Termometr RGB za pomocą PICO: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

To był końcowy efekt naszych dzisiejszych wysiłków. Jest to termometr, który za pomocą paska LED RGB umieszczonego w akrylowym pojemniku poinformuje Cię o tym, jak ciepło jest w Twoim pomieszczeniu, który połączony jest z czujnikiem temperatury, który odczytuje temperaturę. Użyjemy PICO, aby ożywić ten projekt.

Krok 1: Komponenty

• PICO, dostępne na mellbell.cc (17 USD)
• 1 metr taśmy LED RGB
• 3 tranzystory Darlington TIP122, pakiet 10 w serwisie eBay (3,31 USD)
• 1 16-kanałowy 12-bitowy sterownik PWM PCA9685, dostępny w serwisie eBay (2,12 USD)
• Źródło zasilania 12 V;
• 3 rezystory 1k omów, pakiet 100 w serwisie eBay (0,99 USD)
• Deska do krojenia chleba, dostępna w serwisie eBay (2,30 USD)
• Przewody męskie - żeńskie, wiązka 40 szt. w serwisie eBay (0,95 USD)

Krok 2: Zasilanie paska RGB za pomocą tranzystorów i źródła zasilania

Taśmy LED to elastyczne płytki drukowane wypełnione diodami LED. Są używane na wiele sposobów, ponieważ możesz ich używać w swoim domu, samochodzie lub rowerze. Za ich pomocą możesz nawet tworzyć fajne gadżety do noszenia RGB.

Jak więc działają? W rzeczywistości jest to całkiem proste. Wszystkie diody LED w taśmie LED są połączone równolegle i działają jak jedna ogromna dioda LED RGB. Aby go uruchomić, wystarczy podłączyć pasek do źródła prądu o wysokim napięciu 12V.

Aby sterować paskiem LED za pomocą mikrokontrolera, należy oddzielić źródło zasilania od źródła sterowania. Ponieważ taśma LED potrzebuje 12V, a nasz mikrokontroler nie jest w stanie zaoferować tak dużego napięcia wyjściowego, dlatego podłączamy zewnętrzne, wysokoprądowe źródło zasilania 12V, jednocześnie wysyłając sygnały sterujące z naszego PICO.

Również pobór prądu przez każdą komórkę RGB jest wysoki, ponieważ każda pojedyncza dioda LED - czerwona, zielona i niebieska - potrzebuje do działania 20mA, co oznacza, że potrzebujemy 60mA do uruchomienia pojedynczej komórki RGB. A to jest bardzo problematyczne, ponieważ nasze piny GPIO mogą dostarczyć maksymalnie 40mA na pin, a podłączenie paska RGB bezpośrednio do PICO spali go, więc proszę tego nie rób.

Ale istnieje rozwiązanie i nazywa się Tranzystor Darlingtona, który jest parą tranzystorów o bardzo wysokim wzmocnieniu prądowym, co pomoże nam zwiększyć prąd, aby zaspokoić nasze potrzeby.

Najpierw dowiedzmy się więcej o bieżącym zysku. Wzmocnienie prądowe jest właściwością tranzystorów, co oznacza, że prąd przepływający przez tranzystor zostanie przez nią pomnożony, a jego równanie wygląda tak:

prąd obciążenia = prąd wejściowy * wzmocnienie tranzystora.

W tranzystorze Darlingtona jest to jeszcze silniejsze, ponieważ jest to para tranzystorów, a nie pojedynczy, a ich efekty są zwielokrotniane przez siebie, dając nam ogromne zyski prądowe.

Teraz podłączymy taśmę LED do naszego zewnętrznego źródła zasilania, tranzystora i oczywiście naszego PICO.

• Baza (tranzystor) → D3 (PICO)
• Kolektor (tranzystor) → B (taśma LED)
• Emiter (tranzystor) → GND
• +12 (taśma LED) → +12 (źródło zasilania)

Nie zapomnij podłączyć GND PICO do uziemienia źródła zasilania

Krok 3: Kontrolowanie kolorów taśmy LED RGB

Wiemy, że nasz PICO ma pojedynczy pin PWM (D3), co oznacza, że nie może natywnie sterować naszymi 16 diodami LED. Dlatego wprowadzamy 16-kanałowy 12-bitowy moduł PWM I2C PCA9685, który pozwala nam na rozbudowę pinów PWM PICO.

Przede wszystkim, czym jest I2C?

I2C to protokół komunikacyjny, który wykorzystuje tylko 2 przewody do komunikacji z jednym lub większą liczbą urządzeń poprzez adresowanie adresu urządzenia i wysyłanie danych.

