Ovládajte žiarivky pomocou laserového ukazovátka a Arduina: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

Niektorí členovia Alpha One Labs Hackerspace nemajú radi ostré svetlo vyžarované žiarivkami. Chceli spôsob, ako by bolo možné ľahko ovládať jednotlivé zariadenia, možno pomocou laserového ukazovátka? Hneď som na to prišiel. Vykopal som hromadu polovodičových relé a priniesol ich do laboratória. Kúpil som Arduino Duemilenova a predviedol som použitie príkladu náčrtu LED Blink na skutočne blikanie halogénovej žiarovky. Našiel som niekoľko informácií o použití diód LED ako svetelných senzorov [1] a náčrt Arduina demonštrujúci techniku [2]. Zistil som, že diódy LED nie sú dostatočne citlivé - laser musel smerovať priamo do časti emitujúcej svetlo alebo LED diódy nezaregistroval by sa Tak som prešiel na fototranzistory. Sú oveľa citlivejšie a v širšom rozsahu frekvencií. So správnym filtrom cez tranzistor by som mohol zvýšiť citlivosť na červené svetlo a z oveľa širšieho rozsahu uhlov k senzoru. VYLÚČENIE ZÁVERE A UPOZORNENIE: Tento návod sa zaoberá sieťovým (sieťovým) napätím 120 alebo 240 voltov. Ak budujete tento obvod, používajte zdravý rozum - ak máte o niečom pochybnosti, opýtajte sa niekoho, kto to vie. Zodpovedáte za svoju bezpečnosť (a ostatných) a za dodržiavanie miestnych elektrických predpisov.

Krok 1: Skica a nejaká teória

Budem predpokladať, že viete, ako napájať Arduino, a nechám si zostaviť a načítať skicu. Na každú lampu používam telefónny kábel, pretože je lacný, má štyri vodiče a aj tak som mal veľa. Použil som červenú na spoločnú +, čiernu na zem, zelenú na kolektor fototranzistora a žltú na ovládanie relé +. Fototranzistor prechádza množstvom prúdu, ktoré sa líši v závislosti od množstva svetla, ktoré naň dopadá. Analógovo -digitálny prevodník (ADC) v Arduine meria napätie na kolíku vzhľadom na zem. Pozrel som sa na list s fototranzistormi a multimetrom som overil, že tranzistory pri plnom svetle prechádzajú 10mA. Pomocou Ohmovho zákona je to asi 500 ohmov pri 5 V. Na ovládanie žiaroviek som použil polovodičový reléový modul. Pri súčasnom hodnotení, ktoré sme potrebovali, sú relatívne lacné, asi 4 doláre až do 4A. Uistite sa, že ste si kúpili reléové moduly s detektorom prechodu nulou, najmä ak ovládate čokoľvek indukčné, ako napríklad žiarivkové svetlo, motor alebo transformátor na stenu. Ich zapnutie alebo vypnutie kdekoľvek, ale nulový bod, môže spôsobiť napäťové špičky, ktoré v najlepšom prípade znížia životnosť vášho spotrebiča a v najhoršom prípade začnú požiar.

Krok 2: Zapojenie svetiel

Pozrite sa do stropu a rozhodnite sa, kam namontujete ovládač Arduino. Pamätajte si, že to bude potrebovať napájací zdroj 7-12V. Skráťte dĺžky telefónneho drôtu (alebo cat5 alebo čohokoľvek) asi o dve stopy dlhšie, ako je vzdialenosť od Arduina ku každému svetlu, ktoré chcete ovládať. Pozrite sa na spojenie z elektrického vedenia od spínača do predradníka. Možno si budete môcť objednať konektory (spoločnosť Newark Electronics predáva sériu Wago 930, čo sme mali). Potom nebudete musieť prestrihnúť existujúce vodiče a v prípade, že sa niečo pokazí, môžete systém odstrániť. Pájku uzemnite (čierna) na reléový vstup -a ovládač (žltý) na reléový vstup + (kód farby na obrázku je odlišný od toho, čo som uviedol na titulnú stránku, pretože som zmenil názor na to, čo by dávalo zmysel). Spájkujte alebo priskrutkujte (v závislosti od vášho relé) čierny (horúci) vodič cez relé. Uistite sa, že používate tepelne zmrštiteľnú a elektrickú pásku! Zatlačte čierne vodiče do vašich konektorov a biely (neutrálny) a uzemňovací (zelený) vodičom prechádzajú priamo z konektora na konektor. Druhý koniec drôtov smeruje k Arduinu nasledovne: Všetky červené vodiče (spoločná katóda alebo kolektor) choďte na Analog 0 (port C0) a všetky čierne na zem. Každá zelená (anóda alebo žiarič) ide na piny 8-13 (port B 0-5) a žlté vodiče smerujú na piny 2-7 (port D 2-7). Uistite sa, že sa zelený a žltý vodič zhodujú, pretože snímač musí ovládať správne relé! Ak vložíte žltú do kolíka 2, zelená z rovnakého zariadenia prejde na kolík 8.

