Arduino/lietotņu kontrolētais galda apgaismojums: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Šim projektam es gribēju kaut ko tādu, kas ļautu man vairāk iemācīties par elektroniku/programmatūru, kaut ko tādu, pie kā vēl īsti neesmu iedziļinājies.. Es nolēmu, ka gaisma tam būtu laba platforma.

Mans izdomātais dizains bija paredzēts uzgaismotājam, kuram ir krāsu un spilgtuma regulēšana. Produkta siltās līdz aukstās baltās krāsas temperatūru un spilgtumu kontrolē ar “ripu”, tās atrašanās vieta un orientācija tos mainot neatkarīgi - diezgan unikāla/jautra mijiedarbība.

Es arī izveidoju lietotni (es varētu arī izaicināt sevi), lai tos pielāgotu, kā arī pievienoju papildu funkcionalitāti, lai kontrolētu dažas RGB gaismas diodes un iestatītu saullēkta modinātāju. Saullēkta modinātājs pakāpeniski palielina spilgtumu 30 minūšu laikā, lai palīdzētu jums pamosties.

Tā kā šis ir mans pirmais Arduino/lietotnes projekts, es pieņemu, ka noteikti būs labāki koda veikšanas veidi, tāpēc esiet viegli! Tas darbojas, tāpēc esmu laimīgs. Ja jums ir ieteikumi par uzlabojumiem utt., Būtu labi dzirdēt.

Visi šī projekta faili (arduino/lietotņu izgudrotāja kods, lietotņu grafika utt.) Un lietotnes apk. var atrast šajā saitē.

Esmu piedalījies konkursā Raspberry Pi un FULL SPECTRUM LASER, tādēļ, ja uzskatāt, ka tā cienīgs balsojums tiktu ļoti novērtēts !!

Ko tev vajag….

Elec. Sastāvdaļas:

• Arduino Micro
• 12 lineārie radiometriskie zāles efekta sensori
• DC Džeks
• 12V barošanas avots
• 2x 1W vēsi baltas gaismas diodes (6000K)
• 2x 1W silti baltas gaismas diodes (2800K)
• 4x Adafruit RGB neopikseļi
• Sparkfun Picobuck 350mA nemainīgas strāvas draiveris
• HC06 Bluetooth modulis
• Prototipa dēlis
• Termināļu bloki
• Vadi

Materiāli:

• Veidņu izgatavošanas materiāli (kartons vai silikons utt.)
• Poliuretāna liešanas sveķi
• Saplāksnis

Palīgmateriāli:

• Lodēt
• Pūšamā krāsa
• Smilšpapīrs
• Maisīšanas kausi/maisītāji

Rīki:

• Lodāmurs
• Līmes pistole
• Knaibles/skrūvgrieži/naži utt.
• Lāzera griezējs

Programmatūra:

• Arduino
• MIT App Inventor (bezmaksas tīmeklī)
• Photoshop vai kaut kas, lai izveidotu lietotnes grafiku

1. solis: zāles efekta sensori

Produkta kontrolei/mijiedarbībai es gribēju izdomāt kaut ko nedaudz atšķirīgu, nevis tikai ciparnīcu vai kaut ko citu.

Pēc dažām dažāda veida elektronisko komponentu izpētēm es atklāju lineārus radiometriskos zāles efektu sensorus. Tie būtībā ir sensori, kuru izvadi ietekmē magnētiskie lauki. Parasti sensoru izeja ir puse no ieejas sprieguma. Tomēr, kad magnēts tiek tuvināts tam, izeja vai nu palielinās līdz ieejas spriegumam, vai samazināsies līdz 0 V (piesātinājuma robežas) atkarībā no tā, vai tas ir magnēta ziemeļu vai dienvidu pols.

