Nhiệt kế RGB sử dụng PICO: 6 bước

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

Đó là kết quả cuối cùng cho sự cố gắng của chúng tôi ngày hôm nay. Đây là một nhiệt kế sẽ cho bạn biết nhiệt độ trong phòng của bạn ấm như thế nào, bằng cách sử dụng dải đèn LED RGB đặt trong hộp acrylic, được kết nối với cảm biến nhiệt độ để đọc nhiệt độ. Và chúng tôi sẽ sử dụng PICO để đưa dự án này đi vào cuộc sống.

Bước 1: Các thành phần

• PICO, có trên mellbell.cc ($ 17)
• Dải đèn LED RGB 1 mét
• 3 bóng bán dẫn TIP122 Darlington, một gói 10 bóng bán dẫn trên ebay ($ 3,31)
• 1 trình điều khiển PWM 16 kênh 12-bit PCA9685, có sẵn trên ebay ($ 2,12)
• Nguồn 12v
• 3 điện trở 1k ohm, gói 100 trên ebay ($ 0,99)
• Một breadboard, có sẵn trên ebay ($ 2,30)
• Dây nhảy nam - nữ, gói 40 chiếc trên ebay ($ 0,95)

Bước 2: Cấp nguồn cho dải RGB bằng bóng bán dẫn và nguồn điện

Dải LED là bảng mạch linh hoạt được gắn đèn LED. Chúng được sử dụng theo nhiều cách, vì bạn có thể sử dụng chúng trong nhà, ô tô hoặc xe đạp của mình. Bạn thậm chí có thể tạo các thiết bị đeo RGB thú vị bằng cách sử dụng chúng.

Vậy, chúng hoạt động như thế nào? Nó thực sự khá đơn giản. Tất cả các đèn LED trong dải đèn LED được kết nối song song và chúng hoạt động giống như một đèn LED RGB khổng lồ. Và để chạy nó, bạn chỉ cần kết nối dải với nguồn điện 12v hiện tại.

Để điều khiển dải LED bằng vi điều khiển, bạn cần tách nguồn điện ra khỏi nguồn điều khiển. Bởi vì dải LED cần 12v và bộ vi điều khiển của chúng tôi không thể cung cấp nhiều điện áp đầu ra này và đó là lý do tại sao chúng tôi kết nối nguồn điện dòng cao 12v bên ngoài, đồng thời gửi tín hiệu điều khiển từ PICO của chúng tôi.

Ngoài ra, mức thu hút hiện tại của mỗi ô RGB là cao, vì mỗi đèn LED đơn trong đó - đèn LED đỏ, xanh lá cây và xanh lam - cần 20mA để hoạt động, có nghĩa là chúng ta cần 60mA để phát sáng một ô RGB duy nhất. Và điều đó rất có vấn đề, bởi vì các chân GPIO của chúng tôi chỉ có thể cung cấp tối đa 40mA cho mỗi chân và việc kết nối trực tiếp dải RGB với PICO sẽ làm cháy nó, vì vậy vui lòng không làm điều đó.

Nhưng, có một giải pháp, và nó được gọi là Darlington Transistor, là một cặp bóng bán dẫn có độ lợi dòng điện rất cao, sẽ giúp chúng ta tăng cường dòng điện để đáp ứng nhu cầu của chúng ta.

Chúng ta hãy tìm hiểu thêm về mức tăng hiện tại trước. Độ lợi hiện tại là một thuộc tính của bóng bán dẫn có nghĩa là dòng điện đi qua bóng bán dẫn sẽ được nhân với nó và phương trình của nó có dạng như sau:

dòng tải = dòng điện đầu vào * độ lợi của bóng bán dẫn.

Điều này thậm chí còn mạnh hơn trong bóng bán dẫn Darlington, bởi vì nó là một cặp bóng bán dẫn không phải là một bóng bán dẫn duy nhất, và hiệu ứng của chúng được nhân lên với nhau, tạo ra cho chúng ta mức tăng cường độ dòng điện lớn.

Bây giờ chúng tôi sẽ kết nối dải LED với nguồn điện bên ngoài, bóng bán dẫn và tất nhiên là PICO của chúng tôi.

• Cơ sở (bóng bán dẫn) → D3 (PICO)
• Bộ thu (bóng bán dẫn) → B (dải LED)
• Máy phát (bóng bán dẫn) → GND
• +12 (dải LED) → +12 (nguồn điện)

Đừng quên kết nối GND của PICO với mặt đất nguồn điện

Bước 3: Kiểm soát màu sắc của dải LED RGB

Chúng tôi biết rằng PICO của chúng tôi có một chân PWM duy nhất (D3) có nghĩa là nó không thể điều khiển tự nhiên 16 đèn LED của chúng tôi. Đây là lý do tại sao chúng tôi giới thiệu mô-đun PWM I2C 16 kênh 12-bit PCA9685, cho phép chúng tôi mở rộng các chân PWM của PICO.

Trước hết, I2C là gì?

I2C là một giao thức truyền thông chỉ bao gồm 2 dây để giao tiếp với một hoặc nhiều thiết bị bằng cách xác định địa chỉ của thiết bị và dữ liệu nào cần gửi.

