2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-13 06:57
Je čas jít do postele. Vstáváte, abyste na noc vypnuli světla, a poté, co přepnete vypínač, si uvědomíte, že vás čeká černá cesta zpět do bezpečí vaší postele. Naštěstí pro vás byla vynalezena noční světla a jste na správném místě, abyste je našli! Ale … jak můžete usnout, když to otravné noční světlo svítí přes noc a osvětluje váš pokoj? Navíc vás nebaví tato prázdná tma, která způsobuje, že vaše noční světla zůstávají rozsvícená a plýtvají energií? Jste stále na správném místě, protože máme přesně to, co potřebujete!
Chceme rozjasnit váš život tím, že vám pomůžeme vytvořit udržitelné noční světlo.
V tomto tutoriálu vás provedeme procesem budování nočního světla, které se vypne pomocí časovače. Systém bude schopen pomocí světelného senzoru rozpoznat, kdy je hlavní světlo vypnuto, rozsvítit světlo na uživatelsky nastavenou dobu a po uplynutí této doby se vypne. Toto noční světlo se liší od ostatních nočních světel, protože plýtvá energií tím, že zůstává rozsvícené, když spíte a nepotřebujete to. Tento projekt využívá dva typy desek, Basys 3 a Arduino, a světelný senzor.
Tvůrci: Luke McDaniel, Erik Ramazzini, Monica Negrete, Hayley Young
Krok 1: Materiály a software
Materiály
Basys 3 Artix-7 FPGA Trainer Board
store.digilentinc.com/basys-3-artix-7-fpga…
Arduino Uno Rev3
store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3
Prkénko
www.amazon.com/Elegoo-EL-CK-002-Electronic…
Rezistor 10k Ω
Stejný odkaz jako prkénko
Propojovací dráty
Stejný odkaz jako prkénko
Světelný senzor (mini fotobuňka)
www.sparkfun.com/products/9088
Software
Vivado HL WebPACK Edition (přiložený PDF obsahuje pokyny)
www.xilinx.com/products/design-tools/vivad…
Arduino IDE
www.arduino.cc/en/Main/Software
Krok 2: Architektura systému
Dalším krokem je porozumět architektuře systému. Vytvořili jsme diagram černé skříňky a stroj konečného stavu (zobrazený výše), abychom uspořádali strukturu našeho návrhu, než se dostaneme do logistiky
Celkový design
Vstupy
Světelný senzor: určuje množství světla v místnosti
Výstupy
- Anody: určuje, které 7segmentové displeje budou použity
- Segmenty: zobrazuje časovač
- LED: zobrazuje noční světelné podmínky ZAPNUTO nebo VYPNUTO
Arduino
Vstup
Signál světelného senzoru: analogová hodnota množství světla v místnosti
Výstup
Světelný vstup (1 bit): signál, který určuje světelné podmínky místnosti
Základy 3
Vstup
- Světelný vstup (1 bit): signál, který určuje světelné podmínky místnosti
- Přepínače
- CLK
Výstup
- Anody: určuje, které 7segmentové displeje budou použity
- Segmenty: zobrazuje časovač
- LED: zobrazuje noční světelné podmínky ZAPNUTO nebo VYPNUTO
Krok 3: Hardware a kód Arduino
Hardware
Abychom porozuměli kódu Arduino, musíme porozumět hardwaru, se kterým kód interaguje. Obvod na naší desce obsahuje fotobuňku, světelnou diodu a několik vodičů a odporů, které ji dokončí. Obvod začíná odesláním energie do fotobuňky, která poté odečte množství světla, které ji obklopuje. Tyto informace jsou přeneseny na analogový pin A0, který je činí čitelnými pro desku Basys. Deska Basys poté vezme tyto informace, začne počítat a vyšle signál, aby se LED rozsvítila.
Arduino kód
Samotný kód Arduino komunikuje s deskou Basys odesláním signálu, když je světlo obklopující zařízení tmavší než zadaná prahová hodnota. Tento signál spuštěný temnou místností s připojením k LED se zapne. Experimentem jsme zjistili, že průměrný práh pro naši konkrétní fotobuňku v tmavých místnostech je 30 - 60. Každá fotobuňka má jiné množství citlivosti, takže jiné fotobuňky mohou mít jiné prahy. V našem publikovaném kódu jsme udělali práh 100 pro demonstrační účely.