Dok pro ovládání telefonu Arduino s lampami: 14 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Myšlenka byla dost jednoduchá; vytvořte nabíjecí dok pro telefon, který by rozsvítil lampu pouze při nabíjení telefonu. Jak už to ale často bývá, věci, které se na první pohled zdají jednoduché, mohou být při jejich provádění o něco složitější. Toto je příběh o tom, jak jsem vytvořil dokovací stanici pro duální telefony, která splňuje můj jednoduchý úkol.

Krok 1: Co jsem použil

Toto není zdaleka vyčerpávající seznam všeho, co jsem použil, ale chtěl jsem poskytnout obecnou představu o hlavních součástech, které jsem použil. U většiny těchto komponent jsem vložil odkazy na Amazon. (Všimněte si toho, že pokud použijete tyto odkazy, dostanu od Amazonu malou provizi. Díky!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V DC proudový senzor (x2): https://amzn.to/2citA0S2-Channel Solid State Relay: https://amzn.to/2cmKfkA 4portový USB box: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'USB kabel pro montáž na panel (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 AB USB kabel:

Použil jsem také následující zásoby, které jsem si vyzvedl v železářství: 4 "x4" plastové kabelové krabice (x2) 40W žárovky Edison (x2) SocketTrack Light BracketArtorted Black Iron Pipe (3/8 ") Assorted Brass Pipe Fittings3 „Prodlužovací matice CordWire

Krok 2: Experimentování, návrh a zapojení

Aby bylo možné určit, kdy se telefon nabíjí, je třeba neustále sledovat aktuální tok do telefonu. Ačkoli jsem si jistý, že existují návrhy obvodů, které mohou měřit proud a ovládat relé na základě aktuální úrovně, nejsem v žádném případě odborník na elektřinu a nechtěl jsem řešit stavbu vlastního obvodu. Z nějaké zkušenosti jsem věděl, že malý mikrokontrolér (Arduino) lze použít k měření proudu a následnému ovládání relé pro zapnutí a vypnutí světel. Poté, co jsem našel malý snímač stejnosměrného proudu od společnosti Adafruit, začal jsem experimentovat s připojením ke kabelu USB, abych změřil proud, který jím protéká při nabíjení telefonu. Typický kabel USB 2.0 obsahuje 4 vodiče: bílý, černý, zelený a červený. Protože černé a červené vodiče přenášejí energii kabelem, lze k měření proudu použít buď jeden z nich - použil jsem červené vodiče. Typický proudový senzor musí být umístěn v souladu s proudovým tokem (proud musí protékat senzorem) a senzor Adafruit není výjimkou z tohoto pravidla. Červený vodič byl přestřižen tak, že dva uříznuté konce byly připevněny ke dvěma šroubovým svorkám na proudovém senzoru. Senzor Adafruit byl připojen k Arduinu a já jsem napsal jednoduchý kód, který hlásí aktuální průtok senzorem. Tento jednoduchý experiment mi ukázal, že nabíjecí telefon čerpal mezi 100 a 400 mA. Po úplném nabití telefonu by proud klesl pod 100 mA, ale nedosáhl 0.

Když můj experiment úspěšně prokázal, že mohu měřit proudový proud pomocí Arduina, navrhl jsem výše uvedený obvod. Dva 1 'prodlužovací kabely USB pro montáž na panel by byly připojeny k 4portovému nabíjecímu boxu. K těmto prodlužovacím kabelům budou připojeny nabíjecí kabely k telefonu, díky čemuž bude systém schopen pojmout jakýkoli druh nabíjecího kabelu USB - a doufejme, že se stane „odolným pro budoucí telefon“. Červené vodiče prodlužovacích kabelů by byly odříznuty a připojeny k proudovým senzorům. Aktuální senzory dodávají informace Arduinu, které zase ovládá dvoukanálové polovodičové relé. Relé slouží k přepnutí napájení 110 V na žárovky. Napájení USB boxu a žárovek lze spojit dohromady, což umožňuje systému používat jedinou zásuvku. Zvláště se mi líbí, jak může být Arduino napájen jedním z dalších portů USB v nabíjecím boxu.

