Kontroler Arduino Multi Light: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Kolega i artysta Jim Hobbs planował zbudować wolnostojącą instalację na wystawę, którą tworzył. Instalacja ta składałaby się z 8 półek tworzących paraboliczny kształt. Na każdej z 8 półek miało być zamontowanych 10 żarówek. Te 8 grup/półek żarówek musiałoby być automatycznie i indywidualnie przełączanych, abyśmy mogli tworzyć wzory oświetlenia. Artykuł odnosi się do stojaków do testowania światła w General Electric.

Pracowaliśmy razem nad techniczną stroną tego elementu i zdecydowaliśmy się umieścić kontroler centralnie na konstrukcji i oparty na Arduino nano.

Chociaż wszystko to jest bardzo specyficzne, zasady i kod zawarte w tym samouczku stanowią dobry punkt wyjścia do używania arduino z przekaźnikami do sterowania obciążeniami o wyższym napięciu lub prądzie. jest też wiele możliwości z takim kontrolerem, jeśli miałby zostać przesunięty w nieco innym kierunku. Spójrz na ostatni krok „zakres i możliwości” dla kilku pomysłów!

Elektryka wysokiego napięcia może być niebezpieczna i powinna być wykonywana wyłącznie przez kompetentne osoby. Jeśli nie masz doświadczenia w tej dziedzinie lub nie masz pewności, przed podłączeniem zleć sprawdzenie instalacji elektrycznej przez elektryka.

Kieszonkowe dzieci

Części (dostępne są alternatywy dla połączonych części)

- Arduino Nano

-5 v moduł przekaźnikowy 8 kanałów;

- Minipłyta do krojenia chleba

- [30x] listwy zaciskowe 2,5mm

- przewód jednożyłowy 1,5 mm (kabel) - w kolorze brązowym, niebieskim, żółtym/zielonym

- [8x] gniazda wyjściowe

- bezpiecznikowe gniazdo wlotowe

- zaciski zaciskowe

-Zasilacz 1A 12 v

-20 cm męsko-żeńskie kable rozruchowe

-Załącznik

Narzędzia

- Zestaw wkrętaków precyzyjnych

- Piła do cięcia drobnoziarnistego

- Narzędzie wielofunkcyjne Dremel/obrotowe

- Wiertarka

-Multimetr

-Linijka lub kombinowany kwadrat

- Klucze imbusowe/hex

-Zestaw kluczy/nasadek

- Narzędzie do zaciskania końcówek

- Ściągacz izolacji

- Szczypce półokrągłe

Krok 1: Wykonanie płyty montażowej i układu

Musimy zrobić płytkę, która będzie siedzieć na dole naszej obudowy, aby zamontować na niej nasze komponenty. Użyłem kawałka sklejki o grubości 6 mm, możesz użyć prawie dowolnego materiału arkuszowego, ale upewnij się, że jest sztywny i nieprzewodzący. Cieńsze materiały ułatwiają montaż i zajmują mniej miejsca. Niektóre obudowy są dostarczane z płytami podstawowymi, które spełniają różne normy dotyczące przewodności i właściwości przeciwpożarowych.

teraz masz prawidłowo zwymiarowaną płytę montażową, możesz umieścić komponenty na górze, aby stworzyć układ. Wykonanie tego kroku ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że reszta konstrukcji będzie łatwa, a okablowanie jest uporządkowane. Pomyśl o przebiegu kabli, zapewniając wystarczającą ilość miejsca między częściami, wysokości gniazdka itp.

Gdy jesteś zadowolony z pozycjonowania, zaznacz pozycje, wywierć odpowiednie otwory i zamontuj komponenty. Sklejkę posmarowałem olejem przed montażem.

Krok 2: Wytnij otwory na wloty/wyloty w obudowie

Gniazda zasilające montowane są do samej obudowy. Wybrałem gniazda IEC, ponieważ są niezawodne i stosunkowo uniwersalne, jednak mają trudny kształt, jeśli chodzi o wycinanie otworów pod montaż. Załączam szablon PDF dla obu użytych tu gniazd. Można to wydrukować i wykorzystać do zaznaczenia przed wycięciem, alternatywnie możesz zrobić własny szablon z tektury, tak jak ja.

Istnieje narzędzie do wycinania tych gniazd, ale jeśli czytasz ten Instruktaż, prawdopodobnie nie będziesz mieć do niego dostępu. Nie posiadam takiego, więc zamiast tego wywierciłem otwory w środkach wyznaczonego obszaru i użyłem narzędzia Dremel, aby wyciąć obwód.

