Arduino Multi Light Controller: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

เพื่อนร่วมงานและศิลปิน Jim Hobbs กำลังวางแผนที่จะสร้างการติดตั้งอิสระสำหรับนิทรรศการที่เขากำลังรวบรวม การติดตั้งนี้จะประกอบด้วยชั้นวาง 8 ชั้นที่สร้างรูปทรงพาราโบลา ชั้นวาง 8 ชั้นแต่ละชั้นจะต้องติดตั้งหลอดไฟ 10 ดวง หลอดไฟทั้ง 8 กลุ่ม/ชั้นวางเหล่านี้จะต้องถูกสลับโดยอัตโนมัติและแยกกัน เราจึงสามารถสร้างรูปแบบการส่องสว่างได้ ชิ้นนี้อ้างอิงถึงชั้นวางทดสอบแสงที่ General Electric

เราทำงานร่วมกันในด้านเทคนิคของชิ้นงาน และตัดสินใจให้คอนโทรลเลอร์ตั้งอยู่ตรงกลางบนโครงสร้างและใช้ Arduino nano

แม้ว่าสิ่งนี้จะมีความเฉพาะเจาะจงมาก แต่หลักการและรหัสที่เกี่ยวข้องในบทช่วยสอนนี้เป็นจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับการใช้ Arduino กับรีเลย์เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหรือโหลดปัจจุบัน นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้มากมายสำหรับคอนโทรลเลอร์เช่นนี้ หากต้องผลักไปในทิศทางที่ต่างออกไปเล็กน้อย ดู 'ขอบเขตและความเป็นไปได้' ขั้นตอนสุดท้ายสำหรับแนวคิดบางอย่าง!

ไฟฟ้าแรงสูงอาจเป็นอันตรายได้และควรดำเนินการโดยผู้มีอำนาจเท่านั้น หากคุณไม่มีประสบการณ์ในด้านนี้เลยหรือไม่แน่ใจ โปรดให้ช่างไฟฟ้าตรวจสอบก่อนที่จะเสียบปลั๊ก

เสบียง

ชิ้นส่วน (มีทางเลือกสำหรับชิ้นส่วนที่เชื่อมโยง)

- Arduino นาโน

- โมดูลรีเลย์ 5v 8 ช่อง

- เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก

- [30x] แผงขั้วต่อ 2.5mm

- สายงอแกนเดี่ยว 1.5 มม. สีน้ำตาล น้ำเงิน เหลือง/เขียว

- [8x] เต้ารับ

- ซ็อกเก็ตทางเข้าหลอมรวม

- ขั้วต่อแบบจีบ

- แหล่งจ่ายไฟ 1A 12v

- สายจัมเปอร์ชาย-หญิง 20 ซม.

-สิ่งที่แนบมา

เครื่องมือ

- ชุดไขควงพรีซิชั่น

- เลื่อยตัดละเอียด

- Dremel / เครื่องมือหลายแบบโรตารี่

- เจาะ

- มัลติมิเตอร์

- ไม้บรรทัดหรือสี่เหลี่ยมผสม

- ปุ่มอัลเลน/ฐานสิบหก

- ชุดประแจ/ซ็อกเก็ต

- เครื่องมือขั้วต่อจีบ

- คีมปอกสายไฟ

- คีมจมูกเข็ม

ขั้นตอนที่ 1: การสร้างแผ่นยึดและเค้าโครง

เราจำเป็นต้องทำเพลทสำหรับวางที่ด้านล่างของตัวเครื่องเพื่อติดตั้งส่วนประกอบของเรา ฉันใช้ไม้อัดขนาด 6 มม. คุณสามารถใช้วัสดุแผ่นได้เกือบทุกชนิด แต่ต้องแน่ใจว่าแข็งและไม่นำไฟฟ้า วัสดุทินเนอร์ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้นและใช้พื้นที่น้อยลง เปลือกบางรุ่นมาพร้อมกับแผ่นฐาน ซึ่งจะเป็นไปตามมาตรฐานต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการนำไฟฟ้าและคุณสมบัติการติดไฟ

ตอนนี้คุณมีแผ่นยึดที่มีขนาดถูกต้องแล้ว คุณสามารถวางส่วนประกอบไว้ด้านบนเพื่อกำหนดเค้าโครงได้ การทำขั้นตอนนี้ให้ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนที่เหลือของงานสร้างนั้นง่าย และการเดินสายก็เรียบร้อย คิดเกี่ยวกับการเดินสายไฟ ให้พื้นที่เพียงพอระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ความสูงของปลั๊กไฟ ฯลฯ

