Автоматтандырылған үй перделері - MakerChips BluChip (nRF51 BLE) модулімен шағын жоба: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Сіз оянып жатқаныңызды және терезеден күн сәулесін алғыңыз келетінін немесе перделерді жауып, пердеге жақындауға күш жұмсамай, смартфондағы түймені басу арқылы ұйықтай алатындығыңызды елестетіп көріңіз. Автоматтандырылған үй перделер жүйесі көмегімен сіз 90 доллардан аспайтын компоненттермен қол жеткізе аласыз!

Бұл оқулықты Github -дан қараңыз

1 -қадам: Дизайн

Үйдегі перделердің автоматтандырылған жүйесінің негізінде MakerChips BluChip модулі жатыр.

BluChip - бұл 16.6x11.15 мм шағын Bluetooth модулі, ол BTLE арқылы смартфондарға перифериялық құрылғы бола алады.

Bluetooth төмен энергиямен (BTLE) таныстыру үшін мына жерді басыңыз.

Модуль nRF51 Soord by Nordic Semiconductors -тен тұрады, бұл BLE қосымшалары үшін тамаша платформа, себебі ол Android пен Apple қосымшаларында көптеген біріктірілген мүмкіндіктерді қолдайды.

2 -қадам: BluChip Explorer жинағы

Бұл жобаны құру үшін мен MakerChips-тен BluChip Explorer жинағын алдым, ол екі бөлек қорапта келді, біреуі CMSIS-DAP бағдарламашысына арналған, ал 2-ші RGB светодиодты, фото-резистор мен CR2032 батареясы бар тақтада BluChip бар басқа қорап.

Байқағаныңыздай, BluChip модулі өте кішкентай, ол шағын қуатты Bluetooth жобалары үшін өте қолайлы. Ол тек 6x4 0,1 дюймдік тақтаға сәйкес келеді және тақтаның үстіңгі жағында қосымша 0,05 дюйм бар, бұл коммерциялық FCC сертификатталған пакеті үшін өте әсерлі!

MakerChips веб -сайтынан BluChip -тің кейбір негізгі мүмкіндіктері:

• 14 қол жетімді GPIO түйреуіштері
• ARM Cortex M0 32 биттік процессор және 256 КБ флэш және 32 КБ жедел жады
• 16,6 мм x 11,15 мм Ең кішкентай нанға арналған Bluetooth ® модулі
• Қуат көзі 1,8 В - 3,6 В кернеуін қолдайды

• Bluetooth мүмкіндіктері

  • BTLE - Bluetooth төмен энергия - (BLE, BT 4.1)
  • Bluetooth® және Жапония, FCC, IC білікті
  • Біріктірілген 32 МГц жүйелік сағат
  • Шығу қуаты: +4дБм типтік

  • Жиілік: 2402 - 2480 МГц

    Біріктірілген жоғары өнімділік антеннасы

  • Бір режим Bluetooth® Smart Slave/Master
• Қолдау көрсетілетін интерфейстер: SPI, UART, I2C және 8/9/10bit ADC

• Бағдарламалау түйреуіштерінің екі жиынтығы

  • .05 «тақырыбы CMSIS-DAP және J-Link құрылғыларына оңай қосылу үшін
  • .1 «тақталармен байланысуға арналған тақырыптар
• Бағдарламалық қамтамасыздандырылатын қызыл жарықдиодты

3 -қадам: NRF Connect қолданбасы

BluChip зерттеушісінің қорабын ашқаннан кейін сіз оның жыпылықтайтын светодиодтармен жанғанын көресіз, солай емес пе?

Бұл BLE модулінде не бар екенін білу үшін Google Play немесе App Store дүкенінен nRF Connect қосымшасын орнатамыз.

Біз BluChip -ке телефонмен қосылмақпыз, сондықтан nRF Connect қолданбасын ашып, сәлемдесу экранын шолыңыз және Bluetooth қосу үшін Қосу түймесін түртіңіз. Содан кейін, Сканерлеу түймесін түртіңіз, сонда көп ұзамай BluChip құрылғыңыз Сканер қойындысында орналасқанын білесіз.

BluChip-ке қосылмас бұрын, жарықдиодты алып, оны 026 (+ve) және 021 (-ve) түйреуіштерінің жанына тақтаға орналастырайық. Светодиод бірден жануы керек, себебі 026 түйреуіші 3.3В (логикалық деңгей ЖОҒАРЫ), ал 021 түйіні логикалық LOW (Жер).

