Arduino/App Controlled Desk Light: 6 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Bu loyiha uchun men o'zimga elektronika/dasturiy ta'minot haqida ko'proq ma'lumot berishimga imkon beradigan narsani xohlardim, men hali bunga kirmaganman.. Men buning uchun yorug'lik yaxshi platforma bo'ladi deb qaror qildim.

Men o'ylab topgan dizayn rang va yorqinlikni sozlash xususiyatiga ega yoritgich edi. Mahsulotda oqdan issiqgacha sovuq rangning harorati va yorqinligi "shayba" orqali boshqariladi, uning holati va yo'nalishi mustaqil ravishda o'zgaradi - bu o'ziga xos/qiziqarli o'zaro ta'sir.

Men, shuningdek, RGB LED -larni boshqarish va quyosh chiqish signalini sozlash uchun qo'shimcha funktsiyalarni qo'shib, ularni sozlash uchun ilova yaratdim (o'zimga qiyinchilik tug'dirishi mumkin). Quyosh chiqish signallari uyg'onishingizga yordam berish uchun yorug'likni asta -sekin 30 daqiqada oshiradi.

Bu mening birinchi Arduino/App loyihasi bo'lgani uchun, menimcha, kodni bajarishning eng yaxshi usullari bo'ladi, deb o'ylayman, shuning uchun menga osonlikcha! Yonadi, shuning uchun men xursandman. Yaxshilash bo'yicha takliflaringiz bo'lsa va hokazolarni eshitsangiz yaxshi bo'lardi.

Ushbu loyiha uchun barcha fayllar (arduino/app ixtirochi kodi, ilova grafikasi va boshqalar) va App apk. bu havolada topish mumkin.

Men buni Raspberry Pi va FULL SPECTRUM LASER tanlovlariga kiritdim, shuning uchun agar siz unga munosib deb hisoblasangiz, ovoz katta baholanadi!

Sizga nima kerak ….

Elec. Komponentlar:

• Arduino Micro
• 12 chiziqli radiometrik zal effektli sensorlar
• DC Jek
• 12V quvvat manbai
• 2x 1W sovuq oq LED (6000K)
• 2x 1W issiq oq LED (2800K)
• 4x Adafruit RGB neopiksellari
• Sparkfun Picobuck 350mA doimiy oqim drayveri
• HC06 Bluetooth moduli
• Prototip taxtasi
• Terminal bloklari
• Simlar

Materiallar:

• Mog'or tayyorlash uchun materiallar (karton yoki silikon va boshqalar)
• Poliuretan quyish qatroni
• Kontrplak

Sarf materiallari:

• Lehim
• Bo'yoq spreyi
• Zımpara
• Aralashtiruvchi idishlar/aralashtirgichlar

Asboblar:

• Lehimlash temir
• Yelimli qurol
• Pense/tornavida/pichoq va boshqalar.
• Lazerli kesuvchi

Dasturiy ta'minot:

• Arduino
• MIT App Inventor (Internetga asoslangan bepul)
• Photoshop yoki App grafikasini yaratish uchun biror narsa

1 -qadam: Hall effekti sensori

Mahsulotni boshqarish/o'zaro ta'sir qilish uchun men shunchaki terish yoki boshqa narsa emas, balki biroz boshqacha narsani o'ylab topmoqchi edim.

Har xil turdagi elektron komponentlar ustida bir oz tadqiqot olib borganimdan so'ng, chiziqli radiometrik zal effektli datchiklarni topdim. Bu, asosan, magnit maydon ta'sirida chiqadigan sensor. Odatda datchiklarning chiqishi kirish kuchlanishining yarmiga teng. Biroq, unga magnit olib kelinganda, chiqish voltaji ko'tariladi yoki magnitning shimoliy yoki janubiy qutbiga qarab 0V ga (to'yinganlik chegarasi) tushadi.