Es sapratu, ka varu to izmantot, lai ļautu man kontrolēt divus dažādus iestatījumus ar vienu zāles sensoru - radās “ripas” ideja. Magnēts ir paslēpts lāzera griezumā, un tas kontrolētu spilgtumu vai krāsu temperatūru atkarībā no tā, kurš gals bija vērsts pret sensoriem. Vēlāk es iedziļinos Arduino kodā, taču būtībā es lasu šos sensorus un meklēju, vai izlaide ir paaugstinājusies virs “augsta sprūda” vai nokritusies zem “zemā sprūda”. Es izmantoju vairākus zāles efekta sensorus, lai varētu katram kartēt noteiktu krāsu temperatūras un spilgtuma vērtību, kas tiek aktivizēta, ritinot ripu ap loku.

2. darbība. Elektronikas aparatūra

Šī projekta pirmais solis bija elektroniskās aparatūras savienošana. Es izvēlējos izmantot Arduino Micro, jo tam ir liels skaits analogu lasīšanas tapas - ļaujot izmantot vairākus zāles efekta sensorus, lai nodrošinātu pietiekamu izšķirtspēju iestatījumu pielāgošanai. 12 V līdzstrāvas barošanas avots ir sadalīts starp Arduino un LED draivera barošanu.

Vadības lokā tiek izmantoti 11 zāles sensori, vēl viens - gaismas izslēgšanai. Tie tika savienoti tapās A0-> A5 un 4, 6, 8, 9, 10, 12. Viņiem ir kopīga 5v un zemes sliede/tapa.

Gaismas diodes, kuras es izmantoju, ir 1 W, un tām ir nepieciešams pastāvīgas strāvas draiveris. Tika izmantots Sparkfun PicoBuck, jo tas nodrošina pastāvīgu 350 mA līdz 3 izejas kanāliem. 12 V barošana ir pievienota draiveru Vin tapām. Vadītājam ir ievades tapas, lai kontrolētu izeju PWM, tās bija savienotas ar Arduino 3. un 5. tapu.

Pēc tam tika pievienots Bluetooth modulis. Bluetooth Rx-> Arduino Tx, Tx-> Rx un 5v.

Gaismas diodes tika uzstādītas uz atsevišķas plāksnes. Sērijveidā ir savienotas divas vēsas baltas gaismas diodes, kā arī siltās. Tie tiek pievienoti draivera 1. un 2. izejai. RGB gaismas diodes ir Adafruit Neopixels; tie ir ķēdējami moduļi, ar kuriem jūs varat kontrolēt katra krāsu un spilgtumu no vienas Arduino tapas. Tie tiek savienoti 11. tapā un 5V/zemējuma tapās.

3. darbība. Lietotņu izgudrotājs

Lai izveidotu lietotni, es izmantoju MIT App Inventor, tā ir bezmaksas un diezgan viegli iemācāma/lietojama. Man vispirms bija jāizveido lietotņu ekrāni/grafika - to var izdarīt Photoshop utt. Tas atvieglo App Inventor, ja jums ir visas sastāvdaļas, kas veido ekrānus kā atsevišķus attēlus/failus.

Lietotņu izgudrotājam ir divi skati: cilne “Dizaineris” priekšgala vizuālajām lietām un cilne “Bloki” kodam.

Izmantojot cilni “Dizaineris”, es izveidoju lietotņu ekrānus. Viena problēma, ko es atklāju, ir tāda, ka Bluetooth komponents nedarbojas vairākos ekrānos, tāpēc pēc sveiciena ekrāna visi pārējie (savienojums, RGB, krāsu temperatūra, trauksme) tiek izveidoti vienā ekrānā - efektīvi ieslēdzam slāņus /izslēgts.

Galvenie rīki, kurus izmantoju, ir “izkārtojums/izlīdzināšana” un “audekls”. Audekls ir skārienjutīga zona, kuru varat parādīt kā attēlu.

