DIY IoT ierīces, izmantojot LED virknes: 9 soļi (ar attēliem)

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

(Atruna: es nerunāju angļu valodā.)

Pirms kāda laika mana sieva nopirka dažas LED stīgu gaismas, lai naktī apgaismotu dārzu. Viņi radīja ļoti jauku atmosfēru. Tie tika likti ap kokiem, bet uzmini, kas noticis, mēs nogriezām auklas, griežot kokus …

Šodien es vēlos jums parādīt, kā izglābt salauztas lietas, piemēram, šīs LED virknes, un izveidot interesantas savienotas ierīces, kuras varat kontrolēt ar viedtālruni.

Jūs uzzināsit, kā izmantot mikrokontrolleru un tranzistoru, lai vadītu gaismas diodes, kā savienot ierīci ar internetu un kā vadīt ierīci no viedtālruņa. Es tikai pieņemu, ka jums ir dažas elektronikas pamatzināšanas, piemēram, kā piemērot Oma likumu. Ja kādreiz esat ieprogrammējis Arduino, pirms tas ir vēl labāks.

Sāksim ar ierīcēm, kuras vēlos veidot. Griezto stīgu labais ir tas, ka ir vismaz divi gabali. Tādējādi es varu izveidot vismaz divas ierīces. Sākšu ar pieslēgtu lampu, ko likšu uz galda, un pēc tam pievienotu LED virkni, ko izmantošu, lai apgaismotu savu jauno guļamistabu. Viss, ko es vēlos, ir veids, kā ieslēgt un izslēgt gaismas, izmantojot viedtālruni.

Bet vispirms mums ir jāredz, kā lietas strādāja, lai atkārtoti izmantotu gaismas.

1. solis: apgrieztā inženierija

Mums ir divas LED virknes, bet mēs nezinām sprieguma kritumu virkņu tapās un nepieciešamo strāvu. Diemžēl man nav datu lapas, lai iegūtu šīs vērtības.

Šādos gadījumos mums viss būs jāizdomā pašiem. Izjauksim korpusu.

Pēc dažu skrūvju noņemšanas ar skrūvgriezi mēs varam redzēt ļoti vienkāršu shēmu. Interesanta daļa ir ap LED virkņu tapām, mēs redzam sprieguma regulatoru (3 kontaktu sastāvdaļa), rezistoru (melnā kaste ar 100 uz tā) un LED virknes tapas. Aplūkojot nedaudz tuvāk (shēmas dizains), mēs redzam, ka regulatora izeja ir savienota ar LED virkni, kas savukārt ir savienota ar zemi caur 10 omu rezistoru (100 nozīmē 10x10e0). Ielieciet dažas baterijas un izmēriet sprieguma kritumu virknes tapās un starp regulatora izeju un zemi.

Izmantojot multimetru, mēs varam izmērīt aptuveni 3 V sprieguma kritumu virknes tapās (kā parādīts attēlos). Mēs mēra arī 4,5 V starp regulatora izeju un zemi. Tādējādi mēs secinām, ka 10 omu rezistorā ir 1,5 V sprieguma kritums; patiesībā mēs to varam arī izmērīt. Izmantojot Oma likumu (U = RI), mēs zinām, ka strāva caur zaru ir 1,5 V / 10 omi = 0,150A vai 150 mA. Atkal mēs varam izmērīt strāvu, bet multimetrs būtu jāsaliek virknē ar virkni, ko nav viegli izdarīt.

Tagad mēs zinām, kā vadīt LED virknes. Izveidosim savu ierīci.