Жалғастырыңыз және смартфон мен BluChip арасында байланыс орнату үшін қосылу түймесін түртіңіз, ол сізді қолданбаның құрылғының клиент қойындысына апарады.

BluChip клиент қойындысында құрылғыда қол жетімді барлық қызметтер көрсетіледі. Бізді қызықтыратыны - бұл BlueChip GPIO қызметі (белгісіз қызмет ретінде көрсетілген). Оны түртіңіз, содан кейін GPIO модуляциясының сипаттамасының жанындағы жоғары қараған көрсеткіні түртіңіз (белгісіз сипаттама ретінде көрсетілген).

Жазу мәні қалқымалы терезесі пайда болады, бұл сізге деректерді BluChip құрылғысына жіберуге мүмкіндік береді. Біздің жағдайда, біз светодиодты өшіргіміз келеді, сондықтан BYTE ARRAY жанындағы көрсеткіні түртіңіз және UINT 8 форматына өзгертіңіз. Біз PIN нөмірін бірінші мән ретінде жібереміз, сондықтан pin021 үшін 21 енгізіңіз. PIN коды орнатылатын келесі деректерді жіберу үшін қосымша мәнді түртіңіз (он алтылық BYTE форматы). Светодиодты өшіру үшін 021 түйреуішін 3.3В (логикалық деңгей) орнатамыз, сондықтан 01 енгізіп, Жіберу түймесін түртіңіз.

Жарық диоды бірден өшеді! Жарықдиодты қайта қосу үшін pin021 нөміріне 0x00 (логикалық деңгей LOW) мәнін жіберіңіз. Төменде көрсетілгендей, жіберілген мән (0x) 15-01 көрсетіледі. {[(ондық UINT8) 21 = (он алтылық BYTE) 0x15] + (он алтылық BYTE) 0x01 => (он алтылық BYTE) 0x1501}

Егер сіз осы мәндерді Жазу мәні қалқымалы терезесінде сақтауды таңдасаңыз, оған атау беріңіз, содан кейін сақтау түймесін түрту арқылы сіз болашақта оларды GPIO модуляциясына алдын ала орнатулар ретінде жүктей аласыз!

4 -қадам: BluChip бағдарламалау

Жоғарыдағы бейнеден менің телефонымдағы BluChip құрылғысының атауы сіздікінен өзгеше екенін байқаған боларсыз, сондықтан оны өз қалауымызша өзгертуге қалай қараймыз?

BluChip -те жұмыс істейтін қосымшаның микробағдарламасы оған қосылған смартфондар сияқты BLE -ден орталық құрылғыларға (шеберге) перифериялық құрылғы (қосымша) ретінде қызмет етеді. Құрылғының атауын өзгерту үшін BluChip -те жыпылықтайтын бағдарламалық жасақтаманы қарастырайық.

BluChip Explorer жинағына ARM Programmer (CMSIS-DAP) кіреді. MakerChips CMSIS-DAP көмегімен BluChip-те жыпылықтайтын микробағдарлама туралы егжей-тегжейлі нұсқаулық берді.

Микробағдарламаны он алтылық файлға жинау және оны жыпылықтау үшін бізге Keil, nRF51 Software Development Kit (SDK) және BluChip микробағдарламасы қажет болады. Жалғастырыңыз және оларды MakerChips-тің CMSIS-DAP және Keil көмегімен BluChip бағдарламалауындағы «Бағдарламалық қамтамасыз ету» бөліміндегі сілтемелерден жүктеңіз.

Keil орнатыңыз, содан кейін «Он алтылық файлды құру» бөліміндегі 1-3 қадамдарды орындаңыз.

Осы кезде сіз барлық мақсатты файлдарды қалпына келтіру бойынша 4 -қадамды жалғастыра аласыз.

Егер сіз «core_cm0.h» қатысты қате алсаңыз, оны құрастыру үшін жобаға оның жолын қосуыңыз қажет.

Біз жай ғана файлды іздеп, оның каталогын табуға тиіспіз, ол «\ components / toolchain / gcc».

Бұл жолды біздің жобаға қосайық. Мақсатқа арналған опцияларды нұқыңыз, C/C ++ қойындысына өтіңіз, содан кейін 16 суретте көрсетілгендей жолды енгізіңіз.

Қажетті тәуелділіктерді қосқаннан кейін, біздің жоба құрастырылады және біз енді «nRF51_SDK_10.0.0_dc26b5e / Examples / ble_peripheral / ble_app_ahc-master / bluchip / s110_with_dfu / arm4 / _buildnrf51422_xx» теңшелетін он алтылық файлды жинай аламыз.

