Satura rādītājs:
- 1. darbība: dizaina pārskats, izkārtojums un modelis
- 2. solis: atvēršana
- 3. darbība: LED komplekta izgatavošana
- 4. solis: Sensora turētāja izgatavošana
- 5. solis: shēmas dizains
- 6. solis: PCB izkārtojums un montāža
- 7. solis: pagariniet sensora kabeļus
- 8. solis: montāža
- 9. solis: programmaparatūra un iestatīšana
- 10. solis: pabeidziet
Video: Automātiskais ieejas apgaismojums: 10 soļi
2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51
Es vēlos mājas iekšpusē ievietot automātisko apgaismojumu. Vairumā gadījumu derēs PIR (pasīvais infrasarkanais sensors) kustības sensora slēdzis un lampa, bet es atmetu šo ideju, jo ārēji piestiprināts sensors šķiet neveikls.
Mans mērķis šajā projektā:
- Apgaismojuma perspektīvai vajadzētu izskatīties vienkāršai un zemai.
- Mani interesē arī izmēģināt jaunas lietas un pārbaudīt jaunas idejas projektā:
- Izmantojiet 3D drukāšanu sarežģītai ģeometrijai.
- Ķēdes dizains, PCB (iespiedshēmas plates) izkārtojums un prototips elektronikai.
- Iepriekš esmu izmantojis WiFi-MCU (mikrokontrolleru) ESP32. Tā kā mēs varam mijiedarboties ar MCU, izmantojot http-serveri, vai nav ērti, ja mums ir tīmekļa saskarne, lai nolasītu sensoru signālus un iestatītu apgaismojuma parametrus?
Pamatojoties uz šīm idejām, es izveidoju maketu un pārbaudīju, vai tas darbojas; Projektēju un izgatavoju apgaismojuma sistēmu.
Piezīme:
- Šajā projektā norādītie fiziskie izmēri ir paredzēti, lai apgaismotu laukumu 1m x 1,5m. Jūs varat to izmantot kā atsauci, lai palielinātu savu dizainu.
- Daži šī projekta darbi var būt bīstami, pirms testēšanas un uzstādīšanas veiciet nepieciešamos piesardzības pasākumus.
- Man nav visa aprīkojuma un instrumentu sastāvdaļu izgatavošanai. Rezultātā 3D drukāšanas un PCB ražošanas darbus uzticu profesionālām studijām. CAD, piemēram, Fusion 360 un EAGLE, ļoti palīdz šajā scenārijā. Vairāk es runāšu turpmākajās sadaļās.
1. darbība: dizaina pārskats, izkārtojums un modelis
Mana ideja ir panākt, lai apgaismojuma sistēma “paslēptu” koka nodalījuma iekšpusē, bet ļautu izgaismot caur atveri.
Es izmantoju Fusion360, lai vispirms modelētu visu ainu. Jūs varat apmeklēt apmācību, kā to izmantot. CAD daudz palīdz labākai vizualizācijai projektēšanas posmā.
Piemēram, mēs izmantojam infrasarkanos sensorus, lai izsekotu visiem cilvēkiem, kas tuvojas, un ieslēgtu gaismu. Tāpēc sensoriem jābūt precīzi novietotiem. Mēs varam vienkārši uzzīmēt infrasarkano staru ceļu modelī. Pagrieziet un pārvietojiet sensorus jebkurā vēlamajā veidā bez sarežģīta aprēķina.
Visbeidzot, es to izdarīju šādā veidā:
- Izveidojiet atvērumu un virs tā uzstādiet LED komplektu.
- Fotorezistors, lai pārbaudītu, vai istaba ir pietiekami tumša, lai iedegtos.
- Es izmantoju divus liela attāluma infrasarkanos sensorus, lai noteiktu, vai kāda persona tuvojas ieejai, ieslēdzot gaismu, ja viņš ir pietiekami tuvu.
- Vēl viens maza darbības attāluma infrasarkanais sensors, lai pārbaudītu, vai durvis atveras.
- Atvere ir šaura, un tāpēc mums ir jānovieto sensori precīzās pozīcijās. Mums ir nepieciešams arī atstarotājs, lai LED gaisma izietu caur atveri. Mēs varam 3D izdrukāt vienu daļu (sensoru turētājs), lai izpildītu šos 2 mērķus.
