Chiếu sáng xung quanh tại nhà sử dụng PICO: 9 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Bạn đã không bao giờ muốn thay đổi tâm trạng căn phòng của mình bằng cách thay đổi màu sắc của ánh sáng? Hôm nay bạn sẽ học cách thực hiện chính xác điều đó. Bởi vì, với dự án này, bạn sẽ tạo ra một hệ thống chiếu sáng xung quanh RGB được điều khiển bằng Bluetooth mà bạn có thể đặt ở bất kỳ đâu trong nhà của mình và có màu cho nó theo cách bạn muốn.

Dự án này sẽ sử dụng PICO, một dải LED RGB, một số bóng bán dẫn và linh kiện điện, và một ứng dụng mà bạn sẽ học cách tạo bằng cách sử dụng trình phát minh ứng dụng MIT.

Bước 1: Các thành phần

Đây là những thành phần cần thiết để tạo dự án này và chúng là:

• PICO, có trên mellbell.cc ($ 17,0)
• Một dải LED RGB 4 mét (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 bóng bán dẫn TIP122 Darlington, một gói 10 bóng bán dẫn có sẵn trên ebay ($ 1,22)
• 1 trình điều khiển PWM 16 kênh 12 bit PCA9685, có sẵn trên ebay ($ 2,07)
• 1 mô-đun Bluetooth HC-05, có sẵn trên ebay ($ 3,51)
• Nguồn điện 12 volt 5 Amp
• 3 điện trở 1 k ohm, gói 100 trên ebay ($ 0,99)
• 1 Breadboard, có sẵn trên ebay ($ 2,32)

Bước 2: Cấp nguồn cho dải LED RGB

Tất nhiên chúng tôi muốn kết nối dải LED với PICO của chúng tôi để thắp sáng và điều khiển nó.

Tuy nhiên, trước khi thực hiện bất cứ điều gì, chúng ta cần thực hiện một số phép toán để biết dải đèn LED của chúng ta sẽ hút bao nhiêu dòng điện từ nguồn điện. Trong dải mà chúng tôi đang làm việc, mỗi đèn LED trong một ô RGB duy nhất vẽ 20mA, tổng cộng là 60mA cho toàn bộ ô RGB. Dải của chúng tôi có 20 ô RGB trên mỗi mét và chúng tôi có một ô dài 4 mét. Có nghĩa là tổng dòng điện của chúng ta rút ra ở cường độ cực đại là:

4 (mét) * 20 (cell / mét) * 60 (mA) = 4800mA

Lần rút thăm này sẽ khác nhau tùy thuộc vào cường độ mà bạn đang làm việc, nhưng chúng tôi đã tính toán với các con số cao nhất có thể, để chúng tôi có thể làm việc tự do và an toàn với dải RGB. Bây giờ, chúng ta cần một nguồn điện có thể cung cấp cho chúng ta 4,8A.

Nguồn điện tốt nhất mà chúng ta có thể sử dụng là bộ cấp nguồn / bộ chuyển đổi nguồn AC thành DC, chúng ta cũng cần nó cung cấp 12 volt và ít nhất 4,8 amps. Và chúng tôi có chính xác điều đó, vì nguồn điện mà chúng tôi đang sử dụng cung cấp 12 volt và 5 ampe, chính xác là những gì chúng tôi cần.

Bước 3: Kết nối dải RGB với nguồn điện

Nguồn điện là một thiết bị điện có chức năng chuyển đổi loại năng lượng điện này sang loại năng lượng điện khác. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi sẽ sử dụng nó để chuyển đổi nguồn AC 220v sang nguồn DC 12v.

Ba thiết bị đầu cuối đầu tiên là đầu vào từ nguồn điện AC:

• L → trực tiếp
• N → trung tính
• GND → trái đất

Bốn đầu cuối là đầu ra cho thiết bị điện bạn cần. Nó được chia thành hai "phần", một cho đầu ra tích cực và một cho đầu ra âm. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi sẽ sử dụng như sau:

• V- → phủ định
• V + → tích cực

Và chúng tôi kết nối chúng như sau:

• Dây nâu (nguồn AC) → L (sống)
• Dây màu xanh lam (nguồn AC) → N (trung tính)
• Dây màu xanh lá cây (nguồn AC) → GND (đất)

Và dây màu đỏ và đen là nguồn DC 12v đầu ra:

• Dây màu đỏ → đầu ra tích cực (V +)
• Dây đen → âm đầu ra (V-)

Bây giờ hãy kết nối tất cả các thành phần của chúng tôi với PICO!

