Ελέγξτε τα φώτα φθορισμού με δείκτη λέιζερ και Arduino: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Σε μερικά μέλη του Alpha One Labs Hackerspace δεν αρέσει το σκληρό φως που δίνουν τα φθορίζοντα φωτιστικά. Theyθελαν έναν τρόπο για να μπορούν να ελέγχουν εύκολα τα μεμονωμένα εξαρτήματα, ίσως με δείκτη λέιζερ; Το πήρα σωστά. Έσκαψα ένα σωρό ρελέ στερεάς κατάστασης και τα έφερα στο Εργαστήριο. Αγόρασα ένα Arduino Duemilenova και απέδειξα τη χρήση του παραδείγματος σκίτσου LED Blink για να αναβοσβήνει μια λάμπα αλογόνου. Βρήκα κάποιες πληροφορίες σχετικά με τη χρήση LED ως αισθητήρες φωτός [1] και ένα σκίτσο Arduino που αποδεικνύει την τεχνική [2]. Διαπίστωσα ότι τα LED δεν ήταν αρκετά ευαίσθητα - το λέιζερ έπρεπε να στραφεί κατευθείαν στο τμήμα εκπομπής φωτός ή το LED δεν θα έκανε εγγραφή. Έτσι πέρασα στα φωτοτρανζίστορ. Είναι πολύ πιο ευαίσθητα και σε μεγαλύτερο εύρος συχνοτήτων. Με το κατάλληλο φίλτρο πάνω από το τρανζίστορ θα μπορούσα να το κάνω πιο ευαίσθητο στο κόκκινο φως και από πολύ μεγαλύτερο εύρος γωνιών στον αισθητήρα. ΑΠΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Αυτό το διδακτικό ασχολείται με την τάση γραμμής (δικτύου) στα 120 ή 240 βολτ. Χρησιμοποιήστε την κοινή λογική εάν χτίζετε αυτό το κύκλωμα - εάν έχετε αμφιβολίες για κάτι, ρωτήστε κάποιον που γνωρίζει. Είστε υπεύθυνοι για την ασφάλειά σας (και άλλων) και τη συμμόρφωση με τους τοπικούς ηλεκτρικούς κωδικούς.

Βήμα 1: Το σκίτσο και κάποια θεωρία

Υποθέτω ότι ξέρετε πώς να τροφοδοτείτε το Arduino σας και να σχεδιάζετε και να φορτώνετε ένα σκίτσο. Για κάθε λάμπα χρησιμοποιώ καλώδιο τηλεφώνου, αφού είναι φθηνό, έχει τέσσερις αγωγούς και έτσι κι αλλιώς είχα ένα σωρό στρώσιμο. Χρησιμοποίησα κόκκινο για το κοινό +, μαύρο για το έδαφος, πράσινο για τον συλλέκτη φωτοτρανζίστορ και κίτρινο για τον έλεγχο ρελέ +. Ένα φωτοτρανζίστορ περνά μια ποσότητα ρεύματος που ποικίλλει ανάλογα με την ποσότητα φωτός που πέφτει πάνω του. Ο αναλογικός σε ψηφιακός μετατροπέας (ADC) στο arduino μετρά την τάση στον πείρο σε σχέση με τη γείωση. Κοίταξα το φύλλο δεδομένων φωτοτρανζίστορ και επιβεβαίωσα με ένα πολύμετρο ότι τα τρανζίστορ περνούν 10mA σε πλήρη φωτεινότητα. Χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm, αυτό είναι περίπου 500 ohms στα 5V, Για τον έλεγχο των λαμπτήρων χρησιμοποίησα μονάδα ρελέ στερεάς κατάστασης. Αυτά είναι σχετικά φθηνά στην τρέχουσα βαθμολογία που χρειαζόμασταν, περίπου 4 $ για έως και 4Α. Βεβαιωθείτε ότι αγοράσατε μονάδες ρελέ με ανιχνευτή μηδενικής διασταύρωσης, ειδικά εάν ελέγχετε οτιδήποτε επαγωγικό, όπως φθορίζον φως, κινητήρα ή μετασχηματιστή κονδυλώματος τοίχου. Ενεργοποίηση ή απενεργοποίησή τους οπουδήποτε, αλλά το σημείο μηδέν θα μπορούσε να προκαλέσει αιχμές τάσης που στην καλύτερη περίπτωση θα μειώσουν τη ζωή της συσκευής σας και στη χειρότερη εκκίνηση πυρκαγιάς.

