Automatizēti mājas aizkari - mini projekts ar MakerChips BluChip (nRF51 BLE) moduli: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Iedomājieties, ka pamostaties un vēlaties pa logiem izgaismot saules starus vai aizvērt aizkarus, lai jūs varētu gulēt tālāk, nepieliekoties tuvāk aizkariem, bet drīzāk pieskaroties viedtālruņa pogai. Izmantojot automatizēto mājas aizkaru sistēmu, jūs to varat sasniegt ar komponentiem, kuru izmaksas nepārsniedz 90 USD!

Skatiet šo pamācību vietnē Github

1. solis: dizains

Automatizētās mājas aizkaru sistēmas pamatā ir MakerChips BluChip modulis.

BluChip ir niecīgs 16,6x11,15 mm Bluetooth modulis, kas var kalpot kā perifērija viedtālruņiem, izmantojot BTLE.

Noklikšķiniet šeit, lai iepazītos ar Bluetooth Low Energy (BTLE).

Modulis sastāv no Nordic Semiconductors nRF51 SoC, kas ir lieliska platforma BLE lietojumprogrammām, jo tā atbalsta daudzas integrētas funkcijas gan Android, gan Apple lietotnēs.

2. darbība: BluChip Explorer komplekts

Lai izveidotu šo projektu, es saņēmu BluChip Explorer komplektu no MakerChips, kas tika piegādāts 2 atsevišķās kastēs, viena CMSIS-DAP programmētājam un otra kaste ar BluChip uz maizes dēļa ar 2 RGB gaismas diodēm, fotorezistoru un CR2032 akumulatoru.

Kā pamanījāt, BluChip modulis ir ārkārtīgi niecīgs, padarot to ideāli piemērotu maziem iegultiem mazjaudas Bluetooth projektiem. Tas atbilst tikai 6x4 0,1 collu galvenēm uz maizes dēļa, un tā augšpusē ir papildu 0,05 collu galvenes, kas ir diezgan iespaidīgi komerciāli FCC sertificētam iepakojumam!

Šeit ir dažas galvenās BluChip iezīmes no MakerChips vietnes:

• 14 pieejamas GPIO tapas
• ARM Cortex M0 32 bitu procesors un 256 KB zibspuldze un 32 KB RAM
• 16,6 mm x 11,15 mm Mazākais pieejamais Bluetooth ® modulis ar maizi
• Barošanas avots atbalsta 1.8V - 3.6V

• Bluetooth funkcijas

  • BTLE - Bluetooth ar zemu enerģijas patēriņu - (BLE, BT 4.1)
  • Bluetooth® un Japāna, FCC, IC kvalificēts
  • Integrēts 32 Mhz sistēmas pulkstenis
  • Izejas jauda: +4dBm tipiski

  • Frekvence: 2402 līdz 2480 MHz

    Integrēta augstas veiktspējas parauga antena

  • Viena režīma Bluetooth® Smart Slave/Master
• Atbalstītās saskarnes: SPI, UART, I2C un 8/9/10bit ADC

• Divi programmēšanas tapu komplekti

  • 0,05 collu galvenes ērtai savienošanai ar CMSIS-DAP un J-Link ierīcēm
  • .1 "galvenes saskarnei ar maizes dēļiem
• Programmatūras vadāma sarkana gaismas diode

3. darbība: lietotne NRF Connect

Tiklīdz atverat BluChip Explorer lodziņu, jūs redzat, ka tas atdzīvojas ar mirgojošām gaismas diodēm, kas ir diezgan aizraujošs skats, vai ne?

Lai redzētu, kas ir pieejams ar šo BLE moduli, dodieties uz priekšu un instalējiet lietotni nRF Connect no Google Play vai App Store.

Mēs ar savu tālruni izveidosim savienojumu ar BluChip, tāpēc atveriet lietotni nRF Connect, pārlūkojiet sveiciena ekrānu un pieskarieties Iespējot, lai ieslēgtu Bluetooth. Pēc tam pieskarieties Skenēt, un jūs drīz atklāsit, ka jūsu BluChip ierīce ir norādīta cilnē Skeneris.

Pirms mēs faktiski izveidojam savienojumu ar BluChip, iegūstam LED un novietojam to uz maizes dēļa blakus tapām 026 (+ve) un 021 (-ve). Gaismas diodei nekavējoties jāiedegas, jo 026 tapa izvada 3,3 V (loģiskais līmenis HIGH), savukārt 021 tapa ir loģiska LOW (zeme).