Bước 4: Kết nối mọi thứ với PICO

Như chúng tôi đã nói trước đó, dải LED cần 12v và 4.8A để hoạt động đầy đủ. Và chúng tôi biết rằng dòng điện tối đa mà bất kỳ chân PICO nào có thể cung cấp chỉ là 40mA, không đủ. Nhưng, có một giải pháp cho điều này, đó là Transistor Darlington TIP122, có thể được sử dụng để điều khiển tải công suất cao bằng cách sử dụng một lượng nhỏ dòng điện và điện áp.

Cách đấu dây khá đơn giản, chúng ta sẽ nối chân đế của transistor với chân PICO’s D3 để điều khiển độ sáng dải led bằng kỹ thuật PWM, bộ phát với GND, bộ thu với tải.

• Cơ sở (TIP122) → D3 (PICO)
• Bộ thu (TIP122) → B (Dải đèn LED)
• Máy phát (TIP122) → GND

Ngoài ra, chúng tôi đang sử dụng một nút nhấn để bật hoặc tắt dải đèn LED.

Nút nhấn là một thành phần chỉ kết nối hai điểm trong mạch khi nó được nhấn, nó không có cực tính nên chúng ta có thể kết nối mà không cần quan tâm đến chân nào đi về phía nào. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi sẽ kết nối một trong các chân của nút nhấn với GND thông qua một điện trở kéo xuống và kết nối chân còn lại với VCC (5 volt). Sau đó, chúng ta sẽ kết nối D2 của PICO với chân của nút nhấn đã được kết nối với GND.

Vì vậy, khi nhấn nút, chân D2 của PICO sẽ đọc là CAO (5 volt) và khi không nhấn, chân D2 của PICO sẽ đọc ở mức thấp (0 volt).

Sau đó, chúng tôi sẽ kết nối đèn LED với nguồn điện và bóng bán dẫn TIP122.

• +12 (dải LED) → đầu ra 12 volt dương (nguồn điện)
• B (Dải đèn LED) → bộ thu (TIP122).

Đừng quên kết nối dây âm đầu ra của nguồn điện (dây đen) với chân PICO’s GND

Bước 5: Kết nối dải RGB với PCA9685

Bây giờ chúng ta có thể kiểm soát một màu duy nhất từ dải RGB, hãy làm cho nó có thể kiểm soát tất cả các màu của dải RGB. Để làm như vậy, chúng ta phải sử dụng tín hiệu PWM để điều khiển dải.

Như chúng ta đã biết, PICO chỉ có một đầu ra PWM duy nhất và cách khắc phục cho điều đó là mô-đun mở rộng chân PWM PCA9685. Mô-đun này mở rộng các chân PWM của bo mạch của bạn và chúng tôi sẽ sử dụng nó cùng với một số bóng bán dẫn TIP122 Darlington để khắc phục sự cố này.

Cách đấu dây của mạch rất đơn giản và nó diễn ra như sau:

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

Chúng tôi phải cấp nguồn cho mô-đun PCA9685 bằng PICO để nó có thể hoạt động bình thường.

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

Ở đây chúng tôi kết nối các chân giao thức I2C của PCA9685 SCL và SDA với D3 và D2 của PICO, để chúng có thể giao tiếp với nhau.

Sau đó, chúng tôi kết nối +12 của dải RGB với dây dẫn dương của nguồn điện và các dây dẫn G, R, B của dải RGB với chân bộ điều khiển TIP122 để cung cấp nguồn điện cần thiết cho dải LED từ nguồn điện bên ngoài.

Mã này rất đơn giản, chúng ta chỉ cần bật và tắt tất cả ba màu của dải LED riêng lẻ ở mỗi màu, vì vậy chúng tôi đang tạo hai vòng lặp for cho mỗi màu, vòng lặp for đầu tiên là để tăng ánh sáng cường độ và cường độ thứ hai là giảm cường độ ánh sáng,

Bước 6: Tạo ứng dụng di động

Bây giờ chúng tôi muốn xây dựng ứng dụng di động cho phép chúng tôi kiểm soát cường độ của từng màu riêng lẻ. Và chúng tôi sẽ sử dụng công cụ phát minh ứng dụng MIT để làm điều đó.

Đầu tiên, bạn phải truy cập trang web chính thức của nhà phát minh ứng dụng MIT và tạo một tài khoản bằng email của bạn.

Trong thiết kế mà chúng tôi sẽ sử dụng, chúng tôi có:

• Một công cụ chọn danh sách, "Kết nối với hệ thống chiếu sáng xung quanh của bạn". Nhấn vào danh sách / nút này sẽ mở menu có các thiết bị được ghép nối Bluetooth, nơi chúng tôi sẽ chọn thiết bị Bluetooth của mình.
• Ba thanh trượt để kiểm soát các màu riêng lẻ
• Nhãn phía trên mỗi thanh trượt sẽ được cập nhật tùy thuộc vào vị trí của thanh trượt
• Thêm thành phần ứng dụng khách Bluetooth, để cấp cho ứng dụng quyền sử dụng Bluetooth của thiết bị

Mã sẽ được chia thành hai phần:

Kết nối Bluetooth

Hai dòng đầu tiên của mã xử lý quá trình giao tiếp Bluetooth, vì chúng cung cấp cho bạn khả năng thêm thiết bị và chọn thiết bị để ghép nối.

