Tavolinë kompjuterike me telekomandë: 8 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Kohët e fundit kam hasur në një çështje, se përtacia ime është bërë një problem i jashtëzakonshëm për mua në shtëpi. Sapo të shkoj në shtrat, më pëlqen të vendos një dritë të mirë me energji LED me disa seri që luajnë në kompjuterin tim. Por … Nëse dua t'i fik këto gjëra, duhet të NGrem çdo herë dhe t'i fik ato me dorë. Kështu, kam vendosur të ndërtoj një kontrollues të plotë për të gjithë desktopin e kompjuterit, ku mund të ndez dhe fikni monitorët dhe ndez, të rregulloj volumin e altoparlantëve dhe ndriçimin e ndriçimit të shiritit LED duke shtypur një buton përkatës në telekomandën time.

Projekti është një kuti kontrolluese e tavolinës / tryezës së punës, e cila operohet nga një telekomandë IR. Ka shumë lloje të telekomandave IR në dispozicion këto ditë, por kjo nuk është problem. Ky kontrollues është i rregullueshëm dhe mund të çiftohet me çdo lloj telekomande IR që mbështet protokollin e duhur për sensorin tonë të përdorur (këtë do ta mbulojmë më vonë).

Tavolina e funksionimit të tryezës së kompjuterit të kontrolluar janë:

1. Kontrolli i energjisë elektrike: Ndizni/fikni monitorin që është i kyçur në 220VAC
2. Kontrolli i rrymës DC: Ndizni/fikni monitorin që është i kyçur në rrymë DC (deri në 48V)
3. Kontrolli i volumit audio: Kontroll i plotë i volumit stereo që u kalohet altoparlantëve
4. Kontrolli i ndriçimit me shirit LED: Kontroll i plotë i shkëlqimit të ndriçimit të shiritit LED

Pajisja ka një ndërfaqe përdoruesi të dizajnuar siç duhet dhe ndarje mekanike të rregullueshme, të cilat e bëjnë të lehtë ndërtimin dhe përdorimin e lehtë:

1. Ekrani: Statusi në kohë reale i të gjitha sistemeve të kontrolluara paraqitet në ekranin LCD 16x4
2. RGB LED: Për një reagim shtesë për sistemin, qëllimi i kësaj është të pranojë për përdoruesin se ka një sinjal të pranuar të marrë nga telekomanda IR.
3. Sistemi i çiftimit: Pajisja përmban një buton të vetëm, i cili duhet të shtypet për procesin e çiftimit. Kur fillon procesi i çiftimit, ne mund të çiftojmë çdo telekomandë IR me pajisjen tonë duke ndjekur udhëzimet e treguara në një ekran.

Pasi të kemi mbuluar bazat, le ta ndërtojmë!

Hapi 1: Shpjegimi

Funksionimi i pajisjes mund të konsiderohet si i thjeshtë, për shkak të mungesës së kompleksitetit të projektimit. Siç mund të shihet në bllok -diagram, "truri" është mikrokontrolluesi AVR, ndërsa të gjitha pjesët e tjera kontrollohen nga ky "tru". Për të organizuar të gjithë figurën në mendjen tonë, le të përshkruajmë modelin bllok pas blloku:

Njësia e Furnizimit me energji: Burimi i energjisë për pajisjen e zgjedhur është shiriti LED PSU, i cili është i aftë të sigurojë hyrje 24VDC në sistem. Mikrokontrolluesi, stafetat, potenciometrat dixhital dhe përforcuesit audio të gjithë veprojnë në 5V, kështu konvertuesi i zbritjes DC-DC iu shtua modelit. Arsyeja kryesore për DC-DC në vend të rregullatorit linear është shpërndarja e energjisë dhe mungesa e efikasitetit. Supozoni se ne përdorim LM7805 klasik me hyrje 24V dhe dalje 5V. Kur rryma arrin vlera të rëndësishme, fuqia që do të shpërndahet në formën e nxehtësisë në rregullatorin linear do të jetë e madhe dhe mund të nxehet, duke i bashkuar zhurmës së zhurmës qarqeve audio:

Pout = Pin + Pdiss, kështu që në 1A arrijmë: Pdiss = Pin - Pout = 24*1 - 5*1 = 19W (me fuqi të shpërndarë).

