Arduino juhitav telefonidokk lampidega: 14 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Idee oli piisavalt lihtne; looge telefoni laadimisdokk, mis lülitaks lambi sisse ainult siis, kui telefon laadis. Kuid nagu sageli juhtub, võivad esialgu lihtsana tunduvad asjad nende täitmisel pisut keerulisemaks muutuda. See on lugu sellest, kuidas lõin kahekordse telefoni laadimisdoki, mis täidab minu lihtsa ülesande.

Samm: mida ma kasutasin

See pole kaugeltki ammendav loetelu kõigest, mida kasutasin, kuid tahtsin anda üldise ettekujutuse peamistest komponentidest, mida kasutasin. Enamiku nende komponentide jaoks olen lisanud Amazoni linke. (Pange tähele, et nende linkide kasutamisel saan Amazonilt väikese vahendustasu. Aitäh!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V alalisvooluandur (x2): https://amzn.to/2citA0S2-Channel Solid State Relay: https://amzn.to/2cmKfkA 4-pordiline USB-kast: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'paneelile kinnitatav USB -kaabel (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 AB USB -kaabel:

Kasutasin ka järgmisi tarvikuid, mille ostsin ehituspoest: 4 "x4" plastikust torukarbid (x2) 40 W Edisoni lambipirnid (x2) Lambipirni pesaTracki valgusklamber Musta raudtoru (3/8 ") assortii messingist toruliitmikud3 'Pikendusjuhtme juhtmutrid

2. etapp: katsetamine, projekteerimine ja juhtmestik

Selleks, et teha kindlaks, millal telefon laeb, tuleks telefoni praegust voolu pidevalt jälgida. Kuigi ma olen kindel, et on olemas vooluahela konstruktsioone, mis suudavad voolu mõõta ja releed praeguse taseme alusel juhtida, ei ole ma mingil juhul elektritark ega tahtnud kohandatud vooluahela ehitamisega tegeleda. Teatud kogemuste põhjal teadsin, et väikese mikrokontrolleri (Arduino) abil saab mõõta voolu ja seejärel juhtida releed tulede sisse- ja väljalülitamiseks. Pärast Adafruitilt väikese alalisvooluanduri leidmist hakkasin katsetama selle ühendamist USB -kaabliga, et mõõta telefoni laadimise ajal voolavat voolu. Tavaline USB 2.0 kaabel sisaldab 4 juhtmest: valge, must, roheline ja punane. Kuna mustad ja punased juhtmed kannavad voolu läbi kaabli, saab praeguse voolu mõõtmiseks kasutada kumbagi neist - mina kasutasin punaseid juhtmeid. Tüüpiline vooluandur tuleb paigutada vooluvooluga ühte joont (vool peab voolama läbi anduri) ja Adafruit -andur ei ole sellest reeglist erand. Punane traat lõigati nii, et kaks lõigatud otsa olid kinnitatud vooluanduri kahe kruviklemmi külge. Adafruit andur oli ühendatud Arduinoga ja ma kirjutasin mõne lihtsa koodi, et teatada praegusest voolust läbi anduri. See lihtne katse näitas mulle, et laadimistelefon võttis 100–400 mA. Pärast telefoni täielikku laadimist langeb vooluhulk alla 100 mA, kuid ei jõua 0 -ni.

Kuna minu katse näitas edukalt, et suudan mõõta voolu Arduino abil, kavandasin ülaltoodud vooluringi. Kaks 1-tollise paneeliga USB-pikenduskaablit ühendatakse 4-pordilise laadimiskastiga. Telefoni laadimiskaablid ühendatakse nende pikendusjuhtmetega, muutes süsteemi mahutavaks mis tahes USB -laadimiskaabli - ja loodetavasti muudab selle "tulevikukindlaks". Pikendusjuhtmete punased juhtmed lõigatakse ära ja ühendatakse vooluanduritega. Praegused andurid edastavad teavet Arduinole, mis omakorda juhib kahe kanaliga tahkisrelee. Releed kasutatakse 110 V toite lülitamiseks lambipirnidele. USB -karbi ja lambipirnide toite saab omavahel siduda, võimaldades süsteemil kasutada ühte pistikupesa. Mulle meeldib eriti see, kuidas Arduino toite saab laadida ühest lisakomplekti kuuluvast USB -pordist laadimiskastis.