- Sistēmas uzraudzība un parametru pielāgošana, izmantojot WiFi: Kādi tagad ir sensora rādījumi? Cik tuvu gaismas ieslēgšanai? Cik tumšai vajadzētu iedegties gaismai? Cik ilgi lampai vajadzētu būt ieslēgtai? Mēs varam kontrolēt apgaismojumu, izmantojot tīmekļa pārlūkprogrammu, izmantojot WiFi MCU, piemēram, ESP32.
2. solis: atvēršana
Rīki:
- Kvadrātveida lineāls
- Zāģis- rokas zāģis vai elektrisks.
- Urbis - rokas urbis vai jebkurš elektrisks urbjmašīna, kas spēj urbt koku un plastmasu.
- Fails
- Špakteļlāpstiņa, smilšpapīrs un otiņa - virsmas atjaunošanai sākotnējā stāvoklī un krāsā.
Materiāli:
- Akrila sloksnes - nokasīts materiāls ir labs, ja tas ir pietiekami biezs (~ 5 mm)
- Ģipsis
- Interjera krāsa
Procedūras:
- Izveidojiet akrila veidni, lai noteiktu atvēruma izmēru. Es sakrauju 4 akrila sloksnes un salīmēju tās kopā. Izmantojiet kvadrātveida lineālu, lai pārliecinātos, ka tie ir 90 grādu attālumā viens no otra. Atveres izmērs ir 365 mm x 42 mm.
- Uz veidnes izveidojiet 4 montāžas caurumus, pēc tam piestipriniet to pie nodalījuma, izmantojot skrūves.
- Izurbiet caurumus gar malām un izzāģējiet nevēlamo vietu.
- Izmantojiet failu, lai noņemtu lieko materiālu un padarītu malas taisnas gar veidni.
- Noņemiet veidni. Uz stiprinājuma caurumiem un koka virsmas uzklājiet apmetumu.
- Noslīpējiet virsmu un uzklājiet apmetumu. Atkārtojiet šīs darbības, līdz virsma ir gluda.
- Krāsojiet virsmu.
3. darbība: LED komplekta izgatavošana
Rīki:
- Zāģis - ar rokas zāģi vai ar elektrību.
- Urbis - rokas urbis vai jebkurš elektrisks urbjmašīna, kas spēj urbt koku un plastmasu.
- Stiepļu noņēmējs
- Lodāmurs
Materiāli:
- Ø20 mm PVC caurules un turētāji.
- 5W G4 LED spuldze un ligzda x5
- Elektriskie kabeļi
- Lodēšanas stieple
- Dzirdēt saraušanās cauruli
Procedūras:
- Izgrieziet PVC caurules garumu 355 mm kā luktura korpusu.
- Uzstādiet divus cauruļu turētājus abos galos kā statīvus.
- Urbjiet piecas Ø17 mm atveres uz PVC caurulēm LED ligzdām.
- Ievietojiet LED kontaktligzdas un pārliecinieties, vai kabeļi ir pietiekami gari, lai izkļūtu no caurules, pagariniet kabeli, ja tie ir pārāk īsi. Tā kā mēs izmantosim 5W G4 LED lampas kā gaismas avotus, 220VAC avotam strāva būs ~ 23mA. Oriģinālā kabeļa lodēšanai es izmantoju AWG#24 lentes vadus. Izmantojiet saraušanās cauruli, lai aizsargātu savienojuma vietu.
- Uzstādiet LED spuldzes LED kontaktligzdās.
- Pievienojiet LED lampas paralēli.
4. solis: Sensora turētāja izgatavošana
Es vispirms izmantoju Fusion360, lai modelētu sensora turētāju. Lai vienkāršotu uzstādīšanu un ražošanu, sensora turētājs kalpo arī kā gaismas atstarotājs, un tie ir viena daļa. Sensora turētājam jābūt ar montāžas dobumiem, kas atbilst IR diapazona sensoru formām. To var viegli izdarīt, izmantojot Fusion360:
- Importējiet un novietojiet sensorus un sensoru turētāju vēlamajās pozīcijās [kā parādīts 2. darbībā]
- Izmantojiet traucējumu komandu, lai pārbaudītu, vai skaļums nepārklājas starp turētāju un sensoriem.
- Saglabājiet sensorus un noņemiet pārklājumu, kas pārklājas turētājā.
- Saglabājiet modeli kā jaunu daļu. Montāžas dobumiem tagad ir sensoru forma!