Men buni bitta zal sensori ustida ikki xil sozlamani boshqarish uchun ishlatishim mumkinligini tushundim - "disk" fikri tug'ildi. Magnit lazer bilan kesilgan diskda yashiringan va u datchiklar qaysi tomonga qaraganiga qarab yorqinlik yoki rang haroratini boshqaradi. Men keyinroq Arduino kodiga kiraman, lekin aslida men bu sensorlarni o'qiyman va chiqish "yuqori tetik" dan ko'tarilganmi yoki "past tetik" ostidan tushganmi, qidiraman. Men bir nechta rang effektli datchiklardan foydalanaman, shunda har birida rangning harorati va yorqinligini aniq belgilashim mumkin, bu esa diskni kamon bo'ylab siljitganda paydo bo'ladi.

2 -qadam: Elektron uskunalar

Loyihaning birinchi bosqichi elektron qurilmalarni ulash edi. Men Arduino Micro -dan foydalanishni tanladim, chunki u juda ko'p analog o'qishga ega, bu menga sozlamalarni sozlash uchun etarlicha aniqlik berish uchun bir nechta zal effektli sensorlardan foydalanishga imkon beradi. 12V doimiy quvvat manbai Arduino va LED drayverini yoqish o'rtasida bo'linadi.

Boshqaruv yoyi 11 ta datchikdan foydalanadi, yana 1 ta chiroqni o'chirish uchun ishlatiladi. Ular A0-> A5 va 4, 6, 8, 9, 10, 12. pinlariga ulangan. Ularda umumiy 5v va er osti rayı/pimi bor.

Men ishlatadigan LEDlar 1 Vt va doimiy oqim drayverini talab qiladi. Sparkfun PicoBuck ishlatilgan, chunki u 3 ta chiqish kanaliga 350 mA doimiy quvvat beradi. 12V quvvat manbai haydovchilar Vin pinlariga ulangan. Haydovchining chiqish PWM -ni boshqarish uchun kirish pinlari bor, ular Arduino -ning 3 va 5 -pinlariga ulangan.

Keyin Bluetooth moduli ulandi. Bluetooth Rx-> Arduino Tx, Tx-> Rx va 5v.round.

LEDlar alohida taxtaga o'rnatildi. Ikkita oq rangli oq LEDlar issiq qatorli ketma -ket ulangan. Ular haydovchining 1 va 2 -chi chiqishlariga ulanadi. RGB LED -lari Adafruit neopiksellari; Bu zanjirli modullar, siz bitta Arduino pinidan rang va yorqinlikni alohida boshqarishingiz mumkin. Ular pin 11 va 5V/topraklama pinlariga ulanadi.

3 -qadam: App Inventor

Ilovani yaratish uchun men MIT App Inventor -dan foydalandim, uni bepul va o'rganish juda oson. Men birinchi navbatda ilova ekranlarini/grafikasini yaratishim kerak edi - buni fotoshopda va hokazolarda bajarish mumkin, agar sizda alohida tasvirlar/fayllar sifatida ekranlarni tashkil etuvchi barcha komponentlar bo'lsa, bu App Inventor -ni osonlashtiradi.

App Inventor ikkita ko'rinishga ega, old tomondan vizual narsalar uchun "Dizayner" yorlig'i va kod uchun "Bloklar" yorlig'i mavjud.

"Dizayner" yorlig'i yordamida men dastur ekranlarini qurdim. Men topgan muammo shundaki, bluetooth komponenti bir nechta ekranlarda ishlamaydi, shuning uchun "xush kelibsiz" ekranidan keyin qolganlarning hammasi (ulanish, RGB, rang harorati, signal) hammasi bir xil ekranda yaratiladi - men ularni faol ravishda yoqaman. /o'chirish.

Men ishlatgan asosiy vositalar "tartib/hizalama" va "tuval" uchun. Tuval - bu tasvir sifatida ko'rsatishingiz mumkin bo'lgan sensorli joy.

