Arduino/Light Controlled Desk Light: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

برای این پروژه من چیزی می خواستم که به من اجازه دهد بیشتر در مورد الکترونیک/نرم افزار آموزش دهم ، چیزی که من هنوز واقعاً وارد آن نشده ام.

طرحی که به آن رسیدم برای یک چراغ روشن بود که دارای تنظیم رنگ و روشنایی بود. بر روی محصول ، درجه حرارت و روشنایی رنگ سفید تا سرد از طریق "puck" کنترل می شود ، موقعیت و جهت آن به طور مستقل تغییر می کند - یک تعامل کاملاً منحصر به فرد/سرگرم کننده.

من همچنین یک برنامه (که ممکن است خودم را به چالش بکشد) برای تنظیم این برنامه ها ، و همچنین قابلیت های اضافی برای کنترل برخی از LED های RGB و تنظیم زنگ طلوع آفتاب ، ایجاد کردم. زنگ طلوع آفتاب به تدریج روشنایی را بیش از 30 دقیقه افزایش می دهد تا به شما کمک کند از خواب بیدار شوید.

از آنجا که این اولین پروژه آردوینو/برنامه من است ، فرض می کنم روشهای بهتری برای انجام کد وجود خواهد داشت ، بنابراین به راحتی از عهده من برآیید! خراب می شود ، بنابراین من خوشحالم. اگر پیشنهادی در مورد بهبودها و غیره دارید خوب است بشنوید..

همه فایلهای این پروژه (کد مخترع arduino/برنامه ، گرافیک برنامه و غیره) و APK برنامه. در این پیوند یافت می شود

من این را در مسابقات Raspberry Pi و FULL SPECTRUM LASER وارد کرده ام ، بنابراین اگر فکر می کنید ارزش رای آن بسیار خواهد بود !!

آنچه شما نیاز دارید….

برق اجزاء:

• آردوینو میکرو
• 12 سنسور اثر خط رادیومتری خطی
• جک دی سی
• منبع تغذیه 12 ولت
• LED های 2x 1W سرد سفید (6000K)
• LED های 2x 1W سفید گرم (2800K)
• 4 برابر نئو پیکسل Adafruit RGB
• درایور Sparkfun Picobuck 350mA جریان ثابت
• ماژول بلوتوث HC06
• تخته نمونه اولیه
• بلوک های ترمینال
• سیم ها

مواد:

• مواد ساخت قالب (مقوا یا سیلیکون و غیره)
• رزین ریخته گری پلی اورتان
• تخته سه لا

مواد مصرفی:

• لحیم کاری
• رنگ اسپری
• سمباده
• مخلوط کردن فنجان/همزن

ابزارها:

• آهن لحیم کاری
• تفنگ چسب
• انبردست/پیچ گوشتی/چاقو و غیره
• دستگاه برش لیزری

نرم افزار:

• آردوینو
• MIT App Inventor (مبتنی بر وب رایگان)
• فتوشاپ یا چیزی برای ایجاد گرافیک برنامه

مرحله 1: سنسورهای اثر هال

برای کنترل/تعامل محصول ، من به دنبال این بودم که به چیزی کمی متفاوت برسم ، نه فقط یک شماره گیری یا چیزی.

پس از کمی تحقیق در مورد انواع مختلف اجزای الکترونیکی ، سنسورهای خط رادیومتری خطی را پیدا کردم. اینها اساساً یک سنسور هستند که خروجی تحت تأثیر میدانهای مغناطیسی قرار می گیرد. معمولاً خروجی سنسورها نصف ولتاژ ورودی است. با این حال ، هنگامی که آهن ربا به آن نزدیک می شود ، خروجی یا به ولتاژ ورودی افزایش می یابد یا بسته به قطب شمال یا جنوب آهنربا ، به 0V (محدوده اشباع) کاهش می یابد.