- Mums jāņem vērā arī ražošanas pielaide: sensora izmēru pielaide ir ± 0,3 mm, un 3D drukas ražošanas pielaide ir ± 0,1 mm. Es veicu 0,2 mm ārēju nobīdi uz visām dobumu saskares virsmām, lai nodrošinātu klīrensu.
Modelis tiek nosūtīts uz studiju 3D drukāšanai. Lai samazinātu ražošanas izmaksas, es izmantoju nelielu 2 mm biezumu un izveidoju tukšus modeļus, lai ietaupītu materiālu.
3D drukāšanas laiks ir aptuveni 48 stundas un maksā ~ 32 ASV dolārus. Kad es saņēmu, gatavā daļa jau bija noslīpēta, bet tā ir pārāk rupja. Tāpēc es rafinēju virsmas ar 400 smilšpapīra mitru smilšpapīru, kam seko iekšpuses apsmidzināšana ar baltu krāsu.
5. solis: shēmas dizains
Mērķi un apsvērumi
- Man nav lodēšanas reflow krāsns, tāpēc tiek ņemtas vērā tikai DIP Package daļas.
- Viena paneļa dizains: PCB ietvēra visas sastāvdaļas, ieskaitot maiņstrāvas līdzstrāvas barošanas bloku.
- Enerģijas taupīšana: ieslēdziet sensorus un LED lampu tikai tad, kad ieeja ir pietiekami tumša.
- Attālā konfigurācija: iestatiet MCU parametrus, izmantojot WiFi.
Kā darbojas ķēde
- Maiņstrāvas ievade caur spaiļu kārbu (TB1) ar drošinātāju aizsardzību (XF1).
- Miniatūru maiņstrāvas līdzstrāvas barošanas avotu (PS1) izmanto, lai piegādātu 5 V līdzstrāvas barošanu ESP32 MCU (JP1 & 2) plates un sensoriem.
- WiFi MCU ESP32 (NodeMCU-32S) nolasa sprieguma signālu no fotorezistora (PR), izmantojot ADC kanālu (ADC1_CHANNEL_7). Ieslēdziet MOSFET (Q1), izmantojot GPIO pin22, lai ieslēgtu visus 3 infrasarkanos sensorus, ja signāls ir zemāks par slieksni.
- Vēl 3 ADC kanāli (ADC1_CHANNEL_0, ADC1_CHANNEL_3, ADC1_CHANNEL_6) 3 infrasarkano sensoru signāla izejai (IR_Long_1, IR_Long_2, IR_Short). Ja signāls ir augstāks par slieksni, ieslēdziet MOSFET (Q2), izmantojot GPIO tapu 21, kas ieslēdz SSR (K1) un iedegas TB1 pieslēgtās LED lampas.
- MCU pārbauda, vai WiFi pārslēgšanas slēdzis (S1) ir ieslēgts, izmantojot (ADC1_CHANNEL_4), palaižot WiFi uzdevumu, lai atļautu MCU iestatītos parametrus.
Daļu saraksts
- MezglsMCU-32S x1
- Mean Well IRM-10-5 barošanas avots x1
- Omron G3MC-202P-DC5 cietvielu relejs x1
- STP16NF06L N-kanālu MOSFET x2
- Sharp GP2Y0A710K0F attāluma mērīšanas sensors x2
- Sharp GP2Y0A02YK0F attāluma mērīšanas sensors x1
- Sievietes galvene 2,54 mm -19 tapas x2 (vai jebkuras galvenes kombinācijas, lai padarītu to par 19 tapām)
- HB-9500 9. mm atstarpes spaiļu bloks 4-pin2 (HP-4P) x1
- KF301 5,08 mm atstarpes spaiļu bloka savienotājs 2 tapas x1
- KF301 5,08 mm atstarpes spaiļu bloka savienotājs 3 tapas x3
- SS-12D00 1P2T Pārslēgšanas slēdzis x1
- BLX-A Drošinātāju turētājs x1
- 500mA drošinātājs
- Foto rezistors x1
- 1k omu rezistori x3
- 0.1uF kondensatori x3
- 10uF kondensators x1
- M3X6mm neilona skrūves x6
- M3X6mm iegremdētas neilona skrūves x4
- M3X8mm neilona starplikas x4
- M3 neilona uzgriežņi x2
- Plastmasas korpuss (izmērs lielāks par 86 mm x 84 mm)
- 2 W 33 kΩ rezistors x1 (pēc izvēles)
Ņemiet vērā, ka mazjaudas gaismas diode joprojām var spīdēt, pat ja cietvielu relejs ir IZSLĒGTS. Lai atrisinātu šo problēmu, jums var būt nepieciešams savienot rezistoru un kondensatoru paralēli LED lampai.