Vizual sozlamalar o'rnatilgandan so'ng, "Bloklar" yorlig'iga o'tish va kodni yozish vaqti keldi. Men buni qisqacha tasvirlab beraman, lekin agar siz mening faylimni App Inventor -ga import qilsangiz va o'z atrofingizda o'ynasangiz, bu osonroq bo'ladi …

Bu birinchi bloklar ulanish ekranlari uchun. Ilovaga avtomatik ravishda Arduinos bluetooth moduliga ulanishga ruxsat berish uchun men o'zim HC06 manziliga o'zgaruvchini o'rnataman. Men ulanayotganda fon tasvirini o'zgartirish uchun taymerdan foydalanaman. Agar ulanish muvaffaqiyatli bo'lsa, u rangli harorat ekranini yuklaydi. Agar bluetooth avtomatik ulanmasa, siz "qurilmaga ulanish" tugmasini bosishingiz kerak. Bu sizning telefoningiz ko'rishi mumkin bo'lgan barcha bluetooth qurilmalari ro'yxatini ko'rsatadi. "Bluetoothclient1.connect" buyrug'i ulanish uchun o'sha ro'yxatdan tanlagan qurilma manzilidan foydalanadi.

Bu bloklar menyu tugmalarining har birini bosganingizda nima bo'lishini boshqaradi - RGB, rang harorati va signal o'rtasida o'zgartirish. Ularga tegsa, tegishli vizual qatlamlar yoqiladi va o'chiriladi. Ya'ni, RGB menyusi tugmachasini bosganingizda, u tuvalning fon rasmini qorong'i belgiga o'tkazadi, RGB ekranini yoqadi, ikkinchisini o'chiradi.

Quvvat va yorqinlikni boshqarish RGB va rangli haroratli ekranlar o'rtasida taqsimlanadi. Arduino qaysi LEDni boshqarishini bilishi uchun men unga qaysi ekran yuklanganligini aytishim kerak. Formatdagi matnli satr (ekran)? BluetoothClient1. SendText buyrug'i yordamida telefoningizga bluetooth orqali yuboriladi.

Bu blok mag'lubiyatni (Quvvat) yuboradimi? har safar quvvat tugmasi bosilganda.

Bu bloklar rang harorati sozlanishini boshqaradi. Tuvalga tekkaningizda, "sovuq" o'zgaruvchisini o'rnatish uchun sensorli nuqtangizning Y koordinatasi ishlatiladi. Y qiymati tuvalning piksel o'lchamidan kelib chiqadi, shuning uchun mening holatim 0 dan 450 gacha. Men uni PWM qiymatiga (0-255) aylantirish uchun multiplikatordan foydalanaman. Keyin men ushbu qiymatga ega simni va identifikatorni (Tempvalue) shaklida yuboramanmi?

Yuqoridagi kabi bloklar, lekin yorqinlikni boshqarish uchun. "Yorqin" o'zgaruvchisini 10 dan 100 gacha bo'lgan qiymatga o'rnatish uchun bu safar X koordinatasidan va har xil ko'paytirgichlardan foydalanish.

Bu bloklar RGB boshqaruviga tegishli. "GetPixelColor" deb nomlangan buyruq mavjud, uning yordamida barmog'ingiz tegadigan pikselning RGB qiymatini olish mumkin. Bu qiymatni biron bir sababga ko'ra qo'shimcha 255 bilan chiqaradi, shuning uchun qiymatni formatga kiritish uchun bir oz ish qilaman (RGBredvalue.greenvalue.bluevalue.)? Bu yana Arduino -ga yuboriladi, lekin RGB identifikator sifatida.

Bloklarning keyingi qismi signalni sozlash uchun. Birinchi blok quyoshni tepaga va pastga siljitganda nima bo'lishini boshqaradi. Shunga qaramay, "joriy X va Yni olish" buyruqlari barmog'ingiz qaerda ekanligini aniqlash va quyosh balandligiga qarab fon tasvirini o'zgartirish uchun ishlatiladi. Quyoshning joylashuvi, signal yoqilgan yoki o'chirilgan bo'lsa ham, haydovchilarga bluetooth orqali yuboriladi.

