Arduino kontrolēts tālruņa doks ar lampām: 14 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Ideja bija pietiekami vienkārša; izveidojiet tālruņa uzlādes dokstaciju, kas iedegtu lampu tikai tad, kad tālrunis tika uzlādēts. Tomēr, kā tas bieži notiek, lietas, kas sākotnēji šķiet vienkāršas, var tikt izpildītas nedaudz sarežģītāk. Šis ir stāsts par to, kā es izveidoju divkāršu tālruņa uzlādes dokstaciju, kas izpilda manu vienkāršo uzdevumu.

1. darbība. Ko es izmantoju

Tas nebūt nav pilnīgs visu izmantoto saraksts, bet es gribēju sniegt vispārēju priekšstatu par galvenajām izmantotajām sastāvdaļām. Lielākajai daļai šo komponentu esmu iekļāvis Amazon saites. (Ņemiet vērā, ka, izmantojot šīs saites, es saņemu nelielu komisijas maksu no Amazon. Paldies!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V DC strāvas sensors (x2): https://amzn.to/2citA0S2-Channel Solid State Relay: https://amzn.to/2cmKfkA 4-port USB USB Box: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'paneļa stiprinājuma USB kabelis (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 collu AB USB kabelis:

Es izmantoju arī šādus piederumus, ko paņēmu datortehnikas veikalā: 4 "x4" plastmasas vadu kārbas (x2) 40 W Edisona spuldzes (x2) Spuldžu ligzda Trašu gaismas kronšteins Melnās dzelzs caurules (3/8 ") asorti Armatūras cauruļu savienotājelementi3 'Pagarinātāja vadu uzgriežņi

2. darbība: eksperimenti, dizains un elektroinstalācija

Lai noteiktu, kad tālrunis tika uzlādēts, pašreizējā plūsma uz tālruni būtu nepārtraukti jāuzrauga. Lai gan esmu pārliecināts, ka ir ķēdes konstrukcijas, kas var izmērīt strāvu un kontrolēt releju, pamatojoties uz pašreizējo līmeni, es nekādā gadījumā neesmu elektrotehnikas eksperts un negribēju ķerties pie pielāgotas shēmas veidošanas. No zināmas pieredzes es zināju, ka nelielu mikrokontrolleru (Arduino) var izmantot, lai izmērītu strāvu un pēc tam kontrolētu releju, lai ieslēgtu un izslēgtu gaismas. Pēc tam, kad Adafruit bija atradis nelielu līdzstrāvas sensoru, es sāku eksperimentēt ar tā pievienošanu USB kabeli, lai izmērītu strāvu, kas plūst caur to, uzlādējot tālruni. Tipisks USB 2.0 kabelis satur 4 vadus: baltu, melnu, zaļu un sarkanu. Tā kā melnie un sarkanie vadi pārvada strāvu caur kabeli, strāvas plūsmas mērīšanai var izmantot jebkuru no tiem - es izmantoju sarkanos vadus. Tipisks strāvas sensors ir jānovieto vienā līnijā ar strāvas plūsmu (strāvai jāplūst caur sensoru), un Adafruit sensors nav izņēmums no šī noteikuma. Sarkanais vads tika nogriezts, abus griezuma galus piestiprinot pie diviem skrūves spailēm uz strāvas sensora. Adafruit sensors bija savienots ar Arduino, un es uzrakstīju vienkāršu kodu, lai ziņotu par pašreizējo plūsmu caur sensoru. Šis vienkāršais eksperiments man parādīja, ka uzlādes tālrunis patērē no 100 līdz 400 mA. Pēc tam, kad tālrunis bija pilnībā uzlādēts, pašreizējā plūsma nokritīsies zem 100 mA, bet nesasniegs 0.

Ar savu eksperimentu veiksmīgi parādot, ka es varu izmērīt pašreizējo plūsmu ar Arduino, es izveidoju iepriekš parādīto shēmu. Divi 1 collu paneļa USB pagarinājuma kabeļi būtu savienoti ar 4 portu uzlādes kārbu. Tālruņa uzlādes kabeļi būtu savienoti ar šiem pagarinājuma kabeļiem, padarot sistēmu spējīgu ievietot jebkāda veida USB uzlādes kabeli - un, cerams, padarot to par “nākotnes tālruņa pierādījumu”. Paplašināšanas kabeļu sarkanie vadi tiktu pārgriezti un savienoti ar strāvas sensoriem. Pašreizējie sensori piegādā informāciju Arduino, kas savukārt kontrolē divu kanālu cietvielu releju. Relejs tiek izmantots, lai pārslēgtu 110 V strāvu uz spuldzēm. Barošanu USB kastē un spuldzēs var savienot kopā, ļaujot sistēmai izmantot vienu kontaktligzdu. Man īpaši patīk, kā Arduino barošanu var piegādāt ar vienu no papildu USB portiem uzlādes kastē.