Kad vizuālie materiāli ir iestatīti, ir pienācis laiks pārslēgties uz cilni Bloki un uzrakstīt kodu. Es to īsumā aprakstīšu, bet, iespējams, vieglāk, ja importēsit manu failu lietotnē App Inventor un izklaidēsities …

Šie pirmie bloki ir paredzēti savienojuma ekrāniem. Lai ļautu lietotnei mēģināt automātiski izveidot savienojumu ar Arduinos Bluetooth moduli, es izveidoju un iestatīju mainīgo uz savas HC06 adresi. Es izmantoju taimeri, lai mainītu fona attēlu, kamēr tas tiek savienots. Ja savienojums ir veiksmīgs, tas ielādē krāsu temperatūras ekrānu. Ja Bluetooth neizdodas automātiski izveidot savienojumu, jums ir jānospiež poga “izveidot savienojumu ar ierīci”. Tiks parādīts saraksts ar visām Bluetooth ierīcēm, kuras tālrunis var redzēt. Komanda 'bluetoothclient1.connect' izmanto ierīces adresi, kuru esat izvēlējies no šī saraksta, lai izveidotu savienojumu.

Šie bloki kontrolē to, kas notiek, pieskaroties katrai izvēlnes pogai - pārslēgties starp RGB, krāsu temperatūru un modinātāju. Pieskaroties, attiecīgie vizuālie slāņi tiek ieslēgti un izslēgti. Ti, pieskaroties izvēlnes pogai RGB, tas pārslēdz pogu audekla fona attēlu uz tumšo ikonu, ieslēdz RGB ekrānu un izslēdz otru.

Jaudas un spilgtuma kontrole tiek koplietota starp RGB un krāsu temperatūras ekrāniem. Lai Arduino zinātu, kuras gaismas diodes kontrolēt, man ir jāpasaka, kurš ekrāns ir ielādēts. Teksta virkne formātā (ekrānā)? tiek nosūtīts no jūsu tālruņa Bluetooth, izmantojot komandu BluetoothClient1. SendText.

Šis bloks nosūta virkni (jauda)? ikreiz, kad tiek piespiesta barošanas poga.

Šie bloki kontrolē krāsu temperatūras regulēšanu. Pieskaroties audeklam, jūsu skārienpunkta Y koordinātu izmanto, lai iestatītu mainīgo “cool”. Y vērtību nosaka audekla pikseļu izmērs, tāpēc manā gadījumā vērtība ir no 0 līdz 450. Es izmantoju reizinātāju, lai to pārvērstu par izmantojamu PWM vērtību (0–255). Pēc tam es nosūtu virkni ar šo vērtību un identifikatoru formā (Tempvalue) ?.

Līdzīgi bloki kā iepriekš, bet spilgtuma kontrolei. Šoreiz izmantojot X koordinātu un dažādus reizinātājus, lai mainīgo “Bright” iestatītu uz vērtību no 10 līdz 100.

Šie bloki ir paredzēti RGB kontrolei. Ir komanda ar nosaukumu “GetPixelColor”, ko var izmantot, lai iegūtu RGB vērtību pikseļiem, ar kuriem pirksts pieskaras. Tas kāda iemesla dēļ izvada vērtību ar papildu 255 beigās, tāpēc es mazliet papūlos, lai iegūtu vērtību formātā (RGBredvalue.greenvalue.bluevalue.)? Atkal tas tiek nosūtīts uz Arduino, bet ar RGB kā identifikatoru virknē.

Nākamā bloku sadaļa ir paredzēta trauksmes iestatījumiem. Pirmais bloks kontrolē to, kas notiek, pieskaroties/velkot sauli uz augšu un uz leju. Atkal komandas "iegūt pašreizējo X un Y" tiek izmantotas, lai iegūtu vērtību pirksta atrašanās vietai un mainītu fona attēlu atkarībā no saules augstuma. Saules pozīcija arī nosaka, vai modinātājs ir iespējots vai atspējots, tas tiek nosūtīts, izmantojot Bluetooth.

