Arduino захранване, сензорно контролирани избледняващи LED светлинни ленти: 6 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Наскоро обнових кухнята си и знаех, че осветлението ще „повдигне“вида на шкафовете. Отидох за „True Handless“, така че имам празнина под работната повърхност, както и дъска за отдих, под шкафа и в горната част на наличните шкафове и исках да ги запаля. След като се огледах наоколо, не можах да намеря точно това, което исках, и реших да опитам да си направя.

За осветлението избрах едноцветни, топло бели LED ленти (водоустойчив тип с гъвкаво пластмасово покритие за защита).

За стенните шкафове, тъй като те бяха плоски на дъното, избрах някои много нископрофилни светлини и прокарах кабела вътре в шкафа и около гърба (вътре в шкафовете изрязах канал с помощта на Dremel за кабела, след което го напълних обратно в след като кабелът е вътре, така че няма и следа от него).

НО … Не исках голям превключвател и исках първокласен поглед върху това как се появяват светлините, така че след като се огледах наоколо и намерих някои превключватели за затихване нагоре/надолу и един с активиран Alexa, все още не можах да намеря такъв която можеше да управлява цялото осветление и въпреки това да изглежда добре, затова реших да си направя собствено.

Следователно моят проект беше да произведа едно устройство, което да захранва и четирите светлини, с постепенно, бързо избледняване от пасивен сензор - продължете, докато напусна кухнята и или превключвател, за да го „принудите“да остане включен, или ако напусна кухнята да избледнее след предварително определено време, ако не види никого.

(И не струваше много повече от един предварително изграден блок от Amazon-с резервни части!).

Ето видеоклип от него в действие

Стъпка 1: Части

Имам списък на частите, които използвах от Amazon по -долу. Чувствайте се свободни да кликнете върху връзката, за да ги закупите, но ако имате подобни артикули, използвайте ги !!! Обърнете внимание, че някои от тях са „множество“артикули, така че трябва да имате достатъчно резервни части, за да направите такива за приятели и семейство, или просто за други проекти - но те са толкова евтини, че закупуването на такъв често се компенсира от таксите за превоз …

Части за този проект:

Пълен комплект Arduino (Забележка: не е задължително, но съдържа много неща за бъдещи игри!):

Arduino NANO (използва се в кутията):

PIR сензор:

LED светлинни ленти:

LED драйвер (захранване):

MOSFET платки:

Натиснете, за да направите превключватели:

Черна кутия за съдържане на Arduino и MOSFET:

Бяла кутия за сензор и превключвател:

Свързващ проводник от компоненти към LED лентите:

2,1 мм щепсели и контакти:

Кабел за свързване на Arduino към други компоненти:

Термични радиатори (за MOSFET):

Термична двустранна лента:

Термосвиваема втулка

Стъпка 2: Технологии и как съвпадат

За да направим това, първо трябва да направим веригата …

Затова за начало използвах дъска за хляб и пълен размер Ardiuno Uno. Никога преди не съм използвал Arduino, купих пакет, включващ Uno на трета страна и цял комплект части (които след това ще използвам за други проекти). Очевидно не е нужно да правите това, ако просто следвате този проект, но е добра идея, ако това може да ви накара да изградите и други неща.

Платката за хляб ви позволява просто да натискате проводници и компоненти върху пластмасова дъска, за да можете да тествате дизайна на електронната част.

Сложих го заедно с няколко червени светодиода и това ми позволи да проверя как работи избледняващата част на програмата (временно я настроих за изчакване след 10 секунди, за да мога да видя ефекта от разпределеното избледняване навътре и навън). Начинът, по който това работи, е, че светодиодите са незабавни за включване/изключване (за разлика от традиционните крушки), така че не е нужно да поставяте променливо напрежение - всъщност можете да ги включвате и изключвате толкова бързо, че да изглеждат сякаш не са толкова ярки. Това се нарича Pulse Wave Modulation (PWM за съкращение). По принцип, колкото по -дълго ги държите „включени“, толкова по -ярки стават.