3. darbība: tālruņa dokstacija

Tālruņa dokstacija tika uzbūvēta no 3/8 collu melnas caurules. Es izmantoju divus vīriešu-sieviešu elkoņus, T, īsu sekciju, kas bija pilnībā vītņota, un apaļu atloku. Misiņa daļām doka augšpusē es sagriezu 1 1/2 collu garu misiņa cauruli uz pusēm un katrai daļai izmantoja vienu pusi. T tika izurbts neliels caurums, kas bija pietiekami liels, lai ietilptu apgaismes kabeļu galos. Kabeļi tika apstrādāti caur elkoņiem un tika JB metināti misiņa caurulēs. Tas galu galā bija daudz grūtāk, nekā šķiet, jo elkoņi nebija pietiekami lieli, lai ietilptu apgaismojuma kabeļa galā. Beigās nolīdzināju elkoņu iekšpuses, līdz tās iederējās.

Ja man vajadzētu vēlreiz izveidot šo dokstaciju, es sniegtu tai lielāku atbalstu tālrunim. Kā jūs varētu gaidīt, ja tālrunis vispār tiek stumts, kad tas atrodas dokā, zibens kabeļa galus var ļoti viegli saliekt. Man šķiet dīvaini, ka Apple faktiski pārdod dokstaciju ar līdzīgu neatbalstītu konfigurāciju.

4. solis: lampas

Es gribēju, lai lampām būtu līdzīgs rūpnieciskais izskats kā piestātnei. Pirmajai lampai es izmantoju vispārēju spuldzes ligzdas komplektu 3/8 collu caurules atloka augšpusē. Dažas mazas misiņa caurules savieno pamatni ar kontaktligzdu un papildina dokstacijas misiņa akcentus. 40 W Edisona spuldze patiešām ir zvaigzne. Es gribēju izmantot Edisona spuldzes, jo tās lieliski iederas šīs dokstacijas dizainā un ļauj jums izveidot skaistu atklātas spuldzes lampu.

Atrodoties Lowe's, es atklāju sliežu ceļa kronšteinu, kas, manuprāt, bija interesants. Es pagriezu kronšteinu otrādi un pievienoju caurules atloku, lai izveidotu pamatu. Sliežu ceļa gaismas stiprinājuma kontaktligzda tam nebija piestiprināta, jo tā bija paredzēta, lai to noturētu ar plakanu spuldzi. Tā kā es izmantoju Edisona spuldzi, es izveidoju nelielu alumīnija kronšteinu, lai turētu ligzdu sliežu gaismas kronšteina apļveida korpusā. Tika pievienotas mazas misiņa pogas, lai papildinātu pārējo sistēmu.

Kad piestātne un gaismas bija pabeigtas, tās tika nokrāsotas matēti melnā krāsā - izņemot misiņa uzgaļus.

5. solis: Arduino korpuss

Arduino korpusam es izmantoju divus 4 "x 4" PVC korpusus. Es izgriezu ventilācijas spraugas vienā pusē un katra korpusa vāku. Viena korpusa pusē es izgriezu divus taisnstūrveida caurumus paneļa stiprinājuma USB kabeļiem. Šo taisnstūra caurumu abās pusēs tika urbti caurumi ar 1 1/8 collu centru, un tie tika izmantoti, lai piestiprinātu kabeļus pie korpusa. Abu korpusu viena puse tika nogriezta tā, lai abas kastes veidotu vienu kārbu, kad tās bija novietots blakus. 3/4 collu biezs koka klucis tika izmantots, lai turētu kastes šajā blakus konfigurācijā, kā arī veido ērtu pamatu tām sēdēt.

6. darbība: pievienojiet USB kastīti

Pirmā sastāvdaļa, ko pievienot korpusam, ir 4 portu USB uzlādes kārba. Es to vienkārši nofiksēju vietā ar divpusēju lenti.

7. solis: Arduino kalns iežogojumā

Man patīk izmantot elektrisko kārbu priekšpuses starplikas, lai uzstādītu elektroniskos komponentus, jo tie ir izgatavoti no plastmasas un var tikt pielāgoti darbam kā aizturēšana vai apturēšana. Es tos vienkārši sagriezu ar savu nazi un pēc tam izbīdīju skrūves. Arduino tika ievietots vienā korpusa kastē ar mazām plakanām skrūvēm ar priekšējās plāksnes starplikām, kas uzstādītas starp Arduino un kārbu.