เมื่อคุณพอใจกับการจัดตำแหน่งแล้ว ให้ทำเครื่องหมายตำแหน่ง เจาะรูที่เกี่ยวข้อง และติดตั้งส่วนประกอบของคุณ ฉันทาน้ำมันไม้อัดก่อนทำการติดตั้ง

ขั้นตอนที่ 2: ตัดรูสำหรับทางเข้า/ทางออกในตู้

ปลั๊กไฟถูกติดตั้งเข้ากับตัวเครื่อง ฉันเลือกใช้ซ็อกเก็ต IEC เนื่องจากมีความน่าเชื่อถือและค่อนข้างใช้งานได้หลากหลาย อย่างไรก็ตาม รูปทรงเหล่านี้ยากในการตัดรูสำหรับติดตั้ง ฉันได้แนบเทมเพลต PDF สำหรับซ็อกเก็ตทั้งสองประเภทที่ใช้ที่นี่ สามารถพิมพ์และใช้ทำเครื่องหมายก่อนตัด หรือคุณสามารถสร้างเทมเพลตของคุณเองจากกระดาษแข็งเหมือนที่ฉันทำ

มีเครื่องมือสำหรับตัดซ็อกเก็ตเหล่านี้ออก แต่ถ้าคุณกำลังอ่านคำแนะนำนี้ คุณจะไม่สามารถเข้าถึงซ็อกเก็ตเหล่านี้ได้ ฉันไม่ได้เป็นเจ้าของดังนั้นฉันจึงเจาะรูตรงกลางของพื้นที่ที่ทำเครื่องหมายไว้และใช้ Dremel เพื่อตอดปริมณฑล

เราใช้เต้ารับตัวผู้สำหรับช่องจ่ายไฟ และเต้ารับตัวเมียสำหรับเต้ารับ นี่คือการขจัดความเป็นไปได้ที่จะมีหมุดสดที่เปิดอยู่ ควรซ่อนหมุดที่มีชีวิตเนื่องจากอยู่บนซ็อกเก็ตหญิง โดยปกติควรใช้หลักการนี้เมื่อใช้ขั้วต่อที่มีไฟฟ้าแรงสูง

ขั้นตอนที่ 3: การเดินสายไฟฟ้าแรงสูงด้าน

คำเตือน - ไฟฟ้าแรงสูงอาจเป็นอันตรายได้ และควรดำเนินการโดยผู้มีอำนาจเท่านั้น หากคุณไม่มีประสบการณ์ในด้านนี้เลยหรือไม่แน่ใจ โปรดให้ช่างไฟฟ้าตรวจสอบก่อนเสียบปลั๊ก

ใช้สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นสามระดับ 1.5 มม. สำหรับสิ่งต่อไปนี้ทั้งหมด ใช้สีที่ตรงกับมาตรฐานในประเทศของคุณ ในสหราชอาณาจักร โดยทั่วไปเราใช้สีน้ำตาล สีฟ้า และสีเหลือง/เขียวสำหรับการแสดงสด สีกลาง และสีพื้น ตามลำดับ ซึ่งอาจแตกต่างกันไปตามพื้นที่ของคุณ

เริ่มต้นด้วยการเดินสายบัสบาร์ของคุณโดยใช้แผงขั้วต่อ 8x สิ่งเหล่านี้จะกระจายพลังงานไปยังเต้ารับไฟฟ้าแต่ละแห่ง เราทำสิ่งนี้โดยสร้างจัมเปอร์เพื่อเข้าร่วมแต่ละเทอร์มินัลด้านใดด้านหนึ่ง

เมื่อคุณสร้างบัสบาร์แล้ว ให้เดินสายเคเบิลจากเทอร์มินัลแต่ละเทอร์มินัล (Live, Neutral, Earth) บนช่องจ่ายไฟไปยังเทอร์มินัลแรกของบัสบาร์เทอร์มินัลบล็อก L, N และ E ตามลำดับ

คุณสามารถเดินสายไฟจากบัสบาร์แบบ Live และ Neutral ไปยังเต้ารับโดยตรง โดยใช้ขั้วต่อแบบจีบที่ปลายเพื่อต่อเข้ากับขั้วต่อของซ็อกเก็ต

เราจะใช้ค่ากลางในการสลับ ดังนั้นให้เดินสายเคเบิลระหว่างเทอร์มินัลส่วนกลาง (ทั่วไป) บนรีเลย์แต่ละตัวไปยังแต่ละเทอร์มินัลบนแถบบัสกลาง

จากนั้นคุณจะต้องใช้สายเคเบิลอีกเส้นหนึ่งจากขั้ว NO (Normally Open) บนรีเลย์แต่ละตัวไปยังเต้ารับไฟฟ้าแต่ละอัน ซึ่งหมายความว่าวงจรจะ 'เปิดตามปกติ' และเราจะต้องเปิดใช้งานรีเลย์โดยใช้ Arduino เพื่อ 'ปิด' และเปิดไฟ

