„Pasidaryk pats“daiktų interneto įrenginiai naudojant LED stygas: 9 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

(Atsakomybės apribojimas: nesu angliškai kalbanti.)

Prieš kurį laiką mano žmona nusipirko LED žibintus, kad naktį apšviestų sodą. Jie sukūrė labai gražią atmosferą. Jie buvo apsodinti aplink medžius, bet atspėkite, kas atsitiko, mes nukirpėme stygas, pjaudami medžius …

Šiandien noriu jums parodyti, kaip išgelbėti sugedusius daiktus, tokius kaip tos LED eilutės, ir sukurti įdomius prijungtus įrenginius, kuriuos galite valdyti naudodami savo išmanųjį telefoną.

Jūs sužinosite, kaip naudoti mikrovaldiklį ir tranzistorių šviesos diodams valdyti, kaip prijungti įrenginį prie interneto ir kaip valdyti įrenginį iš savo išmaniojo telefono. Aš tik darau prielaidą, kad jūs turite tam tikrų pagrindinių elektronikos žinių, pavyzdžiui, kaip taikyti Omo įstatymą. Jei kada nors užprogramavote „Arduino“dar geriau.

Pradėkime nuo įrenginių, kuriuos noriu sukurti. Pjaustytų stygų geras dalykas yra tai, kad yra bent dvi dalys. Taigi galiu sukurti bent du įrenginius. Pradėsiu nuo prijungtos lempos, kurią pastatysiu ant stalo, o po to - su prijungta LED eilute, kurią panaudosiu apšviesti savo naują miegamąjį. Viskas, ko noriu, yra būdas įjungti ir išjungti šviesas naudojant išmanųjį telefoną.

Tačiau pirmiausia turime pamatyti, kaip viskas veikė, kad būtų galima pakartotinai naudoti žibintus.

1 žingsnis: atvirkštinė inžinerija

Turime dvi šviesos diodų eilutes, tačiau nežinome įtampos kritimo per stygų kaiščius ir reikalingos srovės. Deja, neturiu duomenų lapo, kad galėčiau gauti šias vertes.

Tokiais atvejais turėsime viską išsiaiškinti patys. Išardykime aptvarą.

Atsuktuvu nuėmus kai kuriuos varžtus, galime pamatyti labai paprastą grandinę. Įdomi dalis yra aplink LED stygų kaiščius, matome įtampos reguliatorių (3 kaiščių komponentas), rezistorių (juoda dėžutė su 100 ant jo) ir LED stygų kaiščius. Žvelgdami šiek tiek arčiau (grandinės konstrukcija), matome, kad reguliatoriaus išėjimas yra prijungtas prie LED eilutės, kuri savo ruožtu yra prijungta prie žemės per 10 omų rezistorių (100 reiškia 10x10e0). Įdėkime keletą baterijų ir išmatuokime įtampos kritimą tarp stygų kaiščių ir tarp reguliatoriaus išvesties bei žemės.

Naudodami multimetrą, galime išmatuoti maždaug 3 V įtampos kritimą per stygų kaiščius (kaip parodyta paveikslėliuose). Mes taip pat matuojame 4,5 V tarp reguliatoriaus išėjimo ir žemės. Taigi darome išvadą, kad 10 omų rezistoriuje yra 1,5 V įtampos kritimas; mes taip pat galime tai išmatuoti. Naudodami Omo dėsnį (U = RI), žinome, kad srovė per šaką yra 1,5 V / 10 omų = 0,150A arba 150 mA. Vėlgi, mes galime išmatuoti srovę, tačiau mums reikia sudėti multimetrą į eilę su eilute, kurią nėra lengva padaryti.

Dabar mes žinome, kaip valdyti LED stygas. Sukurkime savo įrenginį.