Pieskaroties saulei vai pabeidzot kustināšanu, tiek parādīts laika atlasītājs, kas ļauj iestatīt modinātāja laiku. Šī nākamā bloka galvenā daļa ir pašreizējā laika izmantošana, lai noskaidrotu, cik milisekundes ir līdz brīdinājuma iestatīšanai. Pēc tam šī vērtība tiek nosūtīta Arduino

Nākamajā solī es apskatīšu, kā Arduino lasa un izmanto virknes…

4. solis: Arduino kods

Tāpat kā lietotnes kodā, es to īsi aprakstīšu….

Vispirms es iestatīju visus savus mainīgos, piešķirot sensorus un gaismas diodes pareizajām tapām. Zāles efekta sensoru izvade tiks nolasīta, izmantojot funkciju analogRead, dodot vērtību no 0 līdz 1023. Kā aprakstīts iepriekš, tā izvada pusi, ja nav magnētu, tātad aptuveni 500. Es izmantoju zema un augsta sprūda mainīgos, lai varētu viegli pielāgojiet, kad zina, ka ripa atrodas virs sensora.

Neopikseliem ir nepieciešama bibliotēka, tāpēc tas ir definēts šeit.

Tukšuma iestatīšana sāk sērijas, Micro Rx/Tx tapām (Bluetooth) izmanto Serial1. Pēc tam tapas tiek iestatītas kā ieejas vai izejas, un gaismas diodes ir izslēgtas.

Tagad tā ir galvenā cilpa…

Šī pirmā sadaļa pārbauda, vai no lietotnes tiek saņemti dati. Serial1.available () lasa sēriju un iegūst virkņu baitu skaitu. Ja tas ir> 0, es zinu, ka tiek saņemti dati.

Ja atceraties, visas virknes, ko sūtu no lietotnes, beidzas ar jautājuma zīmi…. ti (Bright100)?

Es izmantoju funkciju.readStringUntil, lai nolasītu sērijas datus līdz jautājuma zīmei (Bright100) un iestatītu uz to mainīgo BTstring. Es pārbaudu, vai BTstring beidzas ar ')', lai pārliecinātos, ka tiek saņemtas pilnīgas komandas. Ja tie ir, tad tiek saukta BluetoothProgram cilpa … tas ir aprakstīts tālāk.

Šis nākamais bits kontrolē saullēkta trauksmi. Būtībā, ja modinātājs ir iespējots un laiks ir pareizs, tas sāks izgaist gaismas diodes. Tā kā cilvēka acs gaismu uztver logaritmiski, labāk ir veikt jebkāda veida gaismas diodes izbalēšanu uz augšu/uz leju ar eksponenciālu līkni, nevis lineāru. Tādējādi vienādojums nosaka PWM vērtības …

Lai ripa netraucētu lietotnes vadībai, tā tiek deaktivizēta, kad lietojat lietotni. Lai atkārtoti aktivizētu ripu, tā jāpārvieto no izstrādājuma uz 5 sekundēm. Šis koda bits vispirms pārbauda, vai visi sensori izvada līdzsvara stāvokļa vērtību (bez magnēta), un pēc tam iedarbina taimeri. Kad 5 sekundes ir pabeigtas, BTinControl mainīgais tiek iestatīts atpakaļ uz nepatiesu.

Ripu kods tagad.. Vispirms jānolasa sensori.

Ja gaisma pašlaik ir izslēgta, tā pārbaudīs, vai kāds no sensoriem atrodas virs vai zem sprūda punktiem, ti, ripa ir novietota uz loka. Ja tā ir, tas izbalēs baltās gaismas diodes līdz pēdējam iestatījumam neatkarīgi no tā, kur to novietojat.

Lai gaismas diodes būtu iestatītas uz pēdējo iestatījumu, nevis tiktu atjauninātas vērtības, kas saistītas ar jebkādiem sensoriem, kas to aktivizē, mainīgais MovedSinceStandby ir iestatīts uz nepatiess. Šis nākamais koda bits pamatā pārbauda, vai esat par noteiktu summu pārvietojis ripu no sākotnējās pozīcijas….

