Chuyển mạch điện tử: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Tài liệu hướng dẫn này được tạo ra để đáp ứng yêu cầu dự án của Makecourse tại Đại học Nam Florida (www.makecourse.com).

E-Switch là một thiết bị sử dụng Arduino Uno, bộ thu IR và cảm biến tiệm cận HCSR04 để điều khiển động cơ servo được gắn vào công tắc đèn. Sản phẩm này được tạo ra để tiết kiệm năng lượng và dễ dàng truy cập thông qua khả năng điều khiển từ xa. Sản phẩm khác với những sản phẩm hiện có ở chỗ nó đã sẵn sàng để lắp đặt, chỉ cần vặn vào công tắc đèn hiện có, không cần lắp ráp hoặc đi dây thêm. Các vật liệu cần thiết được liệt kê dưới đây:

• Arduino Uno
• Cảm biến tiệm cận HCSR04
• Bộ thu IR + Điều khiển từ xa
• Động cơ Servo SG90
• Máy in 3D + dây tóc PLA
• Dây điện
• Breadboard nhỏ
• khóa dán
• Băng điện

Bước 1: Đấu dây

Đối với mạch này, có 3 thành phần bên ngoài, servo, cảm biến tiệm cận và bộ thu IR. Tất cả các thành phần phải được kết nối song song bằng cách sử dụng cùng một nguồn cung cấp nối đất và VCC.

Bộ thu IR: Bộ thu IR có 3 chân, bên trái là chân tín hiệu, được kết nối với chân kỹ thuật số 2. Chân giữa là chân nối đất và chân cuối cùng là chân điện áp yêu cầu + 5V

HCSR04 Cảm biến tiệm cận: Cảm biến tiệm cận có 4 chân, từ trái sang phải chúng là VCC (+ 5V), Trig (chân 4), Echo (chân 3) và nối đất

Động cơ Servo SG90: Servo có 3 kết nối, màu đỏ là VCC (+ 5V), màu nâu là nối đất và màu vàng là tín hiệu (chân 5)

Bước 2: Mã

* Mã đã được tải lên dưới dạng tệp.rar, phải được giải nén *

Mã Arduino sử dụng HCSR04 và Bộ thu IR làm đầu vào, trong khi động cơ servo là đầu ra duy nhất. Một biến được gọi là "trạng thái" được sử dụng để ghi lại vị trí hiện tại của động cơ servo. 0 tương ứng với servo đang ở vị trí tắt, 1 là chỉ báo về vị trí bật.

Trong vòng lặp, bước đầu tiên là cập nhật khoảng cách cảm biến tiệm cận được ghi lại gần đây nhất (lastValue), tiếp theo là ghi lại khoảng cách hiện tại (khoảng cách), sau đó các giá trị này được so sánh. Nếu lastValue lớn hơn khoảng cách hiện tại, thì một bàn tay đang đến gần và servo sẽ quay xuống 90 độ, tắt đèn, cho rằng trạng thái hiện tại là 1. Ngược lại, nếu lastValue nhỏ hơn khoảng cách, một bàn tay là rút lại và servo sẽ quay 90 độ lên trên, bật đèn, với điều kiện trạng thái hiện tại là 0. Nếu cả hai điều kiện này đều không được đáp ứng, bộ thu IR sẽ kiểm tra tín hiệu và giải mã chúng, tạo ra "kết quả". Tùy thuộc vào kết quả, bộ thu IR sẽ quay lên hoặc xuống. Mã 0xFFE01F tương ứng với nút cộng điều khiển từ xa IR và nếu nhận được sẽ xoay servo lên trên để bật đèn, cho rằng trạng thái hiện tại là 0. Mã 0xFFA857 tương ứng với nút trừ điều khiển từ xa IR và nếu nhận được sẽ xoay servo hướng xuống để tắt đèn, với điều kiện trạng thái hiện tại là 1. Nếu không nhận được tín hiệu, mã sẽ lặp lại và tiếp tục tìm kiếm (không thể xem lại).

Bước 3: Các thành phần in 3D

Đối với dự án này, hai thành phần phải được thiết kế và in, một giá đỡ công tắc đèn cho servo và một vỏ cho tất cả các thành phần, có thể dễ dàng phù hợp với các công tắc hiện có.

• Giá đỡ công tắc đèn: Phần này được thiết kế để giữ công tắc đèn giữa các ngạnh của nó, nó cũng được thiết kế để gắn vào động cơ servo và có một lỗ để làm như vậy.
• Vỏ có 4 ngăn: một ngăn dành cho cảm biến khoảng cách, nằm ở mặt trước của vỏ, với một lỗ mở hình chữ nhật. Ngay phía trên đây là ngăn dành cho Arduino và bộ thu IR, nó có sẵn các lỗ dẫn đến các ngăn khác (để đi dây), cũng như các lỗ cho vít. Mặt sau của nhà ở được làm rỗng. Khu vực rộng lớn chứa hai ngạnh là khoang chứa mô tơ servo và breadboard, các ngạnh này được đặt cách nhau và có kích thước để lắp động cơ servo. Ngăn nhỏ hơn là ngăn cuối cùng, được lắp pin 9V.

Bước 4: Lắp ráp

1. Kết nối dây với các chân trên HCSR04, sau đó đặt cảm biến vào ngăn của nó, như được mô tả. Luồn dây qua các khe hở và đến khoang động cơ servo.
2. Kết nối dây với các chân của Bộ thu IR, sau đó cố định bộ thu vào bảng điều khiển phía trước bên trong của ngăn Arduino bằng băng dính điện, đảm bảo đầu của bộ thu nhô ra khỏi mặt bên để tránh các sự cố liên lạc. Đặt càng gần đỉnh nhà càng tốt. Chạy dây xuống khoang động cơ servo.
3. Luồn cáp đầu nối pin qua lỗ dài nhất trong vỏ, gần lỗ chính. Đảm bảo rằng cả hai phần của đầu nối nằm ở phía thích hợp (đầu nối Arduino với ngăn Arduino, đầu nối pin với ngăn chứa pin).
4. Sử dụng vít servo, kết nối khung công tắc đèn in 3D với động cơ servo như được mô tả. Sau đó, lắp động cơ servo bằng cách sử dụng các ngạnh, với các dây hướng lên trên.
5. Sử dụng Velcro để cài đặt breadboard.
6. Trước khi đặt Arduino vào vỏ của nó, hãy nối dây tất cả các thành phần vào breadboard, sau đó đến các chân Arduino thích hợp. Tất cả các thành phần phải được cung cấp điện song song. Khi hoàn tất, hãy đặt Arduino vào ngăn của nó, với cổng pin 9V hướng ra ngoài.
7. Đặt pin 9V vào vỏ và kết nối với Arduino.

Bước 5: Sử dụng

Để sử dụng thiết bị, người ta có thể đưa tay về phía thiết bị để tắt đèn hoặc ra xa thiết bị để bật đèn. Nhấn nút dấu cộng từ xa IR sẽ bật đèn và nhấn dấu trừ sẽ tắt đèn.