Mikrokontrolluesi: Për të shkruar kodin sa më shpejt që të mundem, kam zgjedhur ATMEGA328P të bazuar në AVR, i cili përdoret gjerësisht në bordet Arduino UNO. Sipas kërkesave të projektimit, ne do të përdorim pothuajse të gjithë mbështetjen periferike: Ndërprerjet, kohëmatësit, UART, SPI etj. Meqenëse është një bllok kryesor në sistem, ai ndërlidhet me të gjitha pjesët në pajisje

• Ndërfaqja e përdoruesit: Paneli i përparmë i pajisjes përmban të gjitha pjesët me të cilat përdoruesi duhet të ndërveprojë:

  1. Sensori IR: Sensori për deshifrimin e të dhënave IR të largëta.
  2. Butoni Push: Kërkohet për çiftimin e telekomandës IR me pajisjen
  3. RGB LED: Shtojcë estetike për të siguruar reagime për marrjen e informacionit nga sistemi
  4. LCD: Paraqitje grafike e asaj që po ndodh brenda pajisjes

Kontrolli i monitorëve: Për ta bërë pajisjen të aftë për të ndërruar energjinë në monitorët e PC, ekziston nevoja për t'u marrë me vlera të mëdha të tensionit. Për shembull, monitorët e mi Samsung nuk ndajnë konfigurimin e energjisë fare: Njëri furnizohet nga 220VAC ndërsa tjetri mundësohet nga PSU -ja e tij prej 19.8V. Kështu zgjidhja ishte në një qark stafetë për secilën prej linjave të energjisë të monitorit. Këto stafetë kontrollohen nga MCU dhe janë plotësisht të ndara, gjë që e bën transmetimin e energjisë së monitorit të pavarur për secilin monitor

Kontrolli i dritës: Unë kam një shirit LED, i cili vjen me furnizimin me energji të bashkangjitur prej 24VDC, i cili përdoret si një hyrje e furnizimit me energji të sistemit. Meqenëse ka nevojë për të kryer një rrymë të madhe përmes shiritit LED, mekanizmi i tij i shkëlqimit përfshin një qark kufizues të rrymës bazuar në një MOSFET, i cili vepron në një rajon linear të zonës aktive

Kontrolli i volumit: Ky sistem bazohet në kalimin e sinjaleve audio në kanalet e majta dhe të djathta përmes ndarësve të tensionit, ku voltazhi i aplikuar ndryshohet përmes lëvizjes dixhitale të fshirësit të potenciometrit. Ekzistojnë dy qarqe bazë LM386 ku në secilën hyrje ka një ndarës të vetëm të tensionit (Ne do ta mbulojmë atë më vonë). Hyrja dhe dalja janë priza stereo 3.5 mm

Duket se ne kemi mbuluar të gjitha pjesët përbërëse të qarqeve. Le të vazhdojmë me skemat elektrike …

Hapi 2: Pjesët dhe Instrumentet

Gjithçka që na nevojitet për të ndërtuar projektin:

Komponentet Elektronike

1. Komponentët e zakonshëm:

   • Rezistentët:

     1. 6 x 10K
     2. 1 x 180R
     3. 2 x 100R
     4. 1 x 1K
     5. 2 x 1M
     6. 2 x 10R
     7. Kondensatorët:
     8. 1. 1 x 68nF
        2. 2 x 10uF
        3. 4 x 100nF
        4. 2 x 50nF
        5. 3 x 47uF

     9. Të ndryshme:

        1. Diodat: 2 x 1N4007
        2. Prerës: 1 x 10K
        3. BJT: 3 x 2N2222A
        4. P-MOSFET: ZVP4424

     10. Qarqe të integruara:

         • MCU: 1 x ATMEGA328P
         • Amp audio: 2 x LM386
         • Potenciometër i dyfishtë dixhital: 1 x MCP4261
         • Potenciometër i vetëm dixhital: 1 x X9C104P
         • DC-DC: 1 x BCM25335 (Mund të zëvendësohet nga çdo pajisje miqësore DC-DC 5V)
         • Op-Amp: 1 x LM358
         • Reletë: 5V Tolerant Dual SPDT
         • Furnizimi me energji i jashtëm 24V