Samm: telefonidokk

Telefoni dokk oli ehitatud 3/8 "mustast torust. Kasutasin kahte isas-emane küünarnukki, T-d, lühikest lõiku, mis oli täielikult keermestatud, ja ümmargust äärikut. Doki ülaosas olevate messingist osade jaoks lõikasin 1 1/2 "pikk messingist toru pooleks ja kasutas iga osa jaoks üht poolt. T -sse puuriti väike auk, mis oli piisavalt suur valgustuskaablite otste mahutamiseks. Kaablid töödeldi läbi põlvede ja need keevitati messingist torudesse. See oli lõpuks palju raskem, kui tundub, kuna küünarnukid ei olnud piisavalt suured, et valgustuskaabli ots läbi mahutada. Lõpetasin küünarnukkide sisekülgede riivimisega, kuni need sobisid.

Kui peaksin seda dokki uuesti tegema, toetaksin seda rohkem telefoniga. Nagu arvata võis, kui telefon dokil olles üldse lükatakse, saab välkkaabli otsi väga kergesti painutada. Minu arvates on kummaline, et Apple müüb tegelikult sarnase toetamata konfiguratsiooniga dokki.

Samm: lambid

Tahtsin, et lampidel oleks dokiga sarnane tööstuslik välimus. Esimese lambi jaoks kasutasin 3/8 toruääriku peal olevat üldist pirnipesa komplekti. Mõned väikesed messingist torud ühendavad aluse pistikupesaga ja täiendavad dokis olevaid messingist aktsente. 40 W Edisoni pirn on tõesti täht. Tahtsin kasutada Edisoni pirne, kuna need sobivad ideaalselt selle doki disainiga ja võimaldavad teil luua ilusa valgusallikaga lambi.

Lowe juures olles leidsin kliirensilt rajatulede kronsteini, mis minu arvates oli huvitav. Keerasin kronsteini tagurpidi ja lisasin aluse valmistamiseks toruääriku. Rajatulede kinnituse pistikupesa ei olnud selle külge kinnitatud, kuna see oli mõeldud lameda kattega pirni hoidmiseks. Kuna ma kasutasin Edisoni pirni, tegin väikese alumiiniumklambri, et hoida pesa rööbastee valgusti klambri ümmarguse korpuse sees. Ülejäänud süsteemi täiendamiseks lisati väikesed messingist nupud.

Kui dokk ja tuled olid valmis, värviti need mattmustaks - välja arvatud messingist otsikud.

Samm: Arduino ümbris

Arduino korpuse jaoks kasutasin kahte 4 "x 4" PVC korpust. Lõikasin ventilatsiooniavad ühele küljele ja iga korpuse kattele. Ühe korpuse küljel lõikasin paneelikinnituse USB -kaablite jaoks kaks ristkülikukujulist auku. Nende ristkülikukujuliste aukude mõlemale küljele puuriti augud, mille vahekaugus oli 1 1/8 "ja mida kasutati kaablite kinnitamiseks korpuse külge. Mõlema korpuse üks külg lõigati ära, nii et kaks kasti moodustaksid ühe karbi. asetatud kõrvuti. 3/4 "paksust puitplokki kasutati selle külg külje kõrval asetsevate kastide hoidmiseks ja see on ka mugav alus neile istumiseks.

Samm: kinnitage USB -kast

Esimene korpusesse lisatav komponent on 4-pordiline USB-laadimiskast. Kinnitasin selle lihtsalt kahepoolse teibiga paika.

Samm: paigaldage Arduino korpusesse

Mulle meeldib elektroonikakomponentide paigaldamiseks kasutada elektrikarbi esiplaadi vahekaugusi, kuna need on valmistatud plastikust ja neid saab kohandada nii, et need toimiksid hoidmistena või tõkestustena. Lõikasin need lihtsalt oma noaga üles ja surusin seejärel kruvid läbi. Arduino paigaldati ühte korpuse kasti väikeste lamedate kruvidega, mille esiplaadi vahekaugused olid paigaldatud Arduino ja kasti vahele.

