Ovládejte zářivky pomocí laserového ukazovátka a Arduina: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Několik členů Alpha One Labs Hackerspace nemá rádo ostré světlo vyzařované fluorescenčními svítidly. Chtěli způsob, jak snadno ovládat jednotlivá zařízení, třeba pomocí laserového ukazovátka? Vykopal jsem hromadu polovodičových relé a přivedl je do laboratoře. Koupil jsem Arduino Duemilenova a předvedl jsem použití příkladu LED Blink ke skutečnému blikání halogenové žárovky. Našel jsem nějaké informace o používání LED jako světelných senzorů [1] a skicu Arduina demonstrující techniku [2]. Zjistil jsem, že LED diody nejsou dostatečně citlivé - laser musel mířit přímo do části emitující světlo neboli LED nezaregistroval by se. Přešel jsem tedy na fototranzistory. Jsou mnohem citlivější a v širším rozsahu frekvencí. Se správným filtrem přes tranzistor bych to mohl učinit citlivější na červené světlo a z mnohem širšího rozsahu úhlů na snímač. ODMÍTNUTÍ A VAROVÁNÍ: Tento návod se zabývá síťovým (síťovým) napětím 120 nebo 240 voltů. Pokud stavíte tento obvod, použijte zdravý rozum - pokud máte o něčem pochybnosti, zeptejte se někoho, kdo to ví. Jste zodpovědní za svou (a ostatní) bezpečnost a dodržování místních elektrických předpisů.

Krok 1: Skica a nějaká teorie

Předpokládám, že víte, jak napájet Arduino, a nechám si sestavit a načíst skicu. Pro každou lampu používám telefonní kabel, protože je levný, má čtyři vodiče a stejně jsem měl spoustu. Použil jsem červenou pro společnou +, černou pro zem, zelenou pro kolektor fototranzistoru a žlutou pro reléové ovládání +. Fototranzistor prochází množstvím proudu, které se mění podle množství světla dopadajícího na něj. Analogově digitální převodník (ADC) v Arduinu měří napětí na pinu vzhledem k zemi. Podíval jsem se na list fototranzistoru a multimetrem ověřil, že tranzistory procházejí 10mA při plném světle. Pomocí Ohmova zákona je to asi 500 ohmů při 5V. K ovládání lamp jsem použil modul relé v pevné fázi. Ty jsou při současném hodnocení, které jsme potřebovali, relativně levné, asi 4 dolary až do 4A. Nezapomeňte si koupit reléové moduly s detektorem křížení nuly, zvláště pokud ovládáte cokoli indukčního, jako je zářivkové světlo, motor nebo transformátor na bradavici. Jejich zapnutí nebo vypnutí kdekoli kromě nulového bodu by mohlo způsobit napěťové špičky, které v nejlepším případě sníží životnost vašeho spotřebiče a v nejhorším případě způsobí požár.

Krok 2: Zapojení světel

Podívejte se do stropu a rozhodněte, kam namontujete ovladač Arduino. Pamatujte, že to bude vyžadovat napájení 7-12V. Zkraťte délky telefonního drátu (nebo cat5 nebo čehokoli) asi o dvě stopy delší, než je vzdálenost od Arduina ke každému světlu, které chcete ovládat. Podívejte se na připojení elektrického vedení od spínače k předřadníku. Možná si budete moci objednat konektory (Newark Electronics prodává řadu Wago 930, což jsme měli). Pak nebudete muset přerušit stávající vodiče a můžete systém odstranit, pokud se něco pokazí. Pájku uzemněte (černá) na reléový vstup -a ovladač (žlutý) na reléový vstup + (kód barvy na obrázku je liší se od toho, co jsem dal na úvodní stránku, protože jsem si to rozmyslel, co by dávalo smysl). Pájkou nebo přišroubujte (v závislosti na vašem relé) černý (horký) vodič skrz relé. Ujistěte se, že používáte smršťovací a elektrickou pásku! Zatlačte černé vodiče do vašich konektorů a bílý (neutrální) a uzemňovací (zelený) procházejí přímo od konektoru ke konektoru. Druhý konec vodičů směřuje k Arduinu následujícím způsobem: Všechny červené vodiče (společná katoda nebo kolektor) přejděte na Analog 0 (port C0) a vše černé na zem. Každá zelená (anoda nebo emitor) jde na piny 8-13 (port B 0-5) a žluté vodiče jdou na piny 2-7 (port D 2-7). Ujistěte se, že se zelený a žlutý vodič shodují, protože senzor musí ovládat správné relé! Pokud vložíte žlutou do kolíku 2, zelená ze stejného zařízení přejde na kolík 8.

Krok 3: Testování náčrtu a poznámek k návrhu

V tomto kroku budu hovořit o některých zkouškách a strastech, se kterými jsem se na cestě setkal, a o tom, jak jsem je zpracoval, v naději, že to bude užitečné. Pokud vědecký obsah není vaší věcí, můžete přeskočit na další krok:-) Prvním krokem bylo rozhodnutí, zda použít kapacitní snímání nebo odporové snímání. Rezistivní snímání je připojení senzoru přes odpor k jednomu z analogových pinů a analogové čtení a porovnávání s prahovou hodnotou. Implementace je nejjednodušší, ale vyžaduje mnoho kalibrace. Teorie kapacitního snímání spočívá v tom, že když je reverzní předpětí (- na vodič + a naopak), LED nedovolí proud, ale elektrony se shromažďují na jedné straně a opustit druhou stranu, účinně nabíjet kondenzátor. Světlo dopadající na LED na frekvenci, kterou normálně vydává, ve skutečnosti způsobí proudění malého proudu, který vybije tento kondenzátor. Pokud tedy nabíjíme „kondenzátor“LED a spočítáme, jak dlouho trvá vybití přes odpor, získáme přibližnou představu o tom, kolik světla na LED dopadá. To se ve skutečnosti ukázalo být spolehlivější na různých zařízeních a dokonce to funguje i pro fototranzistory! Protože neprovádíme přesné měření lumenů a laserové ukazovátko by mělo vypadat mnohem jasněji než okolní prostředí, hledáme pouze prahovou dobu vybíjení. Další důležitou součástí tohoto dobrodružství je ladění. Pro ty, kteří znají programování neimplementovaných systémů, je oblíbenou metodou přidání tiskových příkazů v kritických bodech kódu. To platí také pro vestavěné systémy, ale když se počítá každá mikrosekunda, množství času do Serial.write („x je“); Serial.writeln (x); je ve skutečnosti docela významný a možná vám unikne spousta událostí. Nezapomeňte tedy vždy umístit tisková prohlášení mimo kritické smyčky nebo kdykoli očekáváte událost. Někdy stačí blikat LED dioda, abyste věděli, že jste se dostali do určitého bodu kódu.

Krok 4: Přidání webového ovládání

Když jste se podívali do náčrtu, všimli jste si, že jsem také přečetl sériový port a jednal podle několika příkazů s jedním znakem. Znak 'n' rozsvítí všechna světla a 'f' je vypne. Čísla „0“-„5“přepínají stav světla připojeného k tomuto digitálnímu výstupu. Můžete tedy snadno sestavit skript CGI (nebo servlet nebo jakákoli webová technologie, která se vznáší na vaší lodi) a dálkově ovládat světla. Serial.writes také vydává vždy, když se změní světlo z uživatelského vstupu, takže stránka může mít aktualizace Ajaxu, které ukazují aktuální stav. Další věcí, se kterou budu experimentovat, je detekce pohybu v místnosti. Lidé odrážejí světlo a při pohybu se toto světlo změní. To je 'delta' část prohlášení o zápisu, kterou mám.