     11. Ndërfaqja e përdoruesit:

         • LCD: 1 x 1604A
         • Sensori IR: 1 x CDS-IR
         • Butoni i shtypjes: 1 x SPST
         • LED: 1 x RGB LED (4 kontakte)

     12. Lidhëset:

         • Blloqet e Terminalit: 7 x 2-TB e Kontaktit
         • Lidhës nga bordi në tel: 3 x 4 kabllo kontakti + lidhje lidhësish
         • Audio: 2 x 3.5 mm lidhje femërore foleje
         • PSU prizë: 2 x 220VAC lidhës të energjisë (mashkull)
         • DC Jack: 2 x Lidhës Mashkull DC Jack
         • Rrip LED & Furnizim i jashtëm me energji elektrike: 1 x Lidhës të montuar 4-bordësh me tela + kabllo

     Komponentet Mekanike

     1. Filamenti i Printerit 3D - PLA+ i çdo ngjyre
     2. 4 vida me diametër 5 mm
     3. Të paktën 9 x 15 cm bord prototipesh
     4. Stoku i telave të papërdorur

     Mjetet

     1. Printer 3D (kam përdorur Creality Ender 3 me shtrat të bashkangjitur të tipit qelqi)
     2. Armë me ngjitës të nxehtë
     3. Piskatore
     4. Pincë
     5. Prestar
     6. Furnizimi me energji i jashtëm 24V
     7. Osciloskopi (opsional)
     8. Programues AVR ISP (Për ndezje MCU)
     9. Kaçavidë elektrike
     10. Makine per ngjitjen e metalit
     11. Gjeneratori i funksionit (opsional)

Hapi 3: Skemat elektrike

Diagrami skematik është i ndarë në qarqe të ndara, të cilat mund ta bëjnë më të lehtë për ne të kuptojmë funksionimin e tij:

Njësia e mikrokontrolluesit

Ky është një ATMEGA328P i bazuar në AVR, siç u përshkrua më lart. Ai përdor oshilator të brendshëm dhe funksionon në 8MHz. J13 është lidhës programues. Ka shumë programues në botën AVR, në këtë projekt, kam përdorur një Programues ISP V2.0 nga eBay. J10 është linja UART TX, dhe përdoret kryesisht për qëllime korrigjimi. Kur ndërtoni një procedurë të trajtimit të ndërprerë, ndonjëherë është mirë të dini se çfarë sistemi ka për të na thënë nga brenda. D4 është RGB LED që nxitet direkt nga MCU, për shkak të vlerësimeve të ulëta aktuale. Kunja PD0 është e bashkangjitur në një buton të tipit SPST me një tërheqje të jashtme.

Sensori IR

Sensori IR që përdoret në këtë projekt është një sensor IR me qëllime të përgjithshme me tre kunja që është i disponueshëm në eBay, me çmime shumë miqësore. Pina e sinjalit të daljes IR është e lidhur me pinin e hyrjes së ndërprerjes (INT1) të MCU,

LCD

Ekrani është një zbatim i thjeshtë i një ekrani 1604A, me transmetim të të dhënave 4-bit. Të gjitha kunjat e kontrollit/të dhënave janë të lidhura me MCU. Isshtë e rëndësishme të theksohet se LCD është ngjitur në tabelën kryesore përmes dy lidhësve J17, J18. Për të aktivizuar/fikur modulin LCD, ekziston një ndërprerës i vetëm BJT, që ndërron linjën bazë për LCD.

