Домашнее окружающее освещение с использованием PICO: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Вы никогда не хотели изменить настроение своей комнаты, изменив цвет света? Что ж, сегодня вы узнаете, как это сделать. Потому что с помощью этого проекта вы создадите систему окружающего освещения RGB, управляемую Bluetooth, которую вы можете разместить в любом месте своего дома и раскрасить, как хотите.

В этом проекте будет использоваться PICO, светодиодная лента RGB, некоторые транзисторы и электрические компоненты, а также приложение, которое вы узнаете, как создать с помощью изобретателя приложения MIT.

Шаг 1: Компоненты

Это компоненты, необходимые для создания этого проекта, а именно:

• PICO, доступный на mellbell.cc (17,0 долларов США)
• Светодиодная лента RGB длиной 4 метра (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 транзистора Дарлингтона TIP122, комплект из 10 доступны на ebay (1,22 доллара США)
• 1 16-канальный 12-разрядный драйвер PWM PCA9685, доступен на ebay (2,07 доллара США)
• 1 модуль Bluetooth HC-05, доступен на ebay (3,51 доллара США)
• Источник питания 12 вольт 5 ампер
• 3 резистора по 1 кОм, пачка по 100 штук на ebay (0,99 $)
• 1 макетная плата, доступная на ebay (2,32 доллара США)

Шаг 2: Питание светодиодной ленты RGB

Мы, конечно, хотим подключить светодиодную ленту к нашему PICO, чтобы зажечь ее и управлять ею.

Но, прежде всего, нам нужно выполнить некоторую математику, чтобы узнать, какой ток наша светодиодная лента будет потреблять от источника питания. В полосе, с которой мы работаем, каждый светодиод в одной ячейке RGB потребляет 20 мА, что в сумме составляет 60 мА для всей ячейки RGB. Наша полоса имеет 20 ячеек RGB на метр, а у нас есть одна длиной 4 метра. Это означает, что общий ток, потребляемый нами при максимальной интенсивности, составляет:

4 (метры) * 20 (ячейка / метр) * 60 (мА) = 4800 мА

Этот рисунок будет варьироваться в зависимости от интенсивности, с которой вы работаете, но мы провели математические вычисления с максимально возможными числами, чтобы мы могли свободно и безопасно работать с полосой RGB. Теперь нам нужен источник питания, который может обеспечить нас силой 4,8 А.

Лучший источник питания, который мы можем использовать, - это блок питания / преобразователь, который преобразует мощность переменного тока в постоянный, нам также нужно, чтобы он предлагал 12 вольт и не менее 4,8 ампер. И у нас есть именно это, так как источник питания, который мы используем, предлагает 12 вольт и 5 ампер, а это именно то, что нам нужно.

Шаг 3: Подключение полосы RGB к источнику питания

Источник питания - это электрическое устройство, которое преобразует один тип электроэнергии в другой. В нашем случае мы собираемся использовать его для преобразования мощности 220 В переменного тока в мощность 12 В постоянного тока.

Первые три клеммы - это входы от источника переменного тока:

• L → жить
• N → нейтральный
• GND → земля

Последние четыре клеммы - это выходы на необходимое электрическое устройство. Он разделен на две «секции», одна для положительного выхода, а другая - для отрицательного. В нашем случае мы собираемся использовать следующее:

• V- → отрицательный
• V + → положительный

И соединяем их следующим образом:

• Коричневый провод (источник питания переменного тока) → L (под напряжением)
• Синий провод (источник питания переменного тока) → N (нейтраль)
• Зеленый провод (источник питания переменного тока) → GND (земля)

А красный и черный провода - это выходная мощность 12 В постоянного тока:

• Красный провод → выход положительный (V +)
• Черный провод → выходной минус (V-)

Теперь давайте подключим все наши компоненты к PICO!

Шаг 4: Подключение всего к PICO

Как мы уже говорили ранее, для полноценной работы светодиодной ленты требуется 12 В и 4,8 А. И мы знаем, что максимальный ток, который может обеспечить любой вывод PICO, составляет всего 40 мА, что недостаточно. Но для этого есть решение, и это транзистор Дарлингтона TIP122, который можно использовать для управления нагрузками большой мощности с использованием небольших величин тока и напряжения.

Подключение довольно простое, мы подключим базу транзистора к выводу D3 PICO для управления яркостью светодиодной ленты с помощью метода ШИМ, эмиттер - к GND, а коллектор с нагрузкой.

• База (TIP122) → D3 (PICO)
• Коллектор (ТИП122) → Б (светодиодная лента)
• Эмиттер (TIP122) → GND

Также мы используем кнопку для включения или выключения светодиодной ленты.

Нажимная кнопка - это компонент, который соединяет две точки в цепи только при нажатии, он не имеет полярности, поэтому мы можем подключать его, не заботясь о том, какая ножка идет с какой стороны. В нашем случае мы будем подключать одну из ножек кнопки к GND через понижающий резистор, а другую ножку - к VCC (5 вольт). После этого мы подключим D2 PICO к ножке кнопки, которая подключена к GND.

Итак, когда кнопка нажата, вывод D2 PICO будет показывать ВЫСОКИЙ (5 вольт), а когда он не нажат, вывод D2 PICO будет считывать низкий (0 вольт).

Затем подключим светодиод к блоку питания и транзистору ТИП122.

• +12 (светодиодная лента) → положительный выход 12 В (питание)
• Б (светодиодная лента) → коллектор (ТИП122).

Не забудьте подключить отрицательный провод выхода источника питания (черный провод) к контакту GND PICO

Шаг 5: Подключение полосы RGB к PCA9685

Теперь, когда мы можем управлять одним цветом из полосы RGB, давайте сделаем так, чтобы мы могли управлять всеми цветами полосы RGB. Для этого мы должны использовать сигналы ШИМ для управления полосой.