Istnieją dwa rodzaje urządzeń: pierwsze to urządzenie nadrzędne, które odpowiada za wysyłanie danych, a drugie to urządzenie podrzędne, które odbiera dane. Oto wyprowadzenia modułu PCA9685:

• VCC → To jest moc samej płyty. 3-5v maks.
• GND → To jest pin ujemny i musi być podłączony do GND, aby zakończyć obwód.
• V+ → To jest opcjonalny pin zasilania, który zapewni zasilanie serw, jeśli którykolwiek z nich jest podłączony do modułu. Możesz zostawić go odłączony, jeśli nie używasz żadnych serw.
• SCL → Szeregowy pin zegara i podłączamy go do SCL PICO.
• SDA → Serial Data pin i podłączamy go do SDA PICO.
• OE → pin włączony na wyjściu, ten pin jest aktywny w stanie LOW, gdy pin jest w stanie LOW, wszystkie wyjścia są włączone, gdy jest w stanie wysokim, wszystkie wyjścia są wyłączone. Ten opcjonalny pin służy do szybkiego włączania lub wyłączania pinów modułu.

Dostępnych jest 16 portów, każdy port ma V+, GND, PWM. Każdy pin PWM działa całkowicie niezależnie i są skonfigurowane do serwomechanizmów, ale można je łatwo wykorzystać do diod LED. Każdy PWM może obsłużyć 25mA prądu, więc bądź ostrożny.

Skoro już wiemy, jakie są piny naszego modułu i co robi, użyjmy go do zwiększenia liczby pinów PWM PICO, abyśmy mogli sterować naszą taśmą RGB LED.

Będziemy używać tego modułu razem z tranzystorami TIP122 i tak należy je podłączyć do swojego PICO:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO).
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO).
• PWM 0 (PCA9685) → PODSTAWA (pierwszy TIP122).
• PWM 1 (PCA9685) → PODSTAWA (druga TIP122).
• PWM 2 (PCA9685) → PODSTAWA (trzeci TIP122).

Nie zapomnij połączyć GND PICO z GND zasilacza. I upewnij się, że NIE łączysz pinu PCA9685 VCC z napięciem +12 V zasilacza, bo ulegnie on uszkodzeniu

Krok 4: Kontroluj kolor taśmy LED RGB w zależności od odczytu czujnika

To ostatni krok w tym projekcie, a wraz z nim nasz projekt przekształci się z bycia „głupim” w mądry i zdolny do zachowania się w zależności od otoczenia. W tym celu połączymy nasze PICO z czujnikiem temperatury LM35DZ.

Ten czujnik ma analogowe napięcie wyjściowe, które zależy od otaczającej go temperatury. Zaczyna się od 0V odpowiadającego 0 Celsjusza, a napięcie wzrasta o 10mV na każdy stopień powyżej 0C. Ten komponent jest bardzo prosty i ma tylko 3 nogi, które są połączone w następujący sposób:

• VCC (LM35DZ) → VCC (PICO)
• GND (LM35DZ) → GND (PICO)
• Wyjście (LM35DZ) → A0 (PICO)

Krok 5: Ostateczny kod

Teraz, gdy mamy już wszystko podłączone do naszego PICO, zacznijmy go programować tak, aby diody zmieniały kolor w zależności od temperatury.

W tym celu potrzebujemy:

Stała zmienna o nazwie „tempSensor” o wartości A0, która otrzymuje swój odczyt z czujnika temperatury

Zmienna całkowita o nazwie „sensorReading” o wartości początkowej 0. Jest to zmienna, która zapisze surowy odczyt czujnika

Zmienna zmiennoprzecinkowa o nazwie „volts” z początkową wartością 0. Jest to zmienna, która zapisze przekonwertowaną nieprzetworzoną wartość odczytu czujnika w woltach

Zmienna typu float o nazwie „temp” z wartością początkową 0. Jest to zmienna, która zapisze odczyty przekonwertowanych woltów czujnika i przekształci je na temperaturę

Zmienna typu Integer o nazwie „mapped” z początkową wartością 0. Spowoduje to zapisanie wartości PWM, do której mapujemy zmienną temp, a ta zmienna kontroluje kolor paska LED

Używając tego kodu, PICO odczyta dane z czujnika temperatury, przekonwertuje je na wolty, następnie na stopnie Celsjusza, a na końcu odwzoruje stopnie Celsjusza na wartość PWM, którą może odczytać nasza taśma LED, i to jest dokładnie to, czego potrzebujemy.

Krok 6: Gotowe

Wykonaliśmy również akrylowy pojemnik na pasek LED, aby ładnie się wyróżniał. Pliki CAD możesz znaleźć tutaj, jeśli chcesz je pobrać.

Masz teraz niesamowicie wyglądający termometr LED, który automatycznie podaje temperaturę, gdy na niego patrzysz, co jest co najmniej wygodne:P

Zostaw komentarz, jeśli masz jakieś sugestie lub uwagi, i nie zapomnij śledzić nas na Facebooku lub odwiedzić nas na mellbell.cc, aby uzyskać więcej niesamowitych treści.