ЗАБЕЛЕЖКА: след като свържа действителните светлинни ленти, текущото изтегляне от всяка от пълните ленти ги прави малко по -малко ярки И избледняват малко по различен начин - по този начин направих програмата с някои конфигурируеми настройки)

Въпреки че можете да закупите малки захранващи устройства за директно задвижване на LED лентите, тъй като имам четири от тях, реших да закупя LED драйвер (основно захранване с по -висок токов изход). Прецених това, тъй като всъщност не проверих реалното текущо теглене, докато не беше построено (тъй като правех всичко това преди инсталирането на кухнята). Ако монтирате това със съществуваща кухня (или за каквото и да го използвате), можете да измерите текущото теглене на лента, да добавите стойностите заедно и след това да изберете подходящ LED драйвер (следващото увеличение на мощността).

След като го направих, осъзнах, че текущото извличане от светлините ще бъде твърде високо, за да шофирам директно от Arduino, така че за реалното устройство използвах някои MOSFETs - те основно действат като реле - ако получат захранване (от страната с ниска мощност), след това те включват връзката от страната на силния ток.

Аз изневерих тук - можех просто да си купя действителните MOSFET, но вече има някои, монтирани на малки платки, заедно с винтови съединители и сладки малки SMD LED светлини на платката, за да можете да видите състоянието им. Спестете време за запояване? По дяволите да!

Дори при MOSFET, максималната оценка на дължината на LED лентите все още извличаше няколко AMP и MOSFET препоръча да се добави радиатор, който да ги поддържа по-хладни. Така че взех някои малки радиатори и използвах двустранна термолента, за да ги залепя върху металната част на радиатора. При пълна мощност те все още се нагорещяват, но след като настроих максималната яркост в програмата си (светодиодите бяха прекалено ярки), установих, че MOSFET -овете така или иначе не работят горещо, но все пак си струва да ги добавим, за да удължим живота на компонентите или ако все пак изберете по -ярко ниво от мен.

Сензорът също беше наличен вече опакован на малка платка и това включва всички поддържащи схеми, както и няколко джъмпера (малки щифтове с връзка, които можете да превключвате между позициите, за да изберете различни опции) и променлива таймаут. Тъй като използваме това за задействане на нашия собствен таймер, можем да ги оставим в позиция по подразбиране.

Добавих малък превключвател Push to Make близо до сензора, който ми позволява да „включвам“светлините непрекъснато и да ги изключвам с второ натискане. Това беше компонентът, с който имах най -голям проблем, тъй като комбинация от неща означаваше, че Arduino често смяташе, че превключвателят е натиснат, така че ще включва и изключва светлините на случаен принцип. Изглежда, че това е комбинация от шум в Arduino, дължина на кабела, шум на заземяващата/0V линия и че връзките в превключвателите са шумни, така че трябва да бъдат „отхвърлени“. Играх с няколко неща, но в крайна сметка се спрях да проверя програмата, че натиснах бутона за няколко милисекунди-по същество се отхвърля, но също така игнорира всеки шум.

За истинското устройство намерих малка, ненатрапчива кутия, в която да се помести сензорът и бутонът за натискане, и друга, която пасва на всички MOSFET платки и кабели. За да улесня нещата, купих някакъв двужилен кабел, който можеше да носи тока (и маркирах един кабел за лесна идентификация) и прокарах това из кухнята до началните точки на всяка от светлинните ленти. Купих и няколко гнезда и щепсели, което ми позволи да завърша кабелите на щепсел, и монтирах четирите гнезда в по -голямата кутия. По този начин бих могъл да поръчам отново светлинните ленти, така че те да започнат от таблото, през дръжките, под шкафа и над шкафовете, просто като ги изключите от контакта, вместо да променяте кода.

Тази кутия също удобно монтира Arduino NANO (отново платка на трета страна за по-малко от 3 паунда) в горната част. За да извадя малките връзки от NANO и към MOSFETS и т.н., използвах различни цветни едножилни кабели (използвах такъв с топлоустойчива изолация, но не е необходимо). Все още използвах двужилен кабел с по-висок ток от MOSFET до гнездата.

За да пробия кутиите, за щастие имах на разположение колонна бормашина, но дори и без нея, можете да пробиете пилотен отвор с по -малка свредло и след това да разширите отвора до необходимия размер с помощта на стъпаловидно свредло (https:// amzn.to/2DctXYh). По този начин получавате по -чисти, по -контролирани дупки, особено в кутии от ABS.

