Жарықдиодты жолдарды қолданатын DIY IoT құрылғылары: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

(Жауапкершіліктен бас тарту: Мен ағылшын тілінде сөйлейтін адам емеспін.)

Біраз уақыт бұрын әйелім түнде бақшаны жарықтандыру үшін жарықдиодты шамдарды сатып алды. Олар өте жақсы атмосфера құрды. Оларды ағаштардың айналасына отырғызды, бірақ не болатынын біліңіз, біз ағаштарды кесу кезінде жіптерді кесіп тастадық …

Бүгін мен сізге көрсеткім келетіні - жарықдиодты жолдар сияқты сынған заттарды қалай құтқару және смартфонмен басқаруға болатын қызықты қосылған құрылғыларды жасау.

Сіз светодиодты басқару үшін микроконтроллер мен транзисторды, құрылғыны интернетке қосуды және смартфоннан құрылғыны басқаруды үйренесіз. Менің ойымша, сізде Ом заңын қалай қолдану керектігі туралы электроника туралы қарапайым білім бар деп ойлаймын. Егер сіз бұрын Arduino бағдарламалаған болсаңыз, бұл одан да жақсы.

Мен жасағым келетін құрылғылардан бастайық. Кесілген жіптердің жақсы жағы - кемінде екі бөлік. Осылайша мен кем дегенде екі құрылғы жасай аламын. Мен үстелге қоятын қосылатын шамдан, содан кейін жаңа жатын бөлмені жарықтандыру үшін қосылатын жарықдиодты жіптен бастаймын. Менің қалайтыным - смартфон арқылы жарықты қосу және өшіру.

Бірақ ең алдымен, біз шамдарды қайта пайдалану үшін қалай жұмыс жасағанын көруіміз керек.

1 -қадам: Кері инженерия

Бізде екі жарықдиодты жолдар бар, бірақ біз түйреуіштердегі кернеудің төмендеуі мен олар қажет болатын токты білмейміз. Өкінішке орай, менде бұл құндылықтарды алу үшін деректер кестесі жоқ.

Бұл жағдайда біз бәрін өзіміз шешуіміз керек. Қоршауды алып тастайық.

Бұрауышпен кейбір бұрандаларды алып тастағаннан кейін біз өте қарапайым схеманы көре аламыз. Қызықты бөлігі жарықдиодты сым түйреуіштерінің айналасында, біз кернеу реттегішін (3 түйреуішті компонент), резисторды (100 қораптағы қара жәшік) және жарықдиодты сымды түйреуіштерді көреміз. Біраз жақынырақ қарасақ (схема дизайны), біз реттегіштің шығысы 10 Ом резистор арқылы жерге қосылған LED сымына қосылғанын көреміз (100 дегеніміз 10x10e0). Бірнеше батареяны салып, штангалар мен реттегіш шығысы мен жер арасындағы кернеудің төмендеуін өлшейік.

Мультиметрді қолдана отырып, біз істікшелердегі кернеудің 3В шамасындағы төмендеуін өлшей аламыз (суретте көрсетілген). Біз сондай -ақ реттегіш шығысы мен жер арасындағы 4,5В өлшейміз. Біз осылайша 10 Ом резисторында кернеудің 1,5В төмендеуі бар екенін анықтаймыз; біз де оны өлшей аламыз. Ом заңын (U = RI) қолдана отырып, тармақ арқылы өтетін ток 1,5В / 10 ом = 0,150А немесе 150мА екенін білеміз. Тағы да біз токты өлшей аламыз, бірақ мультиметрді тізбектей тізбектеп қою керек, оны жасау оңай емес.

Біз енді жарықдиодты жолдарды қалай басқаруға болатынын білеміз. Құрылғымызды жасайық.

