Perde të automatizuara të shtëpisë - Mini Projekt me MakerChips’BluChip (nRF51 BLE) Moduli: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:28

Imagjinoni të zgjoheni dhe të doni të merrni një rreze dielli përmes dritareve tuaja, ose të mbyllni perdet në mënyrë që të mund të flini më tej, pa u përpjekur të afroheni me perdet, por më shumë me prekjen e një butoni në telefonin tuaj të mençur. Me Sistemin e Perdeve të Automatizuara të Shtëpisë, ju mund ta arrini këtë me përbërës që kushtojnë jo më shumë se 90 dollarë!

Shikoni këtë tutorial në Github

Hapi 1: Dizajni

Në zemër të Sistemit të Automatizuar të Perdeve të Shtëpisë është moduli BluChip i MakerChips.

BluChip është një modul i vogël Bluetooth 16.6x11.15mm që mund të shërbejë si një pajisje periferike për telefonat inteligjentë nëpërmjet BTLE.

Klikoni këtu për një hyrje në Bluetooth me Energji të Ulët (BTLE).

Moduli përbëhet nga një nRF51 SoC nga Nordic Semiconductors, një platformë e shkëlqyeshme për aplikimet BLE pasi mbështet shumë veçori të integruara si në aplikacionet Android ashtu edhe në Apple.

Hapi 2: BluChip Explorer Kit

Për të ndërtuar këtë projekt, mora BluChip Explorer Kit nga MakerChips i cili mbërriti në 2 kuti të veçanta, një për programuesin CMSIS-DAP dhe një kuti tjetër që përmbante BluChip në një pjatë me 2 LED RGB, një foto-rezistencë dhe një bateri CR2032.

Siç e keni vënë re, moduli BluChip është jashtëzakonisht i vogël, duke e bërë atë të përsosur për projekte të vogla të integruara me fuqi të ulët Bluetooth. Ai përshtatet në një gjurmë prej vetëm 6x4 kokë 0.1 "në një tabelë dhe ka kokë shtesë 0.05" në krye të tabelës, mjaft mbresëlënëse për një paketë komerciale të certifikuar FCC!

Këtu janë disa veçori kryesore të BluChip nga faqja e internetit e MakerChips:

• 14 kunja të arritshme GPIO
• Procesor ARM Cortex M0 32bit dhe flash 256KB dhe 32KB RAM
• 16.6 mm x 11.15 mm Moduli më i vogël Bluetooth able i bordit të bukës i disponueshëm
• Furnizimi me energji elektrike mbështet 1.8V - 3.6V

• Karakteristikat Bluetooth

  • BTLE - Bluetooth me energji të ulët - (BLE, BT 4.1)
  • Bluetooth® dhe Japonia, FCC, IC të kualifikuar
  • Orë Sistemi i integruar 32 Mhz
  • Fuqia dalëse: +4dBm tipike

  • Frekuenca: 2402 në 2480 MHz

    Antenë e integruar e modelit të performancës së lartë

  • Modalitet i vetëm Bluetooth® Smart Slave/Master
• Ndërfaqet e mbështetura: SPI, UART, I2C dhe ADC 8/9/10bit

• Dy grupe të kunjave të programimit

  • .05 "tituj për bashkim të lehtë me pajisjet CMSIS-DAP dhe J-Link
  • .1 "tituj për ndërfaqen me tabelat e bukës
• Softuer LED i kuq i kontrollueshëm

Hapi 3: Aplikacioni NRF Connect

Sapo të hapni kutinë e eksploruesit BluChip, shihni se ai vjen në jetë me LED të ndezur, një pamje mjaft tërheqëse, apo jo?

Për të parë se çfarë ruhet me këtë modul BLE, le të vazhdojmë dhe të instalojmë aplikacionin nRF Connect nga Google Play ose App Store.

Ne do të lidhemi me BluChip me telefonin tonë, kështu që hapni aplikacionin nRF Connect, shfletoni nëpër ekranin e mirëseardhjes dhe trokitni lehtë mbi Aktivizo për të aktivizuar Bluetooth. Tjetra, prekni Skano dhe së shpejti do të zbuloni se pajisja juaj BluChip është e shënuar nën skedën Skaner.

Para se të lidhemi në të vërtetë me BluChip, le të marrim një LED dhe ta vendosim në tabelën e bukës pranë kunjave 026 (+ve) dhe 021 (-ve). LED duhet të ndizet menjëherë sepse pin 026 del 3.3V (niveli logjik LART) ndërsa kunja 021 është logjikë LOW (Ground).

