjem projektu: D