Iluminat ambiental de acasă folosind PICO: 9 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Nu ai vrut vreodată să schimbi starea de spirit a camerei tale schimbând culoarea luminii? Ei bine, astăzi veți învăța cum să faceți exact asta. Deoarece, cu acest proiect, veți crea un sistem de iluminare ambientală RGB controlat prin Bluetooth pe care îl puteți plasa oriunde în casă și îl veți colora cum doriți.

Acest proiect va utiliza PICO, o bandă LED RGB, niște tranzistoare și componente electrice și o aplicație pe care veți învăța cum să o creați folosind inventatorul aplicației MIT.

Pasul 1: Componente

Acestea sunt componentele necesare pentru a crea acest proiect și sunt:

• PICO, disponibil pe mellbell.cc (17,0 USD)
• O bandă LED de 4 metri RGB (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 tranzistoare TIP122 Darlington, un pachet de 10 disponibile pe eBay (1,22 USD)
• 1 driver PWM pe 16 biți pe 16 canale PCA9685, disponibil pe eBay (2,07 USD)
• 1 modul Bluetooth HC-05, disponibil pe eBay (3,51 USD)
• O sursă de alimentare de 12 volți, 5 Amperi
• 3 rezistențe de 1 k ohm, un pachet de 100 pe eBay (0,99 USD)
• 1 panou de pâine, disponibil pe eBay (2,32 USD)

Pasul 2: alimentarea benzii LED RGB

Desigur, dorim să conectăm banda LED la PICO pentru a o aprinde și a o controla.

Dar, înainte de orice, trebuie să facem câteva calcule pentru a ști cât de mult curent va extrage banda noastră LED de la sursa de alimentare. În banda cu care lucrăm, fiecare LED dintr-o singură celulă RGB atrage 20mA, pentru un total de 60mA pentru întreaga celulă RGB. Banda noastră are 20 de celule RGB pe metru, iar noi avem una de 4 metri lungime. Ceea ce înseamnă că consumul nostru total de curent la intensitate maximă este:

4 (metri) * 20 (celulă / metru) * 60 (mA) = 4800mA

Această extragere va varia în funcție de intensitatea cu care lucrați, dar am făcut matematica cu cele mai mari numere posibile, astfel încât să putem lucra liber și în siguranță cu banda RGB. Acum, avem nevoie de o sursă de alimentare care să ne poată furniza 4.8A.

Cea mai bună sursă de energie pe care o putem folosi este o sursă de alimentare / convertor care convertește puterea de curent alternativ în c.c., de asemenea, avem nevoie de aceasta pentru a oferi 12 volți și cel puțin 4,8 amperi. Și avem exact acest lucru, deoarece sursa de alimentare pe care o folosim oferă 12 volți și 5 amperi, ceea ce este exact ceea ce avem nevoie.

Pasul 3: Conectarea benzii RGB la sursa de alimentare

O sursă de alimentare este un dispozitiv electric care transformă un tip de energie electrică în altul. În cazul nostru, îl vom folosi pentru a converti puterea de 220V AC, la 12V DC.

Primele trei terminale sunt intrările de la sursa de curent alternativ:

• L → live
• N → neutru
• GND → pământ

Ultimele patru terminale sunt ieșirile către dispozitivul electric de care aveți nevoie. Este împărțit în două „secțiuni”, una pentru rezultatul pozitiv și cealaltă pentru negativ. În cazul nostru vom folosi următoarele:

• V- → negativ
• V + → pozitiv

Și le conectăm astfel:

• Sârmă maro (sursă de curent alternativ) → L (sub tensiune)
• Sârmă albastră (sursă de curent alternativ) → N (neutru)
• Sârmă verde (sursă de curent alternativ) → GND (pământ)

Și firele roșii și negre sunt puterea de ieșire de 12V DC:

• Sârmă roșie → ieșire pozitivă (V +)
• Fir negru → ieșire negativă (V-)

Acum, să conectăm toate componentele noastre la PICO!

