Dok pre telefón s ovládaním Arduino s lampami: 14 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Myšlienka bola dosť jednoduchá; vytvorte nabíjaciu základňu pre telefón, ktorá rozsvieti lampu iba vtedy, keď sa telefón nabíja. Ako to však často býva, veci, ktoré sa na prvý pohľad zdajú jednoduché, môžu byť pri ich vykonávaní trochu komplikovanejšie. Toto je príbeh o tom, ako som vytvoril dok s dvojitým nabíjaním telefónu, ktorý plní moju jednoduchú úlohu.

Krok 1: Čo som použil

Toto nie je ani zďaleka vyčerpávajúci zoznam všetkého, čo som použil, ale chcel som poskytnúť všeobecnú predstavu o hlavných komponentoch, ktoré som použil. Pre väčšinu týchto komponentov som zahrnul odkazy na Amazon. (Všimnite si toho, že ak použijete tieto odkazy, dostanem od Amazonu malú províziu. Ďakujem!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V DC prúdový senzor (x2): https://amzn.to/2citA0S2-Kanálové polovodičové relé: https://amzn.to/2cmKfkA 4portový USB box: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'kábel USB na montáž na panel (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 kábel USB USB:

Použil som aj nasledujúce zásoby, ktoré som si vyzdvihol v železiarstve: 4 "x4" plastové káblové zväzky (x2) 40W žiarovky Edison (x2) objímka žiarovky a svetelný držiak Rozmanité armatúry z čierneho železa (3/8 ") „Predlžovacie matice CordWire

Krok 2: Experimentovanie, návrh a zapojenie

Aby bolo možné určiť, kedy sa telefón nabíja, je potrebné neustále monitorovať aktuálny tok do telefónu. Aj keď som si istý, že existujú návrhy obvodov, ktoré môžu merať prúd a ovládať relé na základe aktuálnej úrovne, v žiadnom prípade nie som odborník na elektrotechniku a nechcel som riešiť stavbu vlastného obvodu. Z istej skúsenosti som vedel, že malý mikrokontrolér (Arduino) možno použiť na meranie prúdu a potom na ovládanie relé na zapínanie a vypínanie svetiel. Po nájdení malého senzora jednosmerného prúdu od spoločnosti Adafruit som začal experimentovať s jeho pripojením k USB káblu, aby som zmeral prúd, ktorý ním prúdi pri nabíjaní telefónu. Typický kábel USB 2.0 obsahuje 4 vodiče: biely, čierny, zelený a červený. Pretože čierne a červené vodiče prenášajú energiu cez kábel, na meranie toku prúdu je možné použiť jeden z nich - použil som červené vodiče. Typický prúdový senzor je potrebné umiestniť do radu s prúdovým tokom (prúd musí pretekať senzorom) a senzor Adafruit nie je výnimkou z tohto pravidla. Červený vodič bol prerušený tak, že dva odrezané konce boli pripevnené k dvom skrutkovým svorkám na prúdovom senzore. Senzor Adafruit bol pripojený k Arduinu a ja som napísal jednoduchý kód na hlásenie aktuálneho prietoku senzorom. Tento jednoduchý experiment mi ukázal, že nabíjací telefón čerpal medzi 100 a 400 mA. Po úplnom nabití telefónu by prúdový prúd klesol pod 100 mA, ale nedosiahol 0.

Keď môj experiment úspešne demonštroval, že by som mohol merať tok prúdu pomocou Arduina, navrhol som obvod zobrazený vyššie. K predlžovaciemu boxu so 4 portmi budú pripojené dva predlžovacie káble USB 1 'pre montáž na panel. K týmto predlžovacím káblom budú pripojené nabíjacie káble telefónu, vďaka čomu bude systém schopný pojať akýkoľvek druh nabíjacieho kábla USB - a dúfajme, že bude „odolný voči budúcim telefónom“. Červené vodiče predlžovacích káblov by boli odrezané a pripojené k prúdovým snímačom. Súčasné senzory dodávajú informácie Arduinu, ktoré zase riadi dvojkanálové polovodičové relé. Relé slúži na prepnutie napájania 110 V na žiarovky. Napájanie skrinky USB a žiaroviek je možné spojiť dohromady, čo systému umožní používať jednu zásuvku. Zvlášť sa mi páči, ako môže byť Arduino napájaný jedným z ďalších portov USB v nabíjacom boxe.

