Bộ điều khiển đa ánh sáng Arduino: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Một đồng nghiệp và nghệ sĩ Jim Hobbs đang lên kế hoạch xây dựng một tác phẩm sắp đặt tự do cho một cuộc triển lãm mà anh ấy đang cùng nhau thực hiện. Việc lắp đặt này sẽ bao gồm 8 kệ tạo thành một hình dạng parabol. Mỗi kệ trong số 8 kệ phải có 10 bóng đèn được gắn vào nó. 8 nhóm / kệ bóng đèn này sẽ cần được chuyển đổi tự động và riêng lẻ để chúng ta có thể tạo ra các kiểu chiếu sáng. Phần này liên quan đến các giá kiểm tra ánh sáng tại General Electric.

Chúng tôi đã làm việc cùng nhau về mặt kỹ thuật và quyết định đặt bộ điều khiển ở vị trí trung tâm trên cấu trúc và dựa trên nano Arduino.

Mặc dù đây là tất cả rất cụ thể, các nguyên tắc và mã liên quan trong hướng dẫn này cung cấp một điểm khởi đầu tốt để sử dụng arduino với rơ le để điều khiển tải điện áp hoặc tải cao hơn. cũng có rất nhiều khả năng xảy ra với một bộ điều khiển như thế này nếu nó được đẩy sang một hướng hơi khác. Hãy xem bước cuối cùng 'phạm vi và khả năng' để biết một số ý tưởng!

Điện cao áp có thể nguy hiểm và chỉ nên được thực hiện bởi những người có thẩm quyền. Nếu bạn hoàn toàn không có kinh nghiệm trong lĩnh vực này hoặc không chắc chắn, vui lòng nhờ thợ điện kiểm tra điện trước khi cắm điện.

Quân nhu

Các bộ phận (có sẵn các lựa chọn thay thế cho các bộ phận được liên kết)

- Arduino Nano

- Mô-đun chuyển tiếp 5v 8 kênh

- Bảng bánh mì mini

- [30x] khối thiết bị đầu cuối 2,5mm

- Cáp uốn (cáp) lõi đơn 1,5mm - màu nâu, xanh lam, vàng / xanh lá cây

- [8x] ổ cắm ổ cắm

- ổ cắm đầu vào hợp nhất

- thiết bị đầu cuối uốn

- Nguồn điện 1A 12v

- Cáp nhảy nam-nữ dài 20cm

-Bao vây

Công cụ

- Bộ tuốc nơ vít chính xác

- Cưa cắt mịn

- Dremel / công cụ đa năng quay

- Máy khoan

- Đồng hồ vạn năng

- Thước hoặc hình vuông kết hợp

- Phím Allen / hex

- Spanner / bộ ổ cắm

- Công cụ đầu cuối uốn

- Dụng cụ thoát y dây

- Kìm mũi kim

Bước 1: Tạo tấm lắp và bố cục

Chúng tôi cần tạo một tấm để đặt ở dưới cùng của bao vây để gắn các thành phần của chúng tôi vào. Tôi đã sử dụng một miếng ván ép 6mm, bạn có thể sử dụng hầu hết mọi vật liệu dạng tấm nhưng đảm bảo nó cứng và không dẫn điện. Vật liệu mỏng hơn giúp việc lắp đặt dễ dàng hơn và chiếm ít diện tích hơn. Một số thùng loa được cung cấp với các tấm đế, những tấm này sẽ tuân theo các tiêu chuẩn khác nhau liên quan đến tính chất dẫn điện và cháy.

bây giờ bạn đã có tấm gắn kích thước chính xác của mình, bạn có thể đặt các thành phần lên trên để hình thành bố cục. Làm đúng bước này là rất quan trọng để đảm bảo phần còn lại của bản dựng được dễ dàng và hệ thống dây điện gọn gàng. Hãy suy nghĩ về việc chạy cáp, cung cấp đủ chỗ giữa các bộ phận, chiều cao ổ cắm điện, v.v.