2. darbība: materiāli un rīki

Lūk, kas jums būs nepieciešams, lai izveidotu ierīces:

- daži skrūvgrieži, lai nojauktu lietas, man patīk šāda veida komplekts

- dažas LED virkņu gaismas, ja vēlaties reproducēt ierīces

- ESP8266, tas būs mūsu ierīces smadzenes

- maizes dēlis un daži vadi, mēs tos izmantosim, lai izveidotu prototipu

- rezistoru sortimenta komplekts un tranzistoru sortimenta komplekts, jūs varat arī iegādāties lielāku komplektu, kurā ir daudz noderīgu komponentu, kā arī iespēja iegādāties tikai nepieciešamos komponentus

Ja vēlaties izveidot pastāvīgu ķēdi, jums būs nepieciešami daži rīki un daži protoboards:

- lai sāktu darbu, jūs varat iegādāties lodēšanas komplektu diezgan lēti, jūs atradīsiet daudzmetru, ko var izmantot, lai pārveidotu savas lietas, tikai uzmanieties, lai netiktu manipulēts ar ierīcēm, kas savienotas ar galveno, vai pat ar ierīcēm, kas izmanto vairāk nekā 30 V līdzstrāvu

- griezējs ir ļoti noderīgs, lai sagrieztu vadus un detaļu vadus

- daži protoboards

- kāds ciets vads

Sākumā var šķist daudz, bet jūs izveidosit krājumus jebkuram citam projektam, kas jums varētu būt. Ja jums nav iebildumu gaidīt, jūs varat pasūtīt visu vietnē Aliexpress par daudz zemākām izmaksām. Ja nevēlaties iegādāties šos rīkus, varat arī doties uz tuvāko hakeru telpu.

Visbeidzot, jums būs nepieciešamas dažas stundas, lai visu izveidotu (mazāk, ja vienkārši sekojat šai apmācībai).

3. darbība. Kā izmantot tranzistoru

Mēs zinām, ka LED virknei ir nepieciešami 150 mA, taču tas ir daudz vairāk nekā tas, ko ESP8266 var droši piegādāt uz izejas tapām. Jūs nevēlaties vadīt vairāk nekā 12 mA uz GPIO tapām mikrokontrollerī. Lai apietu šo ierobežojumu, būs nepieciešams kaut kāds slēdzis, ko var kontrolēt mikrokontrolleris. Visizplatītākie slēdži ir relejs un tranzistors. Relejs noteikti darbosies, taču būs apjomīgāks, dārgāks, un lielākoties jūs vēlaties izmantot tranzistoru, lai vadītu releju.

Abām ierīcēm izmantosim tranzistorus. Lai izmantotu tranzistoru, piemēram, slēdzi, mums ir jāpārnes strāva caur tā pamatni. Strāva, kas plūst caur LED virkni, būs proporcionāla strāvai, kas plūst caur pamatni.

Jūs varat spēlēt ar Arduino un tranzistoru Tinkercad, lai saprastu, kā lietas darbojas. Es izveidoju pamata simulāciju, kuru varat pielāgot. Ja vēlaties uzzināt vairāk par Tinkercad, varat sekot šai pārsteidzošajai apmācībai: Kā izmantot Tinkercad, lai pārbaudītu un ieviestu aparatūru.

Jūs varat redzēt, ka tranzistors darbojas kā slēgts slēdzis, kad GPIO izeja ir augsta, un kā atvērts slēdzis, kad GPIO izeja ir zema. Jūs varat arī spēlēt ar rezistoru vērtībām. Rezistors sērijveidā ar gaismas diodi ierobežos strāvas plūsmu caur gaismas diodi, un rezistors, kas savienots ar tranzistora pamatni, kontrolēs maksimālo strāvu, kas plūst caur gaismas diodi. Palielinot bāzes rezistoru, jūs nedzirdēsit pietiekami daudz strāvas gaismas diodei, un gaisma būs vājāka.

Jūs varat apskatīt manas piezīmes, lai redzētu, kādas rezistoru vērtības es izvēlos ierīcēm. Es būtu varējis izmantot 3.3V izeju, nevis 5V izeju, bet tad man nebūtu atbilstošo rezistoru, lai izveidotu ķēdi. Nevilcinieties izlasīt tranzistora datu lapu, lai meklētu tranzistora pastiprinājumu.

Tagad izveidosim prototipu.