Pasul 4: Conectarea totul la PICO

După cum am spus mai devreme, banda LED are nevoie de 12v și 4.8A pentru a funcționa complet. Și știm că curentul maxim pe care îl poate oferi orice pin PICO este de numai 40mA, ceea ce nu este suficient. Dar există o soluție pentru acest lucru și este tranzistorul Darlington TIP122, care poate fi utilizat pentru a conduce sarcini mari de putere utilizând cantități mici de curent și tensiune.

Cablarea este destul de simplă, vom conecta baza tranzistorului la pinul D3 al PICO pentru a controla luminozitatea benzii led folosind tehnica PWM, emițătorul la GND și colectorul cu sarcina.

• Baza (TIP122) → D3 (PICO)
• Colector (TIP122) → B (bandă LED)
• Emițător (TIP122) → GND

De asemenea, folosim un buton pentru a porni sau opri banda LED.

Un buton este o componentă care conectează două puncte dintr-un circuit doar atunci când este apăsat, nu are polaritate, astfel încât să îl putem conecta fără griji cu privire la ce picior merge în ce parte. În cazul nostru, vom conecta unul dintre picioarele butonului la GND printr-un rezistor de tragere și vom conecta celălalt picior la VCC (5 volți). După aceea, vom conecta D2-ul PICO cu piciorul butonului care este conectat la GND.

Deci, când butonul este apăsat, pinul D2 al PICO va citi HIGH (5 volți), iar când nu este apăsat pinul D2 al PICO va citi scăzut (0 volt).

Apoi vom conecta LED-ul la sursa de alimentare și la tranzistorul TIP122.

• +12 (bandă LED) → ieșire pozitivă de 12 volți (alimentare)
• B (bandă LED) → colector (TIP122).

Nu uitați să conectați firul negativ de ieșire a sursei de alimentare (fir negru) cu pinul GND al PICO

Pasul 5: Conectarea benzii RGB cu PCA9685

Acum, că putem controla o singură culoare din banda RGB, permite să controlăm toate culorile benzii RGB. Pentru a face acest lucru, trebuie să folosim semnale PWM pentru a controla banda.

După cum știm, PICO are doar o singură ieșire PWM, iar soluția pentru aceasta este modulul de extindere a pinilor PCA9685 PWM. Acest modul extinde pinii PWM ai plăcii dvs. și îl vom folosi alături de niște tranzistoare Darlington TIP122 pentru a remedia această problemă.

Cablarea circuitului este foarte simplă și merge după cum urmează:

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

Trebuie să alimentăm modulul PCA9685 folosind PICO, astfel încât să poată funcționa corect.

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

Aici conectăm pinii de protocol I2C ai PCA9685 SCL și SDA la PICO's D3 și D2, astfel încât să poată comunica între ei.

Conectăm apoi banda 12 RGB cu cablul pozitiv al sursei de alimentare, iar cablurile G, R, B ale benzii RGB la pinii controlerului TIP122 pentru a alimenta banda LED cu puterea necesară de la sursa de alimentare externă.

Codul este foarte simplu, trebuie doar să pornim și să oprim toate cele trei culori ale benzii LED, fiecare individual, așa că facem două pentru bucle pentru fiecare culoare, prima pentru buclă este pentru creșterea luminii intensitatea și a doua este pentru scăderea intensității luminii,

Pasul 6: Crearea aplicației mobile

Acum vrem să construim aplicația mobilă care să ne permită să controlăm intensitatea fiecărei culori individual. Și vom folosi instrumentul inventator de aplicații MIT pentru a face acest lucru.

Mai întâi, trebuie să accesați site-ul oficial al inventatorului de aplicații MIT și să creați un cont cu e-mailul dvs.

