Pajisjet DIY IoT duke përdorur vargje LED: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:23

(Përgjegjësia: Unë nuk jam një anglisht folës amtare.)

Pak kohë më parë, gruaja ime bleu disa drita LED me tela për të ndriçuar kopshtin gjatë natës. Ata krijuan një atmosferë shumë të bukur. Ata u vunë rreth pemëve, por merreni me mend se çfarë, çfarë duhet të ndodhë, ne kemi prerë telat ndërsa presim pemët…

Ajo që dua t'ju tregoj sot është se si të shpëtoni gjërat e prishura si ato telat LED dhe të krijoni pajisje interesante të lidhura që mund t'i kontrolloni me smartphone tuaj.

Do të mësoni se si të përdorni një mikrokontrollues dhe një tranzistor për të drejtuar LED, si ta lidhni pajisjen tuaj me internetin dhe si ta kontrolloni pajisjen nga smartphone juaj. Unë thjesht supozoj se ju keni disa njohuri bazë elektronike, si të zbatoni Ligjin e Ohmit. Nëse keni programuar ndonjëherë një Arduino para se të jetë edhe më mirë.

Le të fillojmë me pajisjet që dua të ndërtoj. Gjëja e mirë për telat e prerë është se ka të paktën dy pjesë. Kështu unë mund të ndërtoj të paktën dy pajisje. Do të filloj me një llambë të lidhur që do ta vendos në një tryezë dhe më pas një varg LED të lidhur që do ta përdor për të ndriçuar dhomën time të re të gjumit. Gjithçka që dua është një mënyrë për të ndezur dhe fikur dritat duke përdorur smartphone tim.

Por së pari, së pari, duhet të shohim se si funksionuan gjërat për të ripërdorur dritat.

Hapi 1: Inxhinieri e kundërt

Ne kemi dy tela LED, por ne nuk e dimë rënien e tensionit në kunjat e telave dhe rrymën që ata kërkojnë. Mjerisht, nuk kam një fletë të të dhënave për të marrë ato vlera.

Në ato raste, do të na duhet të kuptojmë gjithçka vetë. Le të heqim mbylljen.

Pas heqjes së disa vidhave me një kaçavidë, ne mund të shohim një qark shumë të thjeshtë. Pjesa interesante është rreth kunjave të vargut LED, ne shohim një rregullator të tensionit (përbërës 3 kunja), një rezistencë (kutia e zezë me 100 mbi të) dhe kunjat e vargut LED. Duke parë pak më afër (dizajni i qarkut), ne shohim që dalja e rregullatorit është e lidhur me vargun LED i cili nga ana tjetër është i lidhur me tokën përmes një rezistori 10 ohm (100 do të thotë 10x10e0). Le të vendosim disa bateri dhe të matim rënien e tensionit nëpër kunjat e vargut dhe midis daljes së rregullatorit dhe tokës.

Duke përdorur një multimetër, ne mund të matim një rënie të tensionit prej rreth 3V në kunjat e vargut (siç tregohet në fotografi). Ne gjithashtu matim 4.5V midis daljes së rregullatorit dhe tokës. Kështu nxjerrim në përfundim se ka një rënie të tensionit prej 1.5V përgjatë rezistencës 10 ohm; ne në fakt mund ta masim edhe atë. Duke përdorur Ligjin e Ohmit (U = RI), ne e dimë që rryma përmes degës është 1.5V / 10 ohm = 0.150A ose 150mA. Përsëri ne mund të masim rrymën, por do të na duhej ta vendosnim multimetrin në seri me vargun që nuk është e lehtë të bëhet.

Ne tani dimë se si të drejtojmë telat LED. Le të ndërtojmë pajisjen tonë.

