Домашно околно осветление с помощта на PICO: 9 стъпки

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

Никога ли не сте искали да промените настроението на стаята си, като промените цвета на светлината? Е, днес ще научите как да направите точно това. Защото с този проект ще създадете система за околно осветление RGB, управлявана от Bluetooth, която можете да поставите навсякъде в дома си и да я оцветите както искате.

Този проект ще използва PICO, LED RGB лента, някои транзистори и електрически компоненти и приложение, което ще научите как да създавате с помощта на изобретателя на приложението MIT.

Стъпка 1: Компоненти

Това са компонентите, необходими за създаването на този проект, а те са:

• PICO, достъпно на mellbell.cc ($ 17.0)
• 4 -метрова RGB LED лента (5050 SMD -60 LED - 1 M)
• 3 TIP122 Darlington транзистора, пакет от 10 налични в ebay ($ 1.22)
• 1 PCA9685 16-канален 12-битов PWM драйвер, наличен в ebay ($ 2.07)
• 1 Bluetooth модул HC-05, наличен в ebay ($ 3.51)
• 12 -волтово 5 -амперно захранване
• 3 1 k ohm резистора, пакет от 100 в ebay ($ 0,99)
• 1 Брендборд, наличен в ebay ($ 2.32)

Стъпка 2: Захранване на RGB LED лентата

Разбира се, ние искаме да свържем LED лентата към нашия PICO, за да я запалим и контролираме.

Но преди всичко трябва да направим малко математика, за да знаем колко ток ще извлече нашата LED лента от източника на захранване. В лентата, с която работим, всеки светодиод в една RGB клетка извлича 20mA, за общо 60mA за цялата RGB клетка. Нашата лента има 20 RGB клетки на метър, а ние имаме дълга 4 метра. Което означава, че общото ни изтегляне на ток при максимален интензитет е:

4 (метра) * 20 (клетка/метър) * 60 (mA) = 4800mA

Това теглене ще варира в зависимост от интензитета, с който работите, но ние направихме изчисленията с възможно най -високите числа, за да можем да работим свободно и безопасно с RGB лентата. Сега се нуждаем от източник на захранване, който може да ни осигури 4.8A.

Най -добрият източник на захранване, който можем да използваме, е захранване/преобразувател, който преобразува променливотоковото в DC, ние също се нуждаем от него, за да предложи 12 волта и поне 4,8 ампера. И ние имаме точно това, тъй като захранването, което използваме, предлага 12 волта и 5 ампера, което е точно това, от което се нуждаем.

Стъпка 3: Свързване на RGB лентата към захранването

Захранването е електрическо устройство, което преобразува един вид електрическа енергия в друг. В нашия случай ще го използваме за преобразуване на 220v AC захранване в 12v DC.

Първите три клеми са входовете от източника на променливотоково захранване:

• L → на живо
• N → неутрално
• GND → земя

Последните четири клеми са изходите на електрическото устройство, от което се нуждаете. Той е разделен на две „секции“, едната за положителния изход, а другата за отрицателната. В нашия случай ще използваме следното:

• V- → отрицателен
• V+ → положителен

И ние ги свързваме, както следва:

• Кафяв проводник (източник на захранване с променлив ток) → L (под напрежение)
• Син проводник (източник на променливотоково захранване) → N (неутрален)
• Зелен проводник (източник на променливотоково захранване) → GND (земя)

Червените и черните проводници са изходната 12v DC мощност:

• Червен проводник → положителен изход (V+)
• Черен проводник → изход отрицателен (V-)

Сега нека свържем всички наши компоненти към PICO!

Стъпка 4: Свързване на всичко към PICO

Както казахме по -рано, LED лентата се нуждае от 12v и 4.8A, за да работи напълно. И ние знаем, че максималният ток, който всеки PICO щифт може да осигури, е само 40mA, което не е достатъчно. Но има решение за това и това е TIP122 Darlington Transistor, който може да се използва за задвижване на натоварвания с висока мощност чрез използване на малки количества ток и напрежение.

Окабеляването е доста просто, ще свържем основата на транзистора към щифта D3 на PICO, за да контролираме яркостта на LED лентата, използвайки PWM техниката, излъчвателя към GND и колектора с товара.

• База (TIP122) → D3 (PICO)
• Колектор (TIP122) → B (LED лента)
• Излъчвател (TIP122) → GND

Също така използваме бутон за включване или изключване на LED лентата.

Бутонът е компонент, който свързва две точки във верига само когато е натиснат, няма полярност, така че можем да го свържем без да се притесняваме кой крак отива на коя страна. В нашия случай ще свържем един от краката на бутоните към GND чрез издърпващ се резистор и ще свържем другия крак към VCC (5 волта). След това ще свържем D2 на PICO с крака на бутона, който е свързан към GND.

Така че, когато бутонът е натиснат, D2 щифтът на PICO ще прочете HIGH (5 волта), а когато не е натиснат, D2 щифтът на PICO ще прочете ниско (0 волта).

След това ще свържем светодиода към захранването и транзистора TIP122.

• +12 (LED лента) → положителен изход от 12 волта (захранване)
• B (LED лента) → колектор (TIP122).

Не забравяйте да свържете отрицателния проводник на изхода на захранването (черен проводник) с щифта GND на PICO

Стъпка 5: Свързване на RGB лентата с PCA9685

Сега, когато можем да контролираме един цвят от RGB лентата, нека направим така, че можем да контролираме всички цветове на RGB лентата. За да направим това, трябва да използваме ШИМ сигнали за управление на лентата.