Он алтылық файлды BluChip-те жыпылықтау үшін «Он алтылық файлды тасымалдау» бөліміндегі 1-8 қадамдарды орындаңыз.

Енді BluChip -ке арнайы құрылғы атауымен микробағдарламаны жүктегеннен кейін, nRF Connect қосымшасын іске қосыңыз және құрылғыны іздеңіз. Сіз оның енді микробағдарламада DEVICE_NAME -де анықтаған нәрсеге байланысты аталғанын байқайсыз!

Келесі қадамда біз үйдің автоматтандырылған перделер жүйесінің аппараттық құралдарын, электроникасын және бағдарламалық жасақтамасын орнатуды бастаймыз.

5 -қадам: Автоматтандырылған перделердің құрылысы

Микробағдарламаны құрастыру мен жыпылықтау процесін қарап шыққаннан кейін, блютуздың жеке перделерін жасауға көшейік!

Перделерді ашатын және жабатын уақыт белдеуін басқару үшін қадамдық қозғалтқыш қолданылады. Қадамдық қозғалтқышты BluChip басқаратын Half-H жүргізуші IC басқарады.

Қуат алу үшін біз қозғалтқышқа берілетін 12В айнымалы ток кернеу реттегішін қолданамыз, LM317 тұрақты кернеу реттегішімен бірге 12В-тан 3.3В-қа дейін төмендетеміз, бұл BluChip және Stepper Driver IC-ге қуат береді.

Сіз өзіңіздің BluChip модуліңізді MakerChips -тің Tindie дүкеніндегі жаңа дүкенінен немесе MakerChips веб -сайтынан ала аласыз.

Автоматты перделерді құрастыруды бастау үшін BluChip Explorer жиынтығына қосымша төменде келтірілген бөлшектерді алайық:

• 12В 1А қуат адаптері $ 3.40
• Баррель Джек $ 0,68
• LM317T кернеу реттегіші $ 0,80
• Резисторлар (200 және 330 Ом) $ 1.69
• L293D қадамдық драйвері $ 1.63
• Бір полярлы қадамдық қозғалтқыш $ 8.00 (немесе $ 1.66 <= кіші бір полярлы биполярлық қадамға өзгерту)
• 6 мм уақыт белбеуі - 7,31 доллар
• 6 мм Gear $ 0.54 (немесе Thingiverse -ден 3D басып шығарылады)
• 6 мм шкив $ 1,17 (немесе 3D форматында Thingiverse басып шығаруға болады)
• X2 шектеу қосқышы (міндетті емес) $ 1,34
• Жоба қорапшасы (қосымша) $ 1.06
• Breadboard jumper сымдары $ 2.09
• Dupont Jumper сымдары $ 2.80
• Резеңке таспалар $ 1,13
• Twist байланыстары $ 3.22
• 22 AWG Wire (міндетті емес) $ 1.22
• Пошталық байланыстар (міндетті емес) $ 0,63
• Шөгу түтігі (міндетті емес) $ 1.97

Құралдар (міндетті емес):

• Ыстық желімді пистолет $ 3.75
• Дәнекерленген темір $ 6.79

GitHub (Amazon) сайтынан материалдарды жүктеп алыңыз

20 -суретте сіз қандай функцияларды қосқыңыз келетініне байланысты жүйені қалай байланыстыру керектігін көрсетеді. Егер сіз дәлірек қозғалысты қаласаңыз, сіз жобаға шектеу қосқыштарын қосар едіңіз.

Шектік қосқыштар - бұл BluChip ашылған немесе жабылғанын білдіретін перделердің соңғы нүктелері. Шектік қосқыштар болмаса, алдағы «Микробағдарламаны конфигурациялау» бөлімінде перделердің қаншалықты жылжитынын көрсететін микробағдарламаны конфигурациялау қажет болады.

20 -суретте сонымен қатар «микробағдарлама конфигурациясы» бөлімінде конфигурацияланатын күндізгі және түнгі уақытты анықтауға мүмкіндік беретін қосымша фото резистор бар.

Жабдықтың жиналуын қадамдық қозғалтқышты, шкивті және уақыт белдеуін перделердің жоғарғы жағына орнатудан бастаңыз. (21 -сурет)

Уақытша белбеуді резеңке таспамен созыңыз. Кейінірек, жобаны аяқтамас бұрын, оны үнемі ұстап тұру үшін оны байлаңыз.

Перделерді уақыт белбеуіне бекіту үшін белдік пен перде ілмегінің айналасындағы сымдарды байлаңыз.