คุณจะต้องเชื่อมต่อสายสีน้ำตาลและสีน้ำเงินกับแหล่งจ่ายไฟ 12v ของคุณเพื่อจัดหาฟีด เหล่านี้สามารถ crimped ลงในเทอร์มินัลที่เชื่อมต่อโดยตรงกับช่องจ่ายไฟ C14 หลัก หรือสามารถเชื่อมต่อกับแถบบัส L + N

ความเรียบร้อยเป็นกุญแจสำคัญที่นี่

ขั้นตอนที่ 4: การเดินสายไฟด้านแรงดันต่ำ

Arduino ใช้เพื่อเปิดใช้งานรีเลย์และปิดวงจร Arduino ทำงานโดยใช้ 'แรงดันไฟฟ้าระดับลอจิก' ซึ่งหมายความว่าจะส่งออกประมาณ 5v เมื่อตั้งค่าพินเป็น 'สูง' (เปิด) อย่างไรก็ตาม เราสามารถจ่ายไฟให้กับ Arduino ได้โดยใช้แรงดันระหว่าง 9-12v กับพิน VIN ฉันมักจะเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟ 12v เหมือนกับที่ฉันทำในกรณีนี้ เพราะมันค่อนข้างเป็นมาตรฐานและมีส่วนประกอบมากมายที่ทำงานบน 12v คุณยังสามารถจ่ายไฟให้กับ Arduino ด้วย USB ที่จ่ายไฟ 5v ได้

เราได้เลือกใช้โมดูลรีเลย์ 5v เนื่องจากตรงกับเอาต์พุต 5v ที่ Arduino จ่ายให้กับพลังงานและสลับ

ในการเริ่มต้น ให้ดัน Arduino Nano ลงบนเขียงหั่นขนม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าข้ามตรงกลางเพื่อไม่ให้หมุดที่ด้านใดด้านหนึ่งเชื่อมต่อกัน

หมายเหตุ - คุณจะเห็นว่าฉันบัดกรีสายจัมเปอร์ของฉันเข้ากับโมดูลรีเลย์แล้ว โดยใช้สายจัมเปอร์ตัวผู้กับตัวเมียง่ายกว่า แต่ฉันไม่มี

ดันสายสีแดงและสีดำจากแหล่งจ่ายไฟ 12v เข้าไปในแถวเขียงหั่นขนมที่อยู่ติดกับพิน VIN และ GND ตามลำดับเพื่อให้ Arduino มีพลังงาน

เรียกใช้สายจัมเปอร์สีดำจากช่องเสียบในเขียงหั่นขนมบนแถว GND ของ Arduino ไปยังพิน GND บนโมดูลรีเลย์

เรียกใช้สายจัมเปอร์สีแดงจาก 5v บน Arduino ไปยัง VCC บนโมดูลรีเลย์

เรียกใช้สายจัมเปอร์ (มีสีต่างกันถ้ามี) จาก D2-D9 บน Arduino ถึง 1-8 บนโมดูลรีเลย์ สิ่งเหล่านี้จะถูกใช้เพื่อเปิดใช้งาน/สลับรีเลย์

ขั้นตอนที่ 5: การเข้ารหัสและการทดสอบ

สำหรับการทดสอบ คุณสามารถดาวน์โหลดโค้ดที่แนบมาได้ (เปิดโดยใช้ซอฟต์แวร์ Arduino IDE ฟรีเพื่อดาวน์โหลด) เป็นพื้นฐานแต่วางรากฐานสำหรับการปรับเปลี่ยน รหัสนี้เพียงแค่เปิดแต่ละเต้ารับ (จาก 1 ถึง 8) ทุก ๆ 10 วินาที จากนั้นปิดทั้งหมดก่อนที่จะทำซ้ำ อนุญาตให้ทำการทดสอบอย่างง่าย เนื่องจากจิมมีหลอดไฟทั้งหมด ฉันจึงทดสอบโดยใช้มัลติมิเตอร์บนหมุด แต่มันง่ายพอที่จะต่อหลอดทดสอบซึ่งอาจเชื่อถือได้มากกว่า

จิมต้องการให้สวิตช์ไฟตาม 'ท่าเต้น' ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนการสลับและระยะเวลาเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของเขา รหัสสำหรับสิ่งนี้คล้ายกันและไม่ซับซ้อนกว่ารหัสทดสอบแม้ว่าจะมีการวนซ้ำที่ยาวกว่า