من متوجه شدم که می توانم از این استفاده کنم تا بتوانم دو تنظیم مختلف را روی یک سنسور واحد کنترل کنم - ایده "puck" متولد شد. آهن ربا در قسمت برش لیزری پنهان شده است و بسته به اینکه انتهای آن رو به حسگرها باشد ، روشنایی یا دمای رنگ را کنترل می کند. بعداً وارد کد آردوینو می شوم ، اما اساساً این سنسورها را می خوانم و بررسی می کنم که آیا خروجی از "ماشه بالا" بالا رفته یا از "ماشه پایین" پایین آمده است. من از چندین سنسور جلوه هال استفاده می کنم تا به من اجازه دهد دما و مقدار روشنایی خاصی را روی هر کدام ترسیم کنم ، که با کشیدن تکه در اطراف قوس فعال می شود.

مرحله 2: سخت افزار الکترونیک

اولین قدم این پروژه اتصال سخت افزارهای الکترونیکی بود. من استفاده از Arduino Micro را انتخاب کردم زیرا تعداد زیادی پین خواندن آنالوگ دارد - به من این امکان را می دهد که از چندین سنسور جلوه سالن برای وضوح کافی برای تنظیم تنظیمات استفاده کنم. منبع تغذیه 12 ولت DC بین تغذیه درایور آردوینو و LED تقسیم می شود.

قوس کنترلی از 11 سنسور سالن استفاده می کند و از یک سنسور دیگر برای خاموش کردن نور استفاده می شود. این پین ها به پین A0-> A5 و 4 ، 6 ، 8 ، 9 ، 10 ، 12 متصل بودند. آنها دارای یک راه آهن/پین 5 ولت و زمین مشترک هستند.

LED هایی که استفاده کردم 1 واتی هستند و به درایور جریان ثابت نیاز دارند. Sparkfun PicoBuck مورد استفاده قرار گرفت زیرا 350 میلی آمپر ثابت تا حداکثر 3 کانال خروجی را ارائه می دهد. منبع تغذیه 12 ولت به پین های Vin درایور متصل می شود. راننده دارای پین های ورودی برای کنترل PWM خروجی ها است ، این پین ها به پایه های 3 و 5 آردوینو متصل شده اند.

سپس ماژول بلوتوث متصل شد. بلوتوث Rx-> Arduino Tx ، Tx-> Rx و 5v.ground.

LED ها روی یک برد جداگانه نصب شده اند. دو LED سفید سرد به صورت سری و LED های گرم به هم متصل شده اند. اینها به خروجی 1 و 2 درایور متصل می شوند. LED های RGB نئوپیکسل های Adafruit هستند. این ماژول های زنجیره ای هستند که می توانید رنگ و روشنایی آنها را به صورت جداگانه از طریق یک پین آردوینو کنترل کنید. اینها به پین 11 و پایه های 5 ولت/زمین متصل می شوند.

مرحله 3: برنامه مخترع

برای ایجاد برنامه از MIT App Inventor استفاده کردم ، یادگیری/استفاده از آن رایگان و بسیار آسان است. من ابتدا مجبور شدم صفحات/گرافیک برنامه را ایجاد کنم - این را می توان در فتوشاپ انجام داد و غیره. اگر همه اجزای تشکیل دهنده صفحه را به عنوان تصاویر/فایلهای جداگانه در اختیار داشته باشید ، در App Inventor کار را آسان تر می کند.

برنامه مخترع دارای دو نمای است ، تب "طراح" برای موارد بصری جلویی و برگه "بلوک ها" برای کد وجود دارد.

با استفاده از برگه "طراح" ، صفحه نمایش برنامه را ایجاد کردم. یکی از مشکلاتی که من پیدا کردم این است که م componentلفه بلوتوث در چندین صفحه کار نمی کند ، پس از صفحه خوش آمدید همه موارد دیگر (اتصال ، RGB ، دمای رنگ ، زنگ هشدار) همه در یک صفحه ایجاد می شوند - به طور موثر لایه هایی که من آنها را روشن می کنم /خاموش

ابزارهای اصلی مورد استفاده من برای "طرح/تراز" و "بوم" است. بوم یک منطقه حساس به لمس است که می توانید آن را به صورت تصویر نشان دهید.

