Domowe oświetlenie otoczenia za pomocą PICO: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Czy nigdy nie chciałeś zmienić nastroju swojego pokoju, zmieniając kolor światła? Cóż, dzisiaj dowiesz się, jak to zrobić. Ponieważ dzięki temu projektowi stworzysz kontrolowany przez Bluetooth system oświetlenia otoczenia RGB, który możesz umieścić w dowolnym miejscu w domu i pokolorować go w dowolny sposób.

Ten projekt będzie wykorzystywał PICO, taśmę LED RGB, niektóre tranzystory i komponenty elektryczne oraz aplikację, którą nauczysz się tworzyć za pomocą wynalazcy aplikacji MIT.

Krok 1: Komponenty

Oto komponenty potrzebne do stworzenia tego projektu, a są to:

• PICO, dostępne na mellbell.cc (17.0 USD)
• Taśma LED RGB 4m (5050 SMD-60 LED - 1m)
• 3 tranzystory Darlington TIP122, zestaw 10 sztuk dostępnych w serwisie eBay (1,22 USD)
• 1 16-kanałowy 12-bitowy sterownik PWM PCA9685, dostępny w serwisie eBay (2,07 USD)
• 1 moduł Bluetooth HC-05, dostępny w serwisie eBay (3,51 USD)
• Zasilacz 12 V 5 A
• 3 rezystory 1 kΩ, pakiet 100 w serwisie eBay (0,99 USD)
• 1 deska do krojenia chleba, dostępna w serwisie eBay (2,32 USD)

Krok 2: Zasilanie taśmy LED RGB

Oczywiście chcemy podłączyć pasek LED do naszego PICO, aby go oświetlić i nim sterować.

Ale przede wszystkim musimy zrobić trochę matematyki, aby wiedzieć, ile prądu nasza taśma LED będzie pobierać ze źródła zasilania. W listwie, z którą pracujemy, każda dioda LED w pojedynczej komórce RGB pobiera 20mA, co daje łącznie 60mA dla całej komórki RGB. Nasza taśma ma 20 komórek RGB na metr, a my mamy jedną 4 metry. Co oznacza, że nasz całkowity pobór prądu przy maksymalnej intensywności wynosi:

4 (metry) * 20 (komórka/metr) * 60 (mA) = 4800mA

To losowanie będzie się różnić w zależności od intensywności, z jaką pracujesz, ale zrobiliśmy matematykę z najwyższymi możliwymi liczbami, abyśmy mogli swobodnie i bezpiecznie pracować z paskiem RGB. Teraz potrzebujemy źródła zasilania, które może dostarczyć nam 4,8A.

Najlepszym źródłem zasilania, jakiego możemy użyć, jest zasilacz/konwerter, który zamienia prąd zmienny na stały, potrzebujemy go również, aby oferował 12 woltów i co najmniej 4,8 ampera. I właśnie to mamy, ponieważ zasilacz, z którego korzystamy, oferuje 12 woltów i 5 amperów, czyli dokładnie to, czego potrzebujemy.

Krok 3: Podłączanie taśmy RGB do zasilacza

Zasilacz to urządzenie elektryczne, które przekształca jeden rodzaj energii elektrycznej w inny. W naszym przypadku użyjemy go do konwersji zasilania 220V AC na 12V DC.

Pierwsze trzy zaciski to wejścia ze źródła zasilania AC:

• L → na żywo
• N → neutralny
• GND → ziemia

Ostatnie cztery zaciski to wyjścia do potrzebnego urządzenia elektrycznego. Jest podzielony na dwie „sekcje”, jedną dla wyjścia dodatniego, a drugą dla negatywnego. W naszym przypadku użyjemy:

• V- → ujemny
• V+ → dodatni

I łączymy je w następujący sposób:

• Brązowy przewód (źródło zasilania AC)→ L (pod napięciem)
• Przewód niebieski (źródło zasilania AC) → N (neutralny)
• Zielony przewód (źródło zasilania AC) → GND (uziemienie)

A czerwone i czarne przewody to wyjściowa moc 12V DC:

• Czerwony przewód → wyjście dodatnie (V+)
• Czarny przewód → wyjście ujemne (V-)

Teraz połączmy wszystkie nasze komponenty z PICO!