Shkoni përpara dhe trokitni lehtë mbi lidhjen për të krijuar një lidhje midis smartphone -it tuaj dhe BluChip, i cili më pas ju çon te skeda e klientit të pajisjes në aplikacion.

Skeda e klientit BluChip shfaq të gjitha shërbimet e disponueshme në pajisjen tuaj. Ajo që ne jemi të interesuar këtu është Shërbimi BlueChip GPIO (i listuar si Shërbim i Panjohur). Trokitni lehtë mbi të dhe më pas prekni shigjetën lart me fytyrë pranë Karakteristikës së Modulimit GPIO (e shënuar si Karakteristikë e Panjohur).

Do të shfaqet një dritare e vlerës së shkrimit, duke ju dhënë mundësinë për të dërguar të dhëna në pajisjen tuaj BluChip. Në rastin tonë, ne duam të fikim LED -in, kështu që trokitni lehtë mbi shigjetën pranë BYTE ARRAY dhe ndryshoni formatin e të dhënave në UINT 8. Ne do të dërgojmë numrin pin si vlerë e parë, kështu që futni 21 për pin021. Prekni në vlerën e shtuar për të dërguar pjesën tjetër të të dhënave, gjendja e së cilës pin do të vendoset (format gjashtëkëndësh BYTE). Për të fikur LED -in, ne do të vendosim pin 021 në 3.3V (niveli logjik i lartë), kështu që futni 01 pastaj trokitni lehtë mbi Dërgo.

LED fiket menjëherë! Për ta ndezur LED përsëri, dërgoni një vlerë prej 0x00 (niveli logjik LOW) në pin021. Siç shihet më poshtë, karakteristika e listuar, shfaqet vlera e dërguar e (0x) 15-01. {[(decimal UINT8) 21 = (gjashtëkëndësh BYTE) 0x15] + (gjashtëkëmbësh BYTE) 0x01 => (BYTE gjashtëkëndësh) 0x1501}

Nëse zgjidhni ruani këto vlera në dritaren e vlerës së Shkruani duke i dhënë një emër dhe më pas prekni ruaj, mund t'i ngarkoni ato në të ardhmen si paravendosje për modulim të lehtë GPIO!

Hapi 4: Programimi i BluChip

Nga videoja e mësipërme do të kishit vënë re se emri i pajisjes BluChip në telefonin tim është i ndryshëm nga ai juaji, kështu që si ta ndryshojmë atë sipas dëshirës sonë?

Firmware i aplikacionit që funksionon në BluChip shërben si një pajisje periferike (skllave) mbi BLE në pajisjet Qendrore (master) siç janë telefonat inteligjentë të lidhur me të. Për të ndryshuar emrin e pajisjes sonë, le të hyjmë në ndezjen e firmuerit të aplikacionit në BluChip tonë.

Përfshirë me kompletin BluChip Explorer është Programuesi ARM (CMSIS-DAP). MakerChips ka ofruar një udhëzues të rregullt për mënyrat se si të ndizni firmware në BluChip me CMSIS-DAP.

Për të përpiluar firmware në një skedar gjashtëkëndësh dhe për ta ndezur atë, do të na duhen Keil, nRF51 Software Development Kit (SDK) dhe firmware BluChip. Shkoni dhe shkarkoni ato nga lidhjet në seksionin "Softueri" në MakerChips 'Programming the BluChip me CMSIS-DAP dhe faqen Keil.

Instaloni Keil, pastaj ndiqni hapat 1-3 në seksionin "Krijimi i skedarit gjashtëkëndësh".

Në këtë pikë, mund të vazhdoni te Hapi 4, Rindërtimi i të gjithë skedarëve të synuar.

Nëse merrni një gabim në lidhje me "core_cm0.h", do t'ju duhet të shtoni rrugën e tij në projekt për ta përpiluar atë.

Ne thjesht do të duhet të kërkojmë skedarin dhe të gjejmë drejtorinë e tij, e cila është "\ komponentët / toolchain / gcc".

Le ta përfshijmë këtë rrugë në projektin tonë. Klikoni Options për Target, shkoni te skedari C/C ++ pastaj përfshini shtegun siç tregohet në Figurën 16.

Pas përfshirjes së varësive të nevojshme, projekti ynë përpilohet dhe tani mund të shikojmë daljen e përpiluar, një skedar gjashtëkëndësh të personalizuar në "nRF51_SDK_10.0.0_dc26b5e / shembuj / ble_peripheral / ble_app_ahc-master / bluchip / s110_with_dfu / arm4 / _buildnrf51422_xxac_".