Kui Arduino oli paigaldatud, ühendati Arduino USB -pordi ja laadimiskasti lähima pordi vahele lühike (6 -tolline) AB -tüüpi USB -kaabel. See sobis juhtme jaoks väga tihedalt ja ma pidin tegelikult kärpima painduvad plastikkillud, mis ümbritsevad traati kaabli otsas, nii et see sobiks.

8. samm: relee juhtmestik ja paigaldamine

Lampide juhtmed söödeti korpuse aukude kaudu. Üks juhtmest igast juhtmest ühendati tahkis -relee mõlema kanali väljunditega (lülitatud 120 V pool). Lühikesed (4 ) juhtmeosad ühendati ülejäänud kruviklemmidega, mis asuvad nende lampide juhtmete ühendamise kõrval. Neid juhtmeid kasutatakse relee 120 V külje toiteks.

Relee alalisvoolu poolel kinnitati vastavalt näidatud konfiguratsioonile 4 juhtmest. Kaks juhtmest toovad relee tööks vajaliku + ja - alalispinge, ülejäänud kaks juhet kannavad digitaalseid signaale, mis annavad märku kanalitest sisse või välja lülitamiseks.

Seejärel ühendati need 4 juhtmest Arduino külge järgmiselt: Punane juhe (DC+) on ühendatud 5V tihvtiga. Must juhe (DC-) on ühendatud GND tihvtiga. Pruun juhe (CH1) on ühendatud digitaalse juhtmega Oranž juhe (CH2) on ühendatud digitaalse väljundpistikuga 8

Kui kõik juhtmed olid releega ühendatud, paigaldati see korpusesse väikeste lamedate kruvidega.

Samm: vooluandurite ühendamine ja paigaldamine

Side- ja toitejuhtmed loodi kahe vooluanduri jaoks, ühendades kaks andurite juhte Arduino juurde. Nagu varemgi, kasutatakse andurite toiteks punast ja musta juhet. Need juhtmed on ühendatud Arduino Vin (punane juhe) ja GND (must traat) tihvtidega. Üllataval kombel saab isegi sidekaablid (SDA ja SDL juhtmed) kokku liimida. Selle põhjuseks on asjaolu, et Adafruit'i vooluanduritele saab anda ainulaadse aadressi sõltuvalt sellest, kuidas nende aadressi tihvtid on kokku joodetud. Kui tahvlil pole ühtegi aadressi tihvti kokku joodetud, adresseeritakse tahvlile tahvel 0x40 ja sellele viidatakse Arduino koodis. A0 aadressi tihvtide jootmisel, nagu skeemil näha, saab tahvli aadressiks 0x41. Kui ühendada ainult A1 -aadressi tihvtid, oleks plaat 0x44 ja kui oleks ühendatud nii A0 kui ka A1 -nööpnõelad, oleks aadress 0x45. Kuna me kasutame ainult kahte vooluandurit, pidin jootma ainult pardal 1 olevad aadressinõelad, nagu näidatud.

Kui lauad olid õigesti käsitletud, kinnitati need korpuse külge väikeste messingkruvide abil.

Andurite SDA (sinine) ja SCL (kollane) juhtmed on ühendatud Arduino SDA- ja SCL -tihvtidega. Need nööpnõelad ei olnud minu Arduino peal märgistatud, kuid need on kaks viimast tihvti pärast tahvli digitaalsel küljel olevat AREF -i tihvti.

Samm: ühendage USB -pikenduskaablid

Nagu varem mainitud, peavad USB -pikenduskaablid voolu andurite kaudu voolu juhtima. Seda hõlbustas juhtmete ühendamine kaablite punastesse juhtmetesse. Kui USB -kaablid on korpusesse paigaldatud, ühendatakse need ühenduskohtade juhtmed praeguste anduritega. Iga USB -kaabli korral voolab läbi selle voolav vool neid juhtmeid mööda andurit ja naaseb seejärel kaabli kaudu laadimistelefoni. USB -kaablite isased otsad ühendati USB -laadimiskasti kahte avatud porti.

