Domácí okolní osvětlení pomocí PICO: 9 kroků

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

Nechtěli jste někdy změnit náladu svého pokoje změnou barvy světla? Dnes se naučíte, jak přesně to udělat. Protože s tímto projektem vytvoříte systém okolního osvětlení RGB ovládaný Bluetooth, který můžete umístit kdekoli ve vašem domě a nechat si jej vybarvit, jak chcete.

Tento projekt bude používat PICO, LED pás RGB, některé tranzistory a elektrické komponenty a aplikaci, kterou se naučíte vytvářet pomocí vynálezce aplikace MIT.

Krok 1: Součásti

Toto jsou součásti potřebné k vytvoření tohoto projektu a jsou to tyto:

• PICO, k dispozici na mellbell.cc (17,0 $)
• A 4 metry RGB LED pásek (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 TIP122 Darlington tranzistory, balíček 10 k dispozici na ebay (1,22 $)
• 1 16kanálový 12bitový ovladač PWM PCA9685, dostupný na ebay (2,07 $)
• 1 modul Bluetooth HC-05, dostupný na ebay (3,51 $)
• Napájení 12 V 5 A
• 3 odpory 1 k ohm, svazek 100 na ebay (0,99 $)
• 1 Breadboard, dostupný na ebay (2,32 $)

Krok 2: Napájení RGB LED pásku

Samozřejmě chceme LED pásek připojit k našemu PICO, aby se rozsvítil a ovládal.

Předtím však musíme udělat nějakou matematiku, abychom věděli, kolik proudu bude náš LED pás čerpat ze zdroje energie. V pásu, se kterým pracujeme, každá LED dioda v jedné RGB buňce čerpá 20mA, tedy celkem 60mA pro celou RGB buňku. Náš pás má 20 RGB buněk na metr a my máme 4 metry dlouhý. Což znamená, že náš celkový odběr proudu při maximální intenzitě je:

4 (metry) * 20 (článek/metr) * 60 (mA) = 4800mA

Toto losování se bude lišit v závislosti na intenzitě, se kterou pracujete, ale my jsme matematiku počítali s nejvyššími možnými čísly, abychom mohli s pásem RGB pracovat volně a bezpečně. Nyní potřebujeme zdroj energie, který nám může poskytnout 4,8 A.

Nejlepší zdroj energie, který můžeme použít, je napájecí zdroj/převodník, který převádí střídavý proud na stejnosměrný, potřebujeme také, aby nabízel 12 voltů a nejméně 4,8 ampéru. A přesně to máme, protože napájecí zdroj, který používáme, nabízí 12 voltů a 5 ampérů, což je přesně to, co potřebujeme.

Krok 3: Připojení RGB pásu k napájecímu zdroji

Napájecí zdroj je elektrické zařízení, které přeměňuje jeden typ elektrické energie na jiný. V našem případě jej použijeme k převodu napájení 220 V AC na 12 V DC.

První tři svorky jsou vstupy ze zdroje střídavého proudu:

• L → žít
• N → neutrální
• GND → země

Poslední čtyři svorky jsou výstupy k elektrickému zařízení, které potřebujete. Je rozdělen na dvě „sekce“, jednu pro kladný výstup a druhou pro záporný. V našem případě použijeme následující:

• V- → negativní
• V+ → pozitivní

A připojujeme je následovně:

• Hnědý vodič (zdroj střídavého proudu) → L (živý)
• Modrý vodič (zdroj střídavého proudu) → N (neutrální)
• Zelený vodič (zdroj střídavého proudu) → GND (uzemnění)

A červené a černé vodiče jsou výstupní 12 V DC napájení:

• Červený vodič → kladný výstup (V+)
• Černý vodič → negativní výstup (V-)

Nyní připojme všechny naše komponenty k PICO!

Krok 4: Připojení všeho k PICO

Jak jsme řekli dříve, LED pás potřebuje k plnému provozu 12v a 4,8A. A víme, že maximální proud, který může poskytnout jakýkoli pin PICO, je pouze 40 mA, což nestačí. Existuje však řešení a je to Darlingtonův tranzistor TIP122, který lze použít k pohonu vysokých výkonových zátěží pomocí malého množství proudu a napětí.

Zapojení je velmi jednoduché, připojíme základnu tranzistoru k pinu PICO D3, abychom mohli ovládat jas LED pásku pomocí techniky PWM, emitoru na GND a kolektoru se zátěží.

• Základna (TIP122) → D3 (PICO)
• Sběrač (TIP122) → B (LED pásek)
• Vysílač (TIP122) → GND

Také používáme tlačítko pro zapnutí nebo vypnutí LED pásky.

Tlačítko je součást, která spojuje dva body v obvodu, pouze když je stisknuta, nemá polaritu, takže ji můžeme připojit bez obav, která noha jde na kterou stranu. V našem případě připojíme jednu z nohou tlačítka k GND pomocí stahovacího odporu a druhou nohu připojíme k VCC (5 voltů). Poté připojíme PICO D2 k noze tlačítka, která je připojena k GND.

Když je tedy tlačítko stisknuto, pin PICO D2 bude číst HIGH (5 voltů), a když nebude stisknut, pin PICO D2 bude číst nízko (0 voltů).

Poté připojíme LED k napájecímu zdroji a tranzistoru TIP122.

• +12 (LED pásek) → kladný 12 voltový výstup (napájení)
• B (LED pás) → kolektor (TIP122).

Nezapomeňte připojit záporný vodič výstupu napájení (černý vodič) ke kolíku GND PICO

Krok 5: Připojení RGB pásu s PCA9685

Nyní, když můžeme ovládat jednu barvu z RGB pásu, dovolme si, abychom mohli ovládat všechny barvy RGB pásu. K tomu musíme použít signály PWM k ovládání pásu.