Có hai loại thiết bị: Loại thứ nhất là thiết bị chủ, thiết bị này chịu trách nhiệm gửi dữ liệu và loại còn lại là thiết bị phụ, nhận dữ liệu. Đây là chân cắm của mô-đun PCA9685:

• VCC → Đây là sức mạnh cho chính hội đồng quản trị. Tối đa 3-5v.
• GND → Đây là chân âm, và nó phải được kết nối với GND để hoàn thành mạch.
• V + → Đây là chân nguồn tùy chọn sẽ cung cấp điện cho các servo nếu bạn có bất kỳ chân nào trong số chúng được kết nối với mô-đun của mình. Bạn có thể ngắt kết nối nếu bạn không sử dụng bất kỳ dịch vụ nào.
• SCL → Chân đồng hồ nối tiếp, và chúng tôi kết nối nó với SCL của PICO.
• SDA → chân Dữ liệu nối tiếp và chúng tôi kết nối nó với SDA của PICO.
• OE → chân cho phép đầu ra, chân này đang hoạt động THẤP, khi chân THẤP tất cả các đầu ra được bật, khi nó CAO tất cả các đầu ra sẽ bị vô hiệu hóa. Và chân tùy chọn này được sử dụng để bật hoặc tắt nhanh các chân của mô-đun.

Có 16 cổng, mỗi cổng có V +, GND, PWM. Mỗi chân PWM được chạy hoàn toàn độc lập và chúng được thiết lập cho các servo nhưng bạn có thể sử dụng chúng cho đèn LED một cách dễ dàng. Mỗi PWM có thể xử lý 25mA dòng điện vì vậy hãy cẩn thận.

Bây giờ chúng ta đã biết các chân của mô-đun của chúng tôi và chức năng của nó, hãy sử dụng nó để tăng số lượng chân PWM của PICO, để chúng tôi có thể điều khiển dải LED RGB của mình.

Chúng tôi sẽ sử dụng mô-đun này cùng với các bóng bán dẫn TIP122 và đây là cách bạn nên kết nối chúng với PICO của mình:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO).
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO).
• PWM 0 (PCA9685) → BASE (TIP122 đầu tiên).
• PWM 1 (PCA9685) → BASE (TIP122 thứ hai).
• PWM 2 (PCA9685) → BASE (TIP122 thứ ba).

Đừng quên kết nối GND của PICO với GND của nguồn điện. Và đảm bảo KHÔNG kết nối chân PCA9685 VCC với +12 volt của nguồn điện, nếu không nó sẽ bị hỏng

Bước 4: Kiểm soát màu dải LED RGB tùy thuộc vào chỉ số của cảm biến

Đây là bước cuối cùng trong dự án này, và cùng với nó, dự án của chúng tôi sẽ chuyển từ "ngu ngốc" sang trở nên thông minh và có khả năng ứng xử tùy thuộc vào môi trường của nó. Để làm điều đó, chúng tôi sẽ kết nối PICO của chúng tôi với cảm biến nhiệt độ LM35DZ.

Cảm biến này có điện áp đầu ra tương tự phụ thuộc vào nhiệt độ xung quanh nó. Nó bắt đầu ở 0v tương ứng với 0 C, và điện áp tăng 10mV cho mỗi độ trên 0c. Thành phần này rất đơn giản và chỉ có 3 chân, và chúng được kết nối như sau:

• VCC (LM35DZ) → VCC (PICO)
• GND (LM35DZ) → GND (PICO)
• Đầu ra (LM35DZ) → A0 (PICO)

Bước 5: Mã cuối cùng

Bây giờ chúng ta đã kết nối mọi thứ với PICO của mình, hãy bắt đầu lập trình nó để các đèn LED thay đổi màu tùy thuộc vào nhiệt độ.

Đối với điều này, chúng tôi cần những thứ sau:

Một const. biến có tên "tempSensor" với giá trị A0 nhận giá trị của nó từ cảm biến nhiệt độ

Một biến số nguyên có tên là "sensorReading" với giá trị ban đầu là 0. Đây là biến sẽ lưu kết quả đọc cảm biến thô

Một biến float có tên là "vôn" với giá trị ban đầu là 0. Đây là biến sẽ lưu giá trị đọc thô của cảm biến được chuyển đổi thành vôn

Một biến float có tên là "temp" với giá trị ban đầu là 0. Đây là biến sẽ lưu các chỉ số vôn cảm biến được chuyển đổi và chuyển nó thành nhiệt độ

Một biến Integer có tên "được ánh xạ" với giá trị ban đầu là 0. Điều này sẽ lưu giá trị PWM mà chúng tôi ánh xạ biến tạm thời vào và biến này kiểm soát màu dải LED

Sử dụng mã này, PICO sẽ đọc dữ liệu của cảm biến nhiệt độ, chuyển đổi nó thành vôn, sau đó thành độ C, và cuối cùng nó ánh xạ độ C thành một giá trị PWM có thể được đọc bởi dải đèn LED của chúng tôi và đó chính xác là những gì chúng tôi cần.

Bước 6: Bạn đã hoàn tất

Chúng tôi cũng đã làm một hộp đựng bằng acrylic cho dải đèn LED để làm cho nó đứng lên một cách đẹp mắt. Bạn có thể tìm thấy các tệp CAD tại đây nếu bạn muốn tải chúng xuống.

Bây giờ bạn đã có một nhiệt kế LED tuyệt đẹp, tự động cho bạn biết nhiệt độ khi bạn nhìn vào nó, điều này khá tiện lợi để nói rằng: P

Để lại bình luận nếu bạn có bất kỳ đề xuất hoặc phản hồi nào, và đừng quên theo dõi chúng tôi trên facebook hoặc ghé thăm chúng tôi trên mellbell.cc để biết thêm nội dung tuyệt vời.