Për të ndezur skedarin gjashtëkëndësh në BluChip, ndiqni hapat 1-8 në seksionin "Transferimi i skedarit gjashtëkëndësh".

Tani që keni ngarkuar firmware -in në BluChip me një emër pajisjeje të personalizuar, ndizni aplikacionin nRF Connect dhe skanoni për pajisjen tuaj. Do të vini re se tani është emëruar sipas asaj që keni përcaktuar në DEVICE_NAME në firmware!

Në hapin tjetër, ne do të fillojmë të vendosim pajisjet, elektronikën dhe softuerin e Sistemit tonë të Perdeve të Automatizuara të Shtëpisë.

Hapi 5: Ndërtimi i Perdeve të Automatizuara

Pasi të kemi rishikuar procesin e përpilimit dhe ndezjes së firmware -it tonë, le të kalojmë në ndërtimin e perdeve tona bluetooth!

Një motor stepper do të përdoret për të drejtuar një rrip kohor i cili lëviz perdet hapur dhe mbyllur. Motori stepper drejtohet nga një IC shofer Half-H që do të kontrollohet nga BluChip.

Për energji, ne do të përdorim një rregullator tensioni 12V AC-DC që ushqehet me motor, së bashku me një rregullator të tensionit LM317 DC-DC për të zbritur 12V në 3.3V i cili do të fuqizojë IC-në e BluChip dhe Stepper Driver.

Ju mund të merrni modulin tuaj personal BluChip nga dyqani i ri i MakerChips në Tindie, ose nga Uebfaqja e MakerChips.

Le të marrim pjesët e listuara më poshtë përveç BluChip Explorer Kit për të filluar montimin e perdeve automatike:

• Përshtatës energjie 12V 1A 3.40 dollarë
• Barrel Jack 0.68 dollarë
• Rregullatori i Tensionit LM317T 0.80 dollarë
• Rezistentët (200 & 330 Ohm) 1.69 dollarë
• L293D Stepper Driver 1.63 dollarë
• Stepper Motor Unipolar $ 8.00 (ose $ 1.66 <= modifikoni këtë unipolare më të vogël në një stepper bipolar)
• Rripi i Kohës 6mm 7.31 dollarë
• Gear 6mm 0.54 $ (ose i printueshëm 3D nga Thingiverse)
• Rrotull 6mm 1.17 dollarë (ose i printueshëm 3D nga Thingiverse)
• Limit Switch x2 (opsional) 1.34 $
• Kutia e mbylljes së projektit (opsionale) $ 1.06
• Telat Jumper Breadboard 2.09 dollarë
• Telat Dupont Jumper 2.80 dollarë
• Shirita gome 1.13 dollarë
• Twist Ties 3.22 dollarë
• 22 AWG Wire (opsionale) $ 1.22
• Lidhëse zip (opsionale) 0.63 dollarë
• Tkurret tubi (opsional) 1.97 dollarë

Mjetet (opsionale):

• Armë me ngjitës të nxehtë 3.75 dollarë
• Hekuri i saldimit 6.79 dollarë

Shkarkoni Faturën e Materialeve nga GitHub (Amazon)

Figura 20 tregon se si do ta lidhni sistemin, në varësi të veçorive që zgjidhni të shtoni. Nëse doni lëvizje më të saktë, ju do të shtoni ndërprerës të kufizuar në projekt.

Ndërprerësit limit janë pikat përfundimtare të perdeve që tregojnë BluChip kur hapet ose mbyllet. Pa Ndërprerësit Limit, do t'ju duhet të konfiguroni firmuerin për të treguar se sa larg lëvizin perdet tuaja në seksionin e ardhshëm "Konfigurimi i firmuerit".

Figura 20 gjithashtu përfshin një rezistencë fotografike opsionale e cila lejon zbulimin e ditës dhe natës, gjithashtu e konfigurueshme në seksionin "Konfigurimi i firmuerit".

Filloni montimin e pajisjes duke montuar motorin stepper, rrotullën dhe rripin e kohës në krye të perdeve tuaja. (Figura 21)

Shtrëngoni përkohësisht rripin e kohës me shirit gome. Më vonë, para se të përfundoni projektin, do ta lidhni me zip për ta mbajtur atë përgjithmonë.

Për të bashkuar perdet në rripin tuaj të kohës, lidhni lidhëset me tela rreth rripit dhe fiksojeni perden.

Për të pasur një ide më të mirë se si të lidhni perdet në rrip, ndiqni Figurën 22. Ju do të lidhni perden e majtë në pjesën e pasme të rripit të kohës me një kravatë teli, dhe perden e djathtë në pjesën e përparme të rripit të kohës me një kravatë teli.

