روشنایی محیط خانه با استفاده از PICO: 9 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

آیا هرگز نخواسته اید با تغییر رنگ نور ، حال و هوای اتاق خود را تغییر دهید؟ خوب ، امروز خواهید آموخت که چگونه دقیقاً این کار را انجام دهید. زیرا ، با این پروژه شما یک سیستم روشنایی محیطی با کنترل RGB با بلوتوث ایجاد می کنید که می توانید در هر نقطه از خانه خود قرار دهید و آن را هرطور که می خواهید رنگ آمیزی کنید.

این پروژه از PICO ، یک نوار LED RGB ، برخی ترانزیستورها و اجزای الکتریکی و یک برنامه استفاده می کند که با نحوه ایجاد آن با استفاده از مخترع برنامه MIT آشنا خواهید شد.

مرحله 1: اجزاء

اینها اجزای مورد نیاز برای ایجاد این پروژه هستند و عبارتند از:

• PICO ، موجود در mellbell.cc (17.0 دلار)
• یک نوار LED RGB 4 متری (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 ترانزیستور TIP122 دارلینگتون ، بسته 10 عددی موجود در ebay (1.22 دلار)
• 1 درایور PCA9685 16 کاناله 12 بیتی PWM ، موجود در ebay (2.07 دلار)
• 1 ماژول بلوتوث HC-05 ، موجود در ebay (3.51 دلار)
• منبع تغذیه 12 ولت 5 آمپر
• 3 مقاومت 1 کیلو اهم ، یک بسته 100 در ebay (0.99 دلار)
• 1 Breadboard ، موجود در ebay (2.32 دلار)

مرحله 2: تغذیه نوار LED RGB

ما البته می خواهیم نوار LED را به PICO خود متصل کنیم تا روشن و کنترل شود.

اما ، قبل از هر چیزی ، باید مقداری ریاضی انجام دهیم تا بدانیم نوار LED ما چقدر جریان را از منبع تغذیه می گیرد. در نواری که ما با آن کار می کنیم ، هر LED در یک سلول RGB منفرد 20 میلی آمپر ، در کل 60 میلی آمپر برای کل سلول RGB می گیرد. نوار ما 20 سلول RGB در هر متر دارد و ما یک سلول 4 متری داریم. به این معنی که مجموع جریان فعلی ما با حداکثر شدت:

4 (متر) * 20 (سلول/متر) * 60 (میلی آمپر) = 4800 میلی آمپر

این قرعه کشی بسته به شدت کار شما متفاوت خواهد بود ، اما ما ریاضیات را با بیشترین اعداد ممکن انجام دادیم تا بتوانیم آزادانه و ایمن با نوار RGB کار کنیم. اکنون ، ما به منبع تغذیه ای نیاز داریم که بتواند 4.8A را در اختیار ما قرار دهد.

بهترین منبع تغذیه ای که می توانیم از آن استفاده کنیم منبع تغذیه/مبدل است که برق AC را به DC تبدیل می کند ، همچنین برای ولتاژ 12 ولت و حداقل 4.8 آمپر به آن نیاز داریم. و ما دقیقاً همان را داریم ، زیرا منبع تغذیه ای که از آن استفاده می کنیم 12 ولت و 5 آمپر ارائه می دهد ، که دقیقاً همان چیزی است که ما به آن نیاز داریم.

مرحله 3: اتصال RGB Strip به منبع تغذیه

منبع تغذیه یک وسیله الکتریکی است که یک نوع برق را به نوع دیگر تبدیل می کند. در مورد ما ، ما قصد داریم از آن برای تبدیل برق 220 ولت AC به 12 ولت DC استفاده کنیم.

سه پایانه اول ورودی های منبع تغذیه AC هستند:

• L → زنده
• N خنثی
• GND - زمین

چهار پایانه آخر خروجی های دستگاه الکتریکی مورد نیاز شما هستند. به دو "بخش" تقسیم می شود ، یکی برای خروجی مثبت و دیگری برای منفی. در مورد ما ما از موارد زیر استفاده می کنیم:

• V- → منفی
• V+ → مثبت

و آنها را به صورت زیر متصل می کنیم:

• سیم قهوه ای (منبع تغذیه AC) → L (زنده)
• سیم آبی (منبع تغذیه AC) → N (خنثی)
• سیم سبز (منبع تغذیه AC) → GND (زمین)

و سیمهای قرمز و مشکی خروجی 12 ولت DC هستند:

• سیم قرمز خروجی مثبت (V+)
• سیم سیاه → خروجی منفی (V-)

حالا اجازه دهید همه اجزای ما را به PICO متصل کنیم!