Ja pārvietojat ripu, tiek izsaukta MainProgramma, lai atjauninātu spilgtumu/krāsu temp. Tas ir aprakstīts tālāk.

Pēdējais bits šajā galvenajā cilpā pārbauda, vai ripa ir novietota atpakaļ gaidstāves dokā - vai sensors 12 nolasa vērtību virs/zem sprūda punkta. Ja tā, tas atkal izgaismo LED.

Bluetooth cilpa:

Kā aprakstīts iepriekš, kad dati tiek saņemti, izmantojot Bluetooth, virkne tiek nolasīta. Tagad mums jāpārbauda, ko šī virkne saka …

Ar visām virknēm, izņemot spilgtumu, krāsu temperatūru un RGB, ir diezgan viegli tikt galā. Jūs pārbaudāt, vai BTstring ir vienāds ar tekstu, kas nosūtīts no lietotnes.

Ja atceraties, ikreiz, kad maināt lietotnes ekrānus, tā nosūtīs Bluetooth komandu. Šeit mēs to apšaubām un dažus mainīgos iestatām uz patiesiem vai nepatiesiem, lai mēs zinātu, kurā ekrānā atrodaties.

Paziņojums katras sadaļas beigās es iestatīju BTinControl mainīgo uz patiesu un notīrīju BTstring vērtību.

Pieskaroties barošanas pogai lietotnē, gaismas diodes izzudīs uz augšu vai uz leju. Iepriekš iestatītie mainīgie, kuriem ekrānā atrodaties, tiek izmantoti, lai izlemtu, vai kontrolēt RGB vai baltas gaismas diodes.

Lai iegūtu spilgtumu, krāsu temperatūru un RGB, virknes jālasa nedaudz savādāk. Tā kā virknes numura daļa mainīsies, es apšaubu, vai virkne sākas ar vienu no identifikatoriem, nevis pilnu virkni, tāpēc vienkārši (spilgti šeit..

Tagad man ir jāatdala faktiskā spilgtuma vērtība no virknes. No lietotnes nosūtītās virknes formāts ir (Brightvalue), tāpēc es zinu, ka spilgtuma vērtība būs starp “t” un “)”. “T” pozīcija paliks nemainīga, tā vienmēr būs 7. zīme virknē. Bet, tā kā spilgtuma vērtība var būt no 10 līdz 100, ')' pozīcija mainīsies. Es izmantoju komandu.indexOf, lai noskaidrotu, kur atrodas “)”, kāda tā ir, un pēc tam varu izmantot komandu.substring, lai nolasītu virkni starp 7. rakstzīmi un rakstzīmes pozīciju “)”. Tas atstāj man tikai spilgtuma vērtību, ko varu izmantot, lai pielāgotu RGB vai baltas gaismas diodes atkarībā no ekrāna.

Krāsu temperatūras pielāgošana ir līdzīgs iepriekš aprakstītajam procesam, taču vērtība šoreiz būs starp “p” un “)” …

RGB korekcijai mums ir trīs vērtības, kas jāizņem no virknes, taču tas atkal ir līdzīgs process. No lietotnes mēs saņemam virknes formā (RGBvalue.value.value)

Tāpēc es zinu, ka sarkanā vērtība būs starp “B” un pirmo punktu. Zaļā vērtība ir starp pirmo un otro punktu, bet zilā - starp otro punktu un ')'.

Kad mums ir vērtības, neopikseļi tiek iestatīti uz jaunu krāsu …

Šeit mēs pārbaudām, vai modinātājs ir iespējots vai atspējots. Ja modinātāja laiks tiek mainīts, mēs saņemsim virkni ar milisekunžu skaitu no šī brīža līdz brīdinājumam. Atkal šī vērtība tiek iegūta no virknes, un, lai varētu pārbaudīt, vai ir pienācis laiks saullēktam sākt, mums jāiestata mainīgais uz pašreizējo laiku (milis).

