Điều khiển đèn huỳnh quang bằng con trỏ laser và Arduino: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Một số thành viên của Alpha One Labs Hackerspace không thích ánh sáng quá gắt do đèn huỳnh quang phát ra. Họ muốn một cách để có thể dễ dàng điều khiển từng đồ đạc, có lẽ là bằng con trỏ laser? Tôi đào ra một đống rơ le trạng thái rắn và mang chúng đến Phòng thí nghiệm. Tôi đã mua một Arduino Duemilenova và trình diễn việc sử dụng bản phác thảo ví dụ LED Blink để thực sự nhấp nháy đèn halogen. Tôi đã tìm thấy một số thông tin về việc sử dụng đèn LED làm cảm biến ánh sáng [1] và bản phác thảo Arduino thể hiện kỹ thuật [2]. Tôi thấy rằng đèn LED gần như không đủ nhạy - tia laser phải hướng thẳng vào bộ phận phát sáng hoặc đèn LED sẽ không đăng ký. Vì vậy, tôi chuyển sang phototransistor. Chúng nhạy hơn nhiều và trên một dải tần số rộng hơn. Với bộ lọc thích hợp trên bóng bán dẫn, tôi có thể làm cho nó nhạy hơn với ánh sáng đỏ và từ một phạm vi góc rộng hơn nhiều so với cảm biến. Sử dụng cách hiểu thông thường nếu bạn xây dựng mạch này - nếu bạn nghi ngờ về điều gì đó, hãy hỏi một người biết. Bạn chịu trách nhiệm về sự an toàn của mình (và của những người khác) và tuân thủ các quy tắc điện địa phương.

Bước 1: Phác thảo và một số lý thuyết

Tôi sẽ cho rằng bạn biết cách cấp nguồn cho Arduino của mình, và lấy một bản phác thảo được biên dịch và tải vào. Đối với mỗi đèn, tôi sử dụng cáp điện thoại, vì nó rẻ, có bốn dây dẫn và dù sao thì tôi cũng đã có một mớ. Tôi đã sử dụng màu đỏ cho thông thường +, màu đen cho mặt đất, màu xanh lá cây cho bộ thu phototransistor và màu vàng cho điều khiển rơ le +. Một phototransistor truyền một lượng dòng điện thay đổi theo lượng ánh sáng chiếu vào nó. Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) trong arduino đo điện áp tại chân so với mặt đất. Tôi đã xem xét bảng dữ liệu của phototransistor và xác minh bằng đồng hồ vạn năng rằng các bóng bán dẫn vượt qua 10mA ở ánh sáng đầy đủ. Sử dụng định luật Ohm, đó là khoảng 500 ohms ở 5V, Để điều khiển đèn, tôi đã sử dụng mô-đun rơle trạng thái rắn. Chúng tương đối rẻ ở mức đánh giá hiện tại mà chúng tôi cần, khoảng $ 4 cho tối đa 4A. Đảm bảo mua các mô-đun rơ le có bộ dò vạch không, đặc biệt nếu điều khiển bất cứ thứ gì cảm ứng, như đèn huỳnh quang, động cơ hoặc máy biến áp nối tường. Việc bật hoặc tắt chúng ở bất kỳ đâu nhưng điểm 0 có thể gây ra đột biến điện áp, điều này tốt nhất sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị của bạn và tệ nhất là gây ra hỏa hoạn.

Bước 2: Đấu dây đèn

Nhìn lên trần nhà và quyết định nơi bạn sẽ gắn bộ điều khiển Arduino. Hãy nhớ rằng nó sẽ cần một nguồn cung cấp 7-12v. Cắt chiều dài của dây điện thoại (hoặc cat5 hoặc bất cứ thứ gì) dài hơn khoảng hai feet so với khoảng cách từ Arduino đến mỗi đèn bạn muốn điều khiển. Hãy xem kết nối từ các đường dây điện từ công tắc đến chấn lưu. Bạn có thể đặt hàng các đầu nối (Newark Electronics bán dòng Wago 930, đó là những gì chúng tôi đã có). Sau đó, bạn sẽ không cần phải cắt các dây hiện có và có thể tháo hệ thống nếu có vấn đề gì xảy ra. khác với những gì tôi đã đưa ở trang nhất, vì tôi đã thay đổi suy nghĩ về những gì sẽ có ý nghĩa). Đảm bảo sử dụng co nhiệt và băng dính điện! Đẩy các dây màu đen vào các đầu nối của bạn và dây màu trắng (trung tính) và đất (màu xanh lá cây) chỉ đi thẳng từ đầu nối đến đầu nối. Đầu còn lại của dây dẫn đến Arduino như sau: Tất cả các dây màu đỏ (cực âm hoặc bộ thu chung) đi tới Analog 0 (cổng C0), và tất cả màu đen xuống đất. Mỗi màu xanh lá cây (cực dương hoặc cực phát) đi đến chân 8-13 (cổng B 0-5) và dây màu vàng đi đến chân 2-7 (cổng D 2-7). Đảm bảo rằng dây màu xanh lá cây và màu vàng khớp với nhau, vì cảm biến cần điều khiển rơ le thích hợp! Nếu bạn đặt màu vàng vào chốt 2, thì màu xanh lá cây từ cùng một vật cố định sẽ chuyển sang chốt 8.