مرحله 4: اتصال همه چیز به PICO

همانطور که قبلاً گفتیم ، نوار LED برای کارکرد کامل به 12 ولت و 4.8 آمپر احتیاج دارد. و ما می دانیم که حداکثر جریانی که هر پین PICO می تواند ارائه دهد تنها 40 میلی آمپر است که کافی نیست. اما ، یک راه حل برای این وجود دارد و آن ترانزیستور TIP122 دارلینگتون است که می تواند با استفاده از مقدار کمی جریان و ولتاژ برای تحمل بارهای قدرت بالا استفاده شود.

سیم کشی بسیار ساده است ، ما پایه ترانزیستور را به پین D3 PICO متصل می کنیم تا روشنایی نوار LED را با استفاده از تکنیک PWM ، امیتر به GND و کلکتور با بار کنترل کنیم.

• پایه (TIP122) → D3 (PICO)
• جمع کننده (TIP122) → B (نوار LED)
• امیتر (TIP122) → GND

همچنین ما از یک دکمه فشاری برای روشن یا خاموش کردن نوار LED استفاده می کنیم.

دکمه فشاری قطعه ای است که دو نقطه را در مدار متصل می کند فقط زمانی که فشار داده می شود ، قطبی ندارد بنابراین می توانیم آن را بدون نگرانی در مورد اینکه کدام پا به کدام طرف می رود وصل کنیم. در مورد ما ، یکی از پایه های دکمه فشاری را از طریق مقاومت کششی به GND وصل می کنیم و پای دیگر را به VCC (5 ولت) متصل می کنیم. پس از آن ، ما D2 PICO را با پای دکمه فشاری که به GND متصل است متصل می کنیم.

بنابراین ، وقتی دکمه فشرده می شود ، پین D2 PICO HIGH (5 ولت) و اگر فشرده نشود ، پایه D2 PICO کم (0 ولت) خوانده می شود.

سپس LED را به منبع تغذیه و ترانزیستور TIP122 وصل می کنیم.

• +12 (نوار LED) output خروجی مثبت 12 ولت (منبع تغذیه)
• B (نوار LED) → جمع کننده (TIP122).

فراموش نکنید که سیم منفی خروجی منبع تغذیه (سیم سیاه) را با پین GND PICO وصل کنید

مرحله 5: اتصال RGB Strip با PCA9685

اکنون که می توانیم یک رنگ را از نوار RGB کنترل کنیم ، اجازه دهید همه رنگ های نوار RGB را کنترل کنیم. برای این کار باید از سیگنال های PWM برای کنترل نوار استفاده کنیم.

همانطور که می دانیم ، PICO فقط یک خروجی PWM دارد و راه حل آن پین PCA9685 PWM است که ماژول را گسترش می دهد. این ماژول پین های PWM برد شما را گسترش می دهد و ما از آن در کنار برخی ترانزیستورهای TIP122 دارلینگتون برای رفع این مشکل استفاده می کنیم.

سیم کشی مدار بسیار ساده است و به شرح زیر است:

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

ما باید ماژول PCA9685 را با استفاده از PICO تغذیه کنیم تا بتواند به درستی کار کند.

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

در اینجا ما پین های پروتکل I2C PCA9685 SCL و SDA را به PICO's D3 و D2 متصل می کنیم تا بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

سپس نوار RGB +12 را با سرب مثبت منبع تغذیه متصل می کنیم ، و سیم های G، R، B نوار RGB را به پین های کنترل کننده TIP122 وصل می کنیم تا نوار LED را با برق مورد نیاز منبع تغذیه خارجی تغذیه کند.

کد بسیار ساده است ، ما فقط باید هر سه رنگ نوار LED را هر کدام به تنهایی روشن و خاموش کنیم ، بنابراین ما برای حلقه ها دو حلقه ایجاد می کنیم ، اولین حلقه برای افزایش نور است. شدت و دومی برای کاهش شدت نور است ،

مرحله 6: ایجاد برنامه تلفن همراه

اکنون می خواهیم برنامه تلفن همراه بسازیم که به ما اجازه می دهد شدت هر رنگ را به صورت جداگانه کنترل کنیم. و ما قصد داریم از ابزار اختراع برنامه MIT برای این کار استفاده کنیم.

ابتدا باید به وب سایت رسمی مخترع برنامه MIT بروید و با ایمیل خود یک حساب کاربری ایجاد کنید.