Ripu kontrole:

Kā aprakstīts iepriekš, ja ripa (magnēts) ir vienā virzienā uz augšu, tā novedīs zāles sensora izeju zem zemā sprūda un, ja otrādi, virs augstā sprūda.

Tas ļauj kontrolēt gan spilgtumu, gan krāsu temperatūru vienā lokā.

Tiek nolasītas sensoru vērtības. Ja kāds no tiem ir mazāks par zemāko sprūda vērtību, mēs koriģējam krāsu temperatūru. Zem loka apgabala atrodas 11 sensori, kuru izejas savukārt nokļūst zem sprūda punkta, kad ripa tiek pārvietota virs tiem. Katram sensoram ir PWM vērtība vēsām un siltām gaismas diodēm pret to, sākot ar sensoru 1 100% siltumā, 0% vēsumā un strādājot līdz 11. punktam 0% siltumā, 100% vēsumā.

Spilgtuma kontrole tiek veikta tādā pašā veidā.. pārbaudot, vai sensoru izejas šoreiz ir virs augstā sprūda, un piešķirot katram sensoram spilgtuma svēruma vērtību.

Šis spilgtuma svērums tiek reizināts ar krāsu temperatūras vērtību, lai iegūtu kopējo izvades vērtību. Ļaujiet jebkurai krāsu temperatūrai iestatīt jebkuru spilgtumu …

5. solis: mājoklis

1. Es sāku ar to, ka no kartona izveidoju veidni korpusa apakšējai daļai. Lai izveidotu padziļinājumus kontroles zonai, man bija saplākšņa gabals, kas sagriezts loka formā, un gaidīšanas dokstacijai izmantoju 5p monētu. Tie tika pielīmēti pie kartona veidnes, pievēršot uzmanību tam, lai tie būtu pareizajā vietā, kas atbilstu zāles efekta sensoriem.
2. Nākamais bija poliuretāna sveķu sajaukšana. Manis izmantotajām lietām ir vienkārša 1: 1 attiecība, un tās izžūst apmēram 20 minūšu laikā. Tāpēc ir jāstrādā diezgan ātri!
3. Sākotnējais ielejjums bija jāaizpilda veidnes apakšā. Pēc šī komplekta es pievienoju kartona iekšējo sienu, lai varētu ieliet sānu sienas.
4. Lai izveidotu augšējo sadaļu, kurā gaismas diodes sēdētu, es nogriezu un pielīmēju kādu plastmasas cauruli/krūzīti leņķī. Un atkal sveķus ielej un ļāva sacietēt.
5. Tagad korpuss bija gatavs, man vajadzēja izurbt dažus caurumus un iedot tai labu smilti.
6. Uzklāja grunti un pēc tam apsmidzināja ar pēdējo virsējo krāsas kārtu.

6. darbība: montāža/secinājumi

1. No korpusa tika izgriezts slots līdzstrāvas ligzdai. Pēc tam domkrats tiek pielīmēts.
2. Pēc tam LED plāksni var pieskrūvēt augšējā daļā, vadus padodot uz apakšējo daļu.
3. Vadi no gaismas diodēm un līdzstrāvas ligzdas tika ieskrūvēti pareizajos spaiļu blokos.
4. Pēc tam galvenā plāksne tiek ieskrūvēta korpusā
5. Pēc tam tiek pieskrūvēts saplākšņa gabals, lai pārklātu korpusa dibenu.
6. Pēdējais ir salīmēt “ripu” kopā, pārliecinoties, ka magnēta stabi ir orientēti ar pareizo “spilgtuma” vai “krāsu temperatūras” gala vāciņu.

Kopumā gaisma darbojas diezgan labi! Programmatūrā ir dažas kļūdas, kas jāizlīdzina, un RGB gaismas diodes varētu būt gaišākas. Es varu pievienot arī apkārtējās gaismas sensoru, lai automātiski mainītu krāsu temperatūru, dienas laikā sākot no “vēsas” un naktī uz “siltu”.

Prieks par lasīšanu!