6. solis: PCB izkārtojums un montāža
Lai izveidotu ķēdi, mēs varam izmantot universālā PCB prototipu. Bet es mēģinu izmantot EAGLE CAD, lai izstrādātu shematisku un izkārtojumu. Tāfeles attēli (Gerbera fails) tiek nosūtīti PCB prototipēšanas studijai izgatavošanai.
Tiek izmantota 2 slāņu FR4 plāksne ar 1 oz vara. Ir iekļautas tādas funkcijas kā montāžas caurumi, caurumi ar caurumiem, karstā gaisa lodēšanas izlīdzināšana, lodēšanas maskas slānis, sietspiedes teksts (nu.. tagad viņi izmanto tintes drukāšanu). 10 gab. (MOQ) PCB izgatavošanas izmaksas ir ~ 4,2 ASV dolāri - saprātīga cena par šādu darba kvalitāti.
Ir labas pamācības par EAGLE izmantošanu PCB dizainam.
No Sparkfun:
- Izmantojot EAGLE: shematisks
- Izmantojot EAGLE: Board Layout
Iļja Mihelsona laba Youtube apmācība:
- Ērgļa PCB apmācība: shematisks
- Ērgļa PCB apmācība: izkārtojums
- Ērgļa PCB apmācība: dizaina pabeigšana
- Ērgļa PCB apmācība: pielāgota bibliotēka
Ievietojiet komponentus PCB un lodēšanu aizmugurē. Stipriniet cietvielu releju, drošinātāju kārbu un kondensatorus ar karstu līmi. Izurbiet caurumus plastmasas korpusa apakšā un uzstādiet neilona starplikas. Izveidojiet atveres pie sānu sienām, lai varētu pieslēgt kabeļus. Uzstādiet PCB mezglu uz starplikām.
7. solis: pagariniet sensora kabeļus
Oriģinālie sensoru kabeļi ir pārāk īsi, un tiem ir nepieciešams pagarinājums. Es izmantoju ekranētu 22AWG signāla kabeli, lai samazinātu troksni, ko rada signāla sprieguma iejaukšanās. Savienoja ekranējumu ar sensora zemējumu, bet Vcc un Vo ar citiem vadiem. Aizsargājiet savienojumu ar saraušanās cauruli.
Paplašiniet fotorezistoru tādā pašā veidā.
8. solis: montāža
- Uzstādiet LED komplektu, uz statīva uzklājiet silikonu vai karstu līmi un piestipriniet to pie nodalījuma.
- Uzstādiet sensora turētāju, lai pārklātu LED komplektu. Uzstādiet 3 infrasarkanos sensorus pie sensoru turētājiem.
- Izurbiet Ø 6,5 mm caurumu nodalījumā pie stūra. Ievietojiet fotorezistoru, nostipriniet to un kabeli, izmantojot karstu karstuma līmi.
- Uzmontējiet korpusu, kurā ir vadības ķēde, pie sienas.
- Izveidojiet šādus vadu savienojumus:
- Maiņstrāvas avots ķēdes "AC IN".
- LED lampa tiek piegādāta ķēdes "AC OUT".
- Infrasarkanie sensori: Vcc līdz "5V", GND līdz "GND", Vo līdz "Vout" ķēdē
- Fotorezistors "PR" ķēdē.
9. solis: programmaparatūra un iestatīšana
Programmatūras programmaparatūras avota kodu var lejupielādēt šajā GitHub saitē.
Ieslēdziet WiFi pārslēgšanas pogu un ieslēdziet ierīci. MCU pēc noklusējuma pāries SoftAP režīmā, un jūs varat izveidot savienojumu ar piekļuves punktu "ESP32_Entrance_Lighting", izmantojot WiFi.
Pārlūkprogrammā dodieties uz 192.168.10.1 un piekļūstiet šādām funkcijām:
- OTA programmaparatūras atjaunināšana, augšupielādējot pārlūkprogrammu.