2 -қадам: материалдар мен құралдар

Құрылғыларды жасау үшін сізге қажет:

- кейбір бөлшектерді бөлшектеуге арналған бұрағыштар, маған мұндай жиынтық ұнайды

- егер сіз құрылғыларды қайта шығарғыңыз келсе, кейбір жарықдиодты шамдар

- ESP8266, бұл біздің құрылғымыздың миы болады

- нан тақтасы мен кейбір сымдар, біз оларды прототип жасау үшін қолданамыз

- резисторлық ассортимент жинағы мен транзисторлық ассортимент жинағы, сонымен қатар көптеген пайдалы компоненттері бар үлкен жиынтықты сатып алуға болады, тек қажетті компоненттерді ғана сатып алу опция болып табылады.

Егер сіз тұрақты схеманы жасағыңыз келсе, сізге бірнеше құралдар мен бірнеше протободар қажет болады:

- сіз дәнекерлеу жиынтығын арзанға сатып ала аласыз, сіз өзіңіздің заттарыңызды өзгертуге болатын мультиметрді таба аласыз, тек негізгі желіге қосылған құрылғыларды немесе тіпті 30 В-тан жоғары токты қолданатын құрылғыларды басқарудан сақ болыңыз.

- кескіш сымдар мен тораптардың сымдарын кесуге өте пайдалы

- кейбір протоберлер

- бірнеше қатты сым

Бастау өте қиын болып көрінуі мүмкін, бірақ сізде болуы мүмкін кез келген басқа жобаның қорын құрасыз. Егер күтуге қарсы болмасаңыз, Aliexpress -те барлығын әлдеқайда төмен бағамен тапсырыс беруге болады. Балама ретінде, егер сіз бұл құралдарды сатып алғыңыз келмесе, сіз ең жақын хакерлік кеңістікке кіре аласыз.

Ақырында, бәрін жасау үшін сізге бірнеше сағат қажет болады (егер сіз тек осы оқулықты орындасаңыз).

3 -қадам: транзисторды пайдалану әдісі

Біз білеміз, жарық диоды 150мА қажет, бірақ бұл ESP8266 шығыс түйреуіштеріне қауіпсіз жеткізе алатыннан әлдеқайда көп. Микроконтроллердегі GPIO түйреуіштері үшін 12 мА -дан артық жүргізгіңіз келмейді. Бұл шектеуді айналып өту үшін микроконтроллер басқаратын қосқыш қажет болады. Ең көп таралған қосқыштар - реле мен транзистор. Реле сөзсіз жұмыс істейді, бірақ көлемді, қымбатырақ болады және көбінесе релені басқару үшін транзисторды қолданғыңыз келеді.

Біз екі құрылғы үшін транзисторларды қолданамыз. Транзисторды коммутатор тәрізді қолдану үшін оның негізі арқылы ток өткізу керек. Жарық диодты жолақ арқылы өтетін ток негіз арқылы өтетін токқа пропорционалды болады.

Сіз қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін Tinkercad -те Arduino және транзистормен ойнай аласыз. Мен сіз реттеуге болатын негізгі модельдеу жасадым. Егер сіз Tinkercad туралы көбірек білгіңіз келсе, мына таңғажайып оқулықты орындауға болады: Tinkercad бағдарламалық жасақтамасын тексеру және енгізу үшін қалай қолдануға болады.

Сіз GPIO шығысы жоғары болғанда транзистордың жабық қосқыш сияқты жұмыс істейтінін және GPIO шығысы төмен болғанда ашық қосқыш сияқты жұмыс істейтінін көре аласыз. Сіз резисторлардың мәндерімен ойнай аласыз. Жарық диоды бар сериялы резистор жарық диоды арқылы өтетін токты шектейді, ал транзистордың негізіне қосылған резистор жарықдиодты шам арқылы өтетін максималды токты басқарады. Егер сіз негізгі резисторды жоғарылатсаңыз, онда жарықдиодты ток жеткіліксіз болады және жарық өшеді.

Құрылғылар үшін қандай резистор мәндерін таңдайтынымды білу үшін сіз менің жазбаларымды қарай аласыз. Мен 5 В шығысының орнына 3.3 В шығуын қолдана алар едім, бірақ содан кейін тізбекті құру үшін менде тиісті резисторлар болмас еді. Транзисторлық кірісті іздеу үшін транзисторлық мәліметтер парағын оқудан тартынбаңыз.

Енді прототип құрастырайық.