Khi bạn hài lòng với việc định vị, hãy đánh dấu các vị trí, khoan các lỗ có liên quan và lắp các thành phần của bạn. Tôi bôi dầu lên ván ép trước khi lắp.

Bước 2: Cắt lỗ cho đầu vào / đầu ra trong Bao vây

Các ổ cắm điện được gắn vào chính vỏ máy. Tôi đã chọn sử dụng ổ cắm IEC vì chúng đáng tin cậy và tương đối phổ biến, tuy nhiên chúng có hình dạng khó khăn khi cắt các lỗ để lắp. Tôi đã đính kèm một mẫu PDF cho cả hai loại ổ cắm được sử dụng ở đây. Điều này có thể được in và sử dụng để đánh dấu trước khi cắt, hoặc bạn có thể tạo mẫu của riêng mình từ bìa cứng như tôi đã làm.

Có một công cụ để cắt những ổ cắm này ra, nhưng nếu bạn đang đọc Tài liệu hướng dẫn này, bạn sẽ không có quyền truy cập vào một. Tôi không sở hữu một cái nên thay vào đó, tôi đã khoan các lỗ ở trung tâm của khu vực được đánh dấu và sử dụng một chiếc Dremel để gặm chu vi.

Chúng tôi đang sử dụng ổ cắm nam cho đầu vào nguồn và ổ cắm nữ cho các ổ cắm. Điều này là để loại bỏ khả năng có bất kỳ chân cắm trực tiếp nào bị lộ ra ngoài. Các chân cắm sống phải được che giấu khi chúng nằm trên các ổ cắm nữ. Nguyên tắc này thường nên được sử dụng khi sử dụng các đầu nối có điện áp cao.

Bước 3: Đấu dây phía điện áp cao

CẢNH BÁO - Điện cao áp có thể nguy hiểm và chỉ nên được thực hiện bởi những người có thẩm quyền. Nếu bạn hoàn toàn không có kinh nghiệm trong lĩnh vực này hoặc không chắc chắn, vui lòng nhờ thợ điện kiểm tra điện trước khi cắm điện.

Sử dụng cáp uốn cong ba xếp hạng 1,5mm cho tất cả những điều sau đây. Sử dụng màu sắc phù hợp với các tiêu chuẩn ở quốc gia của bạn. Ở Vương quốc Anh, chúng tôi thường sử dụng màu nâu, xanh lam và vàng / xanh lục tương ứng cho Trực tiếp, trung tính và đất - điều này có thể khác nhau ở địa phương của bạn.

Bắt đầu bằng cách kết nối các thanh cái của bạn bằng cách sử dụng các hàng khối đầu cuối 8x. Những thứ này sẽ phân phối điện đến từng ổ cắm điện. Chúng tôi thực hiện điều này bằng cách tạo các bước nhảy dẫn để tham gia mỗi thiết bị đầu cuối ở một bên.

sau khi bạn đã tạo các thanh cái của mình, hãy chạy cáp từ mỗi đầu cuối (Trực tiếp, Trung tính, đất) trên đầu vào nguồn đến đầu cuối đầu tiên của các thanh cái khối đầu cuối L, N và E tương ứng.

Bạn có thể chạy cáp từ thanh cái Trực tiếp và Trung tính trực tiếp đến các ổ cắm điện, sử dụng các đầu nối uốn ở các đầu để nối chúng với các đầu cuối của ổ cắm.

Chúng tôi sẽ sử dụng trung tính để chuyển mạch, vì vậy hãy chạy hệ thống cáp giữa đầu cuối trung tâm (Chung) trên mỗi rơle đến mỗi đầu cuối trên thanh cái trung tính.