Βήμα 2: Καλωδίωση των φώτων

Ρίξτε μια ματιά στο ταβάνι και αποφασίστε πού θα τοποθετήσετε το χειριστήριο Arduino. Θυμηθείτε ότι θα χρειαστεί τροφοδοσία ισχύος 7-12v. Κόψτε μήκη τηλεφωνικού καλωδίου (ή cat5 ή οτιδήποτε άλλο) περίπου δύο πόδια μακρύτερα από την απόσταση από το Arduino σε κάθε φως που θέλετε να ελέγξετε. Ρίξτε μια ματιά στη σύνδεση από τις γραμμές ρεύματος από το διακόπτη στο έρμα. Mightσως μπορείτε να παραγγείλετε συνδετήρες (η Newark Electronics πωλεί τη σειρά Wago 930, κάτι που είχαμε). Στη συνέχεια, δεν θα χρειαστεί να κόψετε τα υπάρχοντα καλώδια και μπορείτε να αφαιρέσετε το σύστημα εάν κάτι πάει στραβά. Κολλήστε τη γείωση (μαύρο) στην είσοδο του ρελέ -και το χειριστήριο (κίτρινο) στην είσοδο ρελέ + (ο κωδικός χρώματος στην εικόνα είναι διαφορετικό από αυτό που έβαλα στην πρώτη σελίδα, αφού άλλαξα γνώμη για το τι θα είχε νόημα). Συγκολλήστε ή βιδώστε (ανάλογα με το ρελέ σας) το μαύρο (καυτό) σύρμα μέσω του ρελέ. Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε θερμική συρρίκνωση και ηλεκτρική ταινία! Σπρώξτε τα μαύρα καλώδια στους συνδέσμους σας και το λευκό (ουδέτερο) και το έδαφος (πράσινο) είναι ακριβώς από τη σύνδεση στον σύνδεσμο. Το άλλο άκρο των καλωδίων πηγαίνει στο Arduino ως εξής: Όλα τα κόκκινα σύρματα (κοινή κάθοδος ή συλλέκτης) μεταβείτε στο Analog 0 (θύρα C0) και όλα τα μαύρα στη γείωση. Κάθε πράσινο (άνοδος ή πομπός) πηγαίνει στις ακίδες 8-13 (θύρα Β 0-5) και τα κίτρινα καλώδια πηγαίνουν στους ακροδέκτες 2-7 (θύρα Δ 2-7). Βεβαιωθείτε ότι τα πράσινα και κίτρινα καλώδια ταιριάζουν, καθώς ο αισθητήρας πρέπει να ελέγχει το σωστό ρελέ! Εάν βάλετε το κίτρινο στον πείρο 2, το πράσινο από το ίδιο εξάρτημα πηγαίνει στον πείρο 8.

