DIY IoT Lamp for Home Automation -- ESP8266 آموزش: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

در این آموزش ما قصد داریم یک لامپ هوشمند متصل به اینترنت بسازیم. این به اینترنت چیزها عمیق می شود و دنیایی از اتوماسیون خانه را باز می کند!

لامپ وای فای متصل است و برای داشتن پروتکل پیام باز ساخته شده است. این بدان معناست که می توانید هر حالت کنترلی را که می خواهید انتخاب کنید! می توان آن را از طریق مرورگر وب ، برنامه های اتوماسیون خانگی ، دستیارهای هوشمند مانند Alexa یا Google Assistant و موارد دیگر کنترل کرد!

به عنوان یک امتیاز ، این چراغ به همراه برنامه ای برای کنترل پروژه همراه می شود. در اینجا می توانید حالت های مختلف رنگ را انتخاب کنید ، بین رنگ های RGB محو شده و تایمرها را تنظیم کنید.

لامپ شامل یک برد LED و یک برد کنترل است. برد LED از سه نوع LED مختلف در مجموع برای پنج کانال LED استفاده می کند! این RGB به همراه سفید گرم و سرد است. از آنجا که همه این کانال ها می توانند به صورت جداگانه تنظیم شوند ، در مجموع 112.3 ترکیب پتا دارید!

بیایید شروع کنیم!

[پخش ویدئو]

مرحله 1: قطعات و ابزارها

قطعات

• Wemos D1 Mini
• 15 عدد LED سفید 5050 سفید گرم
• 15 عدد LED سفید 5050 سفید سرد
• 18 عدد LED RGB 5050
• 6 مقاومت 300 hm 300 اهم 1206
• مقاومت 42 در 150 اهم 1206
• 5 مقاومت 1 کیلو اهم

• 5 x NTR4501NT1G

  ماسفت ها

• تنظیم کننده ولتاژ خطی ، 5 ولت

• PCB

  فایل های gerber را در مرحله مدار بارگیری کنید تا PCB های خود را بسازید

• منبع تغذیه 12V 2A

ابزارها

• آهن لحیم کاری

  • قلع لحیم کاری
  • شار لحیم مایع
• نوار ماسک
• نوار دو طرفه
• چاپگر سه بعدی
• استریپرهای سیم

مرحله 2: برنامه

پروژه کامل شامل چهار بخش اصلی است:

1. جریان

   مدار روی PCB ساخته شده است. مدار تکمیل شده از بیش از 100 جزء جداگانه تشکیل شده است. این که همه آنها را با دست روی یک تخته چوبی نچسبانید یک آرامش بزرگ است

2. کد آردوینو

   من از Wemos D1 Mini استفاده می کنم که از ESP8266 به عنوان میکروکنترلر متصل به WiFi استفاده می کند. کد یک سرور را در D1 راه اندازی می کند. وقتی از آدرس این سرور دیدن می کنید ، D1 این را به عنوان دستورات مختلف تفسیر می کند. سپس میکروکنترلر با استفاده از این دستور چراغ ها را مطابق آن تنظیم می کند

3. کنترل از راه دور

   • من فقط برای این پروژه یک برنامه ایجاد کردم تا کنترل لامپ را تا حد امکان به سلیقه خود انجام دهم
   • لامپ هوشمند را می توان با هر چیزی که قادر به ارسال درخواست http GET باشد کنترل کرد. این بدان معناست که لامپ دستورات تقریباً از مجموعه ای بی حد و حصر از دستگاه ها را می پذیرد

4. پرینت سه بعدی

   این چراغ هوشمند مستحق یک قاب زیبا است. و مانند بسیاری از پروژه ها که به یک کیس جالب احتیاج داشتید ، چاپ سه بعدی نیز نجات پیدا می کند

مرحله 3: مدار

من PCB های خود را از jlcpcb.com سفارش دادم. زمان افشای کامل: آنها همچنین از این پروژه حمایت کردند.