Krok 3: Dok pro telefon

Dokovací stanice pro telefon byla postavena z 3/8 "černé trubky. Použil jsem dva kolena muž-žena, T, krátký úsek s plným závitem a kulatou přírubu. U mosazných částí v horní části doku jsem řezal 1 1/2 "dlouhá mosazná trubka na polovinu a pro každou část byla použita jedna polovina. Do T byl vyvrtán malý otvor, který byl dostatečně velký, aby se do něj vešly konce světelných kabelů. Kabely byly zpracovány skrz lokty a byly svařeny JB do mosazných trubek. Nakonec to bylo mnohem těžší, než se zdá, protože lokty nebyly uvnitř dostatečně velké, aby se do nich vešel konec osvětlovacího kabelu. Nakonec jsem vystružoval vnitřní strany loktů, dokud nezapadly.

Pokud bych měl tento dok udělat znovu, poskytl bych telefonu větší podporu. Jak můžete očekávat, pokud je telefon vůbec tlačen, když je na doku, konce bleskového kabelu lze velmi snadno ohnout. Přijde mi divné, že Apple ve skutečnosti prodává dok s podobnou nepodporovanou konfigurací.

Krok 4: Svítidla

Chtěl jsem, aby lampy měly podobný průmyslový vzhled jako v doku. Pro první lampu jsem použil obecnou objímku žárovky umístěnou na trubkové přírubě 3/8 . Některé malé mosazné trubky spojují základnu se zásuvkou a doplňují mosazné akcenty na doku. 40W Edisonova žárovka je opravdu hvězda Chtěl jsem použít žárovky Edison, protože dokonale ladí s designem tohoto doku a umožňují vám vytvořit krásnou lampu s exponovanou žárovkou.

Když jsem byl u Loweho, našel jsem na vůli držák světelné stopy, který jsem považoval za zajímavý. Otočil jsem držák vzhůru nohama a přidal přírubu potrubí, abych vytvořil základnu. Zásuvka v držáku kolejového světla k němu nebyla připevněna, protože byla navržena tak, aby byla držena na místě žárovkou s plochým čelem. Protože jsem používal Edisonovu žárovku, vyrobil jsem malý hliníkový držák pro držení objímky uvnitř kruhového pouzdra držáku kolejového světla. Ke zbytku systému byly přidány malé mosazné knoflíky.

Jakmile byly doky a světla dokončeny, byly natřeny matnou černou barvou - kromě mosazných kousků.

Krok 5: Kryt Arduino

Pro pouzdro Arduino jsem použil dva 4 "x 4" PVC kryty. Odřízl jsem větrací otvory na jednu stranu a kryt každého krytu. Na straně jednoho krytu jsem vyřízl dva obdélníkové otvory pro kabely USB pro montáž na panel. Na obou stranách těchto obdélníkových otvorů byly vyvrtány otvory rozmístěné uprostřed o průměru 1 1/8 "a byly použity k připevnění kabelů ke skříni. Jedna strana obou skříní byla odříznuta, takže tyto dvě krabice vytvořily jednu krabici, když byly postavené vedle sebe. K uchycení krabic v této konfiguraci vedle sebe byl použit dřevěný blok o tloušťce 3/4 "a také pro ně tvoří pohodlný základ.

Krok 6: Připojte USB Box

První komponentou, kterou lze do skříně přidat, je nabíjecí box se 4 porty USB. Jednoduše jsem to opravil oboustrannou páskou.

Krok 7: Namontujte Arduino do skříně

Rád používám distanční podložky čelních panelů elektrických boxů k montáži elektronických součástek, protože jsou vyrobeny z plastu a lze je přizpůsobit tak, aby fungovaly jako přítlaky nebo stojky. Jednoduše jsem je nožem rozřezal a pak do nich protlačil šrouby. Arduino bylo namontováno do jedné skříně skříně pomocí malých šroubů s plochou hlavou s distančními podložkami mezi Arduino a krabicí.