4. solis: izveidojiet ķēdes prototipu

Mums būs jāsagatavo LED stiepļu vads. Vispirms nogriežam pirmo pusi, lai atdalītu bateriju turētāju. Pēc tam noņemiet vadu, es izmantoju spaiļu bloku, lai savienotu LED virkni ar maizes dēli. Mums būs vajadzīgs arī ESP8266, es izmantoju D1 mini klonu, divus rezistorus un tranzistoru.

Es tranzistoram izvēlos p2222a, bet jūs varat izvēlēties jebkuru NPN tranzistoru. Jums vienkārši jāpārskata rezistoru vērtības atbilstoši tranzistora pastiprinājumam, ko varat atrast tranzistora datu lapā. Es izvēlos bāzes rezistoru 1k omi un LED rezistoru 15 omi. Bāzi vada GPIO5 vai D1.

Saglabājiet bateriju turētāju, jo tas var noderēt citam projektam vai pat jaunizveidoto ierīču barošanai.

Izpildiet apmācību, kā augšupielādēt programmu ESP8266 ar Arduino IDE, augšupielādējiet mirgošanas programmu, aizstājot LED_BUILTIN ar D1, un tagad varat baudīt mirgojošu LED virkni.

Ja ķēde jums nedarbojas, mēģiniet nomainīt LED vadus, jo anods jāpievieno LED rezistoram. Es vienmēr apgriezu vadus otrādi …

Izmantojiet multimetru, lai pārbaudītu savienojumu un sprieguma kritumu. Ja izeja ir augsta, starp D1 un zemi vajadzētu redzēt 3.3V. Jums vajadzētu redzēt arī spriegumu 3V starp LED virkņu vadiem.

Mirgojoša LED virkne ir laba, bet kā mēs varam kontrolēt LED virkni ar savu viedtālruni?

5. solis. Viedtālruņa izmantošana, lai vadītu LED virkņu gaismas - I daļa

Jums būs jāinstalē lietotne Blynk viedtālrunī.

Kad lietotne ir instalēta, izveidojiet jaunu projektu. Blynk nosūtīs jums e -pastu ar marķieri (sešstūra rakstzīmju sērija), kas jums būs nepieciešama jūsu ESP8266 programmai. Izveidojiet pogu, kas darbosies kā slēdzis. Pogai vajadzētu vadīt ESP8266 GPIO5 vai D1 tapu. Tagad jūs varat spēlēt savu projektu. Ņemiet vērā, ka lietotne jums pateiks, ka ierīce ir bezsaistē.

Vēlāk varat rediģēt projektu, lai pievienotu taimerus, kas kontrolēs gaismas.

6. darbība. Viedtālruņa izmantošana LED stīgu gaismu vadīšanai - II daļa

Atveriet savu Arduino IDE. Jums būs jāinstalē Blynk bibliotēka; šim nolūkam vienkārši sekojiet maniem ekrānuzņēmumiem. Atveriet izvēlni "Rīki", noklikšķiniet uz "Pārvaldīt bibliotēkas", meklējiet "Blynk" un instalējiet jaunāko versiju.

Tagad varat atvērt piemēru, kas jums iestatīs Blynk uz ESP8266. Piemērs ir parādīts ekrānuzņēmumos.

Pārliecinieties, ka esat izvēlējies pareizo dēli, manā gadījumā "D1 mini" un pareizo portu.

Atjauniniet kodu, izmantojot savu wifi SSID un paroli (parasti WPA vai WEP atslēga interneta lodziņā), jums būs jāaizpilda arī pa e -pastu saņemtais marķieris.

Tagad jūs varat augšupielādēt kodu ESP8266. Kad kods ir augšupielādēts, pagaidiet dažas sekundes, lai pārliecinātos, ka jūsu ierīce ir savienota ar WiFi jūsu interneta maršrutētājam, un jūs varēsit kontrolēt gaismas, izmantojot izveidoto pogu Blynk.