- Parametru iestatīšana:
- PhotoResistor - fotorezistoru iedarbināšanas līmenis, zem kura sensori ieslēgsies (12 bitu ADC diapazons 0–4095)
- IR_Long1 - attālums, zem kura 1. liela attāluma infrasarkanais sensors ieslēgs lampu (12 bitu ADC diapazons 0–4095)
- IR_Long2 - attālums, zem kura 2. liela attāluma infrasarkanais sensors ieslēgs lampu (12 bitu ADC diapazons 0–4095)
- IR_Short - attālums, zem kura mazā diapazona infrasarkanais sensors ieslēgs lampu (12 bitu ADC diapazons 0–4095)
- Gaismas ieslēgšanās laiks - ilgums, kādā lampa paliek ieslēgta (milisekundes)
Noklikšķinot uz "Atjaunināt", aktivizēšanas līmeņi tiks iestatīti uz vērtībām tekstlodziņos.
Noklikšķiniet uz "Sensora aptauja", pašreizējie sensora rādījumi tiks atjaunināti katru sekundi, ja gaismas līmenis ir zemāks par fotorezistora sprūda līmeni.
10. solis: pabeidziet
Dažas domas par turpmāku uzlabošanu:
- MCU dziļā miega režīms/Ultra Low Power kopprocesors, lai samazinātu enerģijas patēriņu.
- Lai ātrāk reaģētu, tradicionālā HTTP ziņojuma vietā izmantojiet tīmekļa ligzdu/drošu tīmekļa ligzdu.
- Lētāku komponentu, piemēram, lāzera diapazona sensoru, izmantošana.
Materiāla izmaksas šim projektam ir aptuveni 91 ASV dolārs - nedaudz dārgi, bet, manuprāt, ir vērts izmēģināt jaunas lietas un izpētīt tehnoloģijas.
Projekts pabeigts un tas darbojas. Ceru, ka jums patiks šī pamācība.
Ieteicams:
Automātiskais ielu apgaismojums, izmantojot ultraskaņas sensoru: 3 soļi
Automātiskie ielu apgaismojumi, izmantojot ultraskaņas sensoru: Vai esat kādreiz domājuši, ka ielu apgaismojums automātiski ieslēdzas naktī un automātiski izslēdzas no rīta? Vai ir kāda persona, kas ieslēdz/izslēdz šīs gaismas? Ir vairāki veidi, kā ieslēgt ielu apgaismojumu, bet šādi
DIY saules enerģijas automātiskais ielu apgaismojums: 3 soļi
DIY automātiskais ielu apgaismojums ar saules enerģiju: mana māja atrodas lauku apvidū, tāpēc iela manas mājas priekšā ir pilnīgi tumša, kad vispār nav gaismas. Tātad šeit es izveidoju ar saules enerģiju darbināmu ielu apgaismojumu, kas automātiski ieslēdzas saulrietā un izslēdzas saullēktā. Tas izmanto saules paneli kā
Divkāršās ieejas audio pārslēgšanas ķēde: 6 soļi (ar attēliem)
Divkāršās ieejas audio pārslēgšanas ķēde: vai jums kādreiz ir bijusi problēma ar vienu skaļruņu sistēmu un vairākām ieejām, kas prasa, lai jūs pievienotu un atvienotu audio vadus katru reizi, kad vēlaties klausīties vienu avotu? Nu, man jums ir risinājums! Šī pamācība ir paredzēta ļoti
Automātiskais ielu apgaismojums: 8 soļi
Automātiskais ielu apgaismojums: vienkāršs projekts, tomēr efektīvs enerģijas taupīšanas ziņā. Daudzas reizes tas notiek dienas laikā, kad ielu apgaismojums tiek ieslēgts, līdz kāds to pamana, izraisot milzīgu enerģijas zudumu. Aparatūras komponentu saraksts: 1) no gaismas atkarīgs rezistors (LDR) - 8 mm2
Ieejas: atsaucīgs materiāls: 12 soļi (ar attēliem)
Ieejas: atsaucīgs materiāls: kapacitāte ir objekta spēja uzglabāt elektrisko lādiņu. Šajā apmācībā mēs izstrādāsim un austim tekstilmateriālu sensorus, kas reaģē uz mūsu ķermeņa kapacitāti, un izmantosim šo elektrību, lai pabeigtu ķēdi. Šajā apmācībā jūs uzzināsit ba