Krok 3: Testovanie poznámok k náčrtu a návrhu

V tomto kroku budem hovoriť o niektorých skúškach a trápeniach, s ktorými som sa stretol na ceste, a o tom, ako som ich zvládol, v nádeji, že to bude užitočné. Pokojne preskočte na ďalší krok, ak vám vedecký obsah nie je vlastný:-) Prvým krokom bolo rozhodnutie, či použiť kapacitné alebo odporové snímanie. Rezistívne snímanie je pripojenie senzora cez odpor k jednému z analógových pinov a vykonanie analógového čítania a porovnanie s prahovou hodnotou. Toto je najjednoduchšie na implementáciu, ale vyžaduje veľa kalibrácie. Teória kapacitného snímania spočíva v tom, že keď je reverzný predpätý (- na + vodič a naopak), dióda LED neumožní prúd, ale elektróny sa budú zhromažďovať na jednej strane a nechajte druhú stranu a efektívne nabite kondenzátor. Svetlo dopadajúce na LED pri frekvencii, ktorú bežne vyžaruje, v skutočnosti spôsobí prúdenie malého prúdu, ktorý vybije tento kondenzátor. Ak teda nabijeme „kondenzátor“LED a spočítame, ako dlho trvá vybitie cez odpor, dostaneme hrubú predstavu o tom, koľko svetla dopadá na LED. V skutočnosti to fungovalo byť spoľahlivejšie na rôznych zariadeniach a dokonca to funguje aj pre fototranzistory! Pretože nerobíme presné meranie lúmenu a laserové ukazovátko by malo vyzerať oveľa jasnejšie ako okolité prostredie, hľadáme iba prahový čas výboja. Ďalšou dôležitou súčasťou tohto dobrodružstva je ladenie. Pre tých, ktorí poznajú programovanie vstavaných systémov, je populárnou metódou pridanie tlačových príkazov v kritických bodoch kódu. To platí aj pre vstavané systémy, ale keď sa počíta každá mikrosekunda, množstvo času potrebného na Serial.write („x je“); Serial.writeln (x); je skutočne dosť významný a môže vám uniknúť veľa udalostí. Nezabudnite preto svoje tlačové vyhlásenia vždy umiestniť mimo kritických slučiek alebo kedykoľvek, keď očakávate udalosť. Niekedy stačí, keď bliknete LED diódu, aby ste vedeli, že ste sa dostali do určitého bodu kódu.

Krok 4: Pridanie ovládania cez web

Ak ste si prezreli skicu, všimli ste si, že som prečítal aj sériový port a konám podľa niekoľkých príkazov s jedným znakom. Znak 'n' zapne všetky svetlá a 'f' ich vypne. Čísla „0“-„5“prepínajú stav svetla pripojeného k tomuto digitálnemu výstupu. Môžete teda jednoducho skombinovať skript CGI (alebo servlet alebo inú webovú technológiu, ktorá pláva na vašej lodi) a ovládať tak svetlá na diaľku. Serial.writes tiež vystupuje vždy, keď sa zmení svetlo z užívateľského vstupu, takže stránka môže mať aktualizácie Ajaxu, ktoré ukazujú aktuálny stav. Ďalšou vecou, s ktorou budem experimentovať, je detekcia pohybu v miestnosti. Ľudia odrážajú svetlo a pri ich pohybe sa svetlo zmení. To je „delta“časť príkazov na zápis, ktoré mám.