Bước 3: Kiểm tra Ghi chú phác thảo và thiết kế

Trong bước này, tôi sẽ nói về một số thử thách và gian khổ mà tôi gặp phải trên đường đi và cách tôi đã vượt qua chúng, với hy vọng rằng nó sẽ hữu ích. Bạn có thể thoải mái bỏ qua bước tiếp theo nếu Nội dung Khoa học không phải là sở thích của bạn:-) Bước đầu tiên là quyết định sử dụng cảm biến điện dung hay cảm biến điện trở. Cảm biến điện trở là kết nối cảm biến thông qua một điện trở với một trong các chân analog và thực hiện analogRead và so sánh với một ngưỡng. Điều này là đơn giản nhất để thực hiện, nhưng cần rất nhiều hiệu chuẩn. Lý thuyết của cảm biến điện dung là khi phân cực ngược (- thành + đạo trình và ngược lại), một đèn LED sẽ không cho phép dòng điện chạy qua, nhưng các điện tử sẽ thu thập ở một phía và để lại phía bên kia, hiệu quả sạc một tụ điện. Ánh sáng chiếu vào đèn LED ở tần số mà nó thường phát ra sẽ thực sự gây ra dòng điện smal, làm phóng điện tụ điện này. Vì vậy, nếu chúng ta sạc 'tụ điện' của đèn LED và đếm thời gian để phóng điện qua một điện trở, chúng ta sẽ có một ý tưởng sơ bộ về lượng ánh sáng đang giảm trên đèn LED. Điều này thực sự hoạt động để trở nên đáng tin cậy hơn trên các thiết bị khác nhau và thậm chí còn hoạt động đối với các bóng bán dẫn quang! Vì chúng tôi không thực hiện phép đo quang thông chính xác và con trỏ laser sẽ xuất hiện sáng hơn nhiều so với môi trường xung quanh, chúng tôi chỉ cần tìm kiếm thời gian phóng điện ngưỡng. Phần quan trọng khác của cuộc phiêu lưu này là gỡ lỗi. Đối với những người quen thuộc với việc lập trình các hệ thống không nhúng, một phương pháp phổ biến là thêm các câu lệnh in tại các điểm quan trọng trong mã. Điều này cũng áp dụng cho các hệ thống nhúng, nhưng khi đếm từng micro giây, lượng thời gian để Serial.write ("x là"); Serial.writeln (x); thực sự là khá quan trọng và bạn có thể bỏ lỡ rất nhiều sự kiện trong quá trình này. Vì vậy, hãy nhớ luôn đặt báo cáo in của bạn bên ngoài các vòng quan trọng hoặc bất kỳ lúc nào bạn mong đợi một sự kiện. Đôi khi nhấp nháy đèn LED là đủ để cho bạn biết bạn đã đến một điểm nhất định trong mã.

Bước 4: Thêm điều khiển web

Nếu bạn đã xem qua bản phác thảo, bạn nhận thấy rằng tôi cũng đọc cổng nối tiếp và hành động trên một vài lệnh ký tự đơn lẻ. Ký tự 'n' bật tất cả đèn và 'f' tắt chúng. Các số '0' - '5' chuyển đổi trạng thái của ánh sáng được kết nối với đầu ra kỹ thuật số đó. Serial.writes cũng xuất ra bất cứ khi nào đèn được thay đổi từ đầu vào của người dùng, vì vậy trang có thể có các bản cập nhật Ajax để hiển thị trạng thái hiện tại. Một thứ khác mà tôi sẽ thử nghiệm là phát hiện chuyển động trong phòng. Con người phản xạ ánh sáng, và khi họ di chuyển, ánh sáng sẽ thay đổi. Đó là phần 'delta' của các câu lệnh viết mà tôi có.