DIY IoT -seadmed LED -stringide abil: 9 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

(Vastutusest loobumine: ma ei ole inglise keele emakeel.)

Mõni aeg tagasi ostis mu naine mõned LED -nöörid, et öösel aeda valgustada. Nad lõid väga mõnusa õhkkonna. Need pandi puude ümber, aga arvake ära, mis juhtuma peaks, lõikasime puude lõikamise ajal nöörid maha …

Mida ma tahan teile täna näidata, on see, kuidas päästa katkised asjad nagu need LED -stringid ja luua huvitavaid ühendatud seadmeid, mida saate oma nutitelefoniga juhtida.

Õpid, kuidas kasutada LED -ide juhtimiseks mikrokontrollerit ja transistorit, kuidas seadet Internetiga ühendada ja seadet nutitelefonist juhtida. Ma lihtsalt eeldan, et teil on elektroonika põhiteadmised, näiteks kuidas kasutada Ohmi seadust. Kui olete kunagi programmeerinud Arduino enne, kui see on veelgi parem.

Alustame seadmetega, mida ma tahan ehitada. Lõikenööride puhul on hea see, et neid on vähemalt kaks tükki. Seega saan ehitada vähemalt kaks seadet. Alustan ühendatud lambist, mille panen lauale, ja seejärel ühendatud LED -nööriga, mida kasutan oma uue magamistoa valgustamiseks. Kõik, mida ma tahan, on viis, kuidas nutitelefoni abil tuled sisse ja välja lülitada.

Kuid kõigepealt peame nägema, kuidas asjad toimisid tulede taaskasutamiseks.

Samm: pöördtehnoloogia

Meil on kaks LED -stringi, kuid me ei tea pingelangust nööpnõelte vahel ja nõutavat voolu. Kahjuks pole mul nende väärtuste saamiseks andmelehte.

Sellistel juhtudel peame kõik ise välja mõtlema. Võtame korpuse lahti.

Pärast kruvikeerajaga mõne kruvi eemaldamist näeme väga lihtsat vooluringi. Huvitav osa on LED -nööpnõelte ümber, näeme pingeregulaatorit (3 tihvti komponent), takistit (must kast, mille peal on 100) ja LED -nööpnõelu. Veidi lähemalt vaadates (vooluahela disain) näeme, et regulaatori väljund on ühendatud LED -stringiga, mis on omakorda ühendatud 10 -oomise takistiga (100 tähendab 10x10e0). Paneme mõned patareid ja mõõdame pingelangust nööpnõelte vahel ning regulaatori väljundi ja maapinna vahel.

Multimeetri abil saame mõõta nööpnõelte pingelangust umbes 3 V (piltidel näidatud). Samuti mõõdame regulaatori väljundi ja maapinna vahel 4,5 V. Seega järeldame, et 10 -oomise takisti pingelangus on 1,5 V. saame ka tegelikult mõõta. Kasutades Ohmi seadust (U = RI), teame, et haru läbiv vool on 1,5 V / 10 oomi = 0,150A või 150 mA. Jällegi saame mõõta voolu, kuid meil on vaja multimeeter stringiga jada panna, mida pole lihtne teha.

Nüüd teame, kuidas LED -stringe juhtida. Ehitame oma seadme üles.

Samm: materjalid ja tööriistad

Seadmete ehitamiseks vajate järgmist.

- mõned kruvikeerajad maharebitavate asjade jaoks, mulle meeldib selline komplekt

- mõned LED -tuled, kui soovite seadmeid reprodutseerida

- ESP8266, see on meie seadme aju

- leivalaud ja mõned juhtmed, kasutame neid prototüübi ehitamiseks

- takistite sortimendikomplekt ja transistoride komplekt, saate osta ka suurema komplekti, mis sisaldab palju kasulikke komponente, samuti on võimalik osta ainult vajalikke komponente

Kui soovite luua püsiva vooluringi, vajate mõningaid tööriistu ja protoplaate:

- alustamiseks võite osta jootekomplekti üsna odavalt, leiate multimeetri, mida saab kasutada oma asjade pöördprojekteerimiseks, olge ettevaatlik, et mitte manipuleerida põhi- või isegi seadmetega, mis kasutavad rohkem kui 30 V alalisvoolu

- lõikur on väga kasulik juhtmete ja komponentide juhtmete lõikamiseks

- mõned protoplaadid

- mõni kindel traat

Alustamiseks võib tunduda palju, kuid te kogute varu mõne muu projekti jaoks, mis teil võib olla. Kui te ei viitsi oodata, saate Aliexpressist kõike palju odavama hinnaga tellida. Alternatiivina, kui te ei soovi neid tööriistu osta, võite minna ka lähimasse häkkeriruumi.