Как мы знаем, PICO имеет только один выход PWM, и исправление для этого - модуль расширения контактов PWM PCA9685. Этот модуль расширяет контакты PWM вашей платы, и мы будем использовать его вместе с некоторыми транзисторами Дарлингтона TIP122, чтобы исправить эту проблему.

Схема очень проста и выглядит следующим образом:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO)
• ЗЕМЛЯ (PCA9685) → ЗЕМЛЯ (PICO)

Мы должны запитать модуль PCA9685 с помощью PICO, чтобы он мог нормально работать.

• SCL (PCA9685) → D3 (PICO)
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO)

Здесь мы подключаем контакты протокола I2C PCA9685 SCL и SDA к D3 и D2 PICO, чтобы они могли взаимодействовать друг с другом.

Затем мы подключаем +12 полосы RGB к положительному выводу источника питания, а выводы G, R, B полосы RGB к контактам контроллера TIP122 для подачи на светодиодную полосу необходимой мощности от внешнего источника питания.

Код очень прост, нам просто нужно включить и выключить все три цвета светодиодной ленты, каждый по отдельности, поэтому мы делаем два цикла for для каждого цвета, первый цикл for предназначен для увеличения света интенсивность, а второй - для уменьшения интенсивности света,

Шаг 6: Создание мобильного приложения

Теперь мы хотим создать мобильное приложение, которое позволит нам контролировать интенсивность каждого цвета индивидуально. И мы собираемся использовать для этого инструмент MIT для разработчиков приложений.

Во-первых, вам нужно перейти на официальный сайт изобретателя приложений MIT и создать учетную запись со своей электронной почтой.

В дизайне, который мы будем использовать, у нас есть:

• Одно средство выбора списка «Подключитесь к вашей системе внешнего освещения». Нажатие этого списка / кнопки откроет меню с сопряженными Bluetooth-устройствами, из которого мы выберем наше Bluetooth-устройство.
• Три ползунка для управления отдельными цветами
• Надпись над каждым ползунком, которая будет обновляться в зависимости от положения ползунка.
• Добавление клиентского компонента Bluetooth, чтобы дать приложению разрешение на использование Bluetooth устройства.

Код будет разделен на две части:

Связь по Bluetooth

Первые две строки кода обрабатывают процесс связи Bluetooth, так как они дают вам возможность добавлять устройства и выбирать, с чем их соединить.

Отправка данных

Остальной код предназначен для отправки данных. Поскольку он контролирует, что означает перемещение ползунков для PICO, он также обновляет показания меток ползунка.

Вы можете скачать приложение, если не хотите создавать его самостоятельно. Вы также можете загрузить его, а затем импортировать вместе с дизайном в инструмент изобретателя приложений MIT и настроить его по своему вкусу.

Шаг 7: Подключение модуля Bluetooth HC-05

Теперь нам просто нужно добавить возможность подключения Bluetooth к нашему PICO, и мы сделаем это с помощью модуля Bluetooth HC-05.

Этот модуль очень прост и удобен в использовании, так как это модуль SPP (протокол последовательного порта), что означает, что для связи с PICO ему нужны только два провода (Tx и Rx). Этот модуль также работает как ведомый и ведущий, и имеет диапазон подключения около 15 метров.

Распиновка модуля Bluetooth HC-05:

• EN или KEY → Если перед подачей питания установить значение HIGH, он вызывает режим настройки AT-команд.
• VCC → +5 мощность
• GND → отрицательный
• Tx → Передача данных из модуля HC-05 в последовательный приемник PICO.
• Rx → Получает последовательные данные от последовательного передатчика PICO.
• Состояние → Сообщает, подключено устройство или нет

А вот как подключить его к PICO:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• ЗЕМЛЯ (HC-05) → ЗЕМЛЯ (PICO)
• Передача (HC-05) → Rx (PICO)
• Rx (HC-05) → Tx (PICO)

Теперь, когда у нас есть модуль Bluetooth, подключенный к PICO, давайте отредактируем нашу программу, чтобы мы могли управлять светодиодной лентой с нашего телефона.

Шаг 8: Кодирование модуля Bluetooth

По нашему плану, мы хотели иметь возможность управлять светодиодными лентами с нашего телефона. И мы не просто хотели управлять светодиодной лентой, но мы хотели контролировать каждый цвет индивидуально.

И мы сделаем это так, чтобы каждый слайдер из нашего приложения отправлял в PICO свой набор значений:

• Ползунок красного цвета отправляет значение от 1000 до 1010.
• Ползунок зеленого цвета отправляет значение между 2000-2010.
• Ползунок синего цвета отправляет значение между 3000-3010.

Мы будем использовать условие «если», чтобы проверить данные и узнать, какой диапазон значений изменяется. Например: если значение изменяется между 1000 и 1010, PICO будет знать, что мы меняем красный цвет, и соответствующим образом переназначит его. Он также будет делать это для всех значений, которые вы создали, позволяя вам управлять каждым цветом отдельно с помощью его ползунка.

Шаг 9: Ваш проект горит

Мы узнали, как рассчитать необходимую мощность для светодиодной ленты RGB, как использовать транзисторы для управления значениями тока и как выбрать источник питания, необходимый для всего этого. Мы также узнали, как создать мобильное приложение с помощью инструмента MIT для изобретателя приложений и как подключить его через Bluetooth к PICO.

И со всеми вашими новыми навыками вы смогли создать светодиодную ленту, которую вы можете разместить в любом месте вашего дома, и она будет светиться любым цветом, который вы хотите, насколько это круто?

Не забывайте задавать любые вопросы, если они у вас есть, и до скорой встречи в следующем проекте: D