E-Switch: 5 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Αυτό το διδακτικό δημιουργήθηκε για να εκπληρώσει την απαίτηση έργου του Makecourse στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα (www.makecourse.com).

Το e-Switch είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί Arduino Uno, δέκτη IR και αισθητήρα εγγύτητας HCSR04 για τον έλεγχο ενός σερβοκινητήρα που είναι προσαρτημένος σε ένα διακόπτη φώτων. Αυτό το προϊόν δημιουργήθηκε για εξοικονόμηση ενέργειας και πρόσθετη ευκολία πρόσβασης μέσω τηλεχειριστηρίου. Το προϊόν διαφέρει από τα υπάρχοντα στο ότι είναι έτοιμο για εγκατάσταση, χρειάζεται μόνο να βιδωθεί πάνω από έναν υπάρχοντα διακόπτη φώτων, χωρίς να απαιτείται περαιτέρω συναρμολόγηση ή καλωδίωση. Τα υλικά που απαιτούνται αναφέρονται παρακάτω:

• Arduino Uno
• Αισθητήρας εγγύτητας HCSR04
• Δέκτης IR + Τηλεχειριστήριο
• Σερβοκινητήρας SG90
• Τρισδιάστατος εκτυπωτής + νήμα PLA
• Καλώδια
• Μικρό Breadboard
• Velcro
• Ηλεκτρική ταινία

Βήμα 1: Καλωδίωση

Για αυτό το κύκλωμα υπάρχουν 3 εξωτερικά εξαρτήματα, ο σερβο, ο αισθητήρας εγγύτητας και ο δέκτης IR. Όλα τα εξαρτήματα πρέπει να συνδεθούν παράλληλα χρησιμοποιώντας την ίδια παροχή γείωσης και VCC.

Δέκτης IR: Ο δέκτης IR έχει 3 ακίδες, αριστερά είναι ο ακροδέκτης σήματος, ο οποίος είναι συνδεδεμένος με τον ψηφιακό ακροδέκτη 2. Ο μεσαίος πείρος είναι ο ακροδέκτης γείωσης και ο τελευταίος είναι ο πείρος τάσης που απαιτεί +5V

HCSR04 Αισθητήρας εγγύτητας: Ο αισθητήρας εγγύτητας έχει 4 ακίδες, από αριστερά προς τα δεξιά είναι VCC (+5V), Trig (pin 4), Echo (ακίδα 3) και γείωση

SG90 Servo Motor: Το σερβο έχει 3 συνδέσεις, το κόκκινο είναι VCC (+5V), το καφέ είναι αλεσμένο και το κίτρινο είναι σήμα (pin 5)

Βήμα 2: Κωδικός

*Ο κωδικός έχει μεταφορτωθεί ως αρχείο.rar, πρέπει να αποσυμπιεστεί*

Ο κώδικας Arduino χρησιμοποιεί το HCSR04 και τον δέκτη IR ως εισόδους, ενώ ο σερβοκινητήρας είναι η μόνη έξοδος. Μια μεταβλητή που ονομάζεται "κατάσταση" χρησιμοποιείται για την καταγραφή της τρέχουσας θέσης των σερβοκινητήρων. 0 αντιστοιχεί στο σερβο που βρίσκεται στη θέση απενεργοποίησης, το 1 είναι ενδεικτικό της θέσης ενεργοποίησης.

Στον βρόχο, το πρώτο βήμα είναι να ενημερώσετε την τελευταία καταγεγραμμένη απόσταση αισθητήρα εγγύτητας (lastValue), το επόμενο είναι να καταγράψετε την τρέχουσα απόσταση (απόσταση) και, στη συνέχεια, αυτές οι τιμές συγκρίνονται. Εάν το lastValue είναι μεγαλύτερο από την τρέχουσα απόσταση, τότε πλησιάζει ένα χέρι και το σερβο θα γυρίσει 90 μοίρες προς τα κάτω, σβήνοντας τα φώτα, δεδομένου ότι η τρέχουσα κατάσταση είναι 1. Αλλιώς, αν lastValue είναι μικρότερη από την απόσταση, ένα χέρι είναι αποσύρεται και το σερβο θα περιστραφεί 90 μοίρες προς τα πάνω, ανάβοντας τα φώτα, δεδομένου ότι η τρέχουσα κατάσταση είναι 0. Εάν καμία από αυτές τις προϋποθέσεις δεν πληρούται, ο δέκτης IR ελέγχει για σήματα και τα αποκωδικοποιεί, παράγοντας "αποτελέσματα". Ανάλογα με το αποτέλεσμα, ο δέκτης IR θα ενεργοποιηθεί ή θα μειωθεί. Ο κωδικός 0xFFE01F αντιστοιχεί στο κουμπί IR τηλεχειριστήρια συν και αν ληφθεί θα περιστρέψει το σερβο προς τα πάνω για να ανάψει το φως, δεδομένου ότι η τρέχουσα κατάσταση είναι 0. Ο κωδικός 0xFFA857 αντιστοιχεί στο κουμπί IR τηλεχειριστήρια μείον, και εάν ληφθεί θα περιστρέψει το σερβο προς τα κάτω για να σβήσει το φως, δεδομένου ότι η τρέχουσα κατάσταση είναι 1. Εάν δεν ληφθεί κανένα σήμα, ο κώδικας περιτυλίγεται και συνεχίζει την αναζήτηση (irrecv.resume).