Samm: ühendage toide

Elektroonikakasti viimane etapp on toitejuhtme ühendamine USB -karbi ja lampidega (ehk relee 120 V külg). Mustad juhtmed, mis viivad otse lampideni, on ühendatud toitejuhtme ühe juhtmega koos laadimiskarbi pruuni juhtmega. Laadimiskasti toitekaabel lõigati lihtsalt lahti, nii et kaks juhtmest (need on sinised ja pruunid juhtmed) on eemaldatud. Lõpuks ühendatakse relee kaks valget juhet koos USB -laadimiskarbi sinise juhtmega toitejuhtme teise juhtmega.

12. samm: lõpetatud süsteem

Kui kast on täielikult kokku pandud, saab korpuse katteid vahetada. Nüüd, kui selle süsteemi riistvara on valmis, on aeg minna tarkvara juurde.

Samm: Arduino kood

Arduino koodi väljatöötamine oli üsna lihtne, kuigi selle õigeks saamiseks kulus paar katset. Kõige lihtsamal kujul saadab kood signaali sobiva releekanali toiteks, kui ta loeb vooluhulka, mis on suurem või võrdne 90 mA. Kuigi see lihtne kood oli hea lähtepunkt, ei lae mobiiltelefonid 100% ja siis istuvad seal ja võtavad väga vähe voolu. Pigem leidsin, et kui telefon on laetud, tõmbab see mõne minuti tagant lühikeseks ajaks mitusada mA. Telefon on justkui lekkiv ämber, mida tuleb iga paari minuti tagant täiendada.

Selle probleemi lahendamiseks töötasin välja strateegia, kus iga kanal võiks olla ühes kolmest olekust. Olek 0 on siis, kui telefon on laadimisdokilt eemaldatud. Praktikas leidsin, et telefoni eemaldamisel praktiliselt voolu ei voolanud, kuid seadsin selle oleku ülemiseks piiriks 10 mA. Olek 1 on olek, kus telefon on täielikult laetud, kuid siiski dokis. Kui vooluhulk langeb alla 90 mA ja on üle 10 mA, on süsteem olekus 1. Olek 2 on laadimisolek, kus telefon tõmbab 90 mA või rohkem.

Kui telefon on dokki pandud, käivitatakse olek 2 ja see jätkub laadimise ajal. Kui laadimine on lõppenud ja vool langeb alla 90 mA, on süsteem olekus 1. Siinkohal tehti tingimuslik avaldus, et süsteem ei saaks otse olekust 1 olekusse 2. See hoiab süsteemi olekus 1, kuni telefon on eemaldatakse, sel hetkel läheb see olekusse 0. Kuna süsteem võib liikuda olekust 0 olekusse 2, kui telefon pannakse laadijale tagasi ja vooluhulk tõuseb üle 90 mA, käivitatakse olek 2 uuesti. Alles siis, kui süsteem on olekus 2, saadetakse signaal releele tule sisselülitamiseks.

Veel üks probleem, millega ma kokku puutusin, on see, et enne telefoni täielikku laadimist langes vool mõnikord korraks alla 90 mA. See viiks süsteemi olekusse 1 enne, kui oleks pidanud. Selle parandamiseks keskmistan praegused andmed 10 sekundi jooksul ja ainult siis, kui keskmine vooluväärtus langeb alla 90 mA, läheb süsteem olekusse 1.

Kui olete sellest koodist huvitatud, olen lisanud Arduino.ino faili, milles on veel mõned kirjeldused. Üldiselt töötab see päris hästi, kuid olen märganud, et mõnikord tundub, et süsteem läheb olekusse 0, kui telefon on endiselt ühendatud ja täielikult laetud. See tähendab, et aeg -ajalt süttib tuli mõneks sekundiks (kui see läheb olekusse 2) ja kustub seejärel. Tulevikus on midagi, mille kallal tööd teha.

14. samm: valmis süsteem

Paigaldasin laadimisdoki meie raamaturiiulile, kusjuures Arduino kast asub mõne raamatu taga. Kui te sellele lihtsalt pilgu heidaksite, ei saaks te kunagi aru sellest tehtud tööst - ja isegi selle nägemine töös ei tee seda õiglaselt. Siis teeb mind jälle rõõmsaks, kui näen, kuidas tuled põlevad ja kustuvad, ning olen isegi hakanud neile lootma, et näha, kas telefon laeb.