Sau đó, bạn sẽ cần chạy một cáp khác từ đầu cuối KHÔNG (Thường mở) trên mỗi rơ le đến mỗi ổ cắm điện. Điều này có nghĩa là mạch sẽ ở trạng thái 'Thường mở' và chúng tôi sẽ cần kích hoạt rơle bằng cách sử dụng Arduino để 'đóng' nó và do đó bật đèn.

bạn sẽ cần kết nối cáp Brown và Blue trên nguồn điện 12v để cung cấp nguồn cấp dữ liệu cho nó. Chúng có thể được uốn vào các đầu nối trực tiếp với đầu vào nguồn C14 chính hoặc có thể được kết nối với các thanh cái L + N.

Gọn gàng là chìa khóa ở đây.

Bước 4: Đấu dây phía điện áp thấp

Arduino được sử dụng để kích hoạt các rơ le và đóng mạch. Arduino hoạt động dựa trên 'điện áp mức logic' có nghĩa là nó đầu ra khoảng 5v khi một chân được đặt thành 'CAO' (bật). Tuy nhiên, chúng ta có thể cấp nguồn cho chính Arduino bằng cách sử dụng từ 9-12v vào chân VIN. Tôi thường chọn sử dụng nguồn cung cấp 12v như tôi đã làm trong trường hợp này vì nó khá chuẩn và có rất nhiều thành phần có sẵn chạy trên 12v. Bạn cũng có thể cấp nguồn cho Arduino bằng USB cung cấp nguồn 5v.

Chúng tôi đã chọn sử dụng mô-đun chuyển tiếp 5v vì điều này phù hợp với đầu ra 5v mà Arduino cung cấp để cấp nguồn và chuyển đổi nó.

Vì vậy, để bắt đầu, hãy đẩy Arduino Nano lên breadboard, đảm bảo nó đi qua tâm để các chân ở hai bên không được kết nối.

Lưu ý - Bạn sẽ có thể thấy tôi đã hàn cáp jumper của mình vào mô-đun rơ le, việc sử dụng cáp jumper nam và nữ dễ dàng hơn nhưng tôi không có.

Đẩy các dây màu đỏ và đen từ nguồn điện 12v vào các hàng breadboard tiếp giáp với các chân VIN và GND tương ứng để cung cấp nguồn cho Arduino.

Chạy cáp jumper màu đen từ một khe trong breadboard trên hàng GND của Arduino đến chân GND trên mô-đun chuyển tiếp

Chạy cáp jumper màu đỏ từ 5v trên Arduino đến VCC trên mô-đun chuyển tiếp.

Chạy cáp jumper (khác màu nếu có) từ D2-D9 trên Arduino đến 1-8 trên mô-đun rơle. Chúng sẽ được sử dụng để kích hoạt / chuyển đổi các rơ le.

Bước 5: Mã hóa và kiểm tra

Để thử nghiệm, bạn có thể tải xuống mã đính kèm (mở nó bằng phần mềm Arduino IDE miễn phí để tải xuống). Nó rất cơ bản nhưng đặt nền tảng cho việc sửa đổi. Mã này chỉ cần bật từng ổ cắm ổ cắm (từ 1 đến 8) trong khoảng thời gian 10 giây, sau đó tắt tất cả trước khi lặp lại. Điều này cho phép thử nghiệm đơn giản. Vì Jim có tất cả các bóng đèn mà tôi đã thử nghiệm bằng cách sử dụng đồng hồ vạn năng trên các chân cắm nhưng sẽ đủ dễ dàng để đấu dây vào một bóng đèn thử nghiệm có thể đáng tin cậy hơn.

Jim muốn việc chuyển đổi ánh sáng theo một 'vũ đạo' vì vậy tôi chỉ cần thay đổi chuyển đổi và thời lượng để đáp ứng yêu cầu của anh ấy. Mã cho điều này tương tự và không phức tạp hơn mã thử nghiệm mặc dù có các vòng lặp dài hơn.