Βήμα 3: Τρισδιάστατα τυπωμένα εξαρτήματα

Για αυτό το έργο, έπρεπε να σχεδιαστούν και να εκτυπωθούν δύο εξαρτήματα, ένας βραχίονας διακόπτη φώτων για το σερβο και ένα περίβλημα για όλα τα εξαρτήματα, που θα μπορούσαν να ταιριάζουν εύκολα στους υπάρχοντες διακόπτες.

• Στήριγμα διακόπτη φωτός: Αυτό το κομμάτι έχει σχεδιαστεί για να συγκρατεί ένα διακόπτη φωτός μεταξύ των προεξοχών του, έχει σχεδιαστεί επίσης για να συνδέεται με σερβοκινητήρα και έχει μια τρύπα για τέτοια.
• Το περίβλημα διαθέτει 4 διαμερίσματα: το ένα για τον αισθητήρα εγγύτητας, το οποίο βρίσκεται στην μπροστινή βάση του περιβλήματος, με ορθογώνιο άνοιγμα. Ακριβώς πάνω από αυτό είναι ένα διαμέρισμα για τον δέκτη Arduino και IR, έχει ενσωματωμένες οπές που οδηγούν στα άλλα διαμερίσματα (για καλωδίωση), καθώς και οπές για βίδες. Το πίσω μέρος του περιβλήματος είναι κοίλο. Η μεγάλη περιοχή που περιέχει δύο ακροδέκτες είναι ο σερβοκινητήρας και ο χώρος του ψωμιού, οι προεξοχές απέχουν μεταξύ τους και έχουν μέγεθος για την τοποθέτηση του σερβοκινητήρα. Το μικρότερο διαμέρισμα είναι το τελευταίο και είναι κατάλληλο για μπαταρία 9V.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση

1. Συνδέστε καλώδια στις ακίδες του HCSR04 και, στη συνέχεια, τοποθετήστε τον αισθητήρα στη θήκη του, όπως απεικονίζεται. Περάστε τα καλώδια μέσα από τα ανοίγματα και στο διαμέρισμα του σερβοκινητήρα.
2. Συνδέστε καλώδια στις ακίδες του δέκτη IR, στη συνέχεια στερεώστε τον δέκτη στο εσωτερικό μπροστινό πλαίσιο του διαμερίσματος Arduino χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ταινία, διασφαλίζοντας ότι η κεφαλή του δέκτη εξέρχεται από το πλάι, για να αποφευχθούν προβλήματα επικοινωνίας. Τοποθετήστε όσο το δυνατόν πιο κοντά στην κορυφή του περιβλήματος. Τραβήξτε τα καλώδια μέχρι το διαμέρισμα του σερβοκινητήρα.
3. Περάστε το καλώδιο του συνδετήρα της μπαταρίας από τη μεγαλύτερη τρύπα στο περίβλημα, κοντά στο κεντρικό άνοιγμα. Βεβαιωθείτε ότι και τα δύο μέρη του συνδέσμου βρίσκονται στην κατάλληλη πλευρά (σύνδεσμος Arduino στο διαμέρισμα Arduino, σύνδεσμος μπαταρίας στο διαμέρισμα μπαταρίας).
4. Χρησιμοποιώντας μια βίδα σερβομηχανισμού, συνδέστε το βραχίονα διακόπτη φώτων 3D με τον σερβοκινητήρα όπως απεικονίζεται. Στη συνέχεια, τοποθετήστε τον σερβοκινητήρα χρησιμοποιώντας τις προεξοχές, με τα καλώδια στραμμένα προς τα πάνω.
5. Χρησιμοποιήστε το Velcro για να εγκαταστήσετε το breadboard.
6. Πριν τοποθετήσετε το Arduino στο περίβλημα του, συνδέστε όλα τα εξαρτήματα με το ψωμί και μετά στις κατάλληλες ακίδες Arduino. Όλα τα εξαρτήματα πρέπει να τροφοδοτούνται παράλληλα. Όταν τελειώσετε, τοποθετήστε το Arduino στο διαμέρισμα του, με τη θύρα μπαταρίας 9V στραμμένη προς τα έξω.
7. Τοποθετήστε την μπαταρία 9V στο περίβλημα της και συνδεθείτε στο Arduino.

Βήμα 5: Χρήση

Για να χρησιμοποιήσετε τη συσκευή, μπορεί κάποιος να φέρει το χέρι του προς τη συσκευή για να σβήσει τα φώτα ή μακριά από τη συσκευή για να ανάψει τα φώτα. Πατώντας το κουμπί IR τηλεχειριστήρια συν θα ανάψουν τα φώτα και πατώντας μείον θα σβήσουν τα φώτα.