4 -қадам: Схеманың прототипін жасаңыз

Біз жарықдиодты сымды дайындауымыз керек. Алдымен батарея ұстағышын ажырату үшін бірінші жартысын кесейік. Содан кейін, сымды шешіңіз, мен жарықдиодты жолды тақтаға қосу үшін терминалды блокты қолдандым. Бізге ESP8266 қажет болады, мен D1 шағын клонын, екі резистор мен транзисторды қолдандым.

Мен транзистор үшін p2222a таңдаймын, бірақ сіз кез келген NPN транзисторын таңдай аласыз. Сізге резисторлардың мәндерін транзисторлық мәліметтер кестесінен табуға болатын транзисторлық кірістерге сәйкес қарау қажет болады. Мен 1к Ом базалық резисторды және 15 Ом жарықдиодты резисторды таңдаймын. Негіз GPIO5 немесе D1 арқылы басқарылады.

Батарея ұстағышын ұстаңыз, себебі бұл басқа жобаға немесе жаңадан жасалған құрылғыларды қуаттандыруға пайдалы болуы мүмкін.

Бағдарламаны Arduino IDE көмегімен ESP8266 -ге жүктеу, LED_BUILTIN -ді D1 ауыстыратын жыпылықтау бағдарламасын жүктеу туралы нұсқаулықты орындаңыз, енді сіз жыпылықтайтын LED жолын тамашалай аласыз.

Егер схема сіз үшін жұмыс істемесе, жарықдиодты сымдарды ауыстыруға тырысыңыз, себебі анодты жарықдиодты резисторға қосу қажет. Мен әрқашан сымдарды айналдырамын …

Қосылу мен кернеудің төмендеуін тексеру үшін мультиметрді қолданыңыз. Шығу жоғары болғанда D1 мен жердің арасында 3.3В кернеуі болуы керек. Сонымен қатар, жарықдиодты сымдардың арасындағы 3В кернеуді көру керек.

Жарықдиодты жарықдиодты жыпылықтаған жақсы, бірақ біз смартфонмен жарықдиодты жолды қалай басқара аламыз?

5 -қадам: жарықдиодты шамдарды басқару үшін смартфонды пайдалану - I бөлім

Смартфонға Blynk қосымшасын орнату қажет болады.

Бағдарлама орнатылғаннан кейін жаңа жоба жасаңыз. Blynk сізге ESP8266 бағдарламасы үшін қажет таңбалауышпен (он алтылық таңбалар сериясы) электрондық хат жібереді. Коммутатор рөлін атқаратын түйме жасаңыз. Түйме ESP8266 GPIO5 немесе D1 түйреуішін басқаруы керек. Енді сіз өз жобаңызды ойнай аласыз. Қолданба сізге құрылғы офлайн екенін хабарлайды.

Жарықты басқаратын таймерлерді қосу үшін жобаны кейін өңдеуге болады.

6 -қадам: жарықдиодты шамдарды басқару үшін смартфонды пайдалану - ІІ бөлім

Arduino IDE ашыңыз. Сізге Blynk кітапханасын орнату қажет болады; Ол үшін мен жасаған скриншоттарды орындаңыз. «Құралдар» мәзіріне өтіп, «Кітапханаларды басқару» түймесін басып, «Blynk» іздеп, соңғы нұсқасын орнатыңыз.

Енді сіз Blynk -ті ESP8266 -да орнататын мысалды аша аласыз. Мысал скриншоттарда көрсетілген.

Дұрыс тақтаны, менің жағдайда «D1 mini» мен дұрыс портты таңдағаныңызға көз жеткізіңіз.

Wi -Fi SSID және құпия сөзбен кодты жаңартыңыз (әдетте интернеттегі WPA немесе WEP кілті), сізге электрондық пошта арқылы алған белгіні толтыру қажет болады.

Енді сіз ESP8266 кодын жүктей аласыз. Код жүктелгеннен кейін, құрылғы WiFi маршрутизаторына Wi -Fi желісіне қосылғанына көз жеткізу үшін бірнеше секунд күтіңіз және сіз жасаған Blynk түймесін пайдаланып шамдарды басқара аласыз.