Dodieties uz priekšu un pieskarieties pie savienojuma, lai izveidotu savienojumu starp viedtālruni un BluChip, kas pēc tam jūs nokļūs ierīces lietotnes cilnē.

Cilnē BluChip klients tiek parādīti visi jūsu ierīcē pieejamie pakalpojumi. Šeit mūs interesē BlueChip GPIO pakalpojums (norādīts kā nezināms pakalpojums). Pieskarieties tam un pēc tam pieskarieties bultiņai uz augšu, kas atrodas blakus GPIO modulācijas raksturojumam (norādīts kā nezināms raksturojums).

Tiks parādīts uzrakstīšanas vērtības uznirstošais logs, dodot iespēju nosūtīt datus uz jūsu BluChip ierīci. Mūsu gadījumā mēs vēlamies izslēgt gaismas diodi, tāpēc pieskarieties bultiņai blakus BYTE ARRAY un mainiet datu formātu uz UINT 8. Mēs nosūtīsim PIN numuru kā pirmo vērtību, tāpēc pin021 ievadiet 21. Pieskarieties pievienotajai vērtībai, lai nosūtītu nākamo datu daļu, kuras statuss ir jāiestata (heksadecimālais BYTE formāts). Lai izslēgtu LED, mēs iestatīsim 021 tapu uz 3.3V (loģikas līmenis augsts), tāpēc ievadiet 01 un pēc tam pieskarieties Send.

Gaismas diode uzreiz izslēdzas! Lai atkal ieslēgtu gaismas diodi, nosūtiet vērtību 0x00 (loģiskais līmenis LOW) uz pin021. Kā redzams zem uzskaitītās pazīmes, tiek parādīta nosūtītā vērtība (0x) 15-01. {[(decimāls UINT8) 21 = (hex BYTE) 0x15] + (hex BYTE) 0x01 => (hex BYTEs) 0x1501}

Ja izvēlēsities saglabāt šīs vērtības uznirstošajā logā Rakstīt vērtību, piešķirot tam nosaukumu un pēc tam pieskaroties pie Saglabāt, turpmāk varēsiet tās ielādēt kā sākotnējos iestatījumus ērtai GPIO modulācijai!

4. solis: BluChip programmēšana

Jūs būtu pamanījis no iepriekš minētā videoklipa, ka BluChip ierīces nosaukums manā tālrunī atšķiras no jūsu, tāpēc kā mēs varam mainīt to pēc savas patikas?

Lietojumprogrammas programmaparatūra, kas darbojas BluChip, kalpo kā perifērijas ierīce (vergs), izmantojot BLE uz centrālajām ierīcēm (galvenajām ierīcēm), piemēram, tai pievienotajiem viedtālruņiem. Lai mainītu ierīces nosaukumu, pievērsīsimies mirgojošai lietojumprogrammas programmaparatūrai mūsu BluChip.

Komplektā BluChip Explorer ir ARM programmētājs (CMSIS-DAP). MakerChips ir nodrošinājis glītu pamācību par sīkāku informāciju par programmaparatūras mirgošanu BluChip ar CMSIS-DAP.

Lai apkopotu programmaparatūru hex failā un zibspuldzi, mums būs nepieciešama Keil, nRF51 Software Development Kit (SDK) un BluChip programmaparatūra. Iet uz priekšu un lejupielādējiet tos no saites sadaļā "Programmatūra" MakerChips "BluChip programmēšana ar CMSIS-DAP un Keil" lapā.

Instalējiet Keil, pēc tam izpildiet 1. līdz 3. darbību sadaļā "Hex faila izveide".

Šajā brīdī varat turpināt 4. darbību - visu mērķa failu atjaunošana.

Ja tiek parādīta kļūda saistībā ar "core_cm0.h", jums ir jāpievieno tā ceļš projektam, lai to apkopotu.

Mums vienkārši būtu jāmeklē fails un jāatrod tā direktorijs, kas ir "\ components / toolchain / gcc".

Iekļausim šo ceļu mūsu projektā. Noklikšķiniet uz Opcijas mērķim, dodieties uz cilni C/C ++, pēc tam iekļaujiet ceļu, kā parādīts 16. attēlā.

Pēc nepieciešamo atkarību iekļaušanas mūsu projekts apkopo, un tagad mēs varam apskatīt apkopoto izvadi, pielāgotu heksadecimālo failu vietnē "nRF51_SDK_10.0.0_dc26b5e / example / ble_peripheral / ble_app_ahc-master / bluchip / s110_with_dfu / arm4 / _buildnrf51410_xxac_s".