Lõpuks vajate kõige ehitamiseks paar tundi (vähem, kui järgite seda õpetust).

Samm: kuidas kasutada transistorit

Me teame, et LED -string vajab 150 mA, kuid see on palju rohkem kui see, mida ESP8266 suudab oma väljundtihvtitele ohutult tarnida. Te ei soovi mikrokontrolleri GPIO -tihvtide kohta rohkem kui 12 mA juhtida. Selle piirangu ületamiseks on vaja mingit lülitit, mida saab juhtida mikrokontrolleriga. Kõige tavalisemad lülitid on relee ja transistor. Relee kindlasti töötab, kuid on mahukam, kallim ja enamasti soovite relee juhtimiseks kasutada transistorit.

Mõlema seadme jaoks kasutame transistore. Transistori nagu lüliti kasutamiseks peame juhtima voolu läbi selle aluse. LED -stringi kaudu voolav vool on proportsionaalne aluse kaudu voolava vooluga.

Saate mängida Arduino ja transistoriga Tinkercadis, et mõista, kuidas asjad toimivad. Lõin põhilise simulatsiooni, mida saate kohandada. Kui soovite Tinkercadi kohta rohkem teada saada, võite järgida seda hämmastavat õpetust: Kuidas kasutada Tinkercadi riistvara testimiseks ja rakendamiseks.

Näete, et transistor töötab nagu suletud lüliti, kui GPIO väljund on kõrge, ja nagu avatud lüliti, kui GPIO väljund on madal. Samuti saate mängida takistite väärtustega. LED -iga järjestikune takisti piirab LED -i kaudu voolu ja transistori alusega ühendatud takisti kontrollib LED -i kaudu voolavat maksimaalset voolu. Kui suurendate põhitakistust, ei käivita LED -i jaoks piisavalt voolu ja valgus on tuhmim.

Võite vaadata minu märkmeid, et näha, milliseid takistite väärtusi ma seadmete jaoks valin. Oleksin võinud 5V väljundi asemel kasutada 3,3 V väljundit, kuid siis poleks mul ahela ehitamiseks vastavaid takisteid. Ärge kartke lugeda transistori andmelehte, et otsida transistori võimendust.

Ehitame nüüd prototüübi.

Samm: looge vooluringi prototüüp

Peame ette valmistama LED -juhtmestiku. Esiteks lõikame esimese poole patareide hoidja eraldamiseks. Seejärel eemaldage juhe, kasutasin klemmliistut, et ühendada LED -string leivaplaadiga. Meil on vaja ka ESP8266, ma kasutasin D1 miniklooni, kahte takistit ja transistorit.

Ma valin transistori jaoks p2222a, kuid saate valida mis tahes NPN -transistori. Peate lihtsalt läbi vaatama takistite väärtused vastavalt transistori võimendusele, mille leiate transistori andmelehelt. Ma valin baastakisti 1k oomi ja LED takisti 15 oomi. Alust juhib GPIO5 või D1.

Hoidke patareipesa alles, sest see võib olla kasulik mõne muu projekti jaoks või isegi äsja loodud seadmete toiteks.

Järgige õpetust, kuidas ESP8266 -le programm Arduino IDE -ga üles laadida, laadige üles vilkumisprogramm, mis asendab LED_BUILTIN -i D1 -ga, ja saate nüüd nautida vilkuvat LED -stringi.

Kui vooluahel teie jaoks ei tööta, proovige LED -juhtmeid vahetada, kuna peate anoodi LED -takistiga ühendama. Pööran juhtmed alati vastupidi …

Kasutage multimeetrit ühenduse ja pingelanguse kontrollimiseks. Kui väljund on kõrge, peaksite D1 ja maapinna vahel nägema 3,3 V. Samuti peaksite nägema 3V pinget LED -juhtmete vahel.

Vilkuv LED -string on hea, kuid kuidas saaksime nutitelefoniga LED -stringi juhtida?

Samm: nutitelefoni kasutamine LED -tulede juhtimiseks - I osa

Peate oma nutitelefoni installima rakenduse Blynk.

Kui rakendus on installitud, looge uus projekt. Blynk saadab teile e -kirja koos märgiga (kuusnurksete märkide seeria), mida vajate oma programmi ESP8266 jaoks. Looge nupp, mis toimib lülitina. Nupp peaks juhtima ESP8266 GPIO5 või D1 kontakti. Nüüd saate oma projekti mängida. Pange tähele, et rakendus ütleb teile, et seade on võrguühenduseta.