Krok 3: Dok pre telefón

Dok na telefón bol vyrobený z čiernej rúrky 3/8 ". Použil som dva lakte muž-žena, T, krátku časť s plným závitom a okrúhlu prírubu. Na mosadzné časti v hornej časti doku som rezal 1 1/2 "dlhá mosadzná rúrka na polovicu a použitá polovica na každú časť. Do T bol vyvŕtaný malý otvor, ktorý bol dostatočne veľký na to, aby sa doň zmestili konce svetelných káblov. Káble boli vedené cez kolená a boli zvárané JB do mosadzných rúr. Nakoniec to bolo oveľa ťažšie, ako sa zdá, pretože lakte neboli vo vnútri dostatočne veľké, aby sa do nich zmestil koniec svetelného kábla. Nakoniec som vystružoval vnútornosti lakťov, kým sa nezmestia.

Ak by som mal tento dok znova vytvoriť, poskytol by som mu väčšiu podporu pre telefón. Ako môžete očakávať, ak je telefón vôbec zatlačený, keď je v doku, konce bleskového kábla je možné veľmi ľahko ohnúť. Považujem za zvláštne, že Apple v skutočnosti predáva dok s podobnou nepodporovanou konfiguráciou.

Krok 4: Svietidlá

Chcel som, aby mali žiarovky podobný priemyselný vzhľad ako v doku. Na prvé svetlo som použil obecnú objímku žiarovky umiestnenú na prírube potrubia 3/8 . Niektoré malé mosadzné rúrky spájajú základňu so zásuvkou a dopĺňajú mosadzné akcenty na doku. 40W žiarovka Edison je skutočne hviezda Chcel som použiť žiarovky Edison, pretože perfektne zapadajú do dizajnu tohto doku a umožňujú vám vytvoriť krásnu žiarovku s exponovanou žiarovkou.

Keď som bol u Loweho, našiel som na vôli konzolu svetelného zdroja, ktorý som považoval za zaujímavý. Otočil som konzolu hore nohami a pridal prírubu k rúre, aby som vyrobil základňu. Pätica v držiaku koľajnicového svetla k nej nebola pripevnená, pretože bola navrhnutá tak, aby držala na mieste žiarovkou s plochým svetlom. Keďže som používal žiarovku Edison, vyrobil som malý hliníkový držiak, ktorý držal objímku vo vnútri kruhového puzdra konzoly svetiel. K zvyšku systému boli pridané malé mosadzné gombíky.

Keď boli dok a svetlá dokončené, boli natreté matnou čiernou farbou - okrem mosadzných kúskov.

Krok 5: Kryt Arduino

Na puzdro Arduino som použil dva PVC kryty 4 "x 4". Odrezal som vetracie otvory na jednu stranu a kryt každého krytu. Na strane jedného krytu som vyrezal dva obdĺžnikové otvory pre káble USB pre montáž na panel. Na oboch stranách týchto obdĺžnikových otvorov boli vyvŕtané otvory so stredom rozmiestnené 1 1/8 "a slúžili na pripevnenie káblov k krytu. Jedna strana oboch puzdier bola odrezaná, takže tieto dve škatule tvorili jednu škatuľu, keď boli umiestnené vedľa seba. Na držanie škatúľ v tejto konfigurácii vedľa seba slúžil drevený blok hrubý 3/4 palca, ktorý tiež tvorí pohodlný základ pre sedenie.

Krok 6: Pripojte USB box

Prvým komponentom, ktorý je možné doplniť o kryt, je 4portový nabíjací box USB. Jednoducho som to zafixoval na miesto obojstrannou páskou.

Krok 7: Namontujte Arduino do skrinky

Rád používam rozpery na čelnú dosku elektrickej skrinky na montáž elektronických súčiastok, pretože sú vyrobené z plastu a môžu byť prispôsobené tak, aby fungovali ako podpery alebo stojky. Jednoducho ich nakrájam nožom a potom cez ne zasuniem skrutky. Arduino bolo namontované do jednej skrinky skrinky pomocou malých skrutiek s plochou hlavou s dištančnými vložkami na prednú dosku namontovanými medzi Arduino a krabicu.