پس از تنظیم تصاویر ، زمان آن است که به برگه "Blocks" بروید و کد را بنویسید. من آن را به طور خلاصه توضیح می دهم ، اما اگر فایل من را به App Inventor وارد کنید و در اطراف خود بازی کنید ، احتمالاً آسان تر است…

این بلوک های اول برای صفحه های اتصال است. برای اینکه برنامه بتواند به طور خودکار به ماژول بلوتوث Arduinos متصل شود ، ایجاد می کنم و متغیری را به آدرس HC06 خود تنظیم می کنم. من از تایمر برای تغییر تصویر پس زمینه هنگام اتصال استفاده می کنم. در صورت موفقیت آمیز بودن اتصال ، صفحه دمای رنگی بارگیری می شود. اگر بلوتوث به طور خودکار متصل نشد ، باید دکمه "اتصال به دستگاه" را فشار دهید. با این کار لیستی از همه دستگاه های بلوتوثی که تلفن شما می تواند ببیند ظاهر می شود. فرمان "bluetoothclient1.connect" از آدرس دستگاهی که از آن لیست انتخاب کرده اید برای اتصال استفاده می کند.

این بلوک ها کنترل می کنند که هنگام لمس هر یک از دکمه های منو چه اتفاقی می افتد - تغییر بین RGB ، دمای رنگ و زنگ هشدار. با لمس آنها ، لایه های بصری قابل اجرا روشن و خاموش می شوند. یعنی وقتی روی دکمه منوی RGB ضربه می زنید ، تصویر پس زمینه بوم دکمه ها را به نماد تاریک تغییر می دهد ، صفحه RGB را روشن می کند و دیگری خاموش می شود.

کنترل قدرت و روشنایی بین صفحه نمایش RGB و رنگی تقسیم می شود. برای اینکه آردوینو بداند کدام LED ها را باید کنترل کند ، باید به آن بگویم کدام صفحه بارگیری شده است. رشته متنی در قالب (صفحه)؟ توسط بلوتوث تلفن های شما با استفاده از فرمان BluetoothClient1. SendText ارسال می شود.

این بلوک رشته (Power) را ارسال می کند؟ هر زمان که دکمه پاور ضربه می خورد.

این بلوک ها تنظیم دمای رنگ را کنترل می کنند. هنگامی که بوم را لمس می کنید ، مختصات Y نقطه تماس شما برای تنظیم متغیر "سرد" استفاده می شود. مقدار Y توسط اندازه پیکسل بوم هدایت می شود ، بنابراین در مورد من مقداری بین 0 تا 450. من از ضرب برای تبدیل آن به مقدار قابل استفاده PWM (0-255) استفاده می کنم. سپس یک رشته با آن مقدار و یک شناسه در فرم (Tempvalue) ارسال می کنم ؟.

بلوک های مشابه بالا اما برای کنترل روشنایی. با استفاده از مختصات X این بار و ضرب کننده های مختلف ، متغیر 'Bright' را بین 10 تا 100 تنظیم کنید.

این بلوک ها برای کنترل RGB هستند. یک فرمان به نام "GetPixelColor" وجود دارد که می تواند برای بدست آوردن مقدار RGB پیکسل که انگشت شما در حال لمس آن است استفاده شود. به دلایلی مقدار آن را در انتها 255 اضافه می کند ، بنابراین من کمی کار می کنم تا مقدار را به فرمت (RGBredvalue.greenvalue.bluevalue.) برسانم؟ مجدداً به Arduino ارسال می شود ، اما با RGB به عنوان شناسه در رشته.

بخش بعدی بلوک ها مربوط به تنظیمات زنگ است. اولین بلوک آنچه را که هنگام لمس/کشیدن خورشید به بالا و پایین انجام می دهید کنترل می کند. مجدداً ، از دستورات "دریافت فعلی X و Y" برای بدست آوردن مقداری برای انگشت خود و تغییر تصویر پس زمینه بسته به ارتفاع خورشید استفاده می شود. موقعیت Suns همچنین باعث می شود که زنگ هشدار فعال یا غیرفعال باشد ، این توسط بلوتوث ارسال می شود.