Kad Arduino tika uzstādīts, starp Arduino USB portu un lādēšanas kārbas tuvāko portu tika pievienots īss (6 collu) AB tipa USB kabelis. Tas bija ļoti cieši piemērots vadam, un man faktiski bija jāapgriež atpakaļ saliektie plastmasas uzgaļi, kas ieskauj vadu kabeļa galā, lai tas būtu piemērots.

8. solis: Releju pieslēgšana un uzstādīšana

Lukturu auklas tika padotas caur korpusa caurumiem. Viens vads no katra vada tika savienots ar izejām (pārslēgtā 120 V puse) abos cietvielu releja kanālos. Īsi (4 ) vadu posmi tika pievienoti atlikušajiem skrūvju spailēm blakus tam, kur tika pievienoti šie lampu vadi. Šie vadi tiks izmantoti, lai barotu strāvu releja 120 V pusē.

Releja līdzstrāvas pusē 4 vadi tika pievienoti atbilstoši parādītajai konfigurācijai. Divi no vadiem piegādā releja darbībai nepieciešamo + un - līdzstrāvas spriegumu, bet pārējie divi vadi pārraida digitālos signālus, kas norāda kanāliem ieslēgties vai izslēgties.

Šie 4 vadi pēc tam tika pievienoti Arduino šādi: Sarkanais vads (DC+) ir pievienots 5V tapai. Melnais vads (DC-) ir pievienots GND tapai. Brūnais vads (CH1) ir pievienots digitālajam Oranžais vads (CH2) ir pievienots digitālajai izejas tapai 8

Kad visi vadi bija pievienoti relejam, tas tika uzstādīts korpusā, izmantojot mazas plakanas galvas skrūves.

9. darbība: strāvas sensoru pieslēgšana un uzstādīšana

Sakaru un strāvas vadi tika izveidoti abiem strāvas sensoriem, savienojot divus vadu komplektus, kas ved no sensoriem uz Arduino. Tāpat kā iepriekš, sensoru barošanai tiek izmantoti sarkanie un melnie vadi. Šie vadi ir savienoti ar Arduino Vin (sarkanais vads) un GND (melnais vads) tapām. Pārsteidzoši, pat sakaru vadus (SDA un SDL vadus) var savienot kopā. Tas ir tāpēc, ka Adafruit strāvas sensoriem katram var piešķirt unikālu adresi atkarībā no tā, kā to adatu tapas ir pielodētas kopā. Ja uz tāfeles nav neviena adrešu tapas, kas pielodēta kopā, tāfele tiek adresēta kā 0x40 tāfele un uz to tiks norādīta Arduino kodā. Lodējot A0 adrešu tapas kopā, kā redzams diagrammā, tāfeles adrese kļūst 0x41. Ja ir pievienotas tikai A1 adatu tapas, tāfele būs 0x44, un, ja būtu savienotas gan A0, gan A1 tapas, adrese būtu 0x45. Tā kā mēs izmantojam tikai divus strāvas sensorus, man vajadzēja lodēt tikai adreses tapas uz kuģa 1, kā parādīts attēlā.

Kad dēļi tika adresēti pareizi, tie tika piestiprināti pie korpusa, izmantojot mazas misiņa skrūves.

SDA (zils) un SCL (dzeltens) vadi no sensoriem ir savienoti ar Arduino SDA un SCL tapām. Šīs tapas nebija marķētas uz mana Arduino, bet tās ir pēdējās divas tapas pēc AREF tapas tāfeles digitālajā pusē.

10. darbība: pievienojiet USB pagarinātāja kabeļus

Kā minēts iepriekš, USB pagarinājuma kabeļiem ir jāpārnes strāva caur strāvas sensoriem. To veicināja vadu savienošana kabeļu sarkanajos vados. Kad USB kabeļi ir uzstādīti korpusā, šie vadi no savienojumiem ir savienoti ar strāvas sensoriem. Katram USB kabelim caur to plūstošā strāva plūdīs pa šiem vadiem caur sensoru un pēc tam atgriezīsies, lai turpinātu caur kabeli līdz uzlādes tālrunim. USB kabeļu vīriešu gali bija pievienoti diviem USB uzlādes kārbas atvērtajiem portiem.

11. solis: pievienojiet strāvu

Pēdējais solis elektronikas kastē ir barošanas vada pievienošana USB kārbai un lampām (pazīstama arī kā releja 120 V puse). Melnie vadi, kas ved tieši uz lampām, ir savienoti ar vienu strāvas vada vadu kopā ar brūno vadu no uzlādes kārbas. Lādēšanas kārbas strāvas kabelis tika vienkārši nogriezts, atdalot divus vadus iekšpusē (tie ir zilie un brūnie vadi). Visbeidzot, divi baltie vadi no releja ir savienoti ar citu strāvas vada vadu kopā ar zilo vadu no USB uzlādes kārbas.

