RGB teploměr pomocí PICO: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

To byl konečný výsledek naší dnešní snahy. Je to teploměr, který vám dá vědět, jak je ve vaší místnosti teplo, pomocí RGB LED pásku umístěného v akrylové nádobě, který je připojen k teplotnímu senzoru pro čtení teploty. A použijeme PICO, abychom tento projekt uvedli do života.

Krok 1: Součásti

• PICO, k dispozici na mellbell.cc (17 $)
• 1 metr RGB LED pás
• 3 TIP122 Darlingtonův tranzistor, svazek 10 na eBay (3,31 $)
• 1 16kanálový 12bitový ovladač PWM PCA9685, dostupný na ebay (2,12 $)
• Zdroj 12v
• 3 odpory 1k ohm, svazek 100 na ebay (0,99 $)
• Prkénko, dostupné na ebay (2,30 $)
• Propojovací kabely pro muže a ženy, balíček 40 na eBay (0,95 $)

Krok 2: Napájení RGB pásu pomocí tranzistorů a napájecího zdroje

LED pásky jsou flexibilní desky s obvody, které jsou osazeny LED diodami. Používají se mnoha způsoby, protože je můžete použít doma, v autě nebo na kole. Můžete s nimi dokonce vytvořit skvělé RGB nositelné prvky.

Jak tedy fungují? Je to vlastně docela jednoduché. Všechny LED diody v LED pásku jsou zapojeny paralelně a fungují jako jedna obrovská RGB LED. A abyste jej mohli spustit, stačí jednoduše připojit proužek ke zdroji vysokého proudu 12 V.

Chcete -li ovládat LED pásku pomocí mikrokontroléru, musíte oddělit zdroj napájení od zdroje ovládání. Protože LED pás potřebuje 12 V a náš mikrokontrolér nemůže nabídnout tolik výstupního napětí, a proto připojujeme externí 12 V zdroj vysokého proudu při odesílání řídicích signálů z našeho PICO.

Současný odběr každého článku RGB je vysoký, protože každá jednotlivá LED v něm - červená, zelená a modrá LED - potřebuje k provozu 20 mA, což znamená, že potřebujeme 60 mA k rozsvícení jedné RGB buňky. A to je velmi problematické, protože naše GPIO piny mohou dodávat maximálně 40 mA na pin a přímé připojení RGB pásu k PICO ho spálí, takže to prosím nedělejte.

Existuje však řešení a nazývá se Darlingtonův tranzistor, což je dvojice tranzistorů, které mají velmi vysoký proudový zisk, což nám pomůže zvýšit proud tak, aby vyhovoval našim potřebám.

Pojďme se nejprve dozvědět více o aktuálním zisku. Zisk proudu je vlastnost tranzistorů, což znamená, že proud procházející tranzistorem se tím znásobí a jeho rovnice vypadá takto:

zatěžovací proud = vstupní proud * zisk tranzistoru.

U Darlingtonova tranzistoru je to ještě silnější, protože jde o dvojici tranzistorů, která není ani jedna, a jejich efekty se navzájem znásobují, což nám dává obrovské proudové zisky.

Nyní připojíme LED pásek k externímu zdroji energie, tranzistoru a samozřejmě k PICO.

• Základna (tranzistor) → D3 (PICO)
• Kolektor (tranzistor) → B (LED pás)
• Vysílač (tranzistor) → GND
• +12 (LED pás) → +12 (zdroj energie)

Nezapomeňte připojit GND PICO k uzemnění zdrojů energie

Krok 3: Ovládání barev RGB LED pásku

Víme, že naše PICO má jeden PWM pin (D3), což znamená, že nemůže nativně ovládat našich 16 LED. Proto představujeme 16kanálový 12bitový modul PWM I2C PCA9685, který nám umožňuje rozšířit PWM piny PICO.

Za prvé, co je I2C?

I2C je komunikační protokol, který zahrnuje pouze 2 vodiče pro komunikaci s jedním nebo více zařízeními adresou adresy zařízení a dat, která má odeslat.