در طراحی مورد استفاده ما موارد زیر را داریم:

• یک انتخاب کننده "اتصال به سیستم روشنایی محیط". با فشردن این لیست/دکمه ، منویی با دستگاه های مرتبط با بلوتوث باز می شود که ما دستگاه بلوتوث خود را از بین آنها انتخاب می کنیم.
• سه اسلایدر برای کنترل رنگهای جداگانه
• برچسبی در بالای هر نوار لغزنده که بسته به موقعیت لغزنده به روز می شود
• با افزودن جزء سرویس گیرنده بلوتوث ، به برنامه اجازه استفاده از بلوتوث دستگاه را می دهید

کد به دو قسمت تقسیم می شود:

قابلیت اتصال بلوتوث

دو خط اول کد فرآیند ارتباط بلوتوث را کنترل می کند ، زیرا به شما این امکان را می دهد که دستگاه ها را اضافه کرده و با چه چیزی جفت شوید.

ارسال داده ها

بقیه کد برای ارسال داده است. همانطور که معنی کشویی لغزنده ها برای PICO را کنترل می کند ، خوانش برچسب های لغزنده را نیز به روز می کند.

اگر نمی خواهید برنامه را خودتان ایجاد کنید ، می توانید آن را بارگیری کنید. همچنین می توانید آن را بارگیری کرده و سپس همراه با طرح در ابزار مخترع برنامه MIT وارد کنید و آن را به دلخواه سفارشی کنید.

مرحله 7: ارتباط با ماژول بلوتوث HC-05

اکنون ما فقط باید اتصال بلوتوث را به PICO خود اضافه کنیم و این کار را با استفاده از ماژول بلوتوث HC-05 انجام می دهیم.

این ماژول بسیار ساده و آسان برای استفاده است ، زیرا یک ماژول SPP (پروتکل پورت سریال) است ، به این معنی که برای برقراری ارتباط با PICO فقط به دو سیم (Tx و Rx) نیاز دارد. این ماژول همچنین به عنوان slave و master کار می کند و محدوده اتصال آن حدود 15 متر است.

پین ماژول بلوتوث HC-05:

• EN یا KEY → اگر قبل از اعمال برق به HIGH بیاید ، حالت تنظیم فرمان AT را مجبور می کند.
• VCC 5 +5 قدرت
• GND → منفی
• Tx the داده ها را از ماژول HC-05 به گیرنده سریال PICO منتقل کنید
• Rx data داده های سریال را از فرستنده سریال PICO دریافت می کند
• حالت → می گوید دستگاه متصل است یا خیر

و نحوه اتصال آن به PICO به شرح زیر است:

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

اکنون که ماژول بلوتوث را به PICO متصل کرده ایم ، اجازه دهید برنامه خود را ویرایش کنیم تا بتوانیم نوار LED را از تلفن خود کنترل کنیم.

مرحله 8: کدگذاری ماژول بلوتوث

طبق برنامه ما ، ما توانایی کنترل نوارهای LED را از تلفن خود می خواستیم. و ما فقط نمی خواهیم نوار LED را کنترل کنیم ، بلکه می خواهیم هر رنگ را به صورت جداگانه کنترل کنیم.

و ما این کار را انجام می دهیم که هر نوار لغزنده از برنامه ما مجموعه ای از مقادیر مختلف را به PICO ارسال کند:

• لغزنده رنگ قرمز مقداری بین 1000 تا 1010 ارسال می کند
• لغزنده رنگ سبز بین 2000-2010 مقدار ارسال می کند
• لغزنده رنگ آبی مقداری بین 3000-3010 ارسال می کند

ما از شرط "اگر" برای بررسی داده ها و اطلاع از محدوده مقادیر استفاده می کنیم. به عنوان مثال: اگر مقدار بین 1000 و 1010 در حال تغییر باشد ، PICO می داند که ما رنگ قرمز را تغییر می دهیم و بر این اساس آن را تغییر می دهد. همچنین این کار را برای همه مقادیری که ایجاد کرده اید انجام می دهد و به شما امکان می دهد هر رنگ را به طور جداگانه با نوار لغزنده آن کنترل کنید.

مرحله 9: پروژه شما روشن است

ما نحوه محاسبه توان مورد نیاز برای نوار LED RGB ، نحوه استفاده از ترانزیستورها برای دستکاری مقادیر فعلی و نحوه تصمیم گیری در مورد منبع تغذیه مورد نیاز برای انجام همه این موارد را آموختیم. ما همچنین نحوه ایجاد یک برنامه تلفن همراه با استفاده از ابزار مخترع برنامه MIT و نحوه اتصال آن از طریق بلوتوث به PICO را آموختیم.

و با همه مهارت های جدید خود توانستید یک نوار LED ایجاد کنید که می توانید آن را در هر نقطه از خانه خود قرار دهید و آن را با هر رنگی که می خواهید روشن کنید ، چقدر جالب است؟

در صورت داشتن هرگونه س forgetال ، فراموش نکنید و به زودی شما را در پروژه بعدی می بینیم: D