E-Switch: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

คำแนะนำนี้สร้างขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของโครงการ Makecourse ที่มหาวิทยาลัยเซาท์ฟลอริดา (www.makecourse.com)

e-Switch เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ Arduino Uno, ตัวรับสัญญาณ IR และเซ็นเซอร์ความใกล้ชิด HCSR04 เพื่อควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ที่ต่ออยู่กับสวิตช์ไฟ ผลิตภัณฑ์นี้สร้างขึ้นเพื่อประหยัดพลังงานและเพิ่มความสะดวกในการเข้าถึงผ่านความสามารถในการควบคุมจากระยะไกล ผลิตภัณฑ์แตกต่างจากที่มีอยู่ตรงที่พร้อมสำหรับการติดตั้ง