Hapi 2: Materialet dhe Mjetet

Këtu është ajo që ju nevojitet për të ndërtuar pajisjet:

- disa kaçavida për gjërat e grisura, më pëlqen ky lloj kompleti

- disa drita të vargut LED, nëse doni të riprodhoni pajisjet

- një ESP8266, do të jetë truri i pajisjes sonë

- një dërrasë buke dhe disa tela, ne do t'i përdorim ato për të ndërtuar prototipin

- një çantë e asortimentit të rezistencës dhe një çantë të asortimentit të transistorëve, gjithashtu mund të blini një çantë më të madhe që përmban shumë përbërës të dobishëm, blerja e vetëm përbërësve të kërkuar është gjithashtu një opsion

Nëse dëshironi të krijoni një qark të përhershëm, do t'ju duhen disa mjete dhe disa protoboards:

- mund të blini një çantë saldimi mjaft lirë për të filluar, do të gjeni një metër shumë-metër që mund të përdoret për të ndryshuar inxhinierinë e sendeve tuaja, thjesht kini kujdes që të mos manipuloni pajisjet e lidhura me pajisjet kryesore ose madje edhe pajisjet duke përdorur më shumë se 30V DC

- një prestar është shumë i dobishëm për të prerë telat dhe plumbat e përbërësve

- disa protoboards

- disa tela të fortë

Mund të duket shumë për të filluar, por do të krijoni disa aksione për çdo projekt tjetër që mund të keni. Nëse nuk e keni problem të prisni, mund të porosisni gjithçka në Aliexpress me një kosto shumë më të ulët. Si një alternativë, nëse nuk doni t'i blini ato mjete, mund të shkoni edhe në hakerat më të afërt.

Së fundi, do t'ju duhen disa orë për të ndërtuar gjithçka (më pak nëse ndiqni këtë mësim).

Hapi 3: Si të përdorni një tranzistor

Ne e dimë se vargu LED kërkon 150mA, por është shumë më tepër sesa ajo që ESP8266 mund të sigurojë në mënyrë të sigurt në kunjat e saj të daljes. Ju nuk doni të drejtoni më shumë se 12mA për kunjat GPIO në mikrokontrollues. Për të kapërcyer këtë kufizim, do t'ju duhet një lloj ndërprerës që mund të kontrollohet nga mikrokontrolluesi. Ndërprerësit më të zakonshëm janë stafeta dhe transistori. Një stafetë sigurisht që do të funksionojë por do të jetë më e rëndë, më e shtrenjtë dhe shumicën e kohës do të dëshironi të përdorni një transistor për të drejtuar një stafetë.

Ne do të përdorim transistorë për të dy pajisjet. Për të përdorur një tranzistor si një ndërprerës, ne duhet të drejtojmë rrymë përmes bazës së tij. Rryma që rrjedh përmes vargut LED do të jetë proporcionale me rrymën që rrjedh përmes bazës.

Ju mund të luani me një Arduino dhe një tranzistor në Tinkercad për të kuptuar se si funksionojnë gjërat. Kam krijuar një simulim bazë që mund ta ndryshoni. Nëse doni të mësoni më shumë rreth Tinkercad, mund të ndiqni këtë mësim mahnitës: Si të përdorni Tinkercad për të testuar dhe zbatuar pajisjen tuaj.

Ju mund të shihni që tranzistori punon si një çelës i mbyllur kur dalja e GPIO është e lartë dhe si një çelës i hapur kur dalja e GPIO është e ulët. Ju gjithashtu mund të luani me vlerat e rezistorëve. Rezistenca në seri me LED do të kufizojë rrjedhën aktuale përmes LED dhe rezistori i lidhur me bazën e tranzistorit do të kontrollojë rrymën maksimale që rrjedh përmes LED. Nëse rrisni rezistencën bazë, nuk do të ndizni rrymë të mjaftueshme për LED dhe drita do të jetë më e zbehtë.

Ju mund t'i hidhni një sy shënimeve të mia për të parë se cilat vlera të rezistencës zgjedh për pajisjet. Mund të kisha përdorur daljen 3.3V në vend të daljes 5V, por atëherë nuk do të kisha rezistorët përkatës për të ndërtuar qarkun. Mos hezitoni të lexoni fletën e të dhënave të tranzistorit për të kërkuar përfitimin e tranzistorit.

