Контроллер мультисвета Arduino: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Коллега и художник Джим Хоббс планировал построить отдельно стоящую инсталляцию для выставки, которую собирал. Эта установка будет состоять из 8 полок, образующих параболическую форму. На каждой из 8 полок должно было быть установлено по 10 лампочек. Эти 8 групп / полок лампочек нужно будет автоматически и индивидуально переключать, чтобы мы могли создавать шаблоны освещения. В этом произведении упоминаются стойки для легких испытаний в General Electric.

Мы вместе работали над технической стороной изделия и решили разместить контроллер в центре конструкции на базе Arduino nano.

Хотя все это очень специфично, принципы и код, включенные в это руководство, дают хорошую отправную точку для использования Arduino с реле для управления более высокими нагрузками по напряжению или току. с таким контроллером также есть много возможностей, если его толкнуть в немного другом направлении. Взгляните на последний шаг «Объем и возможности» для некоторых идей!

Электрика под высоким напряжением может быть опасной и должна выполняться только компетентными лицами. Если вы совсем неопытны в этой области или не уверены, перед подключением к электросети обратитесь к электрику для проверки.

Запасы

Детали (доступны альтернативы связанным деталям)

- Ардуино Нано

- Модуль реле 5v 8 каналов

- Мини-макет

- [30x] клеммные колодки 2,5 мм

- одножильный шлейф (кабель) 1,5 мм - коричневый, синий, желтый / зеленый

- [8x] розеток

- входная розетка с предохранителем

- обжимные клеммы

- блок питания 1А 12В

- 20-сантиметровые перемычки между мужчинами и женщинами

-Закрытие

Инструменты

- Набор прецизионных отверток

- Пила для чистовой резки

- Многофункциональный инструмент Dremel / Rotary

- Дрель

- Мультиметр

- Линейка или комбинированный квадрат

- шестигранные / шестигранные ключи

- Набор гаечных ключей / головок

- Инструмент для обжима клемм

- Инструмент для зачистки проводов

- плоскогубцы

Шаг 1: Изготовление монтажной пластины и макета

Нам нужно сделать пластину, которая будет располагаться в нижней части корпуса, чтобы смонтировать наши компоненты. Я использовал кусок фанеры толщиной 6 мм, вы можете использовать практически любой листовой материал, но убедитесь, что он жесткий и не токопроводящий. Более тонкие материалы облегчают монтаж и занимают меньше места. Некоторые корпуса поставляются с опорными плитами, которые соответствуют различным стандартам, касающимся проводимости и огнестойкости.

Теперь, когда у вас есть монтажная пластина правильного размера, вы можете разместить компоненты сверху, чтобы составить схему. Правильное выполнение этого шага имеет решающее значение для обеспечения простой сборки остальной части и аккуратной проводки. Подумайте о кабельных трассах, о том, чтобы между частями оставалось достаточно места, о высоте розетки и т. Д.

Как только вы будете довольны расположением, отметьте позиции, просверлите соответствующие отверстия и установите компоненты. Перед монтажом я смазал фанеру маслом.

Шаг 2: Вырежьте отверстия для входа / выхода в корпусе

Розетки крепятся к самому корпусу. Я решил использовать розетки IEC, поскольку они надежны и относительно универсальны, однако они имеют сложную форму, когда дело доходит до вырезания отверстий для монтажа. Я приложил PDF-шаблон для обоих типов используемых здесь розеток. Его можно распечатать и использовать для разметки перед резкой, или же вы можете сделать свой собственный шаблон из картона, как я.

Существует инструмент для вырезания этих сокетов, но если вы читаете это руководство, у вас вряд ли будет к нему доступ. У меня его нет, поэтому вместо этого просверлил отверстия в центрах отмеченной области и использовал дремель, чтобы откусить периметр.

Мы используем штекерную розетку для входа питания и розетки-розетки для розеток. Это сделано для того, чтобы исключить возможность появления каких-либо открытых контактов под напряжением. Контакты под напряжением должны быть скрыты, как и на гнездовых розетках. Этот принцип обычно следует использовать при использовании разъемов с высоким напряжением.

Шаг 3: Подключение стороны высокого напряжения

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ - Электрика под высоким напряжением может быть опасной и должна выполняться только компетентными лицами. Если вы совсем неопытны в этой области или не уверены, перед подключением к электросети обратитесь к электрику для проверки.

Используйте гибкие кабели с тройным номиналом 1,5 мм для всех перечисленных ниже операций. Используйте цвета, соответствующие стандартам вашей страны. В Великобритании мы обычно используем коричневый, синий и желто-зеленый для Живого, Нейтрального и Земного соответственно - это может отличаться в вашем регионе.

Начните с подключения ваших шин, используя ряды из 8 клеммных колодок. Они распределяют мощность по каждой розетке. Мы делаем это, создавая переходные провода, чтобы соединить каждый терминал с одной стороны.

После того, как вы сделали свои шины, проложите кабель от каждой из клемм (фаза, нейтраль, земля) на входе питания к первой клемме соответствующих шин L, N и E.

Вы можете проложить кабели от шин под напряжением и нейтрали непосредственно к розеткам, используя обжимные клеммы на концах, чтобы присоединить их к клеммам розетки.

Мы будем использовать нейтраль для переключения, поэтому проложите кабели между центральной (общей) клеммой каждого реле и каждой клеммой на шине нейтрали.

Затем вам нужно будет проложить другой кабель от нормально разомкнутой клеммы на каждом из реле до каждой розетки. Это означает, что цепь будет «нормально разомкнутой», и нам нужно будет активировать реле с помощью Arduino, чтобы «замкнуть» его и, таким образом, включить свет.