Używamy męskiego gniazda do wejścia zasilania i żeńskich gniazd do gniazd. Ma to na celu wyeliminowanie możliwości posiadania odsłoniętych aktywnych pinów. Piny pod napięciem powinny być ukryte, tak jak w gniazdach żeńskich. Zasada ta powinna być zwykle stosowana w przypadku stosowania złączy o wysokim napięciu.

Krok 3: Okablowanie po stronie wysokiego napięcia

OSTRZEŻENIE - Elektryka wysokiego napięcia może być niebezpieczna i powinna być wykonywana wyłącznie przez kompetentne osoby. Jeśli nie masz doświadczenia w tej dziedzinie lub nie masz pewności, przed podłączeniem zleć sprawdzenie instalacji elektrycznej przez elektryka.

Używaj elastycznych kabli o grubości 1,5 mm, które można stosować we wszystkich poniższych sytuacjach. Używaj kolorów zgodnych z normami w Twoim kraju. W Wielkiej Brytanii zazwyczaj używamy brązowego, niebieskiego i żółto-zielonego odpowiednio dla napięcia, neutralnego i ziemi – może się to różnić w Twojej lokalizacji.

Zacznij od okablowania szyn zbiorczych za pomocą rzędów 8-krotnych bloków zacisków. Będą one dystrybuować energię do każdego z gniazdek elektrycznych. Robimy to, tworząc przewody skoku, które łączą się z każdym terminalem po jednej stronie.

po wykonaniu szyn zbiorczych, poprowadź kabel od każdego z zacisków (pod napięciem, neutralny, uziemienie) na wejściu zasilania do pierwszego zacisku odpowiednich szyn zbiorczych L, N i E.

Możesz prowadzić kable z szynoprzewodów Live i Neutral bezpośrednio do gniazdek, używając zacisków na końcach, aby połączyć je z zaciskami gniazda.

Do przełączania będziemy używać przewodu neutralnego, więc poprowadź okablowanie między centralnym (wspólnym) zaciskiem każdego przekaźnika a każdym z zacisków neutralnej szyny zbiorczej.

Następnie będziesz musiał poprowadzić inny kabel od zacisku NO (normalnie otwartego) na każdym z przekaźników do każdego gniazda zasilania. Oznacza to, że obwód będzie „Normalnie otwarty” i będziemy musieli aktywować przekaźnik za pomocą Arduino, aby go „zamknąć”, a tym samym włączyć światła.

będziesz musiał podłączyć kable brązowy i niebieski do zasilacza 12 V, aby zapewnić mu zasilanie. Można je zacisnąć w zaciskach bezpośrednio podłączonych do głównego wejścia zasilania C14 lub można je podłączyć do szyn zbiorczych L + N.

Schludność jest tutaj kluczowa.

Krok 4: Okablowanie po stronie niskiego napięcia

Arduino służy do aktywacji przekaźników i zamykania obwodu. Arduino działa z „napięciem na poziomie logicznym”, co oznacza, że generuje około 5 V, gdy pin jest ustawiony na „WYSOKI” (włączony). Możemy jednak zasilić samo Arduino za pomocą napięcia między 9-12V do pinu VIN. Często wybieram zasilanie 12V, jak to zrobiłem w tym przypadku, ponieważ jest to dość standardowe i dostępnych jest wiele komponentów, które działają na 12V. Możesz także zasilać Arduino za pomocą USB, które zapewnia zasilanie 5V.

Zdecydowaliśmy się użyć modułu przekaźnika 5 V, ponieważ pasuje on do wyjścia 5 V, które Arduino podaje do zasilania i przełącza je.

Aby rozpocząć, wciśnij Arduino Nano na płytkę stykową, upewniając się, że przechodzi przez środek, aby styki po obu stronach nie były połączone.

Uwaga - Będziesz mógł zobaczyć, że przylutowałem moje kable połączeniowe do modułu przekaźnika, użycie kabli połączeniowych męskich do żeńskich jest łatwiejsze, ale ich nie miałem.

Wepchnij czerwone i czarne przewody z zasilacza 12 V do rzędów płytek stykających się odpowiednio z pinami VIN i GND, aby zapewnić zasilanie Arduino.

Poprowadź czarny kabel połączeniowy z gniazda w płytce stykowej w rzędzie GND Arduino do styku GND na module przekaźnika

Poprowadź czerwony kabel połączeniowy z 5V na Arduino do VCC na module przekaźnika.

Uruchom (w innym kolorze, jeśli są dostępne) kable połączeniowe z D2-D9 na Arduino do 1-8 na module przekaźnika. Będą one używane do aktywacji/przełączania przekaźników.