Sapo të siguroni rripin dhe të lidhni perden, hiqni motorin stepper në mënyrë që të fillojmë të montojmë dhe testojmë qarkun elektronik që do ta drejtojë atë. Filloni të ndërtoni elektronikën duke vendosur Bluchip, L293d IC dhe LM317t Rregullatorin e Tensionit në pjatën e bukës sipas në figurën 20.

Vendosni rezistencat 200 & 330 ohm sipas Figurës 20. Rezistorët rregullojnë daljen e LM317 në mënyrë që të sigurojë 3 3.3V. (Figura 24)

Vendosni telin e kërcyesit më pas një prizë me fuçi me tela siç tregohet në Figurën 26.

Le ta lidhim përshtatësin e rrymës në prizën e murit dhe ta lidhim përshtatësin në prizën e fuçisë për të testuar tensionet siç shihet në Figurën 27.

Pasi të jenë konstatuar tensionet e sakta, hiqni prizën e rrymës dhe filloni të vendosni telat e mbetur të kërcyesit të bukës sipas Figurës 20.

Më tej, ne do të lidhim motorin tonë bipolar stepper në IC L293d.

Së pari, vendosni telat e kërcyesit Dupont në lidhësin e motorit stepper siç tregohet në Figurën 29.

Për të ditur se cili tel shkon ku, ndiqni skemën në Figurën 30.

Siç shihet në skemë, drejtimet nga një spirale shkojnë në Pin2 & Pin6 të L293D. Kalimet nga spiralja tjetër shkojnë te Pin11 & Pin14.

Motori i modifikuar bipolar 28BYJ-48 ka katër tela me ngjyrë të përdorshëm siç shihet në Figurën 31.

Ne lidhim blu në Pin3, të verdhë në Pin6, portokalli në Pin11 dhe rozë në Pin14 në L293d.

Qarku bazë tani ka përfunduar!

Nëse doni të zbatoni ndërprerësit limit, lidhni NO & C që çon në një tel 22AWG. Në anën tjetër, ngjitni kërcyesit DuPont për të formuar drejtime që përshtaten në dërrasën e bukës. (Figura 32)

Ju mund t'i montoni ato mbi shiritin e perdes siç tregohet në Figurën 33 me shirita gome, ose nëse keni një armë ngjitëse të nxehtë në dorë, mund ta lidhni me zinxhir në hekurudhë, pastaj vendosni një sasi të mirë zam të nxehtë për të siguruar që ajo të mos lëvizë rreth e rrotull

Për të marrë një ide se ku t'i vendosni ato, referojuni Figurës 34.

Një ndërprerës i kufirit është i bashkangjitur në skajin e majtë të hekurudhës së perdes, midis goditjes së parë të hekurudhës dhe të dytit, në mënyrë që kur të hapen perdet goditja të shtypë kundër ndërprerësit dhe ta aktivizojë atë. Ndërprerësi tjetër limit është vendosur direkt në qendër të hekurudhës, përballë majtas. Në këtë mënyrë, aktivizohet kur mbyllen perdet.

Vendosni prizat e kalimit të kufirit në tabelën e bukës sipas Figurës 20.

Së fundi, nëse doni që perdet tuaja të hapen kur dielli lind dhe mbyllet kur perëndon, do t'ju duhet të lidhni rezistencën e fotografisë siç tregohet në Figurën 36 dhe ta vendosni atë afër vendit ku ka qasje në rrezet e diellit gjatë agimit.

Pasi të keni mbaruar me qarkun e panelit të gatimit, përgatituni dhe lidhni programuesin tuaj me BluChip për të ndezur firmware -in. Shkarkoni firmuerin nga GitHub dhe nxirreni atë në drejtorinë tuaj SDK siç keni bërë më parë.

Shkarkoni ble_app_ahc.zip nga Github.

Hapni projektin, pastaj përpiloni dhe ngarkoni firmware -in në BluChip.

Para se ta testojmë, ne do ta mbyllim tabelën e bukës në një kuti dhe do të bëjmë vrima për telat dhe LED -in tonë të Statusit të Perdes.

Vendoseni tabelën e bukës mbi bazën e kutisë së rrethimit dhe bëni një hapje për telat. Hapja shërben gjithashtu si një pikë që BluChip të komunikojë me pajisjet e tjera përmes antenës së saj. (Figura 37)

Stërvitni një vrimë me madhësinë e LED në anën e rrethimit dhe montoni LED në të. Lidhni LED sipas Figurës 20.