Перделерді белбеуге қалай байлау керектігін түсіну үшін 22 -суретті орындаңыз. Сіз сол жақ пердемен уақыт белбеуінің артқы жағына сым байланыстырғышпен, ал оң жақ перде белбеулердің алдыңғы жағына байлайтын боласыз. сым байланысы бар.

Сіз белбеуді бекітіп, пердені байлап алғаннан кейін, оны басқаратын электронды тізбекті жинауға және тексеруге кірісу үшін, қадамдық қозғалтқышты шешіңіз. 20 -суретке.

20 -суретке сәйкес 200 және 330 Ом резисторларды салыңыз. Резисторлар LM317 шығысын ~ 3.3В қамтамасыз ететін етіп реттейді. (24 -сурет)

Өтпелі сымды, содан кейін 26 -суретте көрсетілгендей, сымды оқпан ұясын салыңыз.

Қуат адаптерін қабырғадағы розеткаға қосамыз және 27 -суретте көрсетілгендей кернеуді тексеру үшін адаптерді оқпан ұясына қосамыз.

Дұрыс кернеулер анықталғаннан кейін, қуат ұясын алып тастаңыз және 20 -суретке сәйкес қалған тақтаның қосқыш сымдарын орналастыруды бастаңыз.

Әрі қарай, біз биполярлы моторды L293d IC -ке қосамыз.

Алдымен, Dupont қосқыш сымдарын 29 -суретте көрсетілгендей, қадамдық қозғалтқыш қосқышына салыңыз.

Қай сым қайда кететінін білу үшін 30 -суреттегі схеманы орындаңыз.

Схемада көрінгендей, бір катушканың сымдары L293D Pin2 және Pin6 -ге түседі. Басқа катушкадан шығатындар Pin11 және Pin14.

28BYJ-48 модификацияланған биполярлы қадамдық қозғалтқышта 31 суретте көрсетілгендей төрт түрлі түсті сымдар бар.

Біз көкке Pin3 -ке, сарыға Pin6 -ге, қызғылтқа Pin11 -ге және қызғылтқа Pin2 -ге Pin2 -ге қосамыз.

Негізгі схема енді аяқталды!

Егер сіз шектеу қосқыштарын енгізгіңіз келсе, NO & C сымдарын 22AWG сымына қосыңыз. Екінші жағынан, тақтаға сәйкес келетін сымдарды қалыптастыру үшін DuPont секіргіштерін бекітіңіз. (32 -сурет)

Сіз оларды резеңке таспалармен 33 -суретте көрсетілгендей перделер рельсіне орнатуға болады, немесе егер қолыңызда ыстық желім пистолеті болса, оны рельске байлап қоюға болады, содан кейін оның қозғалмайтындығына көз жеткізу үшін ыстық желімнің жақсы мөлшерін сүртіңіз. айналасында.

Оларды қайда орналастыру туралы түсінік алу үшін 34 -суретті қараңыз.

Перделер рельсінің сол жақ шетіне, бірінші рельстің ілгегі мен екіншісінің арасына бір шектік қосқыш бекітіледі, осылайша перделер ашылған кезде ілмек қосқышқа басылады және оны іске қосады. Басқа шектеу қосқышы рельстің ортасына, солға қаратып орналастырылады. Осылайша, ол перделер жабылған кезде іске қосылады.

Шектік қосқыш сымдарын нан тақтасына 20 -суретке сәйкес салыңыз.

Ақырында, егер сіздің перделеріңіз күн шыққан кезде ашылып, ол батқан кезде жабылатынын қаласаңыз, 36 -суретте көрсетілгендей фото резисторды сыммен жалғап, оны күн сәулесі түсетін жерге жақын орналастыру қажет.

Нан тақтасы орнатылғаннан кейін, дайын болыңыз және микробағдарламаны жыпылықтау үшін бағдарламашыңызды BluChip -ке қосыңыз. Микробағдарламаны GitHub -тен жүктеп алыңыз және оны бұрынғыдай SDK каталогына шығарыңыз.

Github -дан ble_app_ahc.zip жүктеп алыңыз.

Жобаны ашыңыз, содан кейін BluChip -ке микробағдарламаны құрастырыңыз және жүктеңіз.

Оны тексермес бұрын, біз тақтаны қорапқа салып, сымдар мен перделер күйінің жарық диоды үшін тесіктер жасаймыз.

Нан тақтасын қорап қорапшасының негізіне қойып, сымдар үшін тесік жасаңыз. Ашылу BluChip -тің антеннасы арқылы басқа құрылғылармен байланыс орнатуына мүмкіндік береді. (37 -сурет)

Корпустың бүйірінде жарықдиодты шамасы бар тесік бұрғылаңыз және оған жарық диодты орнатыңыз. Жарық диодты сымды 20 -суретке сәйкес қосыңыз.