PCB از دو قسمت تشکیل شده است. دارای برد LED و برد کنترل می باشد. PCB را می توان جدا کرد تا بعداً این دو قسمت را با سیم انعطاف پذیر متصل کنید. این امر برای باریک نگه داشتن لامپ چاپی سه بعدی و زاویه دار کردن تابلو LED برای پخش نور به طور مساوی در اتاق سوراخ ضروری است.

برد کنترل میکروکنترلر D1 را به همراه پنج MOSFET برای کم نور کردن LED ها و یک تنظیم کننده ولتاژ قرار می دهد تا میکروکنترلر یک ولتاژ صاف 5 ولت را ارائه دهد.

برد LED دارای پنج کانال LED در سه نوع LED متفاوت است. از آنجا که ما از منبع تغذیه 12 ولت استفاده می کنیم ، LED ها به صورت سه LED به صورت سری با مقاومت تنظیم شده و سپس 16 بار به طور موازی تکرار می شوند.

یک LED معمولی سفید معمولاً 3.3 ولت می کشد. در قسمتی از برد ، سه عدد از این LED ها به صورت سری هستند که به معنی جمع شدن ولتاژ در مدار است. سه LED که هر کدام 3.3 ولت می کشند به این معنی است که یک بخش از LED ها 9.9 ولت می کشد. مدار توسط 12 ولت تغذیه می شود و 2.1 ولت می گذارد.

اگر این بخش فقط از سه LED تشکیل شده باشد ، ولتاژ بیشتری نسبت به اتلاف آنها دریافت می کند. این برای LED ها خوب نیست و می تواند به سرعت به آنها آسیب برساند. به همین دلیل است که هر بخش دارای مقاومت سری در هر سه LED است. این مقاومت برای افت 2.1 ولت باقی مانده در اتصال سری وجود دارد.

بنابراین اگر هر بخش 12 ولت داشته باشد به این معنی است که هر بخش به طور موازی به یکدیگر متصل شده اند. وقتی مدارها به طور موازی به هم متصل می شوند ، همه آنها ولتاژ یکسانی دارند و جریان جمع می شود. جریان در اتصال سری همیشه یکسان است.

یک LED معمولی جریان 20 میلی آمپر می گیرد. این بدان معناست که یک بخش ، که شامل سه LED و یک مقاومت سری است ، 20 میلی آمپر می گیرد. وقتی چندین قسمت را به صورت موازی به هم وصل می کنیم ، جریان را اضافه می کنیم. اگر شش LED را از نوار جدا کنید ، دو قسمت از این قسمت را به صورت موازی دارید. این بدان معناست که مدار کلی شما هنوز 12 ولت می کشد ، اما جریان آنها 40 میلی آمپر است.

مرحله 4: لحیم کاری LED ها

با امتحان چند مورد ، نوار پوششی ساده م effectiveثرترین و انعطاف پذیرترین عامل برای جلوگیری از حرکت مدار چاپی است.

برای قطعاتی که دارای چندین پین هستند ، مانند 6 پین روی LED 5050 ، من ابتدا لحیم کاری را روی یکی از پدهای PCB قرار می دهم. سپس فقط باید این لحیم را با لحیم کاری مذاب نگه دارید در حالی که قطعه را با یک موچین به جای خود می کشید.

در حال حاضر پدهای دیگر را می توان به راحتی با مقداری لحیم کاری کرد. با این حال ، برای سرعت بخشیدن به این کار ، پیشنهاد می کنم شار لحیم مایع را انتخاب کنید. من واقعاً نمی توانم این موارد را به اندازه کافی توصیه کنم.

مقداری از جریان را روی پد لحیم کاری بمالید ، سپس مقداری لحیم را روی نوار لحیم کاری خود ذوب کنید. حالا فقط باید لحیم مذاب را روی پدها بیاورید و همه چیز سر جایش قرار بگیرد. زیبا و ساده.

وقتی صحبت از مقاومت و دیگر اجزای دو پد به میان می آید ، به هیچ وجه لحیم کاری لازم نیست. لحیم را روی یکی از پدها بچسبانید و مقاومت را در جای خود قرار دهید. حالا فقط مقداری لحیم را روی پد شماره دو ذوب کنید. پزی آسان.

