Θερμόμετρο RGB με χρήση PICO: 6 βήματα

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

Αυτό ήταν το τελικό αποτέλεσμα της σημερινής μας προσπάθειας. Είναι ένα θερμόμετρο που θα σας ενημερώσει για το πόσο ζεστό είναι στο δωμάτιό σας, χρησιμοποιώντας μια ταινία RGB LED τοποθετημένη σε ακρυλικό δοχείο, η οποία είναι συνδεδεμένη με έναν αισθητήρα θερμοκρασίας για να διαβάσετε τη θερμοκρασία. Και θα χρησιμοποιήσουμε το PICO για να ζωντανέψουμε αυτό το έργο.

Βήμα 1: Στοιχεία

• PICO, διαθέσιμο στο mellbell.cc ($ 17)
• Λωρίδα LED RGB 1 μέτρου
• 3 Τρανζίστορ TIP122 Darlington, δέσμη 10 στο ebay (3,31 $)
• 1 PCA9685 πρόγραμμα οδήγησης PWM 12-bit 12-bit, διαθέσιμο στο ebay (2,12 $)
• Πηγή ισχύος 12V
• 3 αντιστάσεις 1k ohm, μια δέσμη 100 στο ebay (0,99 $)
• Ένα breadboard, διαθέσιμο στο ebay (2,30 $)
• Αρσενικά - θηλυκά καλώδια jumper, ένα πακέτο 40 στο ebay (0,95 $)

Βήμα 2: Τροφοδοσία της λωρίδας RGB με τρανζίστορ και πηγή ενέργειας

Οι λωρίδες LED είναι εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων που είναι γεμάτες με LED. Χρησιμοποιούνται με πολλούς τρόπους, καθώς μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε στο σπίτι σας, στο αυτοκίνητό σας ή στο ποδήλατο. Μπορείτε ακόμη και να δημιουργήσετε δροσερά φορετά RGB χρησιμοποιώντας αυτά.

Λοιπόν, πώς λειτουργούν; Στην πραγματικότητα είναι αρκετά απλό. Όλα τα LED της λωρίδας LED συνδέονται παράλληλα και λειτουργούν σαν ένα τεράστιο LED RGB. Και για να το εκτελέσετε, απλά πρέπει να συνδέσετε τη λωρίδα σε μια πηγή ισχύος υψηλής τάσης 12v.

Για να ελέγξετε τη λωρίδα LED με μικροελεγκτή, πρέπει να διαχωρίσετε την πηγή τροφοδοσίας από την πηγή ελέγχου. Επειδή η λωρίδα LED χρειάζεται 12v και ο μικροελεγκτής μας δεν μπορεί να προσφέρει τόσο μεγάλη τάση εξόδου, και αυτός είναι ο λόγος που συνδέουμε μια εξωτερική πηγή ισχύος υψηλής τάσης 12v, ενώ στέλνουμε τα σήματα ελέγχου από το PICO μας.

Επίσης, η τρέχουσα κλήρωση κάθε κυψέλης RGB είναι υψηλή, καθώς κάθε LED σε αυτό - το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε LED - χρειάζεται 20mA για να λειτουργήσει, πράγμα που σημαίνει ότι χρειαζόμαστε 60mA για να ανάψει ένα μόνο RGB κύτταρο. Και αυτό είναι πολύ προβληματικό, επειδή οι καρφίτσες GPIO μας μπορούν να παρέχουν μόνο το μέγιστο 40mA ανά καρφίτσα και η απευθείας σύνδεση της ταινίας RGB στο PICO θα την κάψει, οπότε μην το κάνετε.

Όμως, υπάρχει μια λύση και ονομάζεται Τρανζίστορ Darlington, το οποίο είναι ένα ζευγάρι τρανζίστορ που έχει πολύ υψηλό κέρδος ρεύματος, το οποίο θα μας βοηθήσει να ενισχύσουμε το ρεύμα μας για να καλύψουμε τις ανάγκες μας.

Ας μάθουμε πρώτα για το τρέχον κέρδος. Το τρέχον κέρδος είναι μια ιδιότητα των τρανζίστορ που σημαίνει ότι το ρεύμα που διέρχεται από το τρανζίστορ θα πολλαπλασιαστεί με αυτό και η εξίσωση του μοιάζει με αυτό:

ρεύμα φόρτωσης = ρεύμα εισόδου * κέρδος τρανζίστορ.