Пробийте дупките според схемата.

В бялата кутия маркирах позицията на сензора и мястото, където лежеше бялата леща на Френел. След като веднъж открих къде е центърът на това, пробих пилотна дупка и след това използвах по -голямата стъпаловидна бормашина, за да я разширя (можете просто да използвате бормашина за дърво с този по -голям размер). След това трябваше да шлайфам дупката малко по -голяма НО не избутах цялата леща на Френел през отвора - като държи дупката по -малка, това не прави сензора толкова „видим“.

На бялата кутия също ще намерите, че има няколко уши, които стърчат отстрани, за да ви позволят да завиете кутията към стена и т.н., но аз ги отрязах. След това разширих малкия изрез в кутията, предназначен за кабел от едната страна, за да пасне на по -големия 4 -жилен кабел, който използвах, а от другата страна на кутията го разширих, за да пасне на превключвателя (вижте снимката).

Стъпка 3: Окабеляване

Вижте приложената електрическа схема.

По принцип можете да използвате натискащи конектори и след това да запоявате в щифтовете, които се доставят с Arduino, или както аз направих, просто запоявайте директно към щифтовете на дъската на Arduino. Както при всяка работа с запояване, ако нямате опит, разгледайте първо видеоклиповете в YouTube и практикувайте - но по същество: 1) Използвайте добра топлина (не прекалено гореща и не твърде студена) върху ютията и се уверете, че върхът не е без костилки. 2) Не „зареждайте“спойката върху върха на ютията (въпреки че е добра практика да „калайдите“края, когато за първи път стартирате, след това избършете или премахнете излишъка - практикувайте докосването на върха на ютията върху компонента и малко след това докоснете спойката към върха и компонента едновременно и тя трябва да „тече“върху платката.3) Не прегрявайте компонентите (ВАЖНО !!!) - ако не изглежда да тече, оставете го да се охлади и опитайте отново след известно време, а също така не работете твърде дълго върху същата област. 4) освен ако нямате три ръце или нямате опит с държането на пръчици, купете едно от онези неща за помощ, за да държите компонентите заедно (напр.

За да направя живота по-лесен, разпаях и 3-пиновите конектори на MOSFET платките. За да направите това, разтопете малко спойка върху съществуващата връзка за спойка, за да й помогнете да тече отново, след това използвайте чифт клещи, за да издърпате щифтовете, докато спойката все още е разтопена. Помага, ако имате помпа за разпояване или фитил, за да изтеглите разтопената спойка, преди да извадите компонента (напр. Https://amzn.to/2Z8P9aT), но можете и без него. По същия начин можете просто да запоявате директно към щифтовете, ако искате (това е по -добре, ако свързвате директно към дъската).

Сега погледнете електрическата схема.

Вземете парче от финия едножилен проводник и свалете малко от изолацията от края (смятам, че ролсоните за отстраняване и фреза https://amzn.to/2DcSkom са добри) след това завъртете проводниците и разтопете малко спойка върху тях, за да дръжте ги заедно. Избутайте проводника през отвора на дъската и след това запоявайте проводника на място.

Продължете това за всички кабели към Arduino, които изброих (използвайте необходимия брой цифрови щифтове - имам 4 комплекта светлини, но можете да използвате повече или по -малко). В идеалния случай използвайте цветен кабел, който отговаря на употребата (например 12V червен, GND черен и т.н.).

За да направите нещата спретнати и да предотвратите късо съединение, препоръчвам да плъзнете малко парче термосвиваща се втулка (https://amzn.to/2Dc6lD3) за всяка връзка към проводника преди запояване. Дръжте го далеч, докато запоявате, след като фугата се охлади и след като изпробвате всичко, плъзнете я върху връзката и я загрейте с термопистолет за няколко секунди. Той се свива, за да се получи спретнато съединение.

ЗАБЕЛЕЖКИ: Някъде прочетох, че има някакво пресичане между някои от щифтовете на Arduino D12 или D8. За да бъда в безопасност, използвах D3 за четвъртия изход - но ако искате да опитате други, не се колебайте, просто не забравяйте да го актуализирате в кода.