Agar siz quyoshga teging yoki harakatlanishni tugatsangiz, u signal vaqtini belgilash uchun vaqt tanlagichini ochadi. Keyingi blokning asosiy qismi budilnik o'rnatilguncha qancha millisekund borligini aniqlash uchun joriy vaqtdan foydalanadi. Keyin bu qiymat Arduino -ga yuboriladi

Keyingi bosqichda men Arduino satrlarni qanday o'qishini va ishlatishini yoritaman …

4 -qadam: Arduino kodi

Ilova kodida bo'lgani kabi, men buni qisqacha yoritib beraman ….

Avval men barcha o'zgaruvchilarni o'rnataman, sensorlar va LEDlarni to'g'ri pinlarga o'rnataman. Zal effekti sensorlaridagi chiqish analogRead funktsiyasi yordamida o'qiladi, bu 0 dan 1023 gacha bo'lgan qiymatni beradi. Yuqorida aytib o'tilganidek, magnitlar bo'lmaganda yarmini chiqaradi, shuning uchun taxminan 500. Men past va yuqori tetik o'zgaruvchilardan foydalanaman. disk sensori ustida ekanligini bilganda sozlang.

Neopikslar kutubxonani talab qiladi, shuning uchun bu erda aniqlangan.

Yaroqsiz sozlash seriallarni ishga tushiradi, Micro Rx/Tx pinlari (bluetooth) Serial1 -dan foydalanadi. Keyin pinlar kirish yoki chiqish sifatida o'rnatiladi va LED o'chadi.

Endi bu asosiy tsikl …

Bu birinchi bo'limda ilovadan biron bir ma'lumot olinadimi -yo'qmi tekshiriladi. Serial1.available () ketma -ketlikni o'qiydi va satrda baytlar sonini oladi. Agar bu> 0 bo'lsa, men ma'lumotlarning kirishini bilaman.

Esingizda bo'lsa, men ilovadan yuborgan barcha satrlar savol belgisi bilan tugaydi. ya'ni (Bright100)?

Men ketma -ket ma'lumotlarni savol belgisigacha (Bright100) o'qish va BTstring o'zgaruvchisini bunga o'rnatish uchun.readStringUntil funktsiyasidan foydalanaman. To'liq buyruqlar qabul qilinishiga ishonch hosil qilish uchun BTstring ')' bilan tugashini tekshiraman. Agar shunday bo'lsa, BluetoothProgram tsikli chaqiriladi … bu pastda tasvirlangan.

Bu keyingi bit quyosh chiqish signalini boshqaradi. Asosan, agar signal yoqilgan bo'lsa va vaqt to'g'ri kelsa, u LEDlarning o'chishini boshlaydi. Odam ko'zining nurni logarifmik tarzda sezishi tufayli chiziqli emas, balki eksponensial egri chiziqli har qanday LEDni o'chirish/tushirish yaxshiroqdir. Shunday qilib, tenglama PWM qiymatlarini boshqaradi …

Disk ilovani boshqarishga xalaqit bermasligi uchun, ilovadan foydalanganda u o'chiriladi. Diskni qayta faollashtirish uchun uni mahsulotdan 5 soniya chetga surib qo'yish kerak. Bu kod biti birinchi navbatda barcha sensorlar barqaror holatdagi qiymatni (magnitsiz) chiqaradimi-yo'qligini tekshiradi va keyin taymerni ishga tushiradi. 5 soniya tugagach, BTinControl o'zgaruvchisi "false" ga qaytariladi.

Shayba kodi hozir.. Avval datchiklarni o'qish kerak.

Agar chiroq hozirda o'chirilgan bo'lsa, u datchiklarning har biri tetik nuqtalarining ustida yoki pastda ekanligini tekshiradi, ya'ni disk kamonga qo'yilgan. Agar shunday bo'lsa, u qayerga joylashtirmasligingizdan qat'i nazar, u oq LEDni oxirgi sozlamaga aylantiradi.

Har qanday sensorlar bilan bog'liq bo'lgan qiymatlarni yangilash o'rniga, LED -ni oxirgi sozlamada ushlab turish uchun MovedSinceStandby o'zgaruvchisi "false" ga o'rnatiladi. Bu kodning keyingi qismi, asosan, siz diskni boshlang'ich pozitsiyasidan belgilangan miqdorda siljitganingizni tekshiradi.