Furnizimi me energji elektrike

Të gjitha qarqet e brendshme, përjashtuar shiritin LED veprojnë në 5V. Siç u përmend më parë, burimi i energjisë 5V është një modul i thjeshtë DC-DC (Këtu eBay më ndihmoi të gjej zgjidhjen), që konverton 24V në 5V, pa problem ngrohjeje, që mund të ndodhë në rregullatorin linear. Kondensatorët C [11 …

Monitorimi i Kontrollit

Qarqet e kontrollit të monitorit janë vetëm një sistem kalimi stafetë. Meqenëse kam dy monitorë, njëri ushqehet nga 220VAC dhe i dyti është nga 19.8V, kërkohet zbatim i ndryshëm.: Çdo dalje MCU është e lidhur me 2N2222 BJT, dhe një spirale stafetë është bashkangjitur si një ngarkesë nga 5V në pinin e kolektorit BJT Me (Mos harroni të bashkëngjitni një diodë të kundërt për shkarkimin e duhur aktual!). Në një 220VAC, stafeta ndërron linjat LINE dhe neutrale dhe në një 19.8V, stafeta kalon vetëm linjën e rrymës DC - meqenëse ka furnizimin me energji elektrike, linjat e tokës ndahen për të dy qarqet.

Kontrolli i volumit audio

Doja të përdorja përforcues audio LM386 si tamponë për ndarësit e tensionit, për transmetim të kujdesshëm të sinjalit audio. Çdo kanal - majtas dhe djathtas vjen nga hyrja e folesë audio 3.5 mm. Meqenëse LM386 zbaton në konfigurimin e pjesëve minimale një fitim standard prej G = 20, ekziston një rezistencë 1MOhm për të dy kanalet. Në këtë mënyrë ne mund të zvogëlojmë sasinë totale të energjisë për kanalet hyrëse në sistemin e altoparlantëve:

V (jashtë-max) = R (max) * V (në) / (R (max) + 1MOhm) = V (brenda) * 100K / 1.1M

Dhe fitimi total është: G = (Vout / Vin) * 20 = 20 /11 ~ 1.9

Ndarësi i tensionit është një rrjet i thjeshtë dixhital potenciometër, ku fshirësi kalon sinjalin në tamponin LM386 (U2 është IC). Pajisja ndan SPI për të gjitha qarqet periferike, ku ndahen vetëm linjat ENABLE për secilën prej tyre. MCP4261 është një IC potenciometër dixhital linear 100-bit 8K, kështu që çdo hap në rritjen e vëllimit shprehet: dR = 100, 000 /256 ~ 390Ohm.

Kunjat A dhe B për secilin kanal të majtë dhe të djathtë janë të lidhur me GND dhe 5V. Kështu në pozicionin e fshirësit në pjesën e poshtme kalon i gjithë sinjali audio në GND përmes rezistencës 1MOhm Vëllimi i pajisjes MUTING.

Kontrolli i ndriçimit të shiritit LED:

Ideja e kontrollit të shkëlqimit është e ngjashme me kontrollin e volumit, por këtu kemi një çështje: potenciometri dixhital mund të transmetojë vetëm sinjale të cilat amplituda nuk i kalojnë 5V në GND. Kështu ideja është të vendosni një tampon të thjeshtë Op-Amp (LM358) pas ndarësit të tensionit potenciometër dixhital. dhe tensionin e kontrollit të lidhur direkt me një transistor PMOS.

X9C104P është një potenciometër i vetëm dixhital 8-bit me vlerë 100KOhm. Ne mund të marrim një llogaritje për tensionin e portës duke ndjekur thjesht rregullat algjebrike për rrjedhën aktuale:

V (porta) = V (fshirëse) * (1 + R10/R11) = 2V (fshirëse) ~ 0 - 10V (e cila është e mjaftueshme për të ndezur/fikur dhe kontrolluar shkëlqimin)

Hapi 4: Krijimi i një Shtojce 3D

Për rrethimin e pajisjes, unë kam përdorur një FreeCAD v0.18 i cili është një mjet i shkëlqyeshëm edhe për fillestarët si unë.

Lloji i rrethimit

Doja të krijoja një kuti ku ka një guaskë të vetme që do të mbështjellë bordin e bashkuar. Paneli i përparmë përmban të gjitha pjesët e ndërfaqes së përdoruesit dhe paneli i pasmë përmban të gjithë lidhësit me elektronikën e tavolinës. Këto panele futen drejtpërdrejt në një guaskë kryesore me një montim me 4 vida në kapakun e sipërm.