2 žingsnis: medžiagos ir įrankiai

Štai ką jums reikės norint sukurti įrenginius:

- kai kurie atsuktuvai, norint nugriauti daiktus, man patinka toks rinkinys

- kai kurios LED styginių lemputės, jei norite atkurti įrenginius

- ESP8266, tai bus mūsų prietaiso smegenys

- duonos lentą ir keletą laidų, mes juos naudosime kurdami prototipą

- rezistorių asortimento rinkinį ir tranzistorių asortimento rinkinį, taip pat galite įsigyti didesnį komplektą, kuriame yra daug naudingų komponentų, taip pat galima įsigyti tik reikalingus komponentus

Jei norite sukurti nuolatinę grandinę, jums reikės tam tikrų įrankių ir prototipų:

- Norėdami pradėti, litavimo komplektą galite nusipirkti gana pigiai, rasite kelių metrų matuoklį, kurį galima panaudoti, kad pakeistumėte savo daiktus, tik saugokitės, kad nemanipuliuotumėte prie pagrindinio prijungto ar net daugiau nei 30 V nuolatinės srovės įrenginių.

- pjoviklis yra labai naudingas, norint pjauti laidus ir komponentų laidus

- kai kurios protoboards

- kai kuri kieta viela

Pradėti gali atrodyti daug, bet sukursite atsargų bet kuriam kitam jūsų turimam projektui. Jei nenorite laukti, viską galite užsisakyti „Aliexpress“už daug mažesnę kainą. Kaip alternatyva, jei nenorite pirkti šių įrankių, taip pat galite eiti į artimiausią įsilaužėlių erdvę.

Galiausiai jums prireiks kelių valandų, kad viską pastatytumėte (mažiau, jei tik atliksite šią pamoką).

3 žingsnis: Kaip naudoti tranzistorių

Mes žinome, kad LED eilutei reikia 150 mA, tačiau tai yra daug daugiau nei tai, ką ESP8266 gali saugiai pristatyti savo išvesties kaiščiams. Jūs nenorite vairuoti daugiau kaip 12 mA per GPIO kaiščius mikrovaldiklyje. Norint apeiti šį apribojimą, reikės kažkokio jungiklio, kurį gali valdyti mikrovaldiklis. Dažniausiai pasitaikantys jungikliai yra relė ir tranzistorius. Relė tikrai veiks, bet bus didesnė, brangesnė, ir dažniausiai norėsite naudoti tranzistorių, norėdami valdyti relę.

Abiems įrenginiams naudosime tranzistorius. Norėdami naudoti tranzistorių kaip jungiklį, mes turime praleisti srovę per jo bazę. Srovė, tekanti per LED eilutę, bus proporcinga srovei, tekančiai per pagrindą.

„Tinkercad“galite žaisti su „Arduino“ir tranzistoriumi, kad suprastumėte, kaip viskas veikia. Aš sukūriau pagrindinį modelį, kurį galite pataisyti. Jei norite sužinoti daugiau apie „Tinkercad“, galite sekti šią nuostabią pamoką: Kaip naudoti „Tinkercad“aparatinei įrangai išbandyti ir įdiegti.

Matote, kad tranzistorius veikia kaip uždaras jungiklis, kai GPIO išėjimas yra didelis, ir kaip atviras jungiklis, kai GPIO išėjimas yra žemas. Taip pat galite žaisti su rezistorių vertėmis. Serijinis rezistorius su šviesos diodu apribos srovės srautą per šviesos diodą, o rezistorius, prijungtas prie tranzistoriaus pagrindo, valdys didžiausią srovę, tekančią per šviesos diodą. Jei padidinsite bazinį rezistorių, nepateksite pakankamai šviesos diodui ir šviesa bus silpnesnė.

Galite pažvelgti į mano užrašus, kad sužinotumėte, kokias rezistorių vertes pasirenku įrenginiams. Aš galėjau naudoti 3,3 V išėjimą, o ne 5 V išėjimą, bet tada neturėčiau atitinkamų rezistorių grandinei sukurti. Nedvejodami perskaitykite tranzistoriaus duomenų lapą ir ieškokite tranzistoriaus stiprinimo.