Βήμα 3: Δοκιμή των σχεδίων και σημειώσεων σχεδίασης

Σε αυτό το βήμα θα μιλήσω για μερικές από τις δοκιμασίες και τις δοκιμασίες που συνάντησα καθ 'οδόν, και τον τρόπο που τα κατάφερα, με την ελπίδα ότι θα είναι χρήσιμα. Είστε ελεύθεροι να μεταβείτε στο επόμενο βήμα εάν το Περιεχόμενο Επιστήμης δεν είναι το θέμα σας:-) Το πρώτο βήμα ήταν να αποφασίσετε αν θα χρησιμοποιήσετε χωρητική ανίχνευση ή αντίσταση ανίχνευσης. Η ανθεκτική ανίχνευση συνδέει τον αισθητήρα μέσω αντίστασης σε μία από τις αναλογικές ακίδες και κάνει αναλογική ανάγνωση και σύγκριση έναντι ενός κατωφλίου. Αυτό είναι το πιο απλό στην εφαρμογή, αλλά απαιτεί πολλή βαθμονόμηση. Η θεωρία της χωρητικής ανίχνευσης είναι ότι όταν γίνεται αντίστροφη μεροληψία (- στο καλώδιο + και αντίστροφα), ένα LED δεν θα επιτρέψει τη ροή ρεύματος, αλλά τα ηλεκτρόνια θα συλλέγονται από τη μία πλευρά και αφήστε την άλλη πλευρά, φορτίζοντας αποτελεσματικά έναν πυκνωτή. Το φως που πέφτει στο LED με τη συχνότητα που εκπέμπει κανονικά θα προκαλέσει στην πραγματικότητα ένα μικρό ρεύμα, το οποίο αποφορτίζει αυτόν τον πυκνωτή. Έτσι, εάν φορτίσουμε τον «πυκνωτή» των LED και μετρήσουμε πόσο χρόνο χρειάζεται για να εκφορτιστεί μέσω μιας αντίστασης, έχουμε μια πρόχειρη ιδέα για το πόσο φως πέφτει στο LED. Αυτό ήταν πραγματικά πιο αξιόπιστο σε διαφορετικές συσκευές και λειτουργεί ακόμη και για φωτοτρανζίστορ! Δεδομένου ότι δεν κάνουμε ακριβή μέτρηση αυλού και ο δείκτης λέιζερ πρέπει να φαίνεται πολύ πιο φωτεινός από το περιβάλλον, απλώς αναζητούμε έναν χρόνο εκκένωσης σε κατώφλι. Το άλλο σημαντικό μέρος αυτής της περιπέτειας είναι ο εντοπισμός σφαλμάτων. Για όσους γνωρίζουν τον προγραμματισμό μη ενσωματωμένων συστημάτων, μια δημοφιλής μέθοδος είναι η προσθήκη δηλώσεων εκτύπωσης σε κρίσιμα σημεία του κώδικα. Αυτό ισχύει και για τα ενσωματωμένα συστήματα, αλλά όταν μετράει κάθε δευτερόλεπτο, ο χρόνος για την Serial.write ("x είναι"). Serial.writeln (x); είναι πραγματικά πολύ σημαντικό και μπορεί να χάσετε πολλά γεγονότα στη διαδικασία. Γι 'αυτό θυμηθείτε να τοποθετείτε πάντα τις εκτυπωμένες δηλώσεις σας εκτός κρίσιμων βρόχων ή όποτε περιμένετε ένα συμβάν. Μερικές φορές αναβοσβήνει ένα LED είναι αρκετό για να σας ενημερώσει ότι φτάσατε σε ένα συγκεκριμένο σημείο του κώδικα.

Βήμα 4: Προσθήκη ελέγχου Web

Αν κοιτάξατε το σκίτσο, παρατηρήσατε ότι διάβασα επίσης τη σειριακή θύρα και ενεργούσα με μερικές εντολές ενός χαρακτήρα. Ο χαρακτήρας 'n' ανάβει όλα τα φώτα και το 'f' τα σβήνει. Οι αριθμοί '0'-'5' εναλλάσσουν την κατάσταση του φωτός που συνδέεται με αυτήν την ψηφιακή έξοδο. Έτσι μπορείτε εύκολα να συγκεντρώσετε ένα σενάριο CGI (ή servlet ή οποιαδήποτε άλλη τεχνολογία ιστού επιπλέει στο σκάφος σας) για να ελέγχετε τα φώτα σας από απόσταση. Το Serial.writes παράγει επίσης κάθε φορά που αλλάζει ένα φως από την είσοδο του χρήστη, έτσι ώστε η σελίδα να μπορεί να έχει ενημερώσεις Ajax για να δείχνει την τρέχουσα κατάσταση. Ένα άλλο πράγμα με το οποίο θα πειραματιστώ είναι ο εντοπισμός κίνησης σε ένα δωμάτιο. Οι άνθρωποι αντανακλούν το φως και καθώς κινούνται αυτό το φως θα αλλάξει. Αυτό είναι το μέρος "δέλτα" των δηλώσεων εγγραφής που έχω.