Қоршау қорапшасын перде рельсінің сол жағына, розеткаға жақын орнататын орынды табыңыз. Қозғалтқышты қайта салыңыз және уақыт белдеуінің соңғы кернеу сынағын өткізіңіз, ол бос орын жоқ екеніне көз жеткізіңіз. (39 -сурет)

Енді біздің жиналған жүйені сынаудың уақыты келді. Қуат адаптерін салыңыз және nRF Connect қосымшасын іске қосыңыз. Сіз Curtains. BluChip атты құрылғыны ашасыз.

Оған қосылыңыз, UINT8 1 (Ашық перделер) мәнін Белгісіз қызмет белгісіз қызметіне жіберіңіз және перделердің ашылуын бақылаңыз!

Енді сіз жүйені сәтті сынап көрдіңіз, BluChip -те шоуды іске қосатын кейбір кодты конфигурациялауды қарастырайық.

6 -қадам: BluChip микробағдарламасын конфигурациялау

Автоматтандырылған үй пердесі микробағдарламасы жобасы негізінен 4 файлдан тұрады: main.c, ahc.c, ble_ahc_service.c & ble_ahc_service.h.

Электроника мен жабдықты құрастыру кезінде бізде автоматтандырылған жүйенің дәлдігін жоғарылату үшін шектеу қосқыштары қажет болса, таңдау мүмкіндігі болды.

Ahc.h кодында біз LIMIT_SWITCHES үшін #define көре аламыз.

#Define LIMIT_SWITCHES көмегімен кодты құрастыру және жыпылықтау перделердің ашылып жабылғанын анықтау үшін екі шектеу қосқышын пайдалануға мүмкіндік береді.

Егер сіз жобаңызға шектеу қосқыштарын енгізбеуді таңдасаңыз, оны #undef LIMIT_SWITCHES деп атау қажет. Бұл жағдайда перде өтетін қашықтықты CURTAIN_OPEN_STEPS және CURTAIN_CLOSE_STEPS айнымалы мәнінде дәл реттеу қажет. Перделердің жүру қашықтығын ұзарту немесе қысқарту үшін осы мәндерді реттеңіз.

Басқа опцияға фоторезистор қосылып, #undef LDR -ді LDR -ді анықтау арқылы өзгертуге болады. LDR жарыққа тәуелді резисторды білдіреді, оны фоторезистор деп те атайды. Біз LDR қосқан кезде, фоторезистор оның ашық немесе қараңғы екенін біледі және күннің басында немесе соңында перделерді жабуға немесе ашуға көмектеседі.

Шектік қосқыштар мен фоторезисторды конфигурациялаудан басқа, перделерді автоматты түрде ашуға және жабуға мүмкіндік беретін кодтың басқа негізгі блоктарын қарастырайық.

Ble_ahc_service.c & ble_ahc_service.h файлдарында телефоннан деректерді BluChip -ке жіберетін код бар.

BluChip деректерді алған кезде, ол 0 немесе 1 жіберілгеніне қарай оны талдайды. Ол светодиод күйін қосады, қозғалтқыш қозғалысын орындайды, содан кейін жарықдиодты сигнал берудің аяқталуын ажыратады.

Ahc.h -тен ahc_init () функциясы негізгі циклдің басында іске қосылады, BluChip -тегі барлық түйреуіштерді инициализациялайды.

7 -қадам: Қорытынды

Қорытындылай келе, бұл BLE негіздерін үйренуге арналған өте қызықты және қарапайым жоба болды. BluChip -тің үзіліс модулінің тақтаға мықтап бекітілгені сізге кез келген тақтаға прототипті тез қоюға мүмкіндік береді.

Мен айтар едім, менің автоматтандырылған перделерімді жасағаннан кейін, мен BluChip -ті байланыстыратын басқа да нәрселерді ойладым, соның ішінде ақылды неопиксельдер, цифрлық сағатты құруға арналған OLED, смартфонмен басқарылатын робот және басқа да қуаты төмен электронды жоба. ықшам сымсыз байланыс қажет идеялар!

Электроника мен бағдарламалауға қызығушылық танытатын кез келген адам BluChip ұсынатын нәрсеге, сондай -ақ жобаларды одан да керемет жобаларға айналдыру үшін BLE құрудың және енгізудің ыңғайлылығына таң қалады.

Әзірге мен автоматтандырылған үйдегі перделерден ләззат алуға ораламын.