Lai mirdzētu hex failu uz BluChip, veiciet 1. līdz 8. darbību sadaļā "Hex faila pārsūtīšana".

Tagad, kad esat ielādējis programmaparatūru BluChip ar pielāgotu ierīces nosaukumu, aktivizējiet lietotni nRF Connect un meklējiet savu ierīci. Jūs pamanīsit, ka tas tagad ir nosaukts pēc tā, ko esat definējis ierīcē DEVICE_NAME!

Nākamajā solī mēs sāksim iestatīt mūsu automatizētās mājas aizkaru sistēmas aparatūru, elektroniku un programmatūru.

5. darbība. Automātisko aizkaru veidošana

Pēc mūsu programmaparatūras apkopošanas un mirgošanas procesa pārskatīšanas pāriesim pie savu bluetooth aizkaru veidošanas!

Pakāpju motors tiks izmantots, lai vadītu zobsiksnu, kas pārvieto aizkarus atvērtus un aizvērtus. Stepper motoru vada Half-H draivera IC, kuru kontrolēs BluChip.

Jaudai mēs izmantosim 12V maiņstrāvas līdzstrāvas sprieguma regulatoru, kas tiek padots motoram, kopā ar LM317 līdzstrāvas sprieguma regulatoru, lai samazinātu 12V līdz 3.3V, kas darbinās BluChip un Stepper Driver IC.

Jūs varat iegūt savu BluChip moduli no MakerChips jaunā veikala Tindie vai MakerChips tīmekļa vietnes.

Lai sāktu automātisko aizkaru salikšanu, papildus BluChip Explorer komplektam iegūsim tālāk uzskaitītās detaļas:

• 12V 1A strāvas adapteris 3,40 ASV dolāri
• Mucas džeks 0,68 ASV dolāri
• Sprieguma regulators LM317T 0,80 ASV dolāri
• Rezistori (200 un 330 omi) 1,69 ASV dolāri
• L293D pakāpienu vadītājs 1,63 ASV dolāri
• Vienpolārs pakāpju motors 8,00 USD (vai 1,66 USD <= pārveidojiet šo mazāko vienpolāro par bipolāru soli)
• 6 mm zobsiksna $ 7.31
• 6 mm pārnesums $ 0,54 (vai 3D izdrukājams no Thingiverse)
• 6 mm skriemelis 1,17 USD (vai 3D izdrukājams no Thingiverse)
• Ierobežojošais slēdzis x2 (pēc izvēles) 1,34 ASV dolāri
• Projekta norobežojuma kaste (pēc izvēles) 1,06 ASV dolāri
• Maizes dēļa džemperu vadi 2,09 ASV dolāri
• Dupont Jumper vadi 2,80 ASV dolāri
• Gumijas lentes 1,13 ASV dolāri
• Twist Ties $ 3.22
• 22 AWG stieple (pēc izvēles) 1,22 ASV dolāri
• Zip saites (pēc izvēles) 0,63 USD
• Saraušanās caurule (pēc izvēles) 1,97 ASV dolāri

Rīki (pēc izvēles):

• Karstās līmes pistole $ 3.75
• Lodmetāls 6,79 ASV dolāri

Lejupielādējiet materiālu sarakstu no GitHub (Amazon)

20. attēlā parādīts, kā jūs plānojat pieslēgt sistēmu, atkarībā no tā, kādas funkcijas izvēlaties pievienot. Ja vēlaties precīzāku kustību, projektam pievienojiet ierobežojošus slēdžus.

Ierobežojošie slēdži ir aizkaru galapunkti, kas paziņo BluChip, kad tas tiek atvērts vai aizvērts. Bez ierobežojošiem slēdžiem jums būs jākonfigurē programmaparatūra, lai norādītu, cik tālu aiziet aizkari gaidāmajā sadaļā "Programmaparatūras konfigurācija".

20. attēlā ir iekļauts arī papildu foto rezistors, kas ļauj noteikt dienu un nakti, kas arī konfigurējams sadaļā "Programmatūras konfigurācija".

Sāciet aparatūras montāžu, aizkaru augšpusē uzstādot pakāpju motoru, skriemeli un zobsiksnu. (21. attēls)

Uz laiku pievelciet zobsiksnu ar gumijas joslu. Vēlāk, pirms projekta pabeigšanas, jūs to sasiet kopā, lai to noturētu pastāvīgi.

Lai piestiprinātu aizkarus pie zobsiksnas, apvelciet vadu saites ap jostu un aizkaru āķi.