În proiectarea pe care o vom folosi avem:

• Un selector de liste, „Conectați-vă la sistemul dvs. de iluminare ambientală”. Apăsând această listă / buton se va deschide un meniu cu dispozitivele asociate Bluetooth din care vom alege dispozitivul nostru Bluetooth.
• Trei glisante pentru controlul culorilor individuale
• O etichetă deasupra fiecărui glisor care va fi actualizată în funcție de poziția glisorului
• Adăugarea componentei client Bluetooth, pentru a oferi aplicației permisiunea de a utiliza Bluetooth-ul dispozitivului

Codul va fi împărțit în două părți:

Conectivitate Bluetooth

Primele două linii ale codului gestionează procesul de comunicare Bluetooth, deoarece vă oferă posibilitatea de a adăuga dispozitive și de a alege cu ce să vă asociați.

Trimiterea datelor

Restul codului este pentru trimiterea de date. Deoarece controlează ce înseamnă glisarea glisorilor pentru PICO, actualizează și citirile etichetelor glisorului.

Puteți descărca aplicația dacă nu doriți să o creați singur. De asemenea, îl puteți descărca, apoi îl puteți importa împreună cu designul în instrumentul de inventare a aplicației MIT și îl puteți personaliza după bunul plac.

Pasul 7: interfațarea modulului Bluetooth HC-05

Acum trebuie doar să adăugăm conectivitate Bluetooth la PICO și vom face acest lucru folosind modulul Bluetooth HC-05.

Acest modul este foarte simplu și ușor de utilizat, deoarece este un modul SPP (Serial Port Protocol), ceea ce înseamnă că are nevoie doar de două fire (Tx și Rx) pentru a comunica cu PICO. Acest modul funcționează și ca slave și master și are o rază de conectivitate de aproximativ 15 metri.

Pinul modulului Bluetooth HC-05 scoate:

• EN sau KEY → Dacă este adus la HIGH înainte ca puterea să fie aplicată, forțează modul de configurare a comenzilor AT.
• VCC → +5 putere
• GND → Negativ
• Tx → Transmite datele de la modulul HC-05 la receptorul serial PICO
• Rx → Primește date seriale de la transmițătorul serial PICO
• Stare → Spune dacă dispozitivul este conectat sau nu

Iată cum îl conectați la PICO:

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

Acum că avem modulul Bluetooth conectat la PICO, permiteți editarea programului nostru, astfel încât să putem controla banda LED de pe telefonul nostru.

Pasul 8: Codificarea modulului Bluetooth

Conform planului nostru, am dorit posibilitatea de a controla benzile LED de pe telefonul nostru. Și nu am vrut doar să controlăm banda LED, ci am vrut să controlăm fiecare culoare individual.

Și vom face asta pentru ca fiecare glisor din aplicația noastră să trimită un set diferit de valori către PICO:

• Glisorul de culoare roșie trimite o valoare între 1000 și 1010
• Glisorul de culoare verde trimite o valoare între 2000-2010
• Glisorul de culoare albastră trimite o valoare între 3000-3010

Vom folosi o condiție „dacă” pentru a verifica datele și pentru a ști ce gamă de valori se schimbă. De exemplu: dacă valoarea se schimbă între 1000 și 1010, PICO va ști că schimbăm culoarea roșie și o va remapa în consecință. De asemenea, va face acest lucru pentru toate valorile pe care le-ați creat, permițându-vă să controlați fiecare culoare separat cu glisorul său.

Pasul 9: Proiectul dvs. este aprins

Am învățat cum să calculăm puterea necesară pentru o bandă LED RGB, cum să folosim tranzistoarele pentru a manipula valorile curente și cum să decidem asupra sursei de alimentare necesare pentru a face toate acestea. De asemenea, am învățat cum să creăm o aplicație mobilă folosind instrumentul de inventare a aplicației MIT și cum să o conectăm prin Bluetooth la PICO.

Și, cu toate noile tale abilități, ai reușit să creezi o bandă LED pe care să o poți amplasa oriunde în casă și să o ai lumină cu orice culoare dorești, cât de cool este asta?

Nu uitați să puneți orice întrebări dacă aveți, și ne vedem în curând în următorul proiect: D