Както знаем, PICO има само един PWM изход и корекцията за това е разширяващият се модул на PCA9685 PWM щифтове. Този модул разширява PWM щифтовете на вашата платка, и ние ще го използваме заедно с някои TIP122 Darlington транзистори, за да разрешим този проблем.

Окабеляването на веригата е много просто и става както следва:

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

Трябва да захранваме модула PCA9685 с помощта на PICO, за да може той да функционира правилно.

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

Тук свързваме I2C протоколите на PCA9685 SCL и SDA към D3 и D2 на PICO, така че те да могат да комуникират помежду си.

След това свързваме +12 на RGB лентата с положителния проводник на захранването, а G, R, B проводниците на RGB лентата към щифтовете на контролера TIP122, за да захранват LED лентата с необходимото захранване от външното захранване.

Кодът е много прост, просто трябва да включим и изключим всичките три цвята на LED лентата всеки поотделно, така че правим две за цикли за всеки цвят, първият for цикъл е за увеличаване на светлината интензитет, а вторият е за намаляване на интензитета на светлината,

Стъпка 6: Създаване на мобилно приложение

Сега искаме да създадем мобилното приложение, което ще ни позволи да контролираме интензивността на всеки цвят поотделно. И ние ще използваме инструмента за изобретател на приложения на MIT, за да направим това.

Първо, трябва да отидете на официалния уебсайт на изобретателя на приложението MIT и да създадете акаунт с имейла си.

В дизайна, който ще използваме, имаме:

• Един инструмент за избор на списък, „Свържете се с вашата система за околно осветление“. Натискането на този списък/бутон ще отвори меню със сдвоените Bluetooth устройства, където ще изберем нашето Bluetooth устройство.
• Три плъзгача за управление на отделните цветове
• Етикет над всеки плъзгач, който ще се актуализира в зависимост от позицията на плъзгача
• Добавяне на клиентския компонент Bluetooth, за да се даде на приложението разрешение да използва Bluetooth на устройството

Кодът ще бъде разделен на две части:

Bluetooth връзка

Първите два реда на кода обработват процеса на Bluetooth комуникация, тъй като ви дават възможност да добавяте устройства и да избирате с какво да се сдвоите.

Изпращане на данни

Останалата част от кода е за изпращане на данни. Тъй като контролира какво означават плъзгащите се плъзгачи за PICO, той актуализира и показанията на етикетите на плъзгача.

Можете да изтеглите приложението, ако не искате да го създадете сами. Можете също да го изтеглите, след което да го импортирате заедно с дизайна в инструмента за изобретатели на приложения MIT и да го персонализирате по ваш вкус.

Стъпка 7: Свързване с Bluetooth модула HC-05

Сега просто трябва да добавим Bluetooth връзка към нашия PICO и ще го направим, като използваме HC-05 Bluetooth модул.

Този модул е много прост и лесен за използване, тъй като е модул SPP (Serial Port Protocol), което означава, че се нуждае само от два проводника (Tx и Rx), за да комуникира с PICO. Този модул работи и като подчинен и главен и има обхват на свързаност от около 15 метра.

Изводите на модула за Bluetooth на HC-05:

• EN или КЛЮЧ → Ако бъде поставен на ВИСОК, преди да се включи захранването, той принуждава режима за настройка на AT команди.
• VCC → +5 мощност
• GND → Отрицателно
• Tx → Предайте данните от модула HC-05 към серийния приемник на PICO
• Rx → Получава серийни данни от серийния предавател на PICO
• Състояние → Казва дали устройството е свързано или не

И ето как да го свържете с PICO:

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

Сега, когато имаме Bluetooth модула, свързан към PICO, нека редактираме нашата програма, така че да можем да контролираме LED лентата от нашия телефон.

Стъпка 8: Кодиране на Bluetooth модула

Според нашия план искахме възможността да контролираме LED лентите от телефона си. И ние не просто искахме да контролираме LED лентата, но искахме да контролираме всеки цвят поотделно.

И ние ще направим това, като всеки плъзгач от нашето приложение изпрати различен набор от стойности към PICO:

• Плъзгачът в червен цвят изпраща стойност между 1000 и 1010
• Плъзгачът със зелен цвят изпраща стойност между 2000-2010
• Плъзгачът със син цвят изпраща стойност между 3000-3010

Ще използваме условие „ако“, за да проверим данните и да знаем какъв диапазон от стойности се променя. Например: ако стойността се променя между 1000 и 1010, PICO ще знае, че променяме червения цвят, и ще го пренастрои съответно. Той също така ще направи това за всички създадени от вас стойности, като ви позволява да контролирате всеки цвят поотделно с неговия плъзгач.

Стъпка 9: Вашият проект свети

Научихме как да изчислим необходимата мощност за RGB LED лента, как да използваме транзистори за манипулиране на текущите стойности и как да вземем решение за захранването, необходимо за всичко това. Научихме и как да създадем мобилно приложение с помощта на инструмента за изобретатели на приложения MIT и как да го свържем чрез Bluetooth към PICO.

И с всичките си нови умения успяхте да създадете LED лента, която можете да поставите навсякъде в дома си и да я осветите с всеки цвят, който искате, колко готино е това?

Не забравяйте да задавате въпроси, ако имате такива, и ще се видим скоро в следващия проект: D