вам нужно будет подключить коричневый и синий кабели к источнику питания 12 В, чтобы обеспечить его питание. Они могут быть запрессованы в клеммы, напрямую подключенные к главному входу питания C14, или могут быть подключены к шинам L + N.

Здесь главное - аккуратность.

Шаг 4: Подключение стороны низкого напряжения

Arduino используется для активации реле и замыкания цепи. Arduino работает от «напряжения логического уровня», что означает, что он выдает около 5 В, когда вывод установлен в положение «HIGH» (включено). Тем не менее, мы можем запитать сам Arduino, используя от 9 до 12 В на выводе VIN. Я часто предпочитаю использовать источник питания 12 В, как и в этом случае, потому что он довольно стандартный, и есть много доступных компонентов, работающих на 12 В. Вы также можете подключить Arduino к USB-порту, обеспечивающему питание 5 В.

Мы решили использовать модуль реле 5 В, поскольку он соответствует выходу 5 В, который Arduino дает для питания, и переключает его.

Итак, для начала вставьте Arduino Nano на макетную плату, убедившись, что она пересекает центр, чтобы контакты с обеих сторон не были соединены.

Примечание. Вы увидите, что я припаял свои перемычки к релейному модулю, проще использовать перемычки «папа-мама», но у меня их не было.

Вставьте красный и черный провода от источника питания 12 В в ряды макетной платы, прилегающие к контактам VIN и GND соответственно, чтобы обеспечить питание Arduino.

Подключите черный соединительный кабель от разъема на макетной плате в ряду GND Arduino к контакту GND на модуле реле.

Подключите красный соединительный кабель от 5 В на Arduino к VCC на модуле реле.

Протяните (другого цвета, если есть) соединительные кабели от D2-D9 на Arduino до 1-8 на модуле реле. Они будут использоваться для активации / переключения реле.

Шаг 5. Кодирование и тестирование

Для тестирования вы можете скачать прикрепленный код (открыть его с помощью бесплатного программного обеспечения Arduino IDE). Это очень просто, но закладывает основу для модификаций. Этот код просто включает каждую розетку (от 1 до 8) с интервалом в 10 секунд, а затем, наконец, выключает все перед повторением. Это позволило провести простое тестирование. Поскольку у Джима есть все лампочки, которые я тестировал с помощью мультиметра на контактах, было бы достаточно просто подключить тестовую лампочку, которая могла бы быть более надежной.

Джим хотел, чтобы переключение света происходило по «хореографии», поэтому я просто изменил переключение и продолжительность в соответствии с его требованиями. Код для этого похож и не сложнее, чем код тестирования, хотя и с более длинными циклами.

Шаг 6: Окончательная установка

Мы установили блок управления в центре осветительной конструкции, и нам просто нужно было подключить провода к осветительным полкам в виде гибких кабелей от их распределительных коробок и заканчивать в штекерную розетку IEC c14, на этот раз не в стиле IEC на панели.

Мы использовали эти комбинации вилки и розетки, чтобы упростить сборку и разборку установки, поскольку она может быть установлена на будущих выставках. Однако не было бы проблем с жесткой проводкой в светильниках и избежанием затрат на розетки, если бы это было постоянное приспособление.

Шаг 7: Объем + возможности

Этот проект является хорошим начальным шагом к использованию релейных модулей и обучению соединению систем с разделенным напряжением с помощью Arduino. Однако я думаю, что это также хорошая основа для создания проектов, которые продвинутся немного дальше с некоторыми дополнениями и модификациями. Arduino очень универсален и прост в использовании, вот несколько быстрых идей для проектов, основанных на том, что я придумал во время написания этого урока …

- Управление другими предметами. Модули реле могут потреблять большой ток. Подобную установку можно использовать для управления всевозможными вещами. Подключить и переключить 8 кухонных комбайнов для создания звуковой дорожки? включаете чайник, когда просыпаетесь?

- Использование датчика и создание петли обратной связи. Arduino имеет аналоговые входы для использования датчиков. Многие из них предназначены для использования с Arduino, что упрощает их использование. Такой блок управления с датчиком освещенности можно использовать для включения различных источников света, когда уровень внешнего освещения достигает определенных точек, датчики движения могут включать разные лампы, когда вы перемещаетесь в разные области помещения или здания, датчики тока может использоваться для включения стиральной машины, когда ваш телефон полностью заряжен. Может звучать зуммер, когда ваша собака нарушает периметр и т. Д. Посмотрите некоторые датчики, чтобы воплотить здесь свои идеи.

- Использование данных из Интернета. Различные организации и веб-сайты выпустят ключи API (интерфейс прикладного программирования), которые позволят вам использовать их различные службы и данные для вашего собственного приложения. Вы можете использовать различные наборы данных в реальном времени, чтобы предоставить данные для цикла обратной связи для вашего Arduino. Например, вы можете использовать сеть контроля качества воздуха LAQN для измерения качества воздуха в вашем районе, что может привести к включению лампочки при низком уровне углекислого газа, чтобы вы могли отправиться в магазины при оптимальном уровне качества воздуха.. Доступны и другие полезные идеи. Посмотри здесь

- Использование кнопок или клавиатуры - Подсветка, подключенная к контроллеру, может быть переключена с помощью ряда кнопок (наиболее очевидно, 8). Эта функция может быть встроена в синтезатор, который издавал звуки, а также переключал свет при воспроизведении для получения полного визуального и звукового опыта.