DIY IoT устройства, използващи LED низове: 9 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

(Отказ от отговорност: Аз не говоря английски.)

Преди известно време съпругата ми купи LED светлини, за да осветява градината през нощта. Те създадоха много приятна атмосфера. Те бяха поставени около дърветата, но познайте какво, какво трябва да се случи, отрязахме конците, докато режехме дърветата …

Това, което искам да ви покажа днес, е как да спасявате счупени неща като тези LED низове и да създавате интересни свързани устройства, които можете да контролирате с вашия смартфон.

Ще научите как да използвате микроконтролер и транзистор за задвижване на светодиоди, как да свържете устройството си с интернет и как да управлявате устройството от вашия смартфон. Просто предполагам, че имате някои основни познания по електроника като например как да прилагате закона на Ом. Ако някога сте програмирали Arduino преди да е още по -добре.

Нека започнем с устройствата, които искам да създам. Хубавото при нарязаните струни е, че има поне две парчета. По този начин мога да изградя поне две устройства. Ще започна със свързана лампа, която ще сложа на маса, а след това със свързан LED низ, който ще използвам за осветяване на новата си спалня. Всичко, което искам, е начин за включване и изключване на светлините с помощта на моя смартфон.

Но първо трябва да видим как са работили нещата, за да използваме повторно светлините.

Стъпка 1: Обратно инженерство

Имаме два LED низа, но не знаем спада на напрежението върху щифтовете на струните и тока, от който се нуждаят. За съжаление нямам лист с данни, за да получа тези стойности.

В тези случаи ще трябва да разберем всичко сами. Нека разглобим заграждението.

След като премахнем някои винтове с отвертка, можем да видим много проста схема. Интересната част е около LED щифтовете, виждаме регулатор на напрежението (3 -пинов компонент), резистор (черната кутия със 100 върху него) и LED щифтове. Поглеждайки малко по -отблизо (схема на схемата), виждаме, че изходът на регулатора е свързан към LED низ, който от своя страна е свързан към земята чрез 10 омов резистор (100 означава 10x10e0). Нека сложим няколко батерии и измерим спада на напрежението върху щифтовете на струната и между изхода на регулатора и земята.

С помощта на мултицет можем да измерим спад на напрежението от около 3V през щифтовете на низовете (както е показано на снимките). Ние също така измерваме 4.5V между изхода на регулатора и земята. Така извеждаме, че има спад на напрежението от 1,5 V през 10 ома резистор; всъщност можем да го измерим. Използвайки закона на Ом (U = RI), знаем, че токът през разклонението е 1.5V / 10 ohm = 0.150A или 150mA. Отново можем да измерим тока, но ще трябва да поставим мултицета последователно с низ, което не е лесно да се направи.

Вече знаем как да управляваме LED низовете. Нека изградим нашето устройство.

Стъпка 2: Материали и инструменти

Ето какво ще ви е необходимо за изграждането на устройствата:

- някои отвертки за разкъсване на неща, харесва ми такъв комплект

- някои LED нишки, ако искате да възпроизведете устройствата

- ESP8266, той ще бъде мозъкът на нашето устройство

- макет и някои проводници, ние ще ги използваме за изграждане на прототипа

- комплект за асортимент на резистори и комплект за транзистори, можете също да закупите по -голям комплект, съдържащ много полезни компоненти, като закупуване само на необходимите компоненти също е опция

Ако искате да създадете постоянна верига, ще ви трябват някои инструменти и някои протобордове:

- можете да си купите комплект за запояване доста евтино, за да започнете, ще намерите мултиметър, който може да се използва за обратно проектиране на вашите собствени неща, просто внимавайте да не манипулирате устройства, свързани към основната, или дори устройства, използващи повече от 30 V DC

- ножът е много полезен за рязане на проводници и кабелни компоненти

- някои протобордове

- малко плътна жица

Може да ви се стори много, за да започнете, но ще изградите запас за всеки друг проект, който може да имате. Ако нямате нищо против да изчакате, можете да поръчате всичко на Aliexpress на много по -ниска цена. Като алтернатива, ако не искате да купувате тези инструменти, можете също да отидете до най -близкото хакерско пространство.