Lai gūtu labāku priekšstatu par to, kā piestiprināt aizkarus pie jostas, izpildiet 22. attēlu. Kreiso aizkaru ar zobstieces saiti piesieniet zobsiksnas aizmugurē, bet labo - pie zobsiksnas priekšpuses. ar stiepļu kaklasaiti.

Kad esat nostiprinājis jostu un piesējis aizkaru, noņemiet pakāpju motoru, lai mēs varētu sākt montēt un pārbaudīt elektronisko shēmu, kas to vadīs. Sāciet veidot elektroniku, novietojot uz maizes dēļa Bluchip, L293d IC un LM317t sprieguma regulatoru. uz 20. attēlu.

Ievietojiet 200 un 330 omu rezistorus saskaņā ar 20. attēlu. Rezistori noregulē LM317 izeju tā, lai tā nodrošinātu ~ 3.3V. (24. attēls)

Ievietojiet džempera vadu un vadu cilindra ligzdu, kā parādīts 26. attēlā.

Pievienosim strāvas adapteri sienas kontaktligzdai un pievienosim adapteri mucas ligzdai, lai pārbaudītu spriegumus, kā parādīts 27. attēlā.

Kad ir noskaidrots pareizais spriegums, noņemiet strāvas kontaktligzdu un sāciet novietot atlikušos maizes dēļa džemperu vadus saskaņā ar 20. attēlu.

Tālāk mēs savienosim savu bipolāro pakāpju motoru ar L293d IC.

Vispirms ievietojiet Dupont džempera vadus pakāpju motora savienotājā, kā parādīts 29. attēlā.

Lai uzzinātu, kurš vads kur iet, sekojiet 30. attēlā redzamajai shēmai.

Kā redzams shēmā, vienas spoles vadi nonāk L293D pin2 un pin6. Vadi no otras spoles iet uz Pin11 un Pin14.

Modificētajam 28BYJ-48 bipolārajam soļu motoram ir četri izmantojami krāsaini vadi, kā redzams 31. attēlā.

Uz L293d mēs vadām zilu līdz Pin3, dzelteno - Pin6, oranžo - Pin11 un rozā - Pin14.

Pamata shēma ir pabeigta!

Ja vēlaties ieviest ierobežojuma slēdžus, pievienojiet NO & C vadus pie kāda 22AWG stieples. Otrā galā piestipriniet DuPont džemperus, lai izveidotu vadus, kas iederas uz maizes dēļa. (32. attēls)

Jūs varat tos piestiprināt pie aizkaru sliedes, kā parādīts 33. attēlā, ar gumijas joslām, vai arī, ja jums ir pie rokas karsts līmes pistole, varat to piestiprināt pie sliedes ar rāvējslēdzēju, pēc tam iemērciet labu daudzumu karstas līmes, lai tā nepārvietotos apkārt.

Lai gūtu priekšstatu par to izvietošanu, skatiet 34. attēlu.

Viens gala slēdzis ir piestiprināts pie aizkaru sliedes kreisā gala, starp pirmo sliedes āķi un otro, lai aizkaru atvēršanas laikā āķis spiestos pret slēdzi un aktivizētu to. Otrs gala slēdzis ir novietots tieši sliedes centrā, vērsts pa kreisi. Tādā veidā tas tiek aktivizēts, aizverot aizkarus.

Ievietojiet gala slēdža vadus uz maizes dēļa saskaņā ar 20. attēlu.

Visbeidzot, ja vēlaties, lai jūsu aizkari tiktu atvērti, kad saule lec, un aizveras, kad tā riet, jums vajadzētu pieslēgt fotorezistoru, kā parādīts 36. attēlā, un novietot to tuvu vietai, kur rītausmā ir pieejama saules gaisma.

Kad esat pabeidzis maizes dēļa ķēdes iestatīšanu, sagatavojieties un pievienojiet programmētāju BluChip, lai mirgo programmaparatūra. Lejupielādējiet programmaparatūru no GitHub un izvelciet to savā SDK direktorijā, kā to darījāt iepriekš.

Lejupielādējiet ble_app_ahc.zip no Github.

Atveriet projektu, pēc tam apkopojiet un augšupielādējiet programmaparatūru BluChip.

Pirms to pārbaudīt, mēs iesaiņosim maizes dēli kastē un izveidosim caurumus vadiem un mūsu aizkaru statusa gaismas diodei.

Novietojiet maizes dēli uz korpusa kārbas pamatnes un izveidojiet atveri vadiem. Atvēršana kalpo arī kā punkts BluChip saziņai ar citām ierīcēm, izmantojot antenu. (37. attēls)

Izurbiet LED izmēra caurumu korpusa sānos un uzstādiet uz tā gaismas diodi. Pievienojiet LED vadu saskaņā ar 20. attēlu.