Hneď ako bolo Arduino namontované, bol medzi USB port Arduina a najbližší port nabíjacieho boxu zapojený krátky (6 ) kábel USB typu AB. Toto bolo pre kábel skutočne tesné a v skutočnosti som musel orezať ohnuté plastové kúsky obklopujúce drôt na konci kábla, aby sa zmestil.

Krok 8: Zapojenie a montáž relé

Káble k lampám boli vedené cez otvory v kryte. Jeden vodič z každého kábla bol pripojený k výstupom (spínaná strana 120 V) oboch kanálov polovodičového relé. Krátke (4 ) časti drôtu boli pripojené k zostávajúcim skrutkovým svorkám v blízkosti miesta, kde boli pripojené tieto vodiče žiarovky. Tieto vodiče budú použité na napájanie 120 V strany relé.

Na strane DC relé boli podľa zobrazenej konfigurácie pripevnené 4 vodiče. Dva z vodičov dodávajú + a - jednosmerné napätie potrebné na prevádzku relé, zatiaľ čo zvyšné dva vodiče prenášajú digitálne signály, ktoré informujú kanály o zapnutí alebo vypnutí.

Tieto 4 vodiče boli potom k Arduinu pripevnené nasledovne: Červený vodič (DC+) je pripojený k kolíku 5V. Čierny vodič (DC-) je pripojený k kolíku GND. Hnedý vodič (CH1) je pripojený k digitálnemu výstupný kolík 7 Oranžový vodič (CH2) je pripojený k digitálnemu výstupnému kolíku 8

Akonáhle boli všetky vodiče pripojené k relé, bol namontovaný do skrinky pomocou malých skrutiek s plochou hlavou.

Krok 9: Zapojenie a montáž prúdových snímačov

Komunikačné a napájacie vodiče boli vytvorené pre dva prúdové senzory spojením dvoch sád vodičov vedúcich zo senzorov do Arduina. Na napájanie senzorov sa rovnako ako predtým používa červený a čierny vodič. Tieto vodiče sú pripojené k pinom Vin (červený vodič) a GND (čierny vodič) Arduina. Prekvapivo možno dokonca spojiť aj komunikačné vodiče (vodiče SDA a SDL). Dôvodom je, že snímačom prúdu Adafruit môže byť každému priradená jedinečná adresa v závislosti od toho, ako sú spájané ich kolíky s adresou. Ak doska nemá spájkované žiadne z kolíkov s adresou, doska je adresovaná ako doska 0x40 a ako taká bude v kóde Arduino uvedená. Spájkovaním pinov adresy A0 dohromady, ako je znázornené na obrázku, sa adresa dosky stane 0x41. Ak sú pripojené iba piny adresy A1, doska by bola 0x44 a ak by boli spojené piny A0 aj A1, adresa by bola 0x45. Pretože používame iba dva snímače prúdu, musel som iba spájkovať kolíky adries na doske 1, ako je znázornené.

Akonáhle boli dosky správne adresované, boli pripevnené k krytu pomocou malých mosadzných skrutiek.

Vodiče SDA (modré) a SCL (žlté) zo senzorov sú pripojené k pinom SDA a SCL na Arduine. Tieto piny neboli označené na mojom Arduine, ale sú to posledné dva piny po pine AREF na digitálnej strane dosky.

Krok 10: Pripojte predlžovacie káble USB

Ako už bolo spomenuté, predlžovacie káble USB musia prechádzať prúdom cez prúdové snímače. To bolo uľahčené spájaním drôtov do červených káblov káblov. Akonáhle sú káble USB namontované v kryte, tieto vodiče zo spojov sú pripojené k prúdovým snímačom. Pri každom kábli USB bude prúd, ktorý ním preteká, prúdiť po týchto vodičoch, cez snímač a potom sa vráti späť, aby pokračoval cez kábel k nabíjaciemu telefónu. Samčie konce káblov USB boli zapojené do dvoch otvorených portov nabíjacieho boxu USB.