وقتی روی خورشید ضربه می زنید یا به پایان می رسانید ، انتخابگر زمان ظاهر می شود تا به شما امکان تنظیم زمان زنگ را بدهد. بخش اصلی این بلوک بعدی استفاده از زمان فعلی برای تعیین چند میلی ثانیه تا تنظیم زنگ است. سپس این مقدار به آردوینو ارسال می شود

در مرحله بعد نحوه خواندن و استفاده آردوینو از رشته ها را توضیح می دهم…

مرحله 4: کد آردوینو

در مورد کد برنامه ، من به طور مختصر به این موضوع می پردازم….

ابتدا همه متغیرهای خود را تنظیم کرده و سنسورها و LED ها را به پین های مناسب اختصاص می دهم. خروجی سنسورهای اثر هال با استفاده از تابع analogRead خوانده می شود و مقداری بین 0 تا 1023 نشان می دهد. همانطور که قبلاً توضیح داده شد نیمی از خروجی را بدون وجود آهن ربا نشان می دهد ، بنابراین حدود 500. من از متغیرهای ماشه ای کم و زیاد استفاده می کنم تا بتوانم به راحتی وقتی می داند که قسمت بالای سنسور است تنظیم کنید.

نئو پیکسل ها به کتابخانه ای نیاز دارند که در اینجا تعریف شده است.

تنظیمات void سریال ها را شروع می کند ، برای پین های Micro the Rx/Tx (bluetooth) از Serial1 استفاده کنید.

حالا حلقه اصلی است…

این بخش اول بررسی می کند که آیا داده ای از برنامه دریافت می شود یا خیر. Serial1.available () خواندن سریال و بدست آوردن تعداد بایت در رشته است. اگر آن> 0 باشد ، من داده های ورودی را می دانم.

اگر به خاطر دارید ، تمام رشته هایی که از برنامه ارسال می کنم با علامت سوال پایان می یابد…. یعنی (Bright100)؟

من از تابع.readStringUntil برای خواندن داده های سریال تا علامت سوال (Bright100) استفاده می کنم و متغیر BTstring را روی این تنظیم می کنم. من بررسی می کنم که آیا BTstring با a) '' به پایان می رسد یا خیر تا مطمئن شوم که دستورات کامل دریافت می شوند. در صورت وجود ، حلقه BluetoothProgram فراخوانی می شود … این در زیر توضیح داده شده است.

این بیت بعدی زنگ طلوع آفتاب را کنترل می کند. اساساً اگر زنگ هشدار فعال باشد و زمان آن درست باشد ، LED ها شروع به محو شدن می کنند. با توجه به اینکه چشم انسان به صورت لگاریتمی نور را درک می کند ، بهتر است هر نوع LED محو شدن بالا یا پایین با منحنی نمایی و نه خطی انجام شود. بنابراین معادله ای مقادیر PWM را هدایت می کند…

برای جلوگیری از تداخل برنامه با کنترل برنامه ، هنگام استفاده از برنامه غیرفعال می شود. برای فعال سازی مجدد پاک باید آن را به مدت 5 ثانیه از محصول خارج کنید. این بیت کد ابتدا بررسی می کند که آیا همه سنسورها دارای مقدار حالت پایدار هستند (بدون آهنربا) و سپس یک تایمر را شروع می کند. هنگامی که 5 ثانیه کامل شد ، متغیر BTinControl بر روی false تنظیم می شود.

در حال حاضر کد پوک.. ابتدا سنسورها باید خوانده شوند.

اگر چراغ در حال حاضر خاموش است ، بررسی می کند که آیا هر یک از سنسورها در بالا یا پایین نقاط ماشه قرار دارند ، یعنی تپه روی قوس قرار گرفته است. اگر اینطور باشد ، LED های سفید رنگ بدون توجه به جایی که آن را قرار می دهید ، تا آخرین تنظیمات شما محو می شوند.

برای نگه داشتن LED در آخرین تنظیمات به جای به روز رسانی در مقادیر مرتبط با حسگرهایی که باعث فعال شدن آن می شوند ، متغیر MovedSinceStandby روی false تنظیم شده است. این قسمت بعدی کد اساساً بررسی می کند که آیا پولک را با مقدار مشخصی از موقعیت اولیه خود خارج کرده اید یا خیر …

اگر شما در حال حرکت puck هستید ، برنامه MainProgram برای به روز رسانی درجه روشنایی/رنگ فراخوانی می شود. این در ادامه توضیح داده شده است.