Енді сізде IoT құрылғысы бар! Қаласаңыз, сіз осында тоқтай аласыз, бірақ «Ресурстар» бөлімін оқуды ұмытпаңыз. Егер сіз көңілді болғыңыз келсе және тұрақты схема мен қоршау құрғыңыз келсе, оқуды жалғастырыңыз.

7 -қадам: Тұрақты схеманы құру (бонус)

Тұрақты схеманы құрудың уақыты келді. Дәнекерлеу туралы білу үшін сіз осы және осы бейнені көре аласыз. Мен ESP8266 үшін тақырыптары бар стандартты прото тақтаны қолдандым. Осылайша, егер мен микроконтроллерді басқа жоба үшін қайта қолданғым келсе, мен жасай аламын. Сіз микроконтроллерді протоколға тікелей дәнекерлеуді таңдай аласыз. Егер сіз сенімді болмасаңыз, нанға ұқсас прото тақтаны таңдаңыз; сіз тақтаның қосылымдарын қайта пайдалана аласыз.

Мен бірінші құрылғымен екі қате жасадым. Мен жарықдиодты жол үшін терминалды блокты пайдаланбадым … мен сымдарды төңкердім. Теріс немесе оң сымды белгілеуге болады, бірақ терминалды блокты пайдалану ұсынылады. Екінші қате - мен жарық диодты жолды жүргізу үшін 3.3В қолдандым, нәтижесінде күңгірт жарық пайда болды. Егер мен сияқты қателесеңіз, уайымдамаңыз, дәнекерлеуді алып тастау және резисторлардың мәндерін өзгерту немесе қосылымдарды жаңарту оңай. Кейінірек сіз басқа компоненттерді қоса аласыз!

Енді сізде тұрақты схема бар, оның қоршауын салу уақыты келді.

8 -қадам: қоршау салу (бонус)

Мен өз құрылғыларыма қоршау жасау үшін Tinkercad -те спаркфун нұсқаулығын орындадым. Мен қоршауды жаңадан сатып алған Prusa i3 MK3 көмегімен PLA жіппен (20% толтыру және 0,2 мм) басып шығардым. Бұл мен үшін бірінші болып табылады және мен суретте көруге болатын екі қате жасадым. Менің бірінші корпусымда USB ашасы үшін қажетті орын жоқ және тесіктер тураланбаған. Содан кейін мен қақпақты қолдай алатын жақсы нұсқасы бар жаңа нұсқаны жасадым. Сіз біраз уақыт пен ақшаны үнемдей аласыз, тек контурдың сәйкес келуін тексеру үшін корпустың қажетті бөлігін басып шығара аласыз.

Енді сізде Blynk көмегімен басқаруға болатын екі IoT құрылғысы бар. Аспан шегі. Сіз жобаны шамдарды басқаратын қатысу детекторының көмегімен, шамдарды белгілі бір уақыт өткеннен кейін сөндіретін таймермен немесе тіпті жарықдиодты жарықдиодты шамдарды хабарландыру жүйесі ретінде қолдана отырып толығымен кеңейте аласыз; мысалы, электрондық поштаны алған кезде олар жыпылықтауы мүмкін.

Бақытты хакерлік!

9 -қадам: Ресурстар

Мен бұл кітапты жеткілікті түрде ұсына алмаймын: Жасаңыз: Электроника: ашу арқылы үйрену. Сіз транзисторлар, конденсаторлар және электроника туралы көптеген қызықты нәрселер туралы біле аласыз. Ол электрониканың компоненттерімен жұмыс жасауды бастау үшін қажетті білімге ие. ESP8266, Blynk және Tinkerpad туралы жаңа білімдеріңізбен бірге сіз өте қызықты материалдар жасай аласыз.

Youtube бейнелерін қарап, көп нәрсені үйренуге болады. Мен келесі арналарды ұсынамын:

- EEVblog

- Тамаша Скотт!

- Хан академиясы

Сіз батылсыз, edx немесе coursera курстарынан кейін IoT немесе электроника туралы көбірек білуге болады.