ขั้นตอนที่ 6: การติดตั้งขั้นสุดท้าย

เราติดตั้งกล่องควบคุมที่กึ่งกลางของโครงสร้างไฟ และเพียงแค่ต่อสายฟีดกับชั้นวางไฟเป็นดิ้นจากกล่องรวมสัญญาณ และปิดลงในซ็อกเก็ต IEC c14 ตัวผู้ คราวนี้ไม่ใช่แบบติดตั้งบนแผง IEC

เราใช้การผสมผสานปลั๊ก/ซ็อกเก็ตเหล่านี้เพื่อให้การติดตั้งง่ายต่อการประกอบและถอดแยกชิ้นส่วน เนื่องจากอาจติดตั้งในการแสดงในอนาคต อย่างไรก็ตาม จะไม่มีปัญหาในการเดินสายไฟที่แน่นหนาในหลอดไฟ และหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายของซ็อกเก็ตหากเป็นอุปกรณ์ติดตั้งถาวร

ขั้นตอนที่ 7: ขอบเขต + ความเป็นไปได้

โครงการนี้เป็นก้าวแรกที่ดีในการใช้โมดูลรีเลย์และเรียนรู้ที่จะเชื่อมต่อระบบแรงดันไฟแยกกับ Arduino อย่างไรก็ตาม ฉันคิดว่ามันเป็นพื้นฐานที่ดีในการสร้างโครงการที่ก้าวไปอีกขั้นด้วยการเพิ่มและปรับเปลี่ยนเล็กน้อย Arduino ใช้งานได้หลากหลายและใช้งานง่าย ต่อไปนี้คือแนวคิดสั้นๆ สำหรับโปรเจ็กต์โดยอิงจากแนวคิดนี้ที่ฉันใช้ขณะเขียนบทช่วยสอนนี้…

- ควบคุมสิ่งของอื่นๆ โมดูลรีเลย์สามารถรับกระแสไฟได้มาก การตั้งค่าเช่นนี้สามารถใช้เพื่อควบคุมสิ่งต่างๆ ได้ กำลังเชื่อมต่อและเปลี่ยนเครื่องเตรียมอาหาร 8 เครื่องเพื่อสร้างเสียงเพลง? เปิดกาต้มน้ำเมื่อคุณตื่นนอน?

- การใช้เซ็นเซอร์และสร้างวงจรป้อนกลับ Arduino มีอินพุตแบบอะนาล็อกสำหรับการใช้เซ็นเซอร์ มีจำนวนมากที่มุ่งเป้าไปที่การใช้งานกับ Arduino ทำให้ใช้งานง่าย กล่องควบคุมแบบนี้พร้อมเซนเซอร์วัดแสงสามารถใช้เปิดไฟได้หลายแบบเมื่อแสงจากภายนอกถึงบางจุด เซนเซอร์จับความเคลื่อนไหวสามารถเปิดหลอดไฟต่างๆ ได้เมื่อคุณย้ายเข้าไปอยู่ในพื้นที่หรืออาคารต่างๆ กัน เซนเซอร์ปัจจุบัน สามารถใช้เพื่อเปิดเครื่องซักผ้าเมื่อโทรศัพท์ของคุณชาร์จเต็มแล้ว อาจมีเสียงกริ่งเมื่อสุนัขของคุณทะลุขอบเขต ฯลฯ ดูเซ็นเซอร์บางส่วนเพื่อให้ความคิดของคุณไหลลื่นที่นี่

- การใช้ข้อมูลจากเว็บ องค์กรและเว็บไซต์ต่างๆ จะปล่อยคีย์ API (Application Programming Interface) ซึ่งช่วยให้คุณใช้บริการและข้อมูลต่างๆ สำหรับแอปพลิเคชันของคุณเองได้ คุณสามารถใช้ชุดข้อมูลสดต่างๆ เพื่อจัดเตรียมข้อมูลสำหรับลูปป้อนกลับสำหรับ Arduino ของคุณ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถใช้เครือข่ายคุณภาพอากาศของ LAQN เพื่อวัดคุณภาพอากาศในพื้นที่ของคุณ ซึ่งอาจส่งผลให้หลอดไฟเปิดขึ้นเมื่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ที่จุดต่ำ คุณจึงสามารถเดินทางไปยังร้านค้าได้ในช่วงคุณภาพอากาศที่เหมาะสม. มีแนวคิดที่เป็นประโยชน์มากขึ้น ตรวจสอบที่นี่

- การใช้ปุ่มหรือปุ่มกด - ไฟที่เชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์สามารถเปลี่ยนได้โดยใช้ปุ่มต่างๆ (ส่วนใหญ่ 8) ฟังก์ชันนี้สามารถสร้างขึ้นในซินธิไซเซอร์ที่สร้างเสียงและไฟสลับเมื่อเล่นเพื่อประสบการณ์การมองเห็นและการได้ยินทั้งหมด