Αυτό είναι ακόμη ισχυρότερο σε ένα τρανζίστορ Darlington, επειδή δεν είναι ένα ζευγάρι τρανζίστορ ούτε ένα, και τα αποτελέσματά τους πολλαπλασιάζονται το ένα με το άλλο, δίνοντάς μας τεράστια τρέχοντα κέρδη.

Τώρα θα συνδέσουμε τη λωρίδα LED στην εξωτερική πηγή ενέργειας, το τρανζίστορ και φυσικά το PICO.

• Βάση (τρανζίστορ) → D3 (PICO)
• Συλλέκτης (τρανζίστορ) → B (λωρίδα LED)
• Εκπομπούς (τρανζίστορ) GND
• +12 (λωρίδα LED) → +12 (πηγή ενέργειας)

Μην ξεχάσετε να συνδέσετε το GND του PICO στη γείωση των πηγών ενέργειας

Βήμα 3: Έλεγχος των χρωμάτων της λωρίδας LED RGB

Γνωρίζουμε ότι το PICO μας διαθέτει έναν μόνο PWM pin (D3) που σημαίνει ότι δεν μπορεί να ελέγξει εγγενώς τα 16 LED μας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο εισάγουμε τη μονάδα PCA9685 16 καναλιών 12-bit PWM I2C, η οποία μας επιτρέπει να επεκτείνουμε τις ακίδες PWM του PICO.

Πρώτα απ 'όλα, τι είναι το I2C;

Το I2C είναι ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας που περιλαμβάνει μόνο 2 καλώδια για την επικοινωνία με μία ή περισσότερες συσκευές, απευθύνοντας τη διεύθυνση της συσκευής και ποια δεδομένα να στείλει.

Υπάρχουν δύο τύποι συσκευών: Η πρώτη είναι η κύρια συσκευή, η οποία είναι η υπεύθυνη για την αποστολή δεδομένων και η άλλη είναι η υποτελής συσκευή, η οποία λαμβάνει τα δεδομένα. Ακολουθούν οι έξοδοι καρφιτσών της μονάδας PCA9685:

• VCC → Αυτή είναι η ισχύς για τον ίδιο τον πίνακα. 3-5v max.
• GND → Αυτός είναι ο αρνητικός πείρος και πρέπει να συνδεθεί στο GND για να ολοκληρωθεί το κύκλωμα.
• V+ → Πρόκειται για έναν προαιρετικό ακροδέκτη τροφοδοσίας που θα παρέχει ρεύμα σε servos, εάν έχετε κάποιο από αυτά συνδεδεμένο στη μονάδα σας. Μπορείτε να το αφήσετε αποσυνδεδεμένο εάν δεν χρησιμοποιείτε κανένα servos.
• SCL → Serial pin clock, και το συνδέουμε με το SCL του PICO.
• Καρφίτσα SDA → Serial Data και το συνδέουμε με το SDA του PICO.
• OE pin pin ενεργοποιημένη έξοδος, αυτός ο πείρος είναι ενεργός LOW, όταν ο pin είναι LOW όλες οι έξοδοι είναι ενεργοποιημένες, όταν είναι HIGH όλες οι έξοδοι είναι απενεργοποιημένες. Και αυτός ο προαιρετικός πείρος χρησιμοποιείται για γρήγορη ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση των ακίδων της μονάδας.

Υπάρχουν 16 θύρες, κάθε θύρα έχει V+, GND, PWM. Κάθε καρφίτσα PWM λειτουργεί εντελώς ανεξάρτητα και έχουν ρυθμιστεί για servos, αλλά μπορείτε εύκολα να τα χρησιμοποιήσετε για LED. Κάθε PWM μπορεί να χειριστεί 25mA ρεύματος, οπότε προσέξτε.

Τώρα που γνωρίζουμε ποιες είναι οι καρφίτσες της μονάδας μας και τι κάνει, ας το χρησιμοποιήσουμε για να αυξήσουμε τον αριθμό των ακίδων PWM του PICO, ώστε να μπορούμε να ελέγξουμε τη λωρίδα LED RGB.

Θα χρησιμοποιήσουμε αυτήν την ενότητα μαζί με τα τρανζίστορ TIP122 και έτσι πρέπει να τα συνδέσετε στο PICO σας:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO).
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO).
• PWM 0 (PCA9685) → BASE (πρώτο TIP122).
• PWM 1 (PCA9685) → BASE (δεύτερο TIP122).
• PWM 2 (PCA9685) → BASE (τρίτο TIP122).