Jak víme, PICO má pouze jeden výstup PWM a opravou je modul rozšiřující PWM piny PCA9685. Tento modul rozšiřuje PWM piny vaší desky a tento problém použijeme společně s některými tranzistory TIP122 Darlington.

Zapojení obvodu je velmi jednoduché a probíhá následovně:

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

Modul PCA9685 musíme napájet pomocí PICO, aby mohl správně fungovat.

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

Zde připojujeme piny I2C protokolu PCA9685 SCL a SDA k PICO D3 a D2, aby spolu mohly komunikovat.

Poté připojíme +12 RGB pásku kladným vodičem napájecího zdroje a vodiče G, R, B RGB pásku k pinům ovladače TIP122, abychom napájili LED pásek potřebným výkonem z externího napájecího zdroje.

Kód je velmi jednoduchý, stačí zapnout a vypnout všechny tři barvy LED pásku, každý samostatně, takže pro každou barvu vytváříme dvě pro smyčky, první pro smyčku je pro zvýšení světla intenzita a druhá je pro snížení intenzity světla,

Krok 6: Vytvoření mobilní aplikace

Nyní chceme vytvořit mobilní aplikaci, která nám umožní ovládat intenzitu každé barvy jednotlivě. A použijeme k tomu nástroj vynálezce aplikace MIT.

Nejprve musíte přejít na oficiální web vynálezce aplikace MIT a vytvořit si účet pomocí svého e -mailu.

V designu, který budeme používat, máme:

• Jeden výběr seznamu: „Připojte se k systému okolního osvětlení“. Stisknutím tohoto seznamu/tlačítka se otevře nabídka se spárovanými zařízeními Bluetooth, ze které vybereme naše zařízení Bluetooth.
• Tři posuvníky pro ovládání jednotlivých barev
• Štítek nad každým posuvníkem, který bude aktualizován v závislosti na poloze posuvníku
• Přidání klientské komponenty Bluetooth, aby aplikace získala oprávnění používat Bluetooth zařízení

Kód bude rozdělen na dvě části:

Bluetooth připojení

První dva řádky kódu zpracovávají proces komunikace Bluetooth, protože vám umožňují přidávat zařízení a vybírat, s čím se mají spárovat.

Odesílání dat

Zbytek kódu je pro odesílání dat. Protože ovládá, co posuvné znamená pro PICO, také aktualizuje hodnoty štítků posuvníku.

Pokud si ji nechcete vytvořit sami, můžete si ji stáhnout. Můžete si ho také stáhnout a poté importovat spolu s designem do nástroje pro vynálezce aplikace MIT a přizpůsobit si ho podle svých představ.

Krok 7: Propojení modulu Bluetooth HC-05

Nyní stačí k našemu PICO přidat připojení Bluetooth a uděláme to pomocí modulu Bluetooth HC-05.

Tento modul je velmi jednoduchý a snadno se používá, protože se jedná o modul SPP (Serial Port Protocol), což znamená, že ke komunikaci s PICO potřebuje pouze dva vodiče (Tx a Rx). Tento modul funguje také jako podřízený a hlavní a má dosah připojení přibližně 15 metrů.

Výstupy modulu Bluetooth HC-05:

• EN nebo KEY → Pokud je před použitím napájení přepnuto na HIGH, vynutí režim nastavení AT příkazů.
• VCC → +5 výkon
• GND → Negativní
• Tx → Přeneste data z modulu HC-05 do sériového přijímače PICO
• Rx → Přijímá sériová data ze sériového vysílače PICO
• Stav → Udává, zda je zařízení připojeno nebo ne

A takto jej připojíte k PICO:

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

Nyní, když máme modul Bluetooth připojený k PICO, můžeme upravit náš program, abychom mohli ovládat LED pás z našeho telefonu.

Krok 8: Kódování modulu Bluetooth

Podle našeho plánu jsme chtěli možnost ovládat LED pásky z našeho telefonu. A nechtěli jsme ovládat pouze LED pásek, ale chtěli jsme ovládat každou barvu jednotlivě.

A uděláme to tak, že každý posuvník z naší aplikace odešle do PICO jinou sadu hodnot:

• Jezdec červené barvy posílá hodnotu mezi 1000 a 1010
• Zelený posuvník odesílá hodnotu mezi 2000-2010
• Modrý posuvník posílá hodnotu mezi 3000-3010

K ověření dat použijeme podmínku „if“a budeme vědět, jaký rozsah hodnot se mění. Například: pokud se hodnota mění mezi 1000 a 1010, PICO bude vědět, že měníme červenou barvu, a podle toho ji přemapuje. Udělá to také pro všechny hodnoty, které jste vytvořili, což vám umožní ovládat každou barvu samostatně pomocí posuvníku.

Krok 9: Váš projekt svítí

Naučili jsme se, jak vypočítat potřebný výkon pro RGB LED pásek, jak pomocí tranzistorů manipulovat s aktuálními hodnotami a jak se rozhodnout pro napájení potřebné k tomu všemu. Také jsme se dozvěděli, jak vytvořit mobilní aplikaci pomocí nástroje pro vynálezce aplikací MIT a jak ji připojit přes Bluetooth k PICO.

A se všemi svými novými dovednostmi jste byli schopni vytvořit LED pásek, který můžete umístit kdekoli ve vašem domě, a nechat ho svítit jakoukoli barvou, kterou chcete, jak cool to je?

Nezapomeňte se zeptat, pokud máte nějaké, a brzy se uvidíme u dalšího projektu: D