Система управления освещением: 9 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Недавно я работал над пониманием микроконтроллеров и устройств на базе IOT для целей исследования безопасности. Итак, я подумал о создании небольшой системы домашней автоматизации для практики. Я еще не завершил это, но для запуска я расскажу, как я использовал Raspberry Pi 2 и некоторые другие электрические компоненты для управления освещением в моей комнате. Кроме того, я не буду здесь говорить о начальной настройке для Raspberry, вы можете найти для этого различные руководства.

Но в этом проекте я представлю вам этот продукт серии docker pi.

Запасы

Список компонентов:

• 1 х Raspberry Pi 3B + / 3B / Zero / Zero W / 4B /
• 1 x 16 ГБ TF карта класса 10
• 1 x 4-канальная релейная плата серии DockerPi (HAT)
• 1 блок питания [email protected], который от 52Pi
• 4 х световая полоса
• 1 х разъем постоянного тока
• 1 блок питания 12 В для световых полос.
• несколько проводов.

Шаг 1. Информация о 4-канальной релейной плате DockerPi Series

DockerPi 4 Channel Relay является членом серии DockerPi, более широко используемой в приложениях IOT.

DockerPi 4 Channel Relay может ретранслировать AC / DC вместо традиционных переключателей, чтобы реализовать больше идей. DockerPi 4 Channel Relay может быть объединен до четырех и может быть объединен с другой платой расширения DockerPi. Если вам нужно работать в течение длительного времени, мы также рекомендуем вам использовать нашу плату расширения DockerPi Power, чтобы обеспечить большую мощность.

ПРИМЕЧАНИЕ ВНИМАНИЕ! Прежде чем мы продолжим, я хотел бы предупредить вас об ОПАСНОСТИ экспериментов с «сетевым электричеством». Если что-то пойдет не так, худшим последствием может быть смерть или, по крайней мере, сожжение вашего собственного дома. Поэтому, пожалуйста, НЕ ПЫТАЙТЕСЬ делать что-либо, упомянутое в этой статье, если вы не понимаете, что делаете, или лучше воспользуйтесь помощью опытного электрика. Давайте начнем.

Шаг 2: особенности

• Серия DockerPi
• Программируемый
• Прямое управление (без программирования)
• Расширьте контакты GPIO
• 4-х канальное реле
• 4 Поддержка альтернативного адреса I2C
• Поддержка светодиодов состояния реле
• Поддержка 3A 250 В переменного тока
• 3A 30 В постоянного тока
• Может стек с другой платой стека Независимо от оборудования материнской платы (требуется поддержка I2C)

Шаг 3. Карта адресов устройства

Эта плата имеет отдельный адрес регистра, и вы можете просто управлять каждым реле с помощью одной команды.

Другие требования:

Базовое понимание Python или C, или оболочки, или Java, или любого другого языка (я буду использовать C, python, оболочку и java)

• Базовое понимание систем Linux
• Присутствие рассудка

Теперь, прежде чем двигаться дальше, вам нужно понять, какие электрические компоненты мы будем использовать:

1. Реле:

Реле - это электрическое устройство, которое обычно используется для управления высоким напряжением с использованием очень низкого напряжения в качестве входа. Он состоит из катушки, обернутой вокруг полюса, и двух небольших металлических клапанов (узлов), которые используются для замыкания цепи. Один узел неподвижен, а другой подвижен. Всякий раз, когда через катушку проходит электричество, оно создает магнитное поле и притягивает движущийся узел к статическому узлу, и цепь замыкается. Таким образом, просто приложив небольшое напряжение для питания катушки, мы можем фактически замкнуть цепь для распространения высокого напряжения. Кроме того, поскольку статический узел физически не подключен к катушке, очень меньше шансов, что микроконтроллер, питающий катушку, будет поврежден, если что-то пойдет не так.

Шаг 4: Подключите реле к держателю лампы с питанием от основного источника питания

Теперь перейдем к самому сложному: мы подключим реле к держателю лампы, питающемуся от основного источника питания. Но сначала я хочу дать вам краткое представление о том, как свет включается и выключается через прямой источник питания.

Теперь, когда лампочка подключена к основному источнику питания, мы обычно делаем это, подключая к лампочке два провода. один из проводов является «нейтральным» проводом, а другой - «отрицательным» проводом, по которому фактически проходит ток, также ко всей цепи добавлен переключатель для управления механизмом включения и выключения. Итак, когда выключатель подключен (или включен), ток течет через лампочку и нейтральный провод, замыкая цепь. Это включает лампочку. Когда переключатель выключается, цепь разрывается, и лампочка гаснет. Вот небольшая принципиальная схема, чтобы объяснить это:

Теперь для нашего эксперимента нам нужно пропустить «отрицательный провод» через реле, чтобы разорвать цепь и управлять потоком мощности с помощью переключения реле. Итак, когда реле включится, оно должно замкнуть цепь, и лампочка должна включиться, и наоборот. См. Диаграмму ниже для полной схемы.