آخرین بیت در این حلقه اصلی بررسی می کند که آیا پک دوباره در حوض آماده به کار قرار گرفته است یا خیر - این است که سنسور 12 مقداری را در بالای/زیر یک نقطه ماشه می خواند. در این صورت LED دوباره خاموش می شود..

حلقه بلوتوث:

همانطور که در بالا توضیح داده شد وقتی داده ها از طریق بلوتوث دریافت می شوند ، رشته خوانده می شود. اکنون باید بررسی کنیم که آن رشته چه می گوید…

همه رشته ها جدا از روشنایی ، دمای رنگ و RGB بسیار آسان است. شما بررسی می کنید که آیا BTstring با متن ارسال شده از برنامه برابر است یا خیر.

اگر به خاطر می آورید ، هر زمان که صفحه را در برنامه تغییر می دهید ، فرمان بلوتوث ارسال می شود. در اینجا ما برای آن س questionال می کنیم و برخی از متغیرها را درست یا نادرست تنظیم می کنیم تا بدانیم در کدام صفحه هستید.

توجه داشته باشید که در پایان هر بخش ، متغیر BTinControl را روی true تنظیم کرده و مقدار BTstring را پاک می کنم.

وقتی روی دکمه پاور در برنامه ضربه می زنید ، LED ها بالا یا پایین محو می شوند. متغیرهایی که در بالا برای صفحه نمایش شما قرار داده شده است برای تصمیم گیری در مورد اینکه آیا RGB یا LED سفید برای کنترل استفاده می شود استفاده می شود.

برای روشنایی ، دمای رنگ و RGB باید رشته ها را به روشی متفاوت بخوانم. از آنجا که قسمت عددی رشته تغییر می کند ، من س questionال می کنم که آیا رشته با یکی از شناسه ها شروع می شود نه رشته کامل ، بنابراین فقط (روشن اینجا..

اکنون باید مقدار روشنایی واقعی را از رشته جدا کنم. قالب رشته ارسال شده از برنامه (Brightvalue) است ، بنابراین من می دانم که مقدار روشنایی بین 't' و ')' خواهد بود. موقعیت 't' ثابت باقی می ماند ، همیشه هفتمین کاراکتر در رشته خواهد بود. اما از آنجا که مقدار روشنایی می تواند بین 10 تا 100 باشد ، موقعیت ')' تغییر می کند. من از دستور.indexOf استفاده می کنم تا بفهمم که ")" کجاست ، چه کاراکتری است و سپس می توانم از دستور.substring برای خواندن رشته بین نویسه 7 و موقعیت کاراکتر ") استفاده کنم. این مقدار روشنایی را برای من باقی می گذارد که می توانم از آن برای تنظیم RGB یا LED های سفید بسته به صفحه استفاده کنم.

تنظیم دمای رنگ فرآیندی مشابه بالا است اما مقدار این بار بین 'p' و ')' خواهد بود…

برای تنظیم RGB ما سه مقدار برای استخراج از رشته داریم ، اما مجدداً یک روند مشابه است. از برنامه رشته هایی به شکل (RGBvalue.value.value) دریافت می کنیم

بنابراین می دانم که مقدار قرمز بین 'B' و اولین نقطه کامل خواهد بود. مقدار سبزرنگ بین 1/2 ایستگاه کامل و مقدار آبی بین 2 نقطه کامل و ')' است.

هنگامی که مقادیر را به دست آوردیم ، نئوپیکسل ها روی رنگ جدید تنظیم می شوند…

در اینجا بررسی می کنیم که آیا زنگ هشدار فعال یا غیرفعال است. اگر زمان زنگ هشدار تغییر کند ، از الان تا زنگ یک رشته با تعداد میلی ثانیه به ما ارسال می شود. دوباره این مقدار از رشته استخراج می شود و برای اینکه بتوانیم بررسی کنیم که آیا زمان شروع طلوع خورشید فرا رسیده است یا خیر ، باید یک متغیر را بر روی زمان فعلی (میلی ثانیه) تنظیم کنیم.