Krok 5: Kodowanie i testowanie

W celu przetestowania można pobrać załączony kod (otwórz go za pomocą bezpłatnego do pobrania oprogramowania Arduino IDE). To bardzo proste, ale kładzie podwaliny pod modyfikacje. Ten kod po prostu włącza każde gniazdko (od 1 do 8) w 10 sekundowych odstępach, a następnie wyłącza wszystko przed powtórzeniem. Pozwoliło to na proste testowanie. Ponieważ Jim ma wszystkie żarówki, które testowałem, używając multimetru na pinach, łatwo byłoby podłączyć żarówkę testową, która może być bardziej niezawodna.

Jim chciał, aby przełączanie światła odbywało się zgodnie z „choreografią”, więc po prostu zmieniłem czas przełączania i czas trwania, aby spełnić jego wymagania. Kod do tego jest podobny i nie bardziej złożony niż kod testowy, choć z dłuższymi pętlami.

Krok 6: Instalacja końcowa

Zamontowaliśmy skrzynkę kontrolną na środku konstrukcji oświetleniowej i po prostu musieliśmy podłączyć przewody do półek oświetleniowych w elastyczny sposób z ich skrzynek połączeniowych i zakończyć w męskim gnieździe IEC c14, tym razem nie w stylu montażu panelowego IEC.

Zastosowaliśmy te kombinacje wtyczek i gniazd, aby instalacja była łatwa w montażu i demontażu, ponieważ może być zainstalowana w przyszłych pokazach. Jednak nie byłoby problemu z twardym okablowaniem w światłach i uniknięciem kosztów gniazd, gdyby było to stałe wyposażenie.

Krok 7: Zakres + możliwości

Ten projekt jest dobrym wstępnym krokiem do korzystania z modułów przekaźnikowych i nauki łączenia ze sobą systemów rozdzielonego napięcia za pomocą Arduino. Myślę jednak, że jest to również dobra podstawa do tworzenia projektów, które idą trochę dalej z kilkoma dodatkami i modyfikacjami. Arduino jest bardzo wszechstronny i łatwy w użyciu, oto kilka szybkich pomysłów na projekty oparte na tym, które wymyśliłem podczas pisania tego samouczka…

- Kontrolowanie innych przedmiotów. Moduły przekaźnikowe mogą pobierać duże ilości prądu. Taka konfiguracja może być używana do kontrolowania wszelkiego rodzaju rzeczy. Podłączanie i przełączanie 8 robotów kuchennych, aby stworzyć ścieżkę dźwiękową? włączasz czajnik, gdy się obudzisz?

- Korzystanie z czujnika i tworzenie pętli sprzężenia zwrotnego. Arduino posiada wejścia analogowe do wykorzystania czujników. Dostępnych jest wiele, które są przeznaczone do użytku z Arduino, dzięki czemu są łatwe w użyciu. Taka skrzynka kontrolna z czujnikiem światła może być używana do włączania różnych świateł, gdy poziom światła na zewnątrz osiągnie określone punkty, czujniki ruchu mogą włączyć różne żarówki, gdy przejdziesz do różnych obszarów przestrzeni lub budynku, czujniki prądu może być używany do włączania pralki, gdy telefon jest w pełni naładowany. Brzęczyk może zabrzmieć, gdy Twój pies przekroczy granicę itp. Zobacz kilka czujników, aby Twoje pomysły napływały tutaj

- Wykorzystywanie danych z sieci. Różne organizacje i strony internetowe wydadzą klucze API (interfejs programowania aplikacji), które pozwolą Ci korzystać z różnych usług i danych dla własnej aplikacji. Możesz użyć różnych zestawów danych na żywo, aby dostarczyć dane do pętli sprzężenia zwrotnego dla Arduino. Na przykład możesz użyć sieci jakości powietrza LAQN do oceny jakości powietrza w swojej okolicy, co może spowodować włączenie żarówki, gdy poziom dwutlenku węgla będzie niski, abyś mógł wybrać się do sklepów przy optymalnym poziomie jakości powietrza. Dostępne są bardziej przydatne pomysły. Sprawdź to tutaj

- Za pomocą przycisków lub klawiatury - Światła podłączone do kontrolera można było przełączać za pomocą kilku przycisków (oczywiście 8). Funkcjonalność tę można by wbudować w syntezator, który podczas odtwarzania wydawał dźwięki, a także przełączał światła, aby uzyskać całe wizualne, słyszalne wrażenia.