Përmasat

Ndoshta hapi më i rëndësishëm në sekuencë. Needshtë e nevojshme të merren parasysh të gjitha distancat e përshtatshme dhe rajonet e ndërprera. Siç shihet në fotografi, para së gjithash dimensionet e marra janë në panelet e përparme dhe të pasme:

Paneli i përparmë: Rajone të ndërprera për LCD, Switch, LED dhe sensor IR. Të gjitha këto dimensione rrjedhin nga fleta e të dhënave të prodhuesit për secilën pjesë. (Në rast se dëshironi të përdorni pjesë të ndryshme, është e nevojshme të siguroni të gjitha zonat e prera.

Paneli i pasmë: Dy vrima për prizat audio 3.5 mm, Dy lidhje elektronike 3V, 2 priza mashkull për furnizimin me energji DC dhe vrima shtesë për shiritin LED dhe fuqinë në pajisje

Shell i lartë: Kjo guaskë përdoret vetëm për të bashkuar të gjitha pjesët së bashku. Meqenëse paneli i përparmë dhe i pasmë futen në guaskën e poshtme.

Predha e poshtme: Baza për pajisjen. Ai mban panelet, tabelën elektronike të bashkuar dhe vida të ngjitura në kapakun e sipërm.

Projektimi i pjesëve

Pasi të krijohen panelet, mund të vazhdojmë në guaskën e poshtme. Rekomandohet që të sigurohet akomodimi i pjesëve krejt pas çdo hapi. Predha e poshtme është një formë e thjeshtë e nxjerrë me bazë drejtkëndëshi, me xhepa simetrik pranë skajeve të guaskës (Shih figurën 4).

Pas hapit të xhepit, është e nevojshme të krijoni një bazë me 4 vida për shtojcën e kapakut. Ato u krijuan si një futje e cilindrave primitivë me rreze të ndryshme, ku cilindri i prerë është i disponueshëm pas operacionit XOR.

Tani kemi një guaskë të plotë të poshtme. Për të krijuar një mbulesë të duhur, duhet të bëni një skicë në majë të guaskës dhe të krijoni të njëjtat pika cilindrash (unë i kam bashkangjitur vetëm pikat për stërvitje, por ekziston mundësia për të krijuar vrima me diametër fiks).

Pasi të jetë mbyllur e gjithë rrethimi i pajisjes, ne mund ta kontrollojmë duke i montuar pjesët së bashku.

Hapi 5: Shtypja 3D

Së fundi, ne jemi këtu dhe mund të ecim përpara drejt printimit. Ka skedarë STL të disponueshëm për këtë projekt, bazuar në modelin tim. Mund të ketë një problem me këto skedarë për tu printuar, sepse nuk merren parasysh tolerancat. Këto toleranca mund të rregullohen në aplikimin e prerëses (Unë kam përdorur një Ultimaker Cura) për skedarët STL.

Pjesët e përshkruara u shtypën në Creality Ender 3, me shtrat qelqi. Kushtet nuk janë larg atyre standarde, por duhet të merren parasysh:

• Diametri i hundës: 0.4 mm
• Dendësia e mbushjes: 50%
• Mbështetje: Nuk ka nevojë për bashkëngjitje mbështetëse fare
• Shpejtësia e rekomanduar: 50mm/s për projektin

Sapo të shtypen pjesët e rrethimit, është e nevojshme t'i kontrolloni ato në jetën reale. Nëse nuk ka ndonjë problem në bashkimin e pjesëve të rrethimit, mund të vazhdojmë në hapin e montimit dhe bashkimit.

Ka ndonjë problem me shikuesin STL në udhëzimet, kështu që unë sugjeroj ta shkarkoni së pari:)

Hapi 6: Montimi dhe bashkimi

Procesi i bashkimit është i ashpër, por nëse e ndajmë sekuencën në qarqe të ndryshme, do të jetë shumë më e lehtë për ne që ta përfundojmë atë.