در این مرحله به تصویر پنجم نگاه کنید. به جهت LED ها توجه کنید. LED های سفید گرم و سرد دارای بریدگی در گوشه سمت راست بالا هستند. LED های RGB دارای بریدگی در گوشه سمت چپ پایین هستند. این یک اشتباه طراحی است ، زیرا من نتوانستم برگه داده LED های RGB مورد استفاده در این پروژه را پیدا کنم. خوب ، زندگی کن و یاد بگیر و همه اینها را!

مرحله 5: تخته کنترل لحیم کاری

پس از اتمام ماراتن برد LED ، برد کنترل لحیم کاری می شود. من پنج ماسفت و مقاومتهای منبع منبع را قبل از حرکت به رگولاتور ولتاژ قرار دادم.

تنظیم کننده ولتاژ دارای فضاهای اختیاری برای صاف کردن خازن ها است. در حالی که آنها را در این تصویر لحیم کردم ، در نهایت آنها را حذف کردم زیرا واقعاً ضروری نبودند.

ترفند دستیابی به یک صفحه کنترل باریک این است که سرصفحه های پین را از بالا به پایین بکشید. بعد از قرار گرفتن پین ها ، طول بلااستفاده را می توان به همراه پلاستیک مشکی از پشت جدا کرد. این باعث می شود قسمت پایینی کاملاً صاف شود.

با همه اجزای موجود ، زمان آن است که دو تخته را کنار هم قرار دهید. من فقط شش سیم کوچک 2.5 اینچی (7 سانتی متری) را بریدم و جدا کردم و دو PCB را وصل کردم.

مرحله 6: راه اندازی WiFi

شش خط ساده در کد وجود دارد که باید آنها را تغییر دهید.

1. ssid ، خط 3

   نام روتر شما هنگام نوشتن این مورد ، مطمئن شوید که حروف را صحیح می دانید

2. wifiPass ، خط 4

   رمز عبور روتر شما باز هم به پوشش توجه کنید

3. آی پی ، خط 8

   آدرس IP ثابت لامپ هوشمند شما. من یک آدرس IP تصادفی در شبکه خود انتخاب کردم و سعی کردم آن را در پنجره فرمان پینگ کنم. در صورت عدم پاسخ از آدرس ، می توانید آن را در دسترس فرض کنید

4. دروازه ، خط 9

   این دروازه روتر شما خواهد بود. پنجره فرمان را باز کرده و "ipconfig" را تایپ کنید. دروازه و زیر شبکه در تصویر با رنگ قرمز حلقه شده اند

5. زیر شبکه ، خط 10

   همانند دروازه ، این اطلاعات در تصویر برای این مرحله حلقه شده است

6. منطقه زمانی ، خط 15

   اگر می خواهید از عملکردهای تایمر داخلی برای روشن و خاموش کردن چراغ ها در زمان های خاص استفاده کنید ، منطقه زمانی را وارد کنید. متغیر یک مثبت ساده یا منهای GMT است

مرحله 7: کد میکروکنترلر

پس از تغییر همه تنظیمات مربوطه در مرحله قبل ، بالاخره زمان بارگذاری کد بر روی Wemos D1 Mini است!

کد آردوینو به چند کتابخانه و وابستگی نیاز دارد. اگر تا به حال کد را از arduino IDE به ESP8266 بارگذاری نکرده اید ، ابتدا از sparkfun دنبال کنید.

اکنون کتابخانه Time و کتابخانه TimeAlarms را بارگیری کنید. اینها را از حالت فشرده خارج کرده و در پوشه کتابخانه arduino در رایانه خود کپی کنید. درست مانند نصب سایر کتابخانه های آردوینو.

در این مرحله به تنظیمات بارگذاری در تصویر توجه کنید. همان پیکربندی را انتخاب کنید ، به جز پورت com. این همان پورت کام است که میکروکنترلر خود را در رایانه خود به آن متصل کرده اید.

