RGB-термометр с использованием PICO: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Это был окончательный результат наших сегодняшних усилий. Это термометр, который позволит вам узнать, насколько тепло в вашей комнате, с помощью светодиодной ленты RGB, помещенной в акриловый контейнер, который подключен к датчику температуры для измерения температуры. И мы будем использовать PICO, чтобы воплотить этот проект в жизнь.

Шаг 1: Компоненты

• PICO, доступен на mellbell.cc (17 долларов США)
• Светодиодная лента RGB длиной 1 метр
• 3 транзистора Дарлингтона TIP122, пачка из 10 на ebay (3,31 доллара)
• 1 16-канальный 12-разрядный драйвер PWM PCA9685, доступен на ebay (2,12 доллара США)
• Источник питания 12v
• 3 резистора по 1 кОм, пачка по 100 на ebay (0,99 доллара США)
• Макетная плата, доступная на ebay ($ 2,30)
• Male - female перемычки, пачка 40 на ebay (0,95 $)

Шаг 2: питание полосы RGB с помощью транзисторов и источника питания

Светодиодные ленты - это гибкие печатные платы, на которых размещены светодиоды. Они используются по-разному, так как вы можете использовать их дома, в машине или на велосипеде. С их помощью вы даже можете создавать крутые носимые устройства с RGB-подсветкой.

Итак, как они работают? На самом деле это довольно просто. Все светодиоды в светодиодной ленте подключены параллельно и действуют как один огромный светодиод RGB. А чтобы запустить его, вам просто нужно подключить полосу к источнику сильноточного питания 12 В.

Для управления светодиодной лентой с помощью микроконтроллера необходимо отделить источник питания от источника управления. Поскольку для светодиодной ленты требуется 12 В, а наш микроконтроллер не может обеспечить такое высокое выходное напряжение, поэтому мы подключаем внешний сильноточный источник питания 12 В, одновременно отправляя управляющие сигналы от нашего PICO.

Кроме того, ток, потребляемый каждой ячейкой RGB, высок, так как каждый отдельный светодиод в ней - красный, зеленый и синий светодиоды - требует 20 мА для работы, что означает, что нам нужно 60 мА, чтобы включить подсветку одной ячейки RGB. И это очень проблематично, потому что наши контакты GPIO могут подавать максимум 40 мА на контакт, а подключение полосы RGB к PICO напрямую сожжет ее, поэтому, пожалуйста, не делайте этого.

Но есть решение, и оно называется транзистором Дарлингтона, который представляет собой пару транзисторов с очень высоким коэффициентом усиления по току, который поможет нам увеличить ток, чтобы удовлетворить наши потребности.

Давайте сначала узнаем больше о текущем усилении. Коэффициент усиления по току - это свойство транзисторов, которое означает, что ток, проходящий через транзистор, будет умножен на него, и его уравнение выглядит следующим образом:

ток нагрузки = входной ток * усиление транзистора.

Это еще сильнее в транзисторе Дарлингтона, потому что это пара транзисторов, а не один, и их эффекты умножаются друг на друга, что дает нам огромный выигрыш по току.

Теперь мы подключим светодиодную ленту к нашему внешнему источнику питания, транзистору и, конечно же, к нашему PICO.

• База (транзистор) → D3 (PICO)
• Коллектор (транзистор) → Б (светодиодная лента)
• Эмиттер (транзистор) → GND
• +12 (светодиодная лента) → +12 (источник питания)

Не забудьте подключить GND PICO к земле источника питания

Шаг 3: Управление цветами светодиодной ленты RGB

Мы знаем, что наш PICO имеет один вывод ШИМ (D3), что означает, что он не может изначально управлять нашими 16 светодиодами. Вот почему мы представляем 16-канальный 12-битный модуль PWM I2C PCA9685, который позволяет нам расширить контакты PICO PWM.

Прежде всего, что такое I2C?

I2C - это протокол связи, который включает только 2 провода для связи с одним или несколькими устройствами путем адресации адреса устройства и данных для отправки.