Μην ξεχάσετε να συνδέσετε το GND του PICO με το GND του τροφοδοτικού. Και βεβαιωθείτε ότι ΔΕΝ συνδέετε τον πείρο PCA9685 VCC με τα +12 βολτ του τροφοδοτικού, διαφορετικά θα χαλάσει

Βήμα 4: Ελέγξτε το χρώμα της λωρίδας LED RGB ανάλογα με την ανάγνωση του αισθητήρα

Αυτό είναι το τελευταίο βήμα σε αυτό το έργο και μαζί με αυτό το έργο μας θα μετατραπεί από "ηλίθιο" σε έξυπνο και ικανό να συμπεριφέρεται ανάλογα με το περιβάλλον του. Για να το κάνουμε αυτό, θα συνδέσουμε το PICO μας με τον αισθητήρα θερμοκρασίας LM35DZ.

Αυτός ο αισθητήρας έχει αναλογική τάση εξόδου που εξαρτάται από τη θερμοκρασία γύρω του. Ξεκινά από 0v που αντιστοιχεί σε 0 Κελσίου και η τάση αυξάνεται κατά 10mV για κάθε βαθμό πάνω από 0c. Αυτό το στοιχείο είναι πολύ απλό και έχει μόνο 3 πόδια και συνδέονται ως εξής:

• VCC (LM35DZ) → VCC (PICO)
• GND (LM35DZ) → GND (PICO)
• Έξοδος (LM35DZ) → A0 (PICO)

Βήμα 5: Ο Τελικός Κώδικας

Τώρα που έχουμε όλα συνδεδεμένα με το PICO μας, ας ξεκινήσουμε να τον προγραμματίζουμε έτσι ώστε τα LED να αλλάζουν χρώμα ανάλογα με τη θερμοκρασία.

Για αυτό, χρειαζόμαστε τα εξής:

A const. μεταβλητή με το όνομα "tempSensor" με την τιμή A0 που λαμβάνει την ένδειξή της από τον αισθητήρα θερμοκρασίας

Μια ακέραια μεταβλητή που ονομάζεται "sensorReading" με αρχική τιμή 0. Αυτή είναι η μεταβλητή που θα εξοικονομήσει την ακατέργαστη ανάγνωση του αισθητήρα

Μια μεταβλητή πλωτήρα που ονομάζεται "βολτ" με την αρχική τιμή 0. Αυτή είναι η μεταβλητή που θα αποθηκεύσει τη μετατρεπόμενη τιμή ανάγνωσης του αισθητήρα σε βολτ

Μια μεταβλητή πλωτήρα που ονομάζεται "temp" με αρχική τιμή 0. Αυτή είναι η μεταβλητή που θα αποθηκεύσει τις μετρήσεις μετατροπής βολτ του αισθητήρα και θα τη μετατρέψει σε θερμοκρασία

Μια ακέραια μεταβλητή που ονομάζεται "αντιστοιχισμένη" με αρχική τιμή 0. Αυτό θα σώσει την τιμή PWM στην οποία χαρτογραφούμε τη μεταβλητή temp και αυτή η μεταβλητή ελέγχει το χρώμα της λωρίδας LED

Χρησιμοποιώντας αυτόν τον κωδικό, το PICO θα διαβάσει τα δεδομένα του αισθητήρα θερμοκρασίας, θα τα μετατρέψει σε βολτ, στη συνέχεια σε Κελσίου και τέλος θα αντιστοιχίσει το βαθμό Κελσίου σε μια τιμή PWM που μπορεί να διαβαστεί από τη λωρίδα LED μας, και αυτό ακριβώς χρειαζόμαστε.

Βήμα 6: Τελείωσες

Φτιάξαμε επίσης ένα ακρυλικό δοχείο για τη λωρίδα LED για να ανασηκωθεί με ωραίο τρόπο. Μπορείτε να βρείτε τα αρχεία CAD εδώ εάν θέλετε να τα κατεβάσετε.

Έχετε τώρα ένα φοβερό θερμόμετρο LED που σας λέει αυτόματα τη θερμοκρασία όταν το κοιτάτε, το οποίο είναι πολύ βολικό για να πούμε το λιγότερο: P

Αφήστε ένα σχόλιο εάν έχετε οποιεσδήποτε προτάσεις ή σχόλια και μην ξεχάσετε να μας ακολουθήσετε στο facebook ή να μας επισκεφθείτε στο mellbell.cc για πιο εκπληκτικό περιεχόμενο.