И накрая, ще ви трябват няколко часа, за да изградите всичко (по -малко, ако просто следвате този урок).

Стъпка 3: Как да използвате транзистор

Знаем, че LED низът изисква 150mA, но е много повече от това, което ESP8266 може безопасно да достави на своите изходни щифтове. Не искате да управлявате повече от 12mA на GPIO щифтове на микроконтролера. За да заобиколите това ограничение, ще ви е необходим някакъв ключ, който може да се управлява от микроконтролера. Най -често срещаните ключове са релето и транзисторът. Релето със сигурност ще работи, но ще бъде по -обемно, по -скъпо и през повечето време ще искате да използвате транзистор за управление на реле.

Ще използваме транзистори и за двете устройства. За да използваме транзистор като превключвател, трябва да прокараме ток през неговата основа. Токът, който тече през LED низа, ще бъде пропорционален на тока, който тече през основата.

Можете да играете с Arduino и транзистор на Tinkercad, за да усетите как работят нещата. Създадох основна симулация, която можете да промените. Ако искате да научите повече за Tinkercad, можете да следвате този невероятен урок: Как да използвате Tinkercad за тестване и внедряване на вашия хардуер.

Можете да видите, че транзисторът работи като затворен ключ, когато изходът на GPIO е висок, и като отворен ключ, когато изходът на GPIO е нисък. Можете също така да играете със стойностите на резисторите. Резисторът последователно със светодиода ще ограничи потока на тока през светодиода, а резисторът, свързан към основата на транзистора, ще контролира максималния ток, протичащ през светодиода. Ако увеличите базовия резистор, няма да задействате достатъчно ток за светодиода и светлината ще бъде по -слаба.

Можете да разгледате бележките ми, за да видите какви стойности на резистора избирам за устройствата. Можех да използвам 3.3V изход вместо 5V изход, но тогава нямаше да имам съответните резистори за изграждане на веригата. Не се колебайте да прочетете листа с транзистори, за да потърсите печалбата на транзистора.

Нека сега изградим прототип.

Стъпка 4: Изградете прототип на веригата

Ще трябва да подготвим жицата с LED нишка. Първо нека изрежем първата половина, за да отделим държача на батериите. След това отстранете проводника, използвах клемен блок, за да свържа LED низ към макета. Ще ни трябва и ESP8266, използвах мини клонинг D1, два резистора и транзистор.

Избирам p2222a за транзистора, но можете да изберете всеки NPN транзистор. Просто ще трябва да прегледате стойностите на резисторите според печалбата на транзистора, която можете да намерите в листа с данни за транзистора. Избирам основен резистор от 1k ohm и LED резистор от 15 ohm. Базата се задвижва от GPIO5 или D1.

Пазете държача на батериите, тъй като той може да бъде полезен за друг проект или дори за захранване на новосъздадените ви устройства.

Следвайте урок за това как да качите програма на ESP8266 с IDE на Arduino, качете мигащата програма, заместваща LED_BUILTIN с D1, и сега можете да се насладите на мигащ LED низ.

Ако веригата не работи за вас, опитайте да смените LED проводниците, тъй като трябва да свържете анода към LED резистора. Винаги обръщам проводниците …

Използвайте мултицет, за да проверите връзката и спада на напрежението. Трябва да видите 3.3V между D1 и земята, когато изходът е висок. Трябва също да видите напрежение от 3V между проводниците на LED низовете.

Мигащият LED низ е добър, но как можем да контролираме LED низа с нашия смартфон?

Стъпка 5: Използване на вашия смартфон за задвижване на LED низови светлини - Част I

Ще трябва да инсталирате приложението Blynk на вашия смартфон.

След като приложението е инсталирано, създайте нов проект. Blynk ще ви изпрати имейл с жетон (поредица от шестнадесетични знаци), който ще ви е необходим за вашата програма ESP8266. Създайте бутон, който ще действа като превключвател. Бутонът трябва да управлява щифта GPIO5 или D1 на ESP8266. Вече можете да играете вашия проект. Имайте предвид, че приложението ще ви каже, че устройството е офлайн.