Нарежете кабелите на разумна дължина, за да се поберат в кутията, след това изрежете и отрежете краищата отново. Този път запоявайте кабелите към MOSFET платките върху щифтовете, както е показано. Всеки цифров изход (D9, D10, D11 и D3) трябва да бъде запоен към една от четирите платки. За изходите на GND ги събрах всички и ги съединих с петна от спойка - не най -чистият начин, но така или иначе всичко се крие в кутия …

Arduino към MOSFET

Входното напрежение свързах +12V и GND по същия начин и ги поставих и някои къси дължини на 2-жилния кабел в Chocblock. Това ми позволи да използвам Choblock като облекчение на напрежението за входящото захранване от LED драйвера/PSU и също така позволи по-дебелите 2-жилни кабели да бъдат по-добре свързани. Първоначално калайдисах краищата на кабелите, но установих, че не се вписват добре във връзките на MOSFET платките, така че в крайна сметка отрязах калайдисаните краища и те се вписаха по -добре.

Взех още 4 см дължина на 2-жилния кабел и ги запоях към гнездата 2.1. Обърнете внимание, че те имат три щифта върху тях и един се използва за осигуряване на емисия, когато връзката се прекъсне. Използвайте връзката за вътрешния щифт (12V) и външния (GND) и оставете третия щифт изключен. След това поставете всеки кабел през отворите отстрани на кутията, добавете гайка, след това ги поставете в изходните клеми на MOSFET конектора и ги затегнете.

Свързване на сензора

С помощта на някакъв четирижилен кабел отрежете дължина, достатъчно дълга, за да пътувате от мястото, където скривате захранването и кутията, до мястото, където искате да поставите сензора (уверете се, че това е място, което ще ви хване, докато влизате в района, но не се спъва, когато някой мине в съседната стая!).

Запоявайте проводниците към щифтовете на сензорната платка (можете да премахнете щифтовете, ако предпочитате) и като използвате къса дължина на кабела (черен!), Свържете свързващ кабел, за да продължите GND кабела от едната страна на превключвателя. След това запойте друг от проводниците от 4-жилния кабел към другата страна на превключвателя.

Поставете сензора и превключете в бялата кутия, след това насочете кабела около стаята си и след това натиснете другия край на кабела през отвора в черната кутия и запоявайте проводниците към правилните щифтове на Arduino.

Поставете малка кабелна връзка около кабела точно вътре в кутията, за да предотвратите издърпването на този кабел и повреждането на връзката ви към Arduino.

Мощност

Купеният от мен LED драйвер (захранване) имаше две изходни опашки - и двете имаха 12V и GND изход, така че използвах и двете и разделих употребата, така че 2 x светодиода преминаха през два от MOSFET и се захранваха от един от изходите на захранването, а другите 2 светодиода от другия изход. В зависимост от натоварването от светодиодите, които използвате, може да сте избрали различно захранване и да имате само един изход.

По този начин моята кутия има 2 x дупки, където влизат кабелите от захранването, и след това поставих Chocblock вътре, за да осъществим връзката, а също и за облекчаване на напрежението.

Стъпка 4: Програмата Arduino

Програмата (приложена) трябва да бъде относително обяснима и аз се опитах да дам коментари навсякъде. Моля, не се колебайте да го измените според вашите собствени изисквания по проекта.

ВАЖНО: Първоначално настроих това на комплект от части и Arduino UNO. Ако след това използвате платките Arduino NANO, буутлоудърът на тях вероятно ще бъде по -стар. Не е необходимо да актуализирате това (има начин да направите това, но не е необходимо за този проект). Всичко, което трябва да направите, е да се уверите, че сте избрали Arduino NANO в Инструменти> Борд, след което също да изберете правилния в Инструменти> Процесор. След като изберете COM порта, можете също да изберете да видите какво се случва, ако се свържете към серийната конзола (Инструменти> Сериен монитор).

Това е първият ми проект на Arduino и бях доволен, че беше наистина лесно да изтеглите и инсталирате и използвате инструментите за програмиране на Arduino (нещо, което ви позволява да въвеждате програми и да ги качвате на дъската). (изтеглете IDE от

Просто като включите платката в USB порт, тя се появява като устройство, където можете да качите програма на дъската и кодът да се изпълнява!