Le të ndërtojmë tani një prototip.

Hapi 4: Ndërtoni një Prototip të Qarkut

Do të na duhet të përgatisim tela me varg LED. Së pari le të shkurtojmë gjysmën e parë për të ndarë mbajtësen e baterive. Pastaj, zhvesh tela, kam përdorur një bllok terminali për të lidhur vargun LED në tabelën e bukës. Ne gjithashtu do të kemi nevojë për ESP8266, kam përdorur një mini klon D1, dy rezistorë dhe një tranzistor.

Unë zgjedh një p2222a për transistorin, por ju mund të zgjidhni çdo transistor NPN. Thjesht do të duhet të rishikoni vlerat e rezistorëve sipas fitimit të transistorit që mund të gjeni në fletën e të dhënave të tranzistorit. Unë zgjedh një rezistencë bazë prej 1k ohm dhe një rezistencë LED prej 15 ohm. Baza drejtohet nga GPIO5 ose D1.

Mbani mbajtësen e baterive pasi mund të jetë e dobishme për një projekt tjetër ose edhe për të fuqizuar pajisjet tuaja të krijuara rishtas.

Ndiqni një mësim se si të ngarkoni një program në ESP8266 me Arduino IDE, ngarkoni programin e ndezjes duke zëvendësuar LED_BUILTIN me D1, dhe tani mund të shijoni një varg LED të ndezur.

Nëse qarku nuk funksionon për ju, përpiquni të ndërroni telat LED pasi keni nevojë për të lidhur anodën me rezistencën LED. Unë gjithmonë i anasjell telat …

Përdorni multimetrin tuaj për të kontrolluar lidhjen dhe rënien e tensionit. Duhet të shihni 3.3V midis D1 dhe tokës kur dalja është e lartë. Ju gjithashtu duhet të shihni një tension prej 3V midis telave të vargut LED.

Të kesh një varg LED që pulson është mirë, por si mund ta kontrollojmë vargun LED me telefonin tonë të mençur?

Hapi 5: Përdorimi i smartphone -it tuaj për të drejtuar dritat e vargut LED - Pjesa I

Ju do të duhet të instaloni aplikacionin Blynk në smartphone tuaj.

Pasi të jetë instaluar aplikacioni, krijoni një projekt të ri. Blynk do t'ju dërgojë një email me një shenjë (një seri shenjash gjashtëkëndësh) që do t'ju nevojiten për programin tuaj ESP8266. Krijoni një buton që do të veprojë si ndërprerës. Butoni duhet të drejtojë pinin GPIO5 ose D1 të ESP8266. Tani mund të luani projektin tuaj. Vini re se aplikacioni do t'ju tregojë se pajisja është jashtë linje.

Mund ta modifikoni projektin më vonë për të shtuar kohëmatës që do të kontrollojnë dritat.

Hapi 6: Përdorimi i smartphone -it tuaj për të drejtuar dritat e vargut LED - Pjesa II

Hapni IDE tuaj Arduino. Ju do të duhet të instaloni bibliotekën Blynk; për këtë, thjesht ndiqni pamjet e ekranit që kam bërë. Shkoni te menyja "Tools", klikoni në "Manage Libraries", kërkoni për "Blynk" dhe instaloni versionin e fundit.

Tani mund të hapni një shembull që do të konfigurojë Blynk në ESP8266 për ju. Shembulli tregohet në pamjet e ekranit.

Sigurohuni që keni zgjedhur tabelën e duhur, "D1 mini" në rastin tim dhe portën e duhur.

Përditësoni kodin me SSID dhe fjalëkalimin tuaj wifi (zakonisht çelësi WPA ose WEP në kutinë e Internetit), gjithashtu do t'ju duhet të plotësoni shenjën që keni marrë me email.

Tani mund ta ngarkoni kodin në ESP8266. Pasi të jetë ngarkuar kodi, prisni disa sekonda për të siguruar që pajisja juaj është e lidhur në WiFi me ruterin tuaj të internetit dhe do të jeni në gjendje të kontrolloni dritat duke përdorur butonin Blynk që keni krijuar.