Dabar kurkime prototipą.

4 žingsnis: sukurkite grandinės prototipą

Mums reikės paruošti LED stygos laidą. Pirmiausia nupjaukime pirmąją pusę, kad atskirtumėte baterijų laikiklį. Tada nuimkite laidą, aš naudoju gnybtų bloką, kad prijungčiau LED eilutę prie duonos lentos. Mums taip pat reikės ESP8266, aš naudoju D1 mini kloną, du rezistorius ir tranzistorių.

Aš pasirenku tranzistoriaus p2222a, bet jūs galite pasirinkti bet kurį NPN tranzistorių. Jums tiesiog reikės peržiūrėti rezistorių vertes pagal tranzistoriaus stiprinimą, kurį galite rasti tranzistoriaus duomenų lape. Aš pasirenku 1k omo bazinį rezistorių ir 15 omų LED rezistorių. Pagrindą valdo GPIO5 arba D1.

Saugokite baterijų laikiklį, nes jis gali būti naudingas kitam projektui ar net naujai sukurtų įrenginių maitinimui.

Vadovaukitės pamoka, kaip įkelti programą į ESP8266 su „Arduino IDE“, įkelkite mirksėjimo programą, pakeičiančią LED_BUILTIN į D1, ir dabar galite mėgautis mirksinčia LED eilute.

Jei grandinė jums neveikia, pabandykite pakeisti LED laidus, nes jums reikia prijungti anodą prie LED rezistoriaus. Aš visada apverčiu laidus atvirkščiai …

Naudokite multimetrą jungčiai ir įtampos kritimui patikrinti. Turėtumėte matyti 3,3 V tarp D1 ir žemės, kai išėjimas yra didelis. Taip pat turėtumėte pamatyti 3 V įtampą tarp LED stygų laidų.

Mirksinti LED eilutė yra gera, bet kaip mes galime valdyti LED eilutę savo išmaniuoju telefonu?

5 veiksmas: naudokite savo išmanųjį telefoną, kad įjungtumėte LED styginių lemputes - I dalis

Savo išmaniajame telefone turėsite įdiegti „Blynk“programą.

Įdiegę programą, sukurkite naują projektą. „Blynk“atsiųs jums el. Laišką su žetonu (šešiakampių simbolių serija), kurio jums reikės jūsų ESP8266 programai. Sukurkite mygtuką, kuris veiks kaip jungiklis. Mygtukas turėtų valdyti ESP8266 GPIO5 arba D1 kaištį. Dabar galite žaisti savo projektą. Atminkite, kad programa jums pasakys, kad įrenginys neprisijungęs.

Vėliau galite redaguoti projektą ir pridėti laikmačių, kurie valdys šviesas.

6 veiksmas: naudokite savo išmanųjį telefoną, kad įjungtumėte LED styginių lemputes - II dalis

Atidarykite „Arduino IDE“. Turėsite įdiegti „Blynk“biblioteką; tam tiesiog sekite mano padarytas ekrano kopijas. Eikite į meniu „Įrankiai“, spustelėkite „Tvarkyti bibliotekas“, ieškokite „Blynk“ir įdiekite naujausią versiją.

Dabar galite atidaryti pavyzdį, kuris jums sukonfigūruos „Blynk“ESP8266. Pavyzdys parodytas ekrano kopijose.

Įsitikinkite, kad pasirinkote tinkamą plokštę, mano atveju „D1 mini“ir tinkamą prievadą.

Atnaujinkite kodą naudodami „wifi“SSID ir slaptažodį (dažniausiai WPA arba WEP raktas interneto dėžutėje), taip pat turėsite užpildyti el. Paštu gautą prieigos raktą.

Dabar galite įkelti kodą į ESP8266. Įkėlę kodą, palaukite kelias sekundes, kad įsitikintumėte, jog jūsų įrenginys yra prijungtas prie „WiFi“prie interneto maršrutizatoriaus, ir galėsite valdyti lemputes naudodami sukurtą mygtuką „Blynk“.