Krok 4: Łączenie wszystkiego z PICO

Jak powiedzieliśmy wcześniej, taśma LED potrzebuje 12 V i 4,8 A do pełnego działania. A wiemy, że maksymalny prąd, jaki może dostarczyć każdy pin PICO, to tylko 40mA, co nie wystarcza. Ale istnieje na to rozwiązanie i jest to tranzystor Darlington TIP122, który może być używany do napędzania obciążeń o dużej mocy przy użyciu niewielkich ilości prądu i napięcia.

Okablowanie jest dość proste, podłączymy bazę tranzystora do pinu D3 PICO, aby sterować jasnością taśmy ledowej za pomocą techniki PWM, emiter do GND, a kolektor z obciążeniem.

• Podstawa (TIP122) → D3 (PICO)
• Kolektor (TIP122) → B (taśma LED)
• Emiter (TIP122) → GND

Używamy również przycisku do włączania lub wyłączania paska LED.

Przycisk to element, który łączy dwa punkty w obwodzie tylko wtedy, gdy jest wciśnięty, nie ma biegunowości, więc możemy go podłączyć bez obaw o to, która noga idzie w którą stronę. W naszym przypadku podłączymy jedną z nóg przycisku do GND przez rezystor ściągający, a drugą do VCC (5 V). Następnie połączymy D2 PICO z nogą przycisku, która jest podłączona do GND.

Tak więc, po naciśnięciu przycisku pin D2 PICO będzie odczytywał WYSOKI (5 woltów), a gdy nie jest wciśnięty, pin D2 PICO odczytuje niski (0 woltów).

Następnie podłączymy diodę LED do zasilacza i tranzystora TIP122.

• +12 (taśma LED) → dodatnie wyjście 12 V (zasilanie)
• B (taśma LED) → kolektor (TIP122).

Nie zapomnij połączyć ujemnego przewodu wyjściowego zasilacza (czarny przewód) z pinem GND PICO

Krok 5: Podłączanie paska RGB do PCA9685

Teraz, gdy możemy kontrolować pojedynczy kolor z paska RGB, zróbmy to, że możemy kontrolować wszystkie kolory paska RGB. W tym celu musimy wykorzystać sygnały PWM do sterowania listwą.

Jak wiemy, PICO ma tylko jedno wyjście PWM, a rozwiązaniem tego jest moduł rozszerzający piny PWM PCA9685. Ten moduł rozszerza piny PWM twojej płyty i użyjemy go wraz z niektórymi tranzystorami Darlington TIP122 w celu rozwiązania tego problemu.

Okablowanie obwodu jest bardzo proste i wygląda następująco:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO)
• GND (PCA9685) → GND (PICO)

Musimy zasilić moduł PCA9685 za pomocą PICO, aby działał poprawnie.

• SCL (PCA9685) → D3 (PICO)
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO)

Tutaj podłączamy piny protokołu I2C PCA9685 SCL i SDA do D3 i D2 PICO, aby mogły się ze sobą komunikować.

Następnie podłączamy +12 taśmy RGB z dodatnim przewodem zasilacza, a wyprowadzenia G, R, B taśmy RGB do pinów sterownika TIP122, aby zasilić taśmę LED potrzebną mocą z zewnętrznego zasilacza.

Kod jest bardzo prosty, wystarczy włączyć i wyłączyć wszystkie trzy kolory paska LED, każdy osobno, więc robimy dwie pętle dla każdego koloru, pierwsza pętla dla zwiększania światła intensywność, a druga służy do zmniejszania natężenia światła,

Krok 6: Tworzenie aplikacji mobilnej

Teraz chcemy zbudować aplikację mobilną, która pozwoli nam indywidualnie kontrolować intensywność każdego koloru. W tym celu użyjemy narzędzia do tworzenia aplikacji MIT.

Najpierw musisz przejść do oficjalnej strony internetowej wynalazcy aplikacji MIT i utworzyć konto za pomocą swojego adresu e-mail.