12. solis: pabeigta sistēma

Kad kaste ir pilnībā samontēta, korpusa vākus var nomainīt. Tagad, kad šīs sistēmas aparatūra ir pabeigta, ir pienācis laiks pāriet uz programmatūru.

13. solis: Arduino kods

Arduino koda izstrāde bija diezgan vienkārša, lai gan vajadzēja dažus testus, lai to iegūtu pareizi. Vienkāršākajā veidā kods nosūta signālu, lai darbinātu atbilstošo releja kanālu, kad tas nolasa strāvas plūsmu, kas ir lielāka vai vienāda ar 90 mA. Lai gan šis vienkāršais kods bija labs sākumpunkts, mobilie tālruņi neuzlādējas līdz 100% un pēc tam sēž, zīmējot ļoti mazu strāvu. Drīzāk es atklāju, ka, tiklīdz tālrunis ir uzlādēts, tas ik pēc dažām minūtēm uz īsu brīdi patērē vairākus simtus mA. Tas ir tā, it kā tālrunis būtu noplūdis spainis, kas jāpapildina ik pēc dažām minūtēm.

Lai atrisinātu šo problēmu, es izstrādāju stratēģiju, kurā katrs kanāls varētu būt vienā no trim štatiem. Stāvoklis 0 tiek definēts kā tad, kad tālrunis ir izņemts no uzlādes dokstacijas. Praksē es atklāju, ka, noņemot tālruni, praktiski neplūst strāva, bet es iestatīju šī stāvokļa augšējo strāvas robežu uz 10 mA. 1. stāvoklis ir stāvoklis, kad tālrunis ir pilnībā uzlādēts, bet joprojām atrodas dokā. Ja pašreizējā plūsma nokrītas zem 90mA un ir lielāka par 10mA, sistēma ir 1. stāvoklī. 2. stāvoklis ir uzlādes stāvoklis, kurā tālrunis velk 90 mA vai vairāk.

Kad tālrunis ir novietots uz dokstacijas, tiek aktivizēts 2. stāvoklis un tas turpinās uzlādes laikā. Kad uzlāde ir beigusies un strāva nokrītas zem 90 mA, sistēma ir 1. stāvoklī. Šajā brīdī tika sniegts nosacīts paziņojums, lai sistēma nevarētu pāriet tieši no 1. stāvokļa uz 2. stāvokli. Tas saglabā sistēmu 1. stāvoklī, līdz tālrunis ir ieslēgts Tā kā sistēma var pāriet no 0 stāvokļa uz 2. stāvokli, kad tālrunis tiek novietots atpakaļ uz lādētāja un pašreizējā plūsma palielinās virs 90 mA, stāvoklis 2 tiek atsākts. Tikai tad, kad sistēma ir 2. stāvoklī, signāls tiek nosūtīts uz releju, lai ieslēgtu gaismu.

Vēl viena problēma, ar kuru es saskāros, ir tāda, ka strāva dažreiz īslaicīgi nokrītas zem 90 mA, pirms tālrunis bija pilnībā uzlādēts. Tādējādi sistēma tiktu ievietota 1. stāvoklī, pirms tam vajadzētu būt. Lai to labotu, es aprēķinu pašreizējos datus vidēji 10 sekunžu laikā un tikai tad, ja vidējā pašreizējā vērtība nokrītas zem 90 mA, sistēma pāries 1.

Ja jūs interesē šis kods, esmu pievienojis Arduino.ino failu ar dažiem citiem aprakstiem. Kopumā tas darbojas diezgan labi, taču esmu ievērojis, ka dažreiz šķiet, ka sistēma pāriet 0 stāvoklī, kad tālrunis joprojām ir pievienots un pilnībā uzlādēts. Tas nozīmē, ka ik pa laikam gaisma iedegsies uz dažām sekundēm (kad tā pāriet 2. stāvoklī) un tad nodziest. Es domāju, ka ir jāstrādā pie nākotnes.

14. darbība. Pabeigtā sistēma

Es uzstādīju uzlādes dokstaciju mūsu grāmatu plauktā, un Arduino kaste atrodas aiz dažām grāmatām. Ja jūs vienkārši paskatītos uz to, jūs nekad nesaprastu darbu, kas tajā tika ieguldīts - un pat redzēt to darbībā tas nedara taisnību. Un atkal priecājos, redzot, ka gaismas iedegas un nodziest, un es pat esmu paļāvies uz tām, lai noskaidrotu, vai tālrunis tiek uzlādēts.