Как работи кодът

По принцип има малко настройка отгоре, където определям всичко. Тук можете да промените щифтовете, които използвате за светлините, максималната яркост на светлините (255 е макс), колко бързо е необходимо да избледнее и колко бързо избледнява.

Има и стойност на отместване, която е пропастта между една избледняваща светлина към следващата - така че не е нужно да чакате всяка от тях да избледнее - можете да започнете следващото избледняване, преди предишната да приключи.

Избрах ценности, които работят за мен, но моля не се колебайте да експериментирате. Въпреки това: 1) Не бих препоръчал да увеличавате максималната яркост твърде високо - въпреки че работи, чувствам, че светлините са твърде ярки и неуловими (и при дълъг низ от светодиоди допълнителният ток кара MOSFET да се нагорещят - при което случай сменете кутията за по -вентилирана). 2) отместването работи за текущите стойности, но поради начина, по който светодиодите не увеличават яркостта си по линеен начин въз основа на приложената мощност, може да откриете, че трябва да регулирате и другите параметри, докато не получите добър ефект. 3) В рутината за затихване съм настроил максималната яркост на моите светлини под брояча на максимум 255 (те извличат по-малък ток, така че не прегрявайте MOSFET и също искам да видя какво готвя!).

След частта за настройка има един голям цикъл.

Това започва с една или две светкавици на вградения светодиод (така че можете да видите, че работи, а също и като забавяне, за да ви даде възможност да излезете извън обсега на сензора). След това кодът се намира в цикъл и чака задействана промяна от сензора.

След като получи това, той извиква маршрутизацията TurnOn, където отчита от 0 до общата стойност на всичките 4 устройства при избраната максимална стойност, увеличавайки се със сумата, която сте посочили в стойността FadeSpeed1. Той използва командата constrain, за да предотврати увеличаване на всеки изход от максималната яркост.

След това той седи в друг цикъл, нулиране на стойност, ако сензорът се задейства отново. Ако това не е нулирано, тогава когато таймерът на Arduino достигне тази точка, той излиза от цикъла и извиква рутината TurnOff.

Във всеки момент от цикъла на „включено състояние“, ако превключвателят е натиснат за повече от няколко милисекунди, мигаме светлините, за да потвърдим и след това задаваме флаг, който кара стойността на таймера винаги да се нулира - по този начин светлините никога не изгасват отново. Второто натискане на превключвателя кара светлините да мигат отново и цикълът да излезе, което позволява светлините да избледнеят и да се нулира.

Стъпка 5: Поставете всичко в кутията

След като свържете всичко, е време да го тествате.

Открих, че първоначалното ми местоположение на сензора няма да работи, затова скъсих кабела и го поставих на ново място - временно го залепих с петно топло лепило, но там работи толкова добре, имам го остави там, вместо да използва велкро подложки.

На сензора има няколко променливи потенциометра, които ви позволяват да регулирате чувствителността на PIR, както и колко дълго сензорът се задейства. Тъй като ние контролираме елемента „колко време за“в кода, можете да оставите това на най -ниската му стойност, но не се колебайте да регулирате опцията за чувствителност. Има и джъмпер - оставих го в неговото положение по подразбиране, както и позволява сензорът да се „задейства отново“- ако той ви открие само веднъж, тогава винаги изтича, тогава е време да преместите този превключвател!

За да помогна с тестването, аз съкратих временно времето за запалване на светлините за около 12 секунди, вместо да изчакам около 2 минути. Имайте предвид, че ако направите по -малко от времето, необходимо за пълното избледняване, кодът винаги ще надвишава максималното време и ще изчезне незабавно.

За LED лентите трябва да изрежете лентите в точките, отбелязани на лентата. След това с помощта на остър нож (но внимавайте да не прорежете докрай!), Изрежете водоустойчивото покритие до металната лента и след това я отлепете, излагайки двете подложки за запояване. Поставете малко спойка върху тях (отново внимавайте да не ги прегреете) и прикрепете парче двужилен проводник. След това в другия край на проводника запоявайте щепсел, за да можете да го включите в контакта, за да задвижва веригата.