Gửi dữ liệu

Phần còn lại của mã là để gửi dữ liệu. Vì nó kiểm soát việc trượt các thanh trượt có ý nghĩa như thế nào đối với PICO, nó cũng cập nhật các giá trị đọc nhãn của thanh trượt.

Bạn có thể tải xuống ứng dụng nếu không muốn tự tạo. Bạn cũng có thể tải xuống sau đó nhập nó cùng với thiết kế trong công cụ phát minh ứng dụng MIT và tùy chỉnh nó theo ý thích của bạn.

Bước 7: Giao tiếp Mô-đun Bluetooth HC-05

Bây giờ chúng tôi chỉ cần thêm kết nối Bluetooth vào PICO của mình và chúng tôi sẽ làm như vậy bằng cách sử dụng mô-đun Bluetooth HC-05.

Mô-đun này rất đơn giản và dễ sử dụng, vì nó là mô-đun SPP (Giao thức cổng nối tiếp), có nghĩa là nó chỉ cần hai dây (Tx và Rx) để giao tiếp với PICO. Mô-đun này cũng hoạt động như nô lệ và chính, và có phạm vi kết nối khoảng 15 mét.

Đầu ra pin mô-đun Bluetooth HC-05:

• EN hoặc KEY → Nếu được đưa về mức CAO trước khi cấp nguồn, nó sẽ buộc chế độ thiết lập lệnh AT.
• VCC → +5 điện
• GND → Tiêu cực
• Tx → Truyền dữ liệu từ mô-đun HC-05 đến máy thu nối tiếp của PICO
• Rx → Nhận dữ liệu nối tiếp từ máy phát nối tiếp của PICO
• Trạng thái → Cho biết thiết bị đã được kết nối hay chưa

Và đây là cách bạn kết nối nó với PICO:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• GND (HC-05) → GND (PICO)
• Tx (HC-05) → Rx (PICO)
• Rx (HC-05) → Tx (PICO)

Bây giờ chúng tôi đã kết nối mô-đun Bluetooth với PICO, hãy chỉnh sửa chương trình của chúng tôi để chúng tôi có thể điều khiển dải đèn LED từ điện thoại của mình.

Bước 8: Mã hóa mô-đun Bluetooth

Theo kế hoạch của chúng tôi, chúng tôi muốn có khả năng điều khiển các dải đèn LED từ điện thoại của mình. Và chúng tôi không chỉ muốn điều khiển dải đèn LED mà còn muốn điều khiển từng màu riêng lẻ.

Và chúng tôi sẽ làm điều đó bằng cách mỗi thanh trượt từ ứng dụng của chúng tôi gửi một bộ giá trị khác nhau đến PICO:

• Thanh trượt màu đỏ gửi giá trị từ 1000 đến 1010
• Thanh trượt màu xanh lá cây sẽ gửi một giá trị trong khoảng thời gian từ 2000-2010
• Thanh trượt màu xanh lam gửi một giá trị trong khoảng 3000-3010

Chúng tôi sẽ sử dụng điều kiện "nếu" để kiểm tra dữ liệu và biết phạm vi giá trị nào đang thay đổi. Ví dụ: nếu giá trị thay đổi trong khoảng từ 1000 đến 1010, PICO sẽ biết rằng chúng ta đang thay đổi màu đỏ và nó sẽ ánh xạ lại nó cho phù hợp. Nó cũng sẽ thực hiện điều này cho tất cả các giá trị mà bạn đã tạo, cho phép bạn kiểm soát từng màu riêng biệt bằng thanh trượt của nó.

Bước 9: Dự án của bạn đã hoạt động

Chúng tôi đã học cách tính toán công suất cần thiết cho dải LED RGB, cách sử dụng bóng bán dẫn để thao tác các giá trị hiện tại và cách quyết định nguồn điện cần thiết để thực hiện tất cả những điều đó. Chúng tôi cũng đã học cách tạo ứng dụng di động bằng công cụ phát minh ứng dụng MIT và cách kết nối nó qua Bluetooth với PICO.

Và với tất cả những kỹ năng mới của mình, bạn đã có thể tạo ra một dải đèn LED mà bạn có thể đặt ở bất cứ đâu trong nhà và chiếu sáng với bất kỳ màu nào bạn muốn, điều đó thật tuyệt phải không?

Đừng quên đặt câu hỏi nếu có, hẹn gặp lại các bạn trong những dự án tiếp theo: D