1. Qarku MCU: Duhet të ngjitet së pari me lidhësin e tij të programimit femëror. Në atë fazë, ne në fakt mund të testojmë funksionimin dhe lidhshmërinë e tij.
2. Qarku audio: E dyta. Mos harroni të bashkëngjitni blloqe terminale në tabelën e bashkuar. Veryshtë shumë e rëndësishme të izoloni rrugën e kthimit të qarqeve audio nga ato dixhitale - veçanërisht IC -të dixhitale të potenciometrit, për shkak të natyrës së tyre të zhurmshme.
3. Qarqet e monitorimit: Ngjashëm me qarkun audio, mos harroni të bashkëngjitni bllokun terminal në portat I/O.
4. Lidhësit dhe UI Paneli: Gjërat e fundit që duhet të lidhen. Paneli i ndërfaqes së përdoruesit është i lidhur me tabelën e bashkuar përmes lidhësit Board-To-Wire, ku telat ngjiten direkt në pjesët e jashtme.

Pas procesit të bashkimit, ekziston një sekuencë e thjeshtë e bashkëngjitjeve të pjesëve mekanike. Siç u vu re më lart, është e nevojshme të vendosni 4 vida (kam përdorur ato me diametër 5 mm) në qoshet, të pranishme në rrethim. Pas kësaj, ekziston nevoja për të bashkuar pjesët e UI dhe lidhësit e panelit të pasmë në botën e jashtme. Mjeti i preferuar është një armë me zam të nxehtë.

Do të jetë shumë e dobishme të kontrolloni akomodimin e pjesëve në rrethimin e shtypur. Nëse gjithçka duket mirë, mund të vazhdojmë në hapin e programimit.

Hapi 7: Programimi

Ky hap është argëtues. Meqenëse ka shumë gjëra që duhet të funksionojnë, ne do të përdorim gjithsej 5 shërbime të MCU: Ndërprerje e jashtme, pajisje periferike SPI, UART për regjistrim, kohëmatës për numërim të saktë dhe EEPROM për ruajtjen e kodeve tona të largëta IR.

EEPROM është një mjet thelbësor për të dhënat tona të ruajtura. Për të ruajtur kodet IR të largëta, duhet të kryeni një sekuencë të shtypjes së butonave. Pas secilës sekuencë sistemi do të kujtojë kodet pavarësisht nga gjendja nëse pajisja është e mundësuar ose jo.

Ju mund ta gjeni të gjithë Atmel Studio 7 Project të arkivuar si RAR në fund të këtij hapi.

Programimi bëhet nga Programuesi AVR ISP V2, 0, përmes aplikacionit të thjeshtë të quajtur ProgISP. Shtë një aplikacion shumë miqësor, me ndërfaqe të plotë përdoruesi. Thjesht zgjidhni skedarin e duhur HEX dhe shkarkoni atë në MCU.

E RORTNDSISHME: Para çdo programimi të MCU, sigurohuni që të gjitha cilësimet e duhura të përcaktohen sipas kërkesave të projektimit. Ashtu si frekuenca e orës së brendshme - si parazgjedhje, ajo ka siguresën e saj ndarëse aktive në cilësimet e fabrikës, kështu që duhet të programohet në logjikën LART.

Hapi 8: Çiftimi dhe Testimi

Ne jemi më në fund këtu, pas gjithë punës së madhe që u bë:)

Për të përdorur pajisjen siç duhet, ekziston nevoja për sekuencën e çiftimit, kështu që pajisja do të "kujtojë" telekomandën IR të bashkangjitur që do të përdoret. Hapat e çiftimit janë si më poshtë:

1. Ndizni pajisjen, prisni për fillimin e ekranit të ndërfaqes kryesore
2. Shtypni butonin për herë të parë
3. Para se numëruesi të arrijë në zero, shtypni butonin një herë tjetër
4. Shtypni butonin e duhur që dëshironi të keni një funksion specifik, sipas pajisjes
5. Rinisni pajisjen, sigurohuni që tani t'i përgjigjet çelësave të përcaktuar.

Dhe kjo eshte!

Shpresoj, do ta gjeni të dobishme këtë udhëzues, Faleminderit per leximin!