کنترل های پاک:

همانطور که قبلاً توضیح داده شد ، اگر قطعه (آهن ربا) یک طرف بالا باشد ، خروجی سنسور سالن را در زیر ماشه پایین و در حالت دیگر بالاتر از ماشه بالا قرار می دهد.

این اجازه می دهد تا روشنایی و دمای رنگ را در یک قوس یکسان کنترل کنید.

مقادیر سنسورها خوانده می شود. اگر هر یک از آنها کمتر از مقدار ماشه کم باشد ، ما در حال تنظیم دمای رنگ هستیم. در زیر ناحیه قوس 11 سنسور وجود دارد که خروجی ها به نوبه خود به زیر نقطه ماشه می روند زیرا توده روی آنها حرکت می کند. هر سنسور دارای مقدار PWM برای LED های سرد و گرم در مقابل خود است ، که با سنسور 1 با 100٪ گرم ، 0٪ خنک شروع می شود و تا 11 در 0٪ گرم ، 100٪ خنک کار می کند.

کنترل روشنایی نیز به همین ترتیب انجام می شود.. بررسی کنید که آیا خروجی سنسورها در این زمان بالاتر از ماشه بالا هستند و به هر سنسور مقدار وزنی روشنایی می دهید.

سپس این وزن روشنایی با مقدار دمای رنگ ضرب می شود تا مقدار خروجی کلی به دست آید. به شما امکان می دهد هر درجه رنگی را بر روی هر روشنایی تنظیم کنید…

مرحله 5: مسکن

1. من با ساختن قالب از مقوا برای قسمت پایین محفظه شروع کردم. برای ایجاد حفره برای ناحیه کنترل ، من یک تکه لیزر تخته سه لا را به شکل قوس بریدم و از یک سکه 5p برای حوض "آماده به کار" استفاده کردم. اینها روی قالب مقوایی چسبانده شده اند ، توجه داشته باشید که آنها در موقعیت صحیح قرار بگیرند که با سنسورهای جلوه سالن هماهنگ باشد.
2. مرحله بعدی مخلوط کردن رزین پلی اورتان بود. مواد مورد استفاده من دارای نسبت ساده 1: 1 است و در حدود 20 دقیقه درمان می شود … بنابراین باید نسبتاً سریع کار کنید!
3. ریختن اولیه این بود که ته قالب را پر کنید. پس از این مجموعه ، یک دیوار داخلی از مقوا اضافه کردم تا به من اجازه دهد دیوارهای جانبی را بریزم.
4. برای ایجاد قسمت بالایی که LED ها در آن قرار می گیرند ، مقداری لوله/فنجان پلاستیکی را بریده و با زاویه در جای خود چسبانیدم. و دوباره رزین را ریختند و اجازه دادند تا خودش را بگیرد.
5. در حال حاضر مسکن آماده شده بود ، من نیاز به سوراخ کردن و ماسه خوب به آن داشتم.
6. پرایمر استفاده شد و سپس با آخرین لایه نهایی رنگ اسپری شد.

مرحله 6: جمع آوری/نتیجه گیری

1. شکاف جک DC از محفظه بریده شد. سپس جک به آن چسبانده می شود.
2. سپس تخته LED را می توان در قسمت بالا پیچ کرد و سیم ها را به قسمت پایینی رساند.
3. سیمهای جک LED و DC سپس در بلوک های ترمینال مناسب پیچ شدند.
4. سپس صفحه اصلی به داخل محفظه پیچ می شود
5. سپس یک تکه تخته سه لا پیچ می شود تا قسمت زیرین محفظه را بپوشاند.
6. نکته نهایی این است که "پوک" را به هم بچسبانید ، مطمئن شوید که قطب های آهن ربا را با کلاهک انتهایی "روشنایی" یا "دمای رنگ" درست جهت دهید.

در کل نور بسیار خوب کار می کند! چند اشکال در نرم افزار برای اتو کردن وجود دارد و LED های RGB می توانند روشن تر باشند. همچنین ممکن است یک سنسور نور محیط برای تغییر خودکار دمای رنگ اضافه کنم ، در طول روز "سرد" شروع می شود و در شب به "گرم" تبدیل می شود.

به سلامتی برای خواندن!