هنگامی که کد بارگذاری می شود ، ترمینال سریال را به پیام یک اتصال امیدوارانه باز کنید! اکنون می توانید مرورگر خود را باز کرده و از آدرس IP ثابت که در میکروکنترلر ذخیره کرده اید ، دیدن کنید. تبریک می گویم ، شما به تازگی سرور خود را ساخته اید و یک صفحه وب را بر روی آن میزبانی می کنید!

مرحله 8: پروتکل پیام را باز کنید

وقتی لامپ هوشمند را با برنامه کنترل می کنید ، همه پیام ها به طور خودکار برای شما مدیریت می شوند. در اینجا لیستی از پیامهایی است که لامپ می پذیرد ، اگر می خواهید کنترل از راه دور خود را بسازید. من از یک آدرس IP نمونه برای نشان دادن نحوه استفاده از دستورات استفاده کرده ام.

• 192.168.0.200/&&R=1023G=0512B=0034C=0500W=0500

  • چراغ قرمز را به حداکثر مقدار ، چراغ سبز را به نصف و چراغ آبی را روی 34 تنظیم می کند. سفید سرد و گرم به سختی روشن است
  • هنگام وارد کردن مقادیر ، می توانید بین 0 تا 1023 را انتخاب کنید. همیشه مقادیر نور را به عنوان چهار رقم در URL بنویسید

• 192.168.0.200/&&B=0800

  چراغ های آبی را روی 800 تنظیم می کند در حالی که بقیه چراغ ها را به طور همزمان خاموش می کند

• 192.168.0.200/LED=OFF

  تمام چراغ ها را به طور کامل خاموش می کند

• 192.168.0.200/LED=FADE

  شروع می کند به آرامی بین همه رنگهای RGB محو می شود. ایده آل برای محیط

• 192.168.0.200/NOTIFYR=1023-G=0512-B=0000

  دوبار رنگ نشان داده شده را نشان می دهد تا اعلان ورودی را نشان دهد. اگر می خواهید ، مثلاً ، برنامه ای در رایانه خود ایجاد کنید تا هر زمان که ایمیل جدیدی دریافت می کنید ، چراغ قرمز چشمک بزند

• 192.168.0.200/DST=1

  • ساعت را به صرفه جویی در روز تنظیم می کند. یک ساعت به ساعت اضافه می کند
  • /DST = 0 برای بازگشت از DST از این استفاده کنید ، در صورت فعال بودن DST یک ساعت از ساعت حذف می شود

• 192.168.0.200/TIMER1H=06M=30R=1023G=0512B=0034C=0000W=0000

  حالت را برای تایمر ذخیره می کند 1. این تایمر مقادیر RGB داده شده را در ساعت 06:30 صبح روشن می کند

• 192.168.0.200/TIMER1H=99

  ساعت تایمر را روی 99 تنظیم کنید تا تایمر غیرفعال شود. مقادیر RGB هنوز ذخیره می شوند ، اما زمانی که ساعت روی 99 تنظیم شده باشد ، تایمر روشن نمی شود

• چراغ دارای چهار تایمر جداگانه است. "TIMER1" را برای "TIMER2" ، "TIMER3" یا "TIMER4" تغییر دهید تا یکی دیگر از تایمرهای ساخته شده را تنظیم کنید.

اینها دستوراتی هستند که در حال حاضر ساخته شده اند. در صورت داشتن ایده جالب برای دستورات جدید برای ایجاد کد آردوینو یا برنامه از راه دور ، نظر دهید!

مرحله 9: کنترل از راه دور

برای بارگیری برنامه اینجا را کلیک کنید. راه اندازی بسیار ساده است ، فقط آدرس IP لامپ هوشمند خود را وارد کرده و انتخاب کنید که آیا می خواهید فقط LED های RGB یا LED های سفید سفید گرم و سرد را کنترل کنید.

همانطور که در مرحله قبل توضیح داده شد ، اکنون می دانید که برنامه از چه پروتکل پیامی استفاده می کند. در حال ارسال درخواست http GET با آدرس های اینترنتی است. این بدان معنی است که شما همچنین می توانید مدار میکروکنترلر خود را ایجاد کرده و همچنان از این برنامه برای کنترل عملکردهایی که به تنهایی توسعه می دهید استفاده کنید.