Gjeni një vend të përshtatshëm për të montuar kutinë e rrethimit në të majtë të shiritit të perdes, afër një prizë elektrike. Ngrini motorin dhe bëni një provë përfundimtare të tensionit të rripit të kohës, duke u siguruar që nuk ka njollë të pranishme. (Figura 39)

Tani është koha për të testuar sistemin tonë të montuar. Futni përshtatësin e energjisë dhe ndizni aplikacionin tuaj nRF Connect. Do të zbuloni një pajisje të quajtur Curtains. BluChip.

Lidhuni me të, dërgoni një vlerë UINT8 1 (Perde të hapura) te Karakteristika e Panjohur nën shërbimin e Panjohur dhe shikoni hapjen e perdeve!

Tani që keni testuar me sukses sistemin tuaj, le të hedhim një vështrim në konfigurimin e disa prej kodit që po ekzekuton shfaqjen në BluChip.

Hapi 6: Konfigurimi i firmuerit BluChip

Projekti i firmuerit të Perdeve të Automatizuara të Shtëpisë përbëhet kryesisht nga 4 skedarë: main.c, ahc.c, ble_ahc_service.c & ble_ahc_service.h.

Ndërsa ndërtonim pajisjet elektronike dhe pajisjet kompjuterike, ne kishim mundësinë të zgjidhnim nëse donim ndërprerës të kufizuar për të rritur saktësinë e sistemit tonë të automatizuar.

Në kodin nga ahc.h, ne mund të shohim #define për LIMIT_SWITCHES.

Përpilimi dhe ndezja e kodit me #define LIMIT_SWITCHES mundëson përdorimin e të dy çelsave limit për të zbuluar kur perdet janë hapur dhe mbyllur.

Ndryshimi i emrit në #undef LIMIT_SWITCHES është i nevojshëm nëse vendosni të mos përfshini çelësat limit për projektin tuaj. Në këtë rast, do t'ju duhet të rregulloni distancën në të cilën udhëton perdja juaj në variablat CURTAIN_OPEN_STEPS dhe CURTAIN_CLOSE_STEPS. Rregulloni këto vlera për të zgjatur ose shkurtuar distancën e udhëtimit me perde.

Opsioni tjetër, duke shtuar një rezistencë fotografike, mund të aktivizohet duke modifikuar #undef LDR në #define LDR. LDR qëndron për rezistencë të varur nga drita, e njohur edhe si fotorezistor. Kur aktivizojmë LDR, fotorezistuesi e di kur është e ndritshme ose e errët jashtë dhe ju ndihmon të mbyllni ose hapni perdet tuaja në fillim ose në fund të ditës.

Përveç konfigurimit të Limit Switches dhe Photoresistor, le të hedhim një vështrim në disa nga blloqet e tjera kryesore të kodit që ju lejojnë të hapni dhe mbyllni automatikisht perdet.

Skedarët ble_ahc_service.c & ble_ahc_service.h përmbajnë kod që transmeton të dhëna nga telefoni juaj në BluChip.

Kur BluChip merr të dhënat, i analizon ato nëse dërgohet një 0 ose 1. Pastaj aktivizon statusin LED, kryen lëvizje motorike dhe më pas çaktivizon përfundimin e sinjalizimit LED.

Funksioni ahc_init () nga ahc.h ekzekutohet në fillim të lakut kryesor, duke inicializuar të gjitha kunjat në BluChip.

Hapi 7: Përmbledhje

Për të përfunduar, ky ishte një projekt jashtëzakonisht argëtues dhe mjaft i lehtë për të mësuar bazat e BLE. Fakti që moduli i shpërthimit të BluChip përshtatet fort në një dërrasë buke e bën vërtet të lehtë të prototiposh shpejt në çdo dërrasë buke që mund ta kesh të shtrirë përreth.

Unë do të thoja që pas ndërtimit të perdeve të mia të automatizuara, unë kam menduar tashmë për gjëra të ndryshme të tjera për të lidhur BluChip, duke përfshirë neopixelë të zgjuar, një OLED për të krijuar një orë dixhitale, një robot të kontrolluar nga smartphone dhe shumë projekte të tjera elektronike me fuqi të ulët. ide që do të kishin nevojë për komunikim kompakt wireless!

Çdokush me një interes të madh në elektronikë dhe programim do të ishte i befasuar këndshëm nga ajo që ofron BluChip, si dhe komoditeti i krijimit dhe zbatimit të BLE për t'i kthyer projektet edhe në ato më të ftohta.

Tani për tani, do të kthehem të shijoj Perdet e mia të automatizuara të shtëpisë.