Tani keni një pajisje IoT! Mund të ndaleni atje nëse dëshironi, por mos harroni të lexoni seksionin "Burimet". Nëse doni të argëtoheni më shumë dhe të ndërtoni një qark të përhershëm dhe një rrethim, vazhdoni të lexoni.

Hapi 7: Krijoni një qark të përhershëm (bonus)

Timeshtë koha për të krijuar një qark të përhershëm. Ju mund ta shikoni këtë dhe këtë video për të mësuar rreth bashkimit. Kam përdorur një bord proto standard me disa tituj për ESP8266. Në atë mënyrë nëse dua të ripërdori mikrokontrolluesin për një projekt tjetër, mundem. Ju mund të zgjidhni të bashkoni mikrokontrolluesin direkt në proto bordin tuaj. Nëse nuk jeni të sigurt, zgjidhni një tabelë proto që duket si një dërrasë buke; do të jeni në gjendje të ripërdorni lidhjet tuaja të bukës.

Kam bërë dy gabime me pajisjen time të parë. Unë nuk e përdor bllokun e terminalit për vargun LED … dhe përmbysa telat. Ju mund të shënoni tela negative ose pozitive, por rekomandohet përdorimi i një blloku terminal. Gabimi i dytë është se kam përdorur 3.3V për të drejtuar vargun LED duke rezultuar në një dritë më të zbehtë. Nëse, si unë, bëni gabime, mos u shqetësoni, është e lehtë të hiqni lidhësin dhe të ndryshoni vlerat e rezistorëve ose të azhurnoni lidhjet. Ju madje mund të shtoni më shumë përbërës më vonë!

Tani që keni qarkun tuaj të përhershëm, është koha për të ndërtuar rrethimin e tij.

Hapi 8: Ndërtoni një Shtojcë (bonus)

Ndoqa një mësim për ndezjen e sparkfun në Tinkercad për të ndërtuar një rrethim për pajisjet e mia. Unë e printova rrethimin duke përdorur Prusa i3 MK3 të sapo fituar me një fije të hollë PLA (20% mbushje dhe 0.2 mm). Actuallyshtë në fakt një e parë për mua dhe unë tashmë kam bërë dy gabime që mund t'i shihni në fotografi. Rrethimi im i parë nuk kishte hapësirën e kërkuar për prizën USB dhe vrimat nuk ishin të rreshtuara. Më pas hartova një version të ri me një përshtatje më të mirë që gjithashtu mund të mbështesë një kapak. Mund të kurseni pak kohë dhe para vetëm duke shtypur pjesën e kërkuar të mbylljes për të testuar përshtatjen me qarkun.

Tani keni dy pajisje IoT që mund t'i kontrolloni duke përdorur Blynk. Qielli eshte limiti. Ju mund ta zgjeroni plotësisht projektin me një detektor pranie që kontrollon dritat, me një kohëmatës që fik dritat pas një kohe të caktuar, apo edhe duke përdorur dritat e vargut LED si një sistem njoftimi; ato mund të vezullojnë kur merrni një email për shembull.

Gëzuar hakimin!

Hapi 9: Burimet

Unë nuk mund ta rekomandoj sa duhet këtë libër: Bëni: Elektronikë: Mësoni përmes Zbulimit. Mund të mësoni për transistorët, kondensatorët dhe shumë gjëra të tjera interesante në lidhje me elektronikën. Ajo ka njohuritë e kërkuara për të filluar llastimin me përbërësit elektronikë. Së bashku me njohuritë tuaja të sapo marra në lidhje me ESP8266, Blynk dhe Tinkerpad, do të jeni në gjendje të ndërtoni gjëra shumë interesante.

Mund të mësoni shumë duke parë video në Youtube. Unë rekomandoj kanalet e mëposhtme:

- EEVblog

- GreatScott!

- Akademia Khan

Unë je mjaft i guximshëm, mund të marrësh më shumë njohuri pas kurseve edx ose coursera në lidhje me IoT ose elektronikë.