Agar siz diskni harakatlantirayotgan bo'lsangiz, "MainProgram" yorqinlik/rang tempini yangilash uchun chaqiriladi. Bu quyida batafsil tasvirlangan.

Bu asosiy tsikldagi oxirgi bit shayba kutish joyiga qayta joylashtirilganligini tekshiradi - bu sensor 12 tetik nuqtasidan pastda/pastda qiymat o'qiydi. Agar shunday bo'lsa, u LEDni o'chiradi.

Bluetooth pastadir:

Yuqorida aytib o'tilganidek, ma'lumotlar bluetooth orqali qabul qilinganda, satr o'qiladi. Endi biz bu satrda nima deyilganini tekshirishimiz kerak …

Yorqinlik, rang harorati va RGBdan tashqari barcha simlarni boshqarish juda oson. Siz BTstring ilovadan yuborilgan matnga tengligini tekshirasiz.

Agar eslasangiz, har safar ekranni almashtirsangiz, u bluetooth buyrug'ini yuboradi. Bu erda biz savol beramiz va ba'zi o'zgaruvchilarni haqiqiy yoki noto'g'ri deb belgilaymiz, shuning uchun siz qaysi ekranda ekanligingizni bilamiz.

E'tibor bering, har bir bo'lim oxirida men BTinControl o'zgaruvchisini rost qilib qo'ydim va BTstring qiymatini o'chirib tashladim.

Ilovadagi quvvat tugmachasini bosganingizda, u LEDlarni yuqoriga yoki pastga o'chiradi. Siz qaysi ekranda ekansiz, yuqoridagi parametrlar RGB yoki oq LEDni boshqarishini aniqlash uchun ishlatiladi.

Yorqinlik, rang harorati va RGB uchun satrlarni biroz boshqacha o'qishim kerak. Ipning raqamli qismi o'zgarganligi sababli, satr to'liq satr emas, balki identifikatorlardan bittasi bilan boshlanganmi, degan savolga javob beraman, shuning uchun (Bu erda yorqin …

Endi men haqiqiy yorqinlik qiymatini satrdan ajratishim kerak. Ilovadan yuborilgan satrning formati (Brightvalue), shuning uchun yorqinlik qiymati "t" va ")" orasida bo'lishini bilaman. "T" pozitsiyasi doimiy bo'lib qoladi, u har doim satrda 7 -belgi bo'ladi. Ammo yorqinlik qiymati 10 dan 100 gacha bo'lishi mumkinligi sababli ')' pozitsiyasi o'zgaradi. Men.indexOf buyrug'idan foydalanib, ')' qaerda ekanligini, qaysi belgi ekanligini va keyin.substring buyrug'idan foydalanib, 7 -belgi va ')' belgi orasidagi satrni o'qiy olaman. Bu menga ekranga qarab RGB yoki oq LEDni sozlash uchun ishlatadigan yorqinlik qiymatini qoldiradi.

Rang haroratini sozlash yuqoridagi jarayonga o'xshaydi, lekin bu safar qiymati "p" va ")" o'rtasida bo'ladi …

RGB sozlamalari uchun bizda uchta qiymat bor, lekin bu shunga o'xshash jarayon. Ilovadan biz (RGBvalue.value.value) satrlarni olamiz.

Men bilaman, qizil qiymat "B" va birinchi nuqta o'rtasida bo'ladi. Yashil qiymat 1/2 nuqta oralig'ida, ko'k rang esa 2 -nuqta va ')' oralig'ida.

Biz qiymatlarga ega bo'lgach, neopikslar yangi rangga o'rnatiladi …

Bu erda biz signal yoqilgan yoki o'chirilganligini tekshiramiz. Agar signal vaqti o'zgartirilsa, biz signalizatsiyaga qadar millisekundlar qatorini yuboramiz. Yana bu qiymat mag'lubiyatdan chiqariladi va quyosh chiqishining boshlanish vaqtini tekshirish uchun biz o'zgaruvchini joriy vaqtga (millis) o'rnatishimiz kerak.