Dabar turite „IoT“įrenginį! Galite sustoti, jei norite, bet nepamirškite perskaityti skyriaus „Ištekliai“. Jei norite linksmintis ir sukurti nuolatinę grandinę bei aptvarą, skaitykite toliau.

7 žingsnis: sukurkite nuolatinę grandinę (premija)

Atėjo laikas sukurti nuolatinę grandinę. Norėdami sužinoti apie litavimą, galite žiūrėti šį ir šį vaizdo įrašą. ESP8266 naudojau standartinę protinę plokštę su tam tikra antrašte. Tokiu būdu, jei noriu pakartotinai naudoti mikrovaldiklį kitam projektui, galiu. Galite pasirinkti lituoti mikrovaldiklį tiesiai prie savo plokštės. Jei nesate tikri, rinkitės proto lentą, kuri atrodo kaip duonos lentelė; galėsite pakartotinai naudoti duonos lentos jungtis.

Su savo pirmuoju įrenginiu padariau dvi klaidas. Aš nenaudojau gnybtų bloko LED eilutei … ir apverčiau laidus. Galite pažymėti neigiamą arba teigiamą laidą, tačiau rekomenduojama naudoti gnybtų bloką. Antroji klaida yra ta, kad aš naudoju 3.3V, kad valdyčiau šviesos diodų eilutę, todėl šviesa bus silpnesnė. Jei, kaip ir aš, darote klaidų, nesijaudinkite, nesunku pašalinti lydmetalį ir pakeisti rezistorių vertes arba atnaujinti jungtis. Vėliau netgi galite pridėti daugiau komponentų!

Dabar, kai turite nuolatinę grandinę, laikas statyti jos korpusą.

8 žingsnis: pastatykite aptvarą (premija)

Aš sukūriau „Tinkercad“„sparkfun“pamoką, kad galėčiau sukurti savo įrenginių korpusą. Korpusą atspausdinau naudodamas naujai įsigytą „Prusa i3 MK3“su kai kuriais PLA siūlais (20% užpildas ir 0,2 mm). Tiesą sakant, man tai buvo pirmoji ir aš jau padariau dvi klaidas, kurias galite pamatyti nuotraukose. Mano pirmame korpuse nebuvo reikiamos vietos USB kištukui, o skylės nebuvo išlygintos. Tada aš sukūriau naują versiją, kuri geriau tinka, ir kuri taip pat gali palaikyti dangtį. Galite sutaupyti šiek tiek laiko ir pinigų, tik atspausdinę reikiamą korpuso dalį, kad patikrintumėte, ar tinka grandinei.

Dabar turite du „IoT“įrenginius, kuriuos galite valdyti naudodami „Blynk“. Dangus yra riba. Galite visiškai išplėsti projektą naudodami buvimo jutiklį, kuris valdo šviesas, su laikmačiu, kuris po tam tikro laiko išjungia šviesą, arba net naudodami LED styginių lemputes kaip pranešimų sistemą; pavyzdžiui, jie gali mirksėti, kai gausite el. laišką.

Laimingas įsilaužimas!

9 žingsnis: ištekliai

Negaliu pakankamai rekomenduoti šios knygos: Gamintojas: elektronika: mokymasis per atradimus. Galite sužinoti apie tranzistorius, kondensatorius ir daugybę kitų įdomių dalykų apie elektroniką. Jis turi reikiamų žinių, kad galėtų pradėti dirbti su elektronikos komponentais. Kartu su ką tik įgytomis žiniomis apie ESP8266, „Blynk“ir „Tinkerpad“galėsite sukurti labai įdomių dalykų.

Žiūrėdami „Youtube“vaizdo įrašus, galite daug išmokti. Rekomenduoju šiuos kanalus:

- „EEVblog“

- Puikus Škotas!

- Khano akademija

Jei esate pakankamai drąsus, galite įgyti daugiau žinių po edx ar kursų kursų apie IoT ar elektroniką.