از آنجا که ما واقعاً پروتکل پیام را بررسی کرده ایم ، می توانید لامپ هوشمند را با هر چیزی که بتواند درخواست http GET ارسال کند ، کنترل کنید. این بدان معناست که هر مرورگری در تلفن یا رایانه یا دستگاه های خانگی هوشمند یا دستیارهایی مانند الکسا یا دستیار Google وجود دارد.

Tasker برنامه ای است که اساساً به شما امکان می دهد شرایطی را برای کنترل نزدیک به هر چیزی ایجاد کنید. من از آن برای لامپ هوشمند با رنگ اعلان هنگامی که آن را در تلفن دریافت می کنم چشمک می زنم. من همچنین Tasker را تنظیم کردم تا چراغ ها را به رنگ سفید روشن کنم ، هنگامی که تلفن بعد از ساعت 16:00 در روزهای هفته به وای فای خانه من متصل می شود. این بدان معناست که وقتی از مدرسه به خانه برمی گردم چراغ ها به طور خودکار روشن می شوند. آمدن به خانه با چراغ ها به طور خودکار واقعاً جالب است!

مرحله 10: چاپ سه بعدی

قاب لامپ را می توان تقریباً بدون پشتیبان چاپ کرد. تنها قطعاتی که واقعاً به پشتیبانی نیاز دارند ، گیره هایی هستند که برای جفت شدن با PCB مناسب هستند. بنابراین ، من stl را با و بدون ساختار پشتیبانی کوچک فقط برای این گیره ها در دسترس قرار دادم. مزیت استفاده از این پشتیبانی سفارشی این است که سرعت چاپ بسیار بیشتر است! و ما فقط در قسمت هایی که واقعاً به آن نیاز دارند از چاپ پشتیبانی می کنیم.

می توانید فایل های.stl را از اینجا بارگیری کنید

مرحله 11: همه را با هم جمع کنید

پس از چاپ سه بعدی با حذف پشتیبانی از چاپ شروع کنید. کابل های برق به کانال های جداگانه می روند و به هم وصل می شوند. این گره باعث کاهش فشار می شود و از پاره شدن کابل های PCB جلوگیری می کند. کابلهای برق را در قسمت پشتی مدار چاپی بچسبانید و مطمئن شوید که قطبیت درست است!

سپس مدار چاپی کنترلی را با یک تکه نوار چسبانده می شود تا در داخل کیس ثابت بماند. PCB LED را می توان به سادگی در محلی قرار داد که به تنهایی در برابر قاب قرار می گیرد.

مرحله 12: آویزان کردن چراغ

گزینه های زیادی برای آویزان کردن این لامپ به دیوار وجود دارد. از آنجا که ممکن است به طور مداوم کد را برای بهبود لامپ به روز کنم ، می خواستم هر از گاهی راهی برای خاموش کردن لامپ داشته باشم. می توانید از چسب حرارتی استفاده کنید ، اما من چند نوار چسب را توصیه می کنم. بهتر است از نوار ضخیم و فوم دار دو طرفه استفاده کنید زیرا چراغ را به بهترین شکل در برابر دیوار بافت دار نگه می دارد.

مرحله 13: تمام شد

با چراغ روشن روی دیوار و آماده پذیرش دستورات ، به این معنی است که کار شما تمام شده است!

پنل LED به گونه ای زاویه دار است که نور را به طور مساوی در اتاق پخش می کند. این یک افزودنی خوب برای هر فضای کاری است و توانایی ادغام با اتوماسیون منزل یک مزیت بزرگ است. من واقعاً توانایی تنظیم رنگهای RGB و همچنین تنظیم توازن سفید بین نور سرد و گرم را دوست دارم. به نظر می رسد شیک است و کمک بزرگی برای تنظیم چراغ های محیط یا محل کار است ، تا با هر نوری که در حال حاضر نیاز دارم مطابقت داشته باشد.

تبریک می گوییم ، شما اکنون گامی بزرگ در دنیای اینترنت اشیا و اتوماسیون خانگی برداشته اید!