Забележка: въпреки че купих около 90 градусови конектори за LED лентите, по които можете просто да плъзнете, НО открих, че те правят толкова лоша връзка, че те ще трепнат или ще се провалят. Затова нарязах лентите до желания размер и вместо това запоявах свързващ кабел между парчетата LED лента. Това също ми помогна, когато трябваше да пусна лентата под шкафа, тъй като трябваше да правя по-дълги съединения там, където бяха съдомиялната машина и хладилникът.

Включете всичко заедно и след това включете захранването в електрическата мрежа. След това, ако се приближите до PIR сензора, той трябва да се задейства и трябва да видите светлините да избледняват по изящен начин.

Ако, подобно на мен, светлините избледняват в грешен ред, просто разберете кой кабел е кой е и изключете/разменете кабелите в друг контакт, докато не избледнее добре.

Може също да искате да коригирате настройките на програмата (забелязах, че колкото по-дълги са LED лентите, толкова по-тъмни се показват при „пълна яркост“) и можете просто да включите arduino в компютъра си и да качите отново нова програма.

Въпреки че прочетох някъде, че не е добра идея да има два захранвания в Arduino (USB също осигурява захранване), в крайна сметка включих arduino в захранването и след това също включих USB връзката към компютъра, така че Мога да наблюдавам какво се случва с помощта на монитора на серийния порт. Това работи добре за мен, така че ако искате да направите това, оставих серийните съобщения в кода.

След като потвърдите, че всичко работи, е време да поставите всичко в кутиите. За това просто използвах горещо лепило.

Ако погледнете позицията на всичко в кутията, ще видите, че MOSFET платките могат да седнат от двете страни на кутията, а кабелът от изхода на тези контури наоколо и 2,1 мм гнездото след това могат да бъдат поставени следващите към самия MOSFET през отвора и прикрепената гайка, за да го задържи на място. Малко петно лепило помага да се задържат на място, но все пак могат да се изтеглят отново, ако е необходимо.

Arduino трябва да се намира странично в горната част на кутията, а блокировката за захранване трябва да седи в долната част.

Ако имате време за измерване и повторно запояване на всички кабели, не се колебайте да направите това, но тъй като е както вътре в кутия, така и скрито под работните ми плотове, оставих „плъховото гнездо“от проводници в средата на кутията (далеч от радиаторите на MOSFET, в случай че се нагреят).

След това просто поставете капака на кутията, включете го и се наслаждавайте!

Стъпка 6: Обобщение и бъдеще

Надявам се, че сте намерили това полезно и въпреки че го проектирах за новата си кухня (с четири LED елемента), той е лесно адаптивен за други цели.

Намирам, че не сме склонни да използваме основните кухненски светлини, тъй като тези светодиоди дават достатъчно светлина за повечето цели, както и да правят кухнята по -интересно място.

Това е първият ми проект на Arduino и със сигурност няма да ми е последният, тъй като кодиращата част ми позволява да използвам уменията си за ръчно (ръждясало!) Кодиране, а не електронно проектиране, а свързаността и поддръжката на Arduino дава много наистина готини функции, без да се налага да прави много електрически вериги.

Можех просто да си купя самите MOSFET (или да използвам друг метод) за задвижване на високия ток на LED лентите, но това би означавало закупуване на поддържащите компоненти (диод, резистор и т.н.), а SMD LED на платката беше полезен, така че почувствах, че плащам малко допълнително за дъските, което беше оправдано.

Възможно е да искате да промените това, за да задвижите други видове осветителни вериги или дори вентилатори или други моторни вериги във вашия конкретен проект. Той трябва да работи по същия начин и методът на модулация на импулсната ширина трябва да работи добре с тези устройства.

В нашата кухня светлините трябва да са за акцент, така че ние ги използваме през цялото време. Въпреки това първоначално обмислях да добавя светлинен сензор, за да активирам състоянието „ON“само ако е достатъчно тъмно. Поради поетапните контури в кода, би било лесно да се добави светлозависим резистор към един от аналоговите щифтове на Arduino и след това да се промени условието на пробив в цикъла „OFF“, за да се изчака просто сензорът и LDR да бъде под определена стойност, например while ((digitalRead (SENSOR) == LOW) и (LDR <= 128));.

Кажете ми какво мислите или какво правите с това и всякакви други предложения!