W projekcie, którego będziemy używać, mamy:

• Jeden selektor list „Połącz się z systemem oświetlenia otoczenia”. Naciśnięcie tej listy/przycisku otworzy menu ze sparowanymi urządzeniami Bluetooth, z którego wybierzemy nasze urządzenie Bluetooth.
• Trzy suwaki do sterowania poszczególnymi kolorami
• Etykieta nad każdym suwakiem, która będzie aktualizowana w zależności od pozycji suwaka
• Dodanie komponentu klienta Bluetooth, aby dać aplikacji pozwolenie na korzystanie z Bluetooth urządzenia

Kod zostanie podzielony na dwie części:

Łączność Bluetooth

Pierwsze dwie linijki kodu obsługują proces komunikacji Bluetooth, ponieważ dają możliwość dodawania urządzeń i wybierania, z czym chcesz się sparować.

Wysyłanie danych

Reszta kodu służy do przesyłania danych. Ponieważ kontroluje, co oznacza przesuwanie suwaków dla PICO, aktualizuje również odczyty etykiet suwaka.

Możesz pobrać aplikację, jeśli nie chcesz jej tworzyć samodzielnie. Można go również pobrać, a następnie zaimportować wraz z projektem w narzędziu do tworzenia aplikacji MIT i dostosować do własnych upodobań.

Krok 7: Połączenie modułu Bluetooth HC-05

Teraz wystarczy dodać łączność Bluetooth do naszego PICO, a zrobimy to za pomocą modułu Bluetooth HC-05.

Ten moduł jest bardzo prosty i łatwy w użyciu, ponieważ jest to moduł SPP (Serial Port Protocol), co oznacza, że do komunikacji z PICO potrzebne są tylko dwa przewody (Tx i Rx). Moduł ten działa również jako slave i master i ma zasięg łączności około 15 metrów.

Wyprowadzenia modułu Bluetooth HC-05:

• EN lub KEY → Jeśli zostanie ustawiony na WYSOKI przed włączeniem zasilania, wymusza tryb konfiguracji poleceń AT.
• VCC → +5 mocy
• GND → Ujemny
• Tx → Prześlij dane z modułu HC-05 do odbiornika szeregowego PICO
• Rx → Odbiera dane szeregowe z szeregowego nadajnika PICO
• Stan → Informuje, czy urządzenie jest podłączone, czy nie

A oto jak podłączasz go do PICO:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• GND (HC-05) → GND (PICO)
• Odbiornik (HC-05) → Odbiornik (PICO)
• Odbiornik (HC-05) → Odbiornik (PICO)

Teraz, gdy mamy moduł Bluetooth podłączony do PICO, edytujmy nasz program, abyśmy mogli sterować paskiem LED z naszego telefonu.

Krok 8: Kodowanie modułu Bluetooth

Zgodnie z naszym planem chcieliśmy mieć możliwość sterowania paskami LED z naszego telefonu. I nie chcieliśmy tylko sterować paskiem LED, ale chcieliśmy kontrolować każdy kolor z osobna.

Zrobimy to, gdy każdy suwak z naszej aplikacji wyśle inny zestaw wartości do PICO:

• Suwak koloru czerwonego wysyła wartość od 1000 do 1010
• Suwak koloru zielonego wysyła wartość między 2000-2010
• Suwak koloru niebieskiego wysyła wartość między 3000-3010

Użyjemy warunku „if”, aby sprawdzić dane i wiedzieć, jaki zakres wartości się zmienia. Na przykład: jeśli wartość zmienia się między 1000 a 1010, PICO będzie wiedział, że zmieniamy kolor czerwony i odpowiednio go zmieni. Zrobi to również dla wszystkich utworzonych wartości, pozwalając kontrolować każdy kolor osobno za pomocą suwaka.

Krok 9: Twój projekt jest oświetlony

Dowiedzieliśmy się, jak obliczyć potrzebną moc dla taśmy LED RGB, jak używać tranzystorów do manipulowania wartościami prądu i jak decydować o zasilaczu potrzebnym do tego wszystkiego. Dowiedzieliśmy się również, jak stworzyć aplikację mobilną za pomocą narzędzia do tworzenia aplikacji MIT i jak połączyć ją przez Bluetooth z PICO.

Dzięki wszystkim swoim nowym umiejętnościom udało ci się stworzyć taśmę LED, którą możesz umieścić w dowolnym miejscu w domu i oświetlić ją dowolnym kolorem, jakie to fajne?

Nie zapomnij zadać pytań, jeśli masz jakieś i do zobaczenia wkrótce w kolejnym projekcie:D