Bước 6: Cài đặt cuối cùng

Chúng tôi đã gắn hộp điều khiển ở trung tâm của cấu trúc chiếu sáng và chỉ cần đấu dây nguồn cấp dữ liệu cho các kệ chiếu sáng vào linh hoạt từ các hộp nối của chúng và kết nối vào một ổ cắm IEC c14 đực, lần này không phải là kiểu lắp bảng IEC.

Chúng tôi đã sử dụng các kết hợp phích cắm / ổ cắm này để giúp việc lắp đặt dễ dàng lắp ráp và tháo rời vì nó có thể được lắp đặt trong các chương trình trong tương lai. Tuy nhiên, sẽ không có vấn đề gì về hệ thống dây điện cứng trong đèn và tránh tốn kém chi phí cho các ổ cắm nếu đó là một vật cố định cố định.

Bước 7: Phạm vi + Khả năng

Dự án này là một bước khởi đầu thuận lợi trong việc sử dụng các mô-đun chuyển tiếp và học cách kết nối các hệ thống điện áp phân chia với nhau với Arduino. Tuy nhiên, tôi nghĩ đó cũng là một cơ sở tốt để tạo ra các dự án tiến xa hơn một chút với một vài bổ sung và sửa đổi. Arduino rất linh hoạt và dễ sử dụng, đây là một số ý tưởng nhanh cho các dự án dựa trên cái này mà tôi đã nghĩ ra trong khi viết hướng dẫn này…

- Kiểm soát các mặt hàng khác. Các mô-đun rơle có thể mất rất nhiều dòng điện. Một thiết lập như thế này có thể được sử dụng để kiểm soát mọi thứ. Kết nối và chuyển đổi 8 bộ xử lý thực phẩm để tạo ra âm thanh? bật ấm đun nước khi bạn thức dậy?

- Sử dụng cảm biến và tạo vòng phản hồi. Arduino có các đầu vào Analog để sử dụng các cảm biến. Nhiều loại có sẵn nhằm mục đích sử dụng với Arduino làm cho chúng dễ sử dụng. Một hộp điều khiển như thế này với cảm biến ánh sáng có thể được sử dụng để bật nhiều loại đèn khi mức ánh sáng bên ngoài đạt đến một số điểm nhất định, cảm biến chuyển động có thể bật các bóng đèn khác nhau khi bạn di chuyển vào các khu vực khác nhau của không gian hoặc tòa nhà, cảm biến hiện tại có thể được sử dụng để bật máy giặt khi điện thoại của bạn đã được sạc đầy. Một tiếng còi có thể phát ra khi con chó của bạn vi phạm chu vi, v.v. Hãy xem một số cảm biến để giúp ý tưởng của bạn tuôn chảy tại đây

- Sử dụng dữ liệu từ web. Các tổ chức và trang web khác nhau sẽ phát hành khóa API (Giao diện lập trình ứng dụng) cho phép bạn sử dụng các dịch vụ và dữ liệu khác nhau của họ cho ứng dụng của riêng bạn. Bạn có thể sử dụng nhiều bộ dữ liệu trực tiếp khác nhau để cung cấp dữ liệu cho một vòng phản hồi cho Arduino của mình. Ví dụ: bạn có thể sử dụng mạng lưới chất lượng không khí của LAQN để đánh giá chất lượng không khí tại địa phương của bạn, điều này có thể dẫn đến việc bật bóng đèn khi mức carbon dioxide ở mức thấp, vì vậy bạn có thể đi đến các cửa hàng trong thời gian chất lượng không khí ở mức tối ưu. Nhiều ý tưởng hữu ích có sẵn. Kiểm tra nó ở đây

- Sử dụng các nút hoặc bàn phím - Các đèn được kết nối với bộ điều khiển có thể được chuyển đổi bằng một số nút (rõ ràng nhất là 8). Chức năng này có thể được tích hợp vào một bộ tổng hợp tạo ra âm thanh cũng như chuyển đổi đèn khi phát để mang lại trải nghiệm âm thanh, hình ảnh toàn diện.