Jakmile bylo Arduino namontováno, byl mezi USB port Arduina a nejbližší port nabíjecího boxu připojen krátký (6 ) USB kabel typu AB. To bylo pro kabel opravdu těsné a ve skutečnosti jsem musel zkrátit ohýbané plastové kousky obklopující drát na konci kabelu, aby se vešel.

Krok 8: Zapojení a montáž relé

Šňůry k lampám byly vedeny otvory ve skříni. Jeden vodič z každého kabelu byl připojen k výstupům (spínaná strana 120 V) obou kanálů polovodičového relé. Krátké (4 ) části drátu byly připojeny ke zbývajícím šroubovým svorkám v blízkosti místa, kde byly připojeny tyto vodiče lampy. Tyto vodiče budou použity k napájení 120V strany relé.

Na DC straně relé byly připojeny 4 vodiče podle zobrazené konfigurace. Dva z vodičů dodávají + a - stejnosměrné napětí potřebné pro provoz relé, zatímco zbývající dva vodiče nesou digitální signály, které informují kanály o zapnutí nebo vypnutí.

Tyto 4 vodiče pak byly připojeny k Arduinu následovně: Červený vodič (DC+) je připojen k pinu 5V. Černý vodič (DC-) je připojen ke kolíku GND. Hnědý vodič (CH1) je připojen k digitálnímu výstupní pin 7 Oranžový vodič (CH2) je připojen k digitálnímu výstupnímu pinu 8

Jakmile byly všechny vodiče připojeny k relé, bylo namontováno do skříně pomocí malých šroubů s plochou hlavou.

Krok 9: Zapojení a montáž proudových senzorů

Komunikační a napájecí vodiče byly vytvořeny pro dva proudové senzory spojením dvou sad vodičů vedoucích ze senzorů do Arduina. Jako dříve se k napájení senzorů používají červený a černý vodič. Tyto vodiče jsou připojeny k pinům Vin (červený vodič) a GND (černý vodič) Arduina. Překvapivě mohou být spojeny i komunikační vodiče (vodiče SDA a SDL). Důvodem je, že proudovým senzorům Adafruit může být každému přidělena jedinečná adresa v závislosti na tom, jak jsou jejich adresní kolíky pájeny dohromady. Pokud deska nemá žádný z adresních kolíků pájených dohromady, je deska adresována jako deska 0x40 a bude na ni v kódu Arduino odkazováno jako na takovou. Pájením pinů adresy A0 dohromady, jak je vidět na obrázku, se adresa desky stane 0x41. Pokud jsou připojeny pouze kolíky adresy A1, deska by byla 0x44 a pokud by byly připojeny piny A0 i A1, adresa by byla 0x45. Protože používáme pouze dva proudové senzory, musel jsem pouze pájet adresní kolíky na desce 1, jak je znázorněno.

Jakmile byly desky správně adresovány, byly připevněny ke skříni pomocí malých mosazných šroubů.

Vodiče SDA (modrý) a SCL (žlutý) ze senzorů jsou připojeny k pinům SDA a SCL na Arduinu. Tyto piny nebyly na mém Arduinu označeny, ale jsou to poslední dva piny po pinu AREF na digitální straně desky.

Krok 10: Připojte prodlužovací kabely USB

Jak již bylo zmíněno, prodlužovací kabely USB musí procházet proudem přes proudová čidla. To bylo usnadněno spojením vodičů do červených vodičů kabelů. Jakmile jsou kabely USB namontovány v krytu, jsou tyto vodiče ze spojek připojeny k proudovým senzorům. U každého kabelu USB bude proud, který jím protéká, protékat těmito vodiči, senzorem a poté se vrátí zpět, aby pokračoval kabelem k nabíjecímu telefonu. Samčí konce kabelů USB byly zapojeny do dvou otevřených portů nabíjecího boxu USB.