Можете да редактирате проекта по -късно, за да добавите таймери, които да контролират светлините.

Стъпка 6: Използване на вашия смартфон за задвижване на LED низови светлини - част II

Отворете вашата Arduino IDE. Ще трябва да инсталирате библиотеката Blynk; за това просто следвайте екранните снимки, които направих. Отидете в менюто „Инструменти“, кликнете върху „Управление на библиотеки“, потърсете „Blynk“и инсталирайте най -новата версия.

Вече можете да отворите пример, който ще настрои Blynk за ESP8266 вместо вас. Примерът е показан на екранните снимки.

Уверете се, че сте избрали правилната платка, "D1 mini" в моя случай и правилния порт.

Актуализирайте кода с вашия Wi -Fi SSID и парола (обикновено WPA или WEP ключът в интернет кутията), ще трябва също да попълните маркера, който сте получили по имейл.

Вече можете да качите кода в ESP8266. След като кодът бъде качен, изчакайте няколко секунди, за да се уверите, че вашето устройство е свързано чрез WiFi към вашия интернет рутер и ще можете да контролирате светлините с помощта на бутона Blynk, който сте създали.

Вече имате IoT устройство! Можете да спрете дотук, ако искате, но не забравяйте да прочетете раздела „Ресурси“. Ако искате да се забавлявате повече и да изградите постоянна верига и заграждение, продължете да четете.

Стъпка 7: Създайте постоянна верига (бонус)

Време е да се създаде постоянна верига. Можете да гледате това и това видео, за да научите за запояване. Използвах стандартна прото платка с някаква заглавка за ESP8266. По този начин, ако искам да използвам повторно микроконтролера за друг проект, мога. Можете да изберете да запоите микроконтролера директно към вашата прото платка. Ако не сте уверени, изберете прото дъска, която прилича на макет; ще можете да използвате повторно връзките си с макет.

Направих две грешки с първото си устройство. Не използвах клемния блок за LED низ … и обърнах проводниците. Можете да маркирате отрицателния или положителния проводник, но се препоръчва използването на клемен блок. Втората грешка е, че използвах 3.3V за задвижване на LED низ, което доведе до по -слаба светлина. Ако като мен правите грешки, не се притеснявайте, лесно е да премахнете спойка и да промените стойностите на резисторите или да актуализирате връзките. Можете дори да добавите още компоненти по -късно!

Сега, когато имате постоянна верига, е време да изградите нейния корпус.

Стъпка 8: Изградете корпус (бонус)

Следвах урок за sparkfun в Tinkercad за изграждане на корпус за моите устройства. Отпечатах кутията с моята новопридобита Prusa i3 MK3 с малко PLA нишка (20% пълнеж и 0,2 мм). Всъщност това е първото за мен и вече направих две грешки, които можете да видите на снимките. Първият ми корпус нямаше необходимото място за USB щепсела и отворите не бяха подравнени. След това проектирах нова версия с по -добро прилягане, която може да поддържа и капак. Можете да спестите малко време и малко пари, само като отпечатате необходимата част от корпуса, за да проверите съвпадението с веригата.

Вече имате две IoT устройства, които можете да контролирате с помощта на Blynk. Небето е границата. Можете напълно да разширите проекта с детектор за присъствие, който контролира светлините, с таймер, който изключва светлините след определен период от време, или дори да използвате светодиодните светлини като система за уведомяване; те могат да мигнат, когато получите имейл например.

Приятно хакване!

Стъпка 9: Ресурси

Не мога да препоръчам достатъчно тази книга: Make: Electronics: Learning Through Discovery. Можете да научите за транзистори, кондензатори и много други интересни неща за електрониката. Той има необходимите познания, за да започне да се занимава с електронни компоненти. В съчетание с току -що придобитите познания за ESP8266, Blynk и Tinkerpad, ще можете да създавате много интересни неща.

Можете да научите много, гледайки видеоклипове в Youtube. Препоръчвам следните канали:

- EEVblog

- Страхотен Скот!

- Академия Хан

Ако сте достатъчно смели, можете да придобиете повече знания, следвайки курсове edx или coursera за IoT или електроника.