Существует два типа устройств: первое - это ведущее устройство, которое отвечает за отправку данных, а второе - ведомое устройство, которое принимает данные. Вот распиновка модуля PCA9685:

• VCC → Это мощность самой платы. 3-5 В макс.
• GND → Это отрицательный вывод, и он должен быть подключен к GND, чтобы замкнуть цепь.
• V + → Это дополнительный вывод питания, который будет подавать питание на сервоприводы, если какой-либо из них подключен к вашему модулю. Вы можете оставить его отключенным, если не используете сервоприводы.
• SCL → Вывод последовательных часов, и мы подключаем его к SCL PICO.
• SDA → Вывод Serial Data, и мы подключаем его к SDA PICO.
• OE → вывод включения выхода, этот вывод активен НИЗКИЙ, когда НИЗКИЙ, все выходы включены, когда ВЫСОКИЙ, все выходы отключены. И этот дополнительный контакт используется для быстрого включения или отключения контактов модуля.

Всего портов 16, каждый порт имеет V +, GND, PWM. Каждый вывод ШИМ работает полностью независимо, и они настроены для сервоприводов, но вы можете легко использовать их для светодиодов. Каждый ШИМ может выдерживать ток 25 мА, поэтому будьте осторожны.

Теперь, когда мы знаем, какие контакты у нашего модуля и что он делает, давайте воспользуемся этим, чтобы увеличить количество контактов PICO PWM, чтобы мы могли управлять нашей светодиодной лентой RGB.

Мы собираемся использовать этот модуль вместе с транзисторами TIP122, и вот как вы должны подключить их к вашему PICO:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO).
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO).
• PWM 0 (PCA9685) → BASE (первый TIP122).
• PWM 1 (PCA9685) → BASE (второй TIP122).
• PWM 2 (PCA9685) → BASE (третий TIP122).

Не забудьте соединить GND PICO с GND блока питания. И убедитесь, что НЕ подключаете вывод PCA9685 VCC к источнику питания +12 В, иначе он будет поврежден

Шаг 4: Управление цветом светодиодной ленты RGB в зависимости от показаний датчика

Это последний шаг в этом проекте, и вместе с ним наш проект превратится из «глупого» в умный и способный вести себя в зависимости от своего окружения. Для этого мы подключим наш PICO к датчику температуры LM35DZ.

Этот датчик имеет аналоговое выходное напряжение, которое зависит от температуры вокруг него. Он начинается с 0 В, соответствующего 0 по Цельсию, и напряжение увеличивается на 10 мВ на каждый градус выше 0 С. Этот компонент очень простой, у него всего 3 ножки, и они соединяются следующим образом:

• VCC (LM35DZ) → VCC (PICO)
• ЗЕМЛЯ (LM35DZ) → ЗЕМЛЯ (PICO)
• Выход (LM35DZ) → A0 (PICO)

Шаг 5: окончательный код

Теперь, когда у нас есть все, что связано с нашим PICO, давайте начнем программировать его так, чтобы светодиоды меняли цвет в зависимости от температуры.

Для этого нам понадобится следующее:

Константа переменная с именем «tempSensor» со значением A0, которое получает показания от датчика температуры

Целочисленная переменная с именем "sensorReading" с начальным значением 0. Это переменная, которая сохранит необработанные показания датчика

Переменная с плавающей запятой с именем «volts» с начальным значением 0. Это переменная, которая сохранит преобразованное необработанное значение показания датчика в вольты

Переменная с плавающей запятой с именем «temp» с начальным значением 0. Это переменная, которая сохраняет преобразованные показания датчика вольт и преобразует их в температуру

Целочисленная переменная с именем «mapped» с начальным значением 0. Это сохранит значение PWM, в которое мы сопоставляем временную переменную, и эта переменная управляет цветом светодиодной ленты

Используя этот код, PICO считывает данные датчика температуры, преобразует их в вольты, затем в градусы Цельсия и, наконец, преобразует градусы Цельсия в значение ШИМ, которое может считывать наша светодиодная лента, и это именно то, что нам нужно.

Шаг 6: Готово

Мы также сделали акриловый контейнер для светодиодной ленты, чтобы она красиво стояла. Здесь вы можете найти файлы САПР, если хотите их скачать.

Теперь у вас есть потрясающий светодиодный термометр, который автоматически сообщает вам температуру, когда вы на него смотрите, что, мягко говоря, довольно удобно: P

Оставьте комментарий, если у вас есть какие-либо предложения или отзывы, и не забудьте подписаться на нас в Facebook или посетить нас на mellbell.cc, чтобы получить больше потрясающего контента.