Шаг 5: Настройка I2C (Raspberry Pi)

Запустите sudo raspi-config и следуйте инструкциям по установке поддержки i2c для ядра ARM и ядра Linux.

Перейти к параметрам интерфейса

Шаг 6: Прямое управление без программирования (Raspberry Pi)

Включите реле канала №1

i2cset -y 1 0x10 0x01 0xFF

Выключить реле канала №1

i2cset -y 1 0x10 0x01 0x00

Включите реле канала №2

i2cset -y 1 0x10 0x02 0xFF

Выключить реле канала 2

i2cset -y 1 0x10 0x02 0x00

Включите реле канала №3

i2cset -y 1 0x10 0x03 0xFF

Выключить реле канала №3

i2cset -y 1 0x10 0x03 0x00

Включите реле канала №4.

i2cset -y 1 0x10 0x04 0xFF

Выключить реле канала №4

i2cset -y 1 0x10 0x04 0x00

Шаг 7: Программа на языке C (Raspberry Pi)

Создайте исходный код и назовите его "relay.c"

#включают

#включают

#включают

#define DEVCIE_ADDR 0x10

#define RELAY1 0x01

#define RELAY2 0x02

#define RELAY3 0x03

#define RELAY4 0x04

#define ON 0xFF

#define OFF 0x00

int main (пусто)

{

printf ("Включить реле в C / n");

int fd;

int я = 0;

fd = wiringPiI2CSetup (DEVICE_ADDR);

для(;;){

для (я = 1; я <= 4; я ++)

{

printf ("включить реле № $ d", i);

wiringPiI2CWriteReg8 (fd, i, ON);

сон (200);

printf ("выключить реле № $ d", i);

wiringPiI2CWriteReg8 (fd, i, OFF);

сон (200);

}

}

возврат 0;

}

Скомпилируйте это

gcc relay.c -lwiringPi -o реле

Exec It

./реле

Шаг 8: Программа на Python (Raspberry Pi)

Следующий код рекомендуется выполнить с использованием Python 3 и установить библиотеку smbus:

Создайте файл с именем "relay.py" и вставьте следующий код:

время импорта как t

импортировать smbus

import sys

DEVICE_BUS = 1

DEVICE_ADDR = 0x10

автобус = smbus. SMBus (DEVICE_BUS)

в то время как True:

пытаться:

для i в диапазоне (1, 5):

bus.write_byte_data (АДРЕС_УСТРОЙСТВА, i, 0xFF)

t.sleep (1)

bus.write_byte_data (АДРЕС_УСТРОЙСТВА, i, 0x00)

t.sleep (1)

кроме KeyboardInterrupt как e:

print («Выйти из цикла»)

sys.exit ()

* Сохраните его, а затем запустите как python3:

python3 relay.py

Шаг 9: Программа на Java (Raspberry Pi)

Создайте новый файл с именем: I2CRelay.java и вставьте следующий код:

import java.io. IOException;

import java.util. Arrays;

import com.pi4j.io.i2c. I2CBus;

import com.pi4j.io.i2c. I2CDevice;

import com.pi4j.io.i2c. I2CFactory;

import com.pi4j.io.i2c. I2CFactory. UnsupportedBusNumberException;

import com.pi4j.platform. PlatformAlreadyAssignedException;

import com.pi4j.util. Console;

public class I2CRelay {

// адрес регистра реле.

общедоступный статический финал int DOCKER_PI_RELAY_ADDR = 0x10;

// канал реле.

публичный статический последний байт DOCKER_PI_RELAY_1 = (байт) 0x01;

публичный статический последний байт DOCKER_PI_RELAY_2 = (байт) 0x02;

публичный статический последний байт DOCKER_PI_RELAY_3 = (байт) 0x03;

публичный статический последний байт DOCKER_PI_RELAY_4 = (байт) 0x04;

// Состояние реле

публичный статический последний байт DOCKER_PI_RELAY_ON = (байт) 0xFF;

публичный статический последний байт DOCKER_PI_RELAY_OFF = (байт) 0x00;

public static void main (String args) выбрасывает InterruptedException, PlatformAlreadyAssignedException, IOException, UnsupportedBusNumberException {

последняя консоль консоли = новая консоль ();

I2CBus i2c = I2CFactory.getInstance (I2CBus. BUS_1);

I2CDevice device = i2c.getDevice (DOCKER_PI_RELAY_ADDR);

console.println («Включите реле!»);

device.write (DOCKER_PI_RELAY_1, DOCKER_PI_RELAY_ON);

Thread.sleep (500);

console.println («Выключить реле!»);

device.write (DOCKER_PI_RELAY_1, DOCKER_PI_RELAY_OFF);

}

}