Krok 11: Připojte napájení

Posledním krokem v krabici elektroniky je připojení napájecího kabelu k USB krabici a lampám (aka strana relé 120 V). Černé vodiče vedoucí přímo k lampám jsou připojeny k jednomu vodiči napájecího kabelu společně s hnědým vodičem z nabíjecího boxu. Napájecí kabel k nabíjecí krabici byl jednoduše přestřižen a dva dráty uvnitř (jsou to modré a hnědé vodiče) byly odizolovány zpět. Nakonec jsou dva bílé vodiče z relé připojeny k druhému vodiči napájecího kabelu společně s modrým vodičem z nabíjecího boxu USB.

Krok 12: Dokončený systém

Jakmile je krabice kompletně sestavena, lze vyměnit kryty rozváděčů. Nyní, když je hardware pro tento systém kompletní, je čas přejít na software.

Krok 13: Kód Arduino

Vývoj kódu Arduino byl poměrně přímočarý, i když trvalo jen několik testů, aby byl správný. Ve své nejjednodušší podobě kód odešle signál k napájení příslušného reléového kanálu, kdykoli čte proudový tok, který je větší nebo roven 90 mA. I když byl tento jednoduchý kód dobrým výchozím bodem, mobilní telefony se nenabíjejí na 100% a pak sedí a čerpají velmi malý proud. Spíše jsem zjistil, že jakmile se telefon nabije, bude každých několik minut krátkodobě odebírat několik stovek mA. Je to, jako by telefon byl děravý kbelík, který je třeba každých pár minut doplnit.

K vyřešení tohoto problému jsem vyvinul strategii, kde by každý kanál mohl být v jednom ze tří stavů. Stav 0 je definován jako když byl telefon vyjmut z nabíjecího doku. V praxi jsem zjistil, že po vyjmutí telefonu neteče prakticky žádný proud, ale horní proudovou hranici tohoto stavu jsem nastavil na 10mA. Stav 1 je stav, kdy je telefon plně nabitý, ale stále v doku. Pokud proud klesne pod 90 mA a je nad 10 mA, systém je ve stavu 1. Stav 2 je stav nabíjení, kde telefon odebírá 90 mA nebo více.

Když je telefon umístěn na doku, spustí se stav 2, který pokračuje během nabíjení. Jakmile nabíjení skončí a proud klesne pod 90 mA, systém je ve stavu 1. V tomto okamžiku bylo učiněno podmíněné prohlášení, aby systém nemohl přejít přímo ze stavu 1 do stavu 2. Tím se systém ve stavu 1 udrží, dokud není telefon odstraněno, v tomto okamžiku přejde do stavu 0. Protože systém může pokračovat ze stavu 0 do stavu 2, když je telefon umístěn zpět na nabíječku a proudový proud stoupne nad 90 mA, stav 2 se spustí znovu. Pouze když je systém ve stavu 2, je signál odeslán do relé, aby rozsvítilo světlo.

Dalším problémem, na který jsem narazil, je, že proud by někdy krátce klesl pod 90 mA, než bude telefon plně nabitý. Tím by se systém dostal do stavu 1, než by měl. Abych to napravil, průměruji aktuální data po dobu 10 sekund a pouze pokud průměrná hodnota proudu klesne pod 90 mA, systém přejde do stavu 1.

Pokud vás tento kód zajímá, připojil jsem soubor Arduino.ino s několika dalšími popisy. Celkově to funguje docela dobře, ale všiml jsem si, že někdy se zdá, že systém pokračuje do stavu 0, když je telefon stále připojen a plně nabitý. To znamená, že každou chvíli se světlo na několik sekund rozsvítí (když přejde do stavu 2) a poté zhasne. Myslím, že je na čem pracovat do budoucna.

Krok 14: Dokončený systém

Nainstaloval jsem nabíjecí dok na naši polici s boxem Arduino umístěným za některými knihami. Pokud se na to jednoduše podíváte, nikdy byste si neuvědomili práci, která do toho byla vložena - a dokonce ani vidět to v provozu neznamená, že je to spravedlivé. Pak jsem opět rád, že se světla rozsvítí a zhasnou, a dokonce jsem se na ně mohl spolehnout, že zjistí, zda se telefon nabíjí.