Saate projekti hiljem muuta, et lisada tuled juhtivaid taimerid.

Samm: nutitelefoni kasutamine LED -tulede juhtimiseks - II osa

Avage oma Arduino IDE. Peate installima Blynk raamatukogu; selleks järgige lihtsalt minu tehtud ekraanipilte. Minge menüüsse "Tööriistad", klõpsake "Halda raamatukogusid", otsige "Blynk" ja installige uusim versioon.

Nüüd saate avada näite, mis seadistab teie jaoks ESP8266 jaoks Blynk'i. Näide on näidatud ekraanipiltidel.

Veenduge, et valisite õige plaadi, minu puhul "D1 mini" ja õige pordi.

Värskendage koodi oma wifi SSID -ga ja parooliga (tavaliselt WPA- või WEP -võti Interneti -kastis), peate täitma ka e -kirjaga saadud märgi.

Nüüd saate koodi üles laadida ESP8266 -sse. Kui kood on üles laaditud, oodake mõni sekund, et veenduda, et teie seade on WiFi -ga ühendatud teie Interneti -ruuteriga, ja saate tulede juhtimiseks kasutada oma loodud nuppu Blynk.

Teil on nüüd IoT -seade! Võite seal peatuda, kui soovite, kuid ärge unustage lugeda jaotist "Ressursid". Kui soovite lõbutseda ja luua püsiv vooluahel ja korpus, jätkake lugemist.

Samm: looge alaline ring (boonus)

On aeg luua püsiv vooluring. Seda ja seda videot saate vaadata jootmise kohta. Kasutasin ESP8266 jaoks tavalist protoplaati koos mõne päisega. Kui ma tahan mikrokontrollerit mõne teise projekti jaoks uuesti kasutada, saan seda teha. Võite valida mikrokontrolleri jootmise otse oma protoplaadile. Kui te pole kindel, valige protolaud, mis näeb välja nagu leivaplaat; saate oma leivaplaadi ühendusi uuesti kasutada.

Tegin oma esimese seadmega kaks viga. Ma ei kasutanud klemmliistut LED -stringi jaoks … ja pöörasin juhtmed ümber. Saate märkida negatiivse või positiivse juhtme, kuid soovitatav on kasutada klemmliistut. Teine viga on see, et kasutasin LED -stringi juhtimiseks 3.3V, mille tulemuseks oli hämaram valgus. Kui teete nagu minagi vigu, ärge muretsege, jootet on lihtne eemaldada ja takistite väärtusi muuta või ühendusi värskendada. Hiljem saate isegi rohkem komponente lisada!

Nüüd, kui teil on alaline vooluahel, on aeg selle korpus ehitada.

8. samm: korpuse loomine (boonus)

Ma järgisin Tinkercadis sädelevõitu õpetust oma seadmetele korpuse ehitamiseks. Prindisin korpuse, kasutades oma äsja omandatud Prusa i3 MK3 koos mõne PLA hõõgniidiga (20% täitematerjali ja 0,2 mm). See on tegelikult minu jaoks esmakordne ja tegin juba kaks viga, mida näete piltidel. Minu esimeses korpuses polnud USB -pistiku jaoks vajalikku ruumi ja augud olid joondamata. Seejärel kavandasin uue versiooni, millel oli parem sobivus ja mis toetab ka kaant. Saate säästa aega ja raha, printides ainult vajaliku korpuse osa, et testida vooluringiga sobivust.

Nüüd on teil kaks IoT -seadet, mida saate Blynk'i abil juhtida. Taevas on piir. Saate projekti täielikult laiendada kohalolekuanduriga, mis juhib tulesid, taimeriga, mis lülitab tuled teatud aja möödudes välja või isegi kasutades LED -tuledest teavitussüsteemi; need võivad vilkuda näiteks siis, kui saate meili.

Head häkkimist!

9. samm: ressursid

Ma ei saa seda raamatut piisavalt soovitada: Mark: Elektroonika: õppimine avastamise kaudu. Saate õppida transistoride, kondensaatorite ja palju muud huvitavat elektroonika kohta. Tal on vajalikud teadmised elektroonikakomponentidega nokitsemise alustamiseks. Koos äsja omandatud teadmistega ESP8266, Blynk ja Tinkerpad kohta saate luua väga huvitavaid asju.

Youtube'i videoid vaadates saate palju õppida. Soovitan järgmisi kanaleid:

- EEVblog

- Suurepärane!

- Khani akadeemia

Kui olete piisavalt julge, saate omandada rohkem teadmisi pärast asjade Interneti või elektroonika edx- või kursusekursusi.