Atrodiet piemērotu vietu korpusa kārbas uzstādīšanai pa kreisi no aizkaru sliedes, netālu no kontaktligzdas. Uzmontējiet motoru un veiciet zobsiksnas nospriegojuma pēdējo pārbaudi, pārliecinoties, ka nav atslābuma. (39. attēls)

Tagad ir pienācis laiks pārbaudīt mūsu samontēto sistēmu. Ievietojiet strāvas adapteri un aktivizējiet lietotni nRF Connect. Jūs atklāsiet ierīci ar nosaukumu Curtains. BluChip.

Pievienojieties tam, nosūtiet UINT8 1 (atvērtie aizkari) vērtību uz Nezināmo raksturlielumu sadaļā Nezināms un skatieties, kā aizkari atveras!

Tagad, kad esat veiksmīgi pārbaudījis savu sistēmu, apskatīsim, kā konfigurēt dažus kodus, kas palaiž pārraidi BluChip.

6. darbība: BluChip programmaparatūras konfigurācija

Automātiskās mājas aizkaru programmaparatūras projekts sastāv galvenokārt no 4 failiem: main.c, ahc.c, ble_ahc_service.c un ble_ahc_service.h.

Veidojot elektroniku un aparatūru, mums bija iespēja izvēlēties, vai mēs vēlamies ierobežot slēdžus, lai palielinātu mūsu automatizētās sistēmas precizitāti.

Kodā no ahc.h mēs varam redzēt #define LIMIT_SWITCHES.

Koda apkopošana un mirgošana ar #define LIMIT_SWITCHES ļauj izmantot abus gala slēdžus, lai noteiktu, kad aizkari ir atvērušies un aizvērušies.

Nepieciešams pārdēvēt to par #undef LIMIT_SWITCHES, ja izvēlējāties savam projektam neiekļaut ierobežojuma slēdžus. Šādā gadījumā mainīgajos lielumos CURTAIN_OPEN_STEPS un CURTAIN_CLOSE_STEPS jums vajadzētu precīzi noregulēt aizkaru nobraukto attālumu. Pielāgojiet šīs vērtības, lai pagarinātu vai saīsinātu aizkaru pārvietošanās attālumu.

Otru iespēju, pievienojot fotorezistoru, var iespējot, pārveidojot #undef LDR uz #define LDR. LDR apzīmē no gaismas atkarīgu rezistoru, kas pazīstams arī kā fotorezistors. Kad mēs iespējojam LDR, fotorezistors zina, kad ārā ir gaišs vai tumšs, un palīdz jums aizvērt vai atvērt aizkarus dienas sākumā vai beigās.

Papildus ierobežojumu slēdžu un fotorezistora konfigurēšanai apskatīsim dažus citus galvenos koda blokus, kas ļauj automātiski atvērt un aizvērt aizkarus.

Faili ble_ahc_service.c un ble_ahc_service.h satur kodu, kas pārsūta datus no jūsu tālruņa uz BluChip.

Kad BluChip saņem datus, tas tos parsē atbilstoši tam, vai tiek nosūtīts 0 vai 1. Pēc tam tas aktivizē statusa LED, veic motora kustību un pēc tam deaktivizē LED signālu pabeigšanu.

Funkcija ahc_init () no ahc.h tiek palaista galvenās cilpas sākumā, inicializējot visas BluChip tapas.

7. darbība. Kopsavilkums

Visbeidzot, šis bija ārkārtīgi jautrs un diezgan vienkāršs projekts, lai apgūtu BLE pamatus. Fakts, ka BluChip sadalīšanas modulis cieši pieguļ maizei, ļauj ātri izveidot prototipus uz jebkura maizes dēļa.

Es teiktu, ka pēc automatizēto aizkaru uzbūvēšanas es jau esmu domājis par dažādām citām lietām, ar kurām savienot BluChip, ieskaitot viedos neopikseļus, OLED, lai izveidotu digitālo pulksteni, viedtālruņa vadāmu robotu un daudzus citus mazjaudas elektroniskus projektus idejas, kurām būtu nepieciešama kompakta bezvadu komunikācija!

Ikviens, kam ir liela interese par elektroniku un programmēšanu, būtu patīkami pārsteigts par BluChip piedāvāto, kā arī par BLE iestatīšanas un ieviešanas ērtībām, lai projektus pārvērstu vēl vēsākos.

No šī brīža es atkal sākšu baudīt savus parocīgos automatizētos mājas aizkarus.