Tagad jums ir IoT ierīce! Ja vēlaties, varat apstāties, bet neaizmirstiet izlasīt sadaļu "Resursi". Ja vēlaties izklaidēties un izveidot pastāvīgu ķēdi un korpusu, turpiniet lasīt.

7. darbība: izveidojiet pastāvīgu ķēdi (bonuss)

Ir pienācis laiks izveidot pastāvīgu ķēdi. Lai uzzinātu par lodēšanu, varat noskatīties šo un šo videoklipu. ESP8266 es izmantoju standarta prototipu ar kādu galveni. Tādā veidā, ja es vēlos atkārtoti izmantot mikrokontrolleru citam projektam, es varu. Jūs varat izvēlēties lodēt mikrokontrolleru tieši savā proto panelī. Ja neesat pārliecināts, izvēlieties prototipu, kas izskatās kā maizes dēlis; jūs varēsit atkārtoti izmantot maizes dēļa savienojumus.

Ar pirmo ierīci es pieļāvu divas kļūdas. Es neizmantoju spaiļu bloku LED virknei … un es apgriezu vadus otrādi. Jūs varat atzīmēt negatīvo vai pozitīvo vadu, bet ieteicams izmantot spaiļu bloku. Otra kļūda ir tāda, ka es izmantoju 3.3V, lai vadītu LED virkni, kā rezultātā radās vājāka gaisma. Ja, tāpat kā es, jūs pieļaujat kļūdas, neuztraucieties, ir viegli noņemt lodēt un mainīt rezistoru vērtības vai atjaunināt savienojumus. Vēlāk jūs pat varat pievienot citas sastāvdaļas!

Tagad, kad jums ir pastāvīga ķēde, ir pienācis laiks izveidot tās korpusu.

8. darbība: izveidojiet iežogojumu (bonuss)

Es sekoju dzirksteles apmācībai Tinkercad, lai izveidotu korpusu savām ierīcēm. Es izdrukāju korpusu, izmantojot savu nesen iegūto Prusa i3 MK3 ar kādu PLA kvēldiegu (20% pildījums un 0,2 mm). Patiesībā tas man ir pirmais, un es jau pieļāvu divas kļūdas, kuras var redzēt attēlos. Manā pirmajā korpusā nebija vajadzīgās vietas USB spraudnim, un caurumi nebija izlīdzināti. Pēc tam es izstrādāju jaunu versiju ar labāku pieguļošumu, kas var atbalstīt arī vāku. Jūs varat ietaupīt laiku un naudu, tikai drukājot nepieciešamo korpusa daļu, lai pārbaudītu tās atbilstību shēmai.

Tagad jums ir divas IoT ierīces, kuras varat kontrolēt, izmantojot Blynk. Debesis ir robeža. Jūs varat pilnībā paplašināt projektu, izmantojot klātbūtnes detektoru, kas kontrolē gaismas, ar taimeri, kas izslēdz gaismu pēc noteikta laika, vai pat izmantojot LED stīgu gaismas kā paziņojumu sistēmu; tie varētu mirgot, piemēram, saņemot e -pastu.

Laimīgu hakeru!

9. solis: resursi

Es nevaru ieteikt pietiekami daudz šīs grāmatas: Marka: elektronika: mācīšanās caur atklājumiem. Jūs varat uzzināt par tranzistoriem, kondensatoriem un daudzām citām interesantām lietām par elektroniku. Tam ir nepieciešamās zināšanas, lai sāktu ķerties pie elektronikas komponentiem. Kopā ar tikko iegūtajām zināšanām par ESP8266, Blynk un Tinkerpad jūs varēsiet izveidot ļoti interesantas lietas.

Skatoties Youtube videoklipus, jūs varat daudz uzzināt. Es iesaku šādus kanālus:

- EEVblog

- Lieliski!

- Hanas akadēmija

Ja esat pietiekami drosmīgs, jūs varat iegūt vairāk zināšanu pēc edx vai coursera kursiem par IoT vai elektroniku.