Diskni boshqarish vositalari:

Yuqorida aytib o'tilganidek, agar disk (magnit) bir tomonga ko'tarilsa, u zal sensori chiqishini past tetik ostida, boshqasi esa yuqori tetik ustida ko'taradi.

Bu bir xil yoyda ham yorqinlik, ham rang haroratini boshqarishga imkon beradi.

Sensor qiymatlari o'qiladi. Agar ularning har biri past tetik qiymatidan past bo'lsa, biz rang haroratini moslashtiramiz. Kamon ostida 11 ta datchik bor, ular o'z navbatida, chiqish joylari tetik nuqtasidan pastga tushadi, chunki disk ular ustida harakatlanadi. Har bir sensori sovuq va issiq LEDlar uchun PWM qiymatiga ega, 1 -sensordan 100% issiqda, 0% sovuqda va 11% gacha 0% issiqda, 100% sovuqda ishlaydi.

Yorqinlikni nazorat qilish xuddi shu tarzda amalga oshiriladi.. bu safar datchiklarning chiqishlari yuqori tetikdan yuqori ekanligini tekshirish va har bir sensorga nashrida tortish qiymatini berish.

Bu yorqinlik o'lchovi umumiy chiqish qiymatini berish uchun rang harorati qiymatiga ko'paytiriladi. Har qanday rang haroratini har qanday yorqinlikka sozlash imkonini beradi …

5 -qadam: uy -joy

1. Men korpusning pastki qismi uchun kartondan qolip yasashdan boshladim. Boshqaruv maydoni uchun chuqurchalar yaratish uchun menda yoy shaklida kesilgan kontrplak lazer bo'lagi bor edi va "kutish" docki uchun 5p tanga ishlatardim. Ular karton qolipga yopishtirilgan bo'lib, ularni zal effektli datchiklar bilan mos keladigan to'g'ri holatga keltirishga e'tibor berishgan.
2. Keyin poliuretan qatronini aralashtirish kerak edi. Men foydalanadigan narsalar 1: 1 nisbatiga ega va taxminan 20 daqiqa ichida davolanadi.. shuning uchun juda tez ishlash kerak!
3. Dastlabki quyish qolipning pastki qismini to'ldirish edi. Bu to'plamdan so'ng, yon devorlarni to'kishim uchun kartonning ichki devorini qo'shdim.
4. LEDlar o'tiradigan yuqori qismni yaratish uchun men plastmassa naychani/stakanni burchak ostida kesib yopishtirdim. Va yana qatron quyildi va o'rnatishga ruxsat berildi.
5. Endi uy -joy tayyor edi, men bir nechta teshik ochib, unga yaxshi qum berishim kerak edi.
6. Astar qo'llaniladi, so'ngra oxirgi bo'yoq qatlami sepiladi.

6 -qadam: Assambleya/Xulosa

1. Uydan shahar uyasi uchun uyasi kesilgan. Keyin jak yopishtiriladi.
2. Keyin LED paneli yuqori qismga vidalanishi mumkin, simlar pastki qismga uzatiladi.
3. Keyin LED va shahar raz'emining simlari to'g'ri terminal bloklariga vidalanadi.
4. Keyin asosiy taxta korpusga vidalanadi
5. Keyin korpusning pastki qismini yopish uchun kontrplakning bir qismi vidalanadi.
6. Oxirgi narsa - "disk" ni yopishtirish, magnit qutblarini to'g'ri "yorqinlik" yoki "rang harorati" so'nggi qopqog'i bilan yo'naltirishga ishonch hosil qilish.

Umuman olganda, yorug'lik juda yaxshi ishlaydi! Dasturda dazmollashda bir nechta xatolar bor va RGB LEDlari yanada yorqinroq bo'lishi mumkin. Rang harorati avtomatik ravishda o'zgarishi uchun kunduzi "sovuq" dan boshlanib, kechasi "issiq" ga o'zgarishi uchun yorug'lik sensori qo'shishim mumkin.

O'qish uchun tabriklar!