Krok 11: Pripojte napájanie

Posledným krokom v skrinke elektroniky je pripojenie napájacieho kábla k skrinke USB a žiarovkám (al. 120 V strana relé). Čierne vodiče vedúce priamo k žiarovkám sú spojené s jedným vodičom napájacieho kábla spolu s hnedým vodičom z nabíjacej skrinky. Napájací kábel do nabíjacej skrinky bol jednoducho prestrihnutý a dva drôty vnútri (sú to modré a hnedé vodiče) boli odizolované. Nakoniec sú dva biele vodiče z relé prepojené s druhým vodičom napájacieho kábla spolu s modrým vodičom z nabíjacieho boxu USB.

Krok 12: Dokončený systém

Akonáhle je škatuľka kompletne zmontovaná, je možné vymeniť kryty krytu. Teraz, keď je hardvér pre tento systém kompletný, je čas prejsť na softvér.

Krok 13: Kód Arduino

Vývoj kódu Arduino bol pomerne jednoduchý, aj keď na jeho správnu implementáciu bolo potrebných niekoľko testov. Vo svojej najjednoduchšej forme kód posiela signál na napájanie príslušného reléového kanála vždy, keď číta prúdový tok 90 mA alebo viac. Aj keď bol tento jednoduchý kód dobrým východiskovým bodom, mobilné telefóny sa nenabíjajú na 100% a potom sedia a odoberajú veľmi malý prúd. Skôr som zistil, že akonáhle je telefón nabitý, každých niekoľko minút krátkodobo odoberie niekoľko stoviek mA. Je to, ako keby bol telefón deravým vedrom, ktoré je potrebné dopĺňať každých pár minút.

Na vyriešenie tohto problému som vyvinul stratégiu, v ktorej by každý kanál mohol byť v jednom z troch stavov. Stav 0 je definovaný ako vtedy, keď bol telefón vybratý z nabíjacej základne. V praxi som zistil, že po vybratí telefónu prakticky netečie žiaden prúd, ale hornú hranicu prúdu tohto stavu som nastavil na 10mA. Stav 1 je stav, v ktorom je telefón úplne nabitý, ale stále v doku. Ak prúd klesne pod 90 mA a je nad 10 mA, systém je v stave 1. Stav 2 je stav nabíjania, kde telefón odoberá 90 mA alebo viac.

Keď je telefón vložený do doku, spustí sa stav 2, ktorý pokračuje počas nabíjania. Akonáhle sa nabíjanie skončí a prúd klesne pod 90 mA, systém je v stave 1. V tomto mieste bolo urobené podmienené vyhlásenie, aby systém nemohol prejsť priamo zo stavu 1 do stavu 2. Tým sa systém udržiava v stave 1, kým nie je telefón odstránený, v ktorom bode sa dostane do stavu 0. Pretože systém môže prechádzať zo stavu 0 do stavu 2, keď je telefón umiestnený späť na nabíjačku a prúdový prúd stúpne nad 90 mA, stav 2 sa spustí znova. Iba vtedy, keď je systém v stave 2, je signál odoslaný do relé na zapnutie svetla.

Ďalším problémom, s ktorým som sa stretol, je, že predtým, ako bol telefón úplne nabitý, prúd niekedy krátko klesol pod 90 mA. Tým by sa systém dostal do stavu 1 skôr, ako by mal. Aby som to vyriešil, priemerujem aktuálne údaje počas 10 sekúnd a iba vtedy, ak priemerná hodnota prúdu klesne pod 90 mA, systém prejde do stavu 1.

Ak vás tento kód zaujíma, priložil som súbor Arduino.ino s ďalšími popismi. Celkovo to funguje celkom dobre, ale všimol som si, že niekedy sa zdá, že systém pokračuje do stavu 0, keď je telefón stále pripojený a úplne nabitý. To znamená, že každú chvíľu sa svetlo na niekoľko sekúnd rozsvieti (keď prejde do stavu 2) a potom zhasne. Asi je na čom pracovať do budúcna.

Krok 14: Hotový systém

Nainštaloval som nabíjaciu stanicu na našu poličku s boxom Arduino umiestneným za niektorými knihami. Ak sa na to len pozriete, nikdy by ste si neuvedomili prácu, ktorá bola k tomu venovaná - a dokonca aj vidieť ho v prevádzke neznamená, že je spravodlivý. Potom ma opäť teší, keď sa svetlá rozsvietia a zhasnú, a dokonca som sa na ne mohol spoľahnúť, že zistím, či sa telefón nabíja.