Existují dva typy zařízení: První je hlavní zařízení, které je odpovědné za odesílání dat, a druhé je podřízené zařízení, které přijímá data. Zde jsou vývody modulu PCA9685:

• VCC → Toto je výkon samotné desky. 3-5V max.
• GND → Toto je záporný kolík a musí být připojen k GND, aby se dokončil obvod.
• V+ → Toto je volitelný napájecí kolík, který bude dodávat energii pro serva, pokud máte některá z nich připojená k vašemu modulu. Pokud nepoužíváte žádná serva, můžete jej nechat odpojený.
• SCL → Sériový hodinový pin a připojíme jej k SCL PICO.
• SDA → Sériový datový pin a připojíme jej k SDA PICO.
• OE → pin s aktivovaným výstupem, tento pin je aktivní LOW, když je pin LOW, jsou povoleny všechny výstupy, když je HIGH, všechny výstupy jsou deaktivovány. A tento volitelný pin slouží k rychlé aktivaci nebo deaktivaci pinů modulu.

K dispozici je 16 portů, každý port má V+, GND, PWM. Každý pin PWM běží zcela samostatně a jsou nastaveny pro serva, ale můžete je snadno použít pro LED diody. Každý PWM zvládne proud 25mA, takže buďte opatrní.

Nyní, když víme, jaké piny našeho modulu a co dělá, pojďme jej použít ke zvýšení počtu PWM pinů PICO, abychom mohli ovládat náš RGB LED pásek.

Tento modul použijeme společně s tranzistory TIP122 a takto byste je měli připojit k PICO:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO).
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO).
• PWM 0 (PCA9685) → BASE (první TIP122).
• PWM 1 (PCA9685) → BASE (druhý TIP122).
• PWM 2 (PCA9685) → BASE (třetí TIP122).

Nezapomeňte propojit GND PICO s GND napájecího zdroje. A ujistěte se, že NEPŘIPOJUJETE pin PCA9685 VCC s napájecím napětím +12 voltů, jinak dojde k jeho poškození

Krok 4: Ovládejte barvu RGB LED pásku v závislosti na čtení snímače

Toto je poslední krok v tomto projektu a spolu s ním se náš projekt změní z „hlouposti“na chytrost a schopnost chovat se v závislosti na svém prostředí. Za tímto účelem propojíme naše PICO s teplotním čidlem LM35DZ.

Tento snímač má analogové výstupní napětí, které závisí na okolní teplotě. Začíná na 0v, což odpovídá 0 stupňům Celsia, a napětí se zvyšuje o 10mV pro každý stupeň nad 0c. Tato součást je velmi jednoduchá a má pouze 3 nohy a jsou propojena následovně:

• VCC (LM35DZ) → VCC (PICO)
• GND (LM35DZ) → GND (PICO)
• Výstup (LM35DZ) → A0 (PICO)

Krok 5: Konečný kód

Nyní, když máme vše připojeno k našemu PICO, můžeme začít programovat tak, aby LED diody měnily barvu v závislosti na teplotě.

K tomu potřebujeme následující:

Konst. proměnná s názvem „tempSensor“s hodnotou A0, která přijímá své údaje z teplotního čidla

Celočíselná proměnná s názvem „sensorReading“s počáteční hodnotou 0. Toto je proměnná, která uloží nezpracované hodnoty ze snímače

Plovoucí proměnná s názvem „volty“s počáteční hodnotou 0. Toto je proměnná, která uloží převedenou nezpracovanou hodnotu snímače do voltů

Plovoucí proměnná s názvem „temp“s počáteční hodnotou 0. Jedná se o proměnnou, která uloží převedené hodnoty napětí senzoru a převede je na teplotu

Celočíselná proměnná s názvem „namapovaná“s počáteční hodnotou 0. Tím se uloží hodnota PWM, do které namapujeme proměnnou temp, a tato proměnná řídí barvu pásu LED

Pomocí tohoto kódu PICO načte data teplotního senzoru, převede je na volty, poté na stupně Celsia a nakonec namapuje stupeň Celsia na hodnotu PWM, kterou lze přečíst pomocí našeho LED pásku, a přesně to potřebujeme.

Krok 6: Jste hotovi

Pro LED pás jsme také vyrobili akrylový kontejner, aby hezky stál. Soubory CAD najdete zde, pokud si je chcete stáhnout.

Nyní máte úžasně vypadající LED teploměr, který vám automaticky řekne teplotu, když se na něj podíváte, což je přinejmenším docela pohodlné: P

Pokud máte nějaké návrhy nebo zpětnou vazbu, zanechte komentář a nezapomeňte nás sledovat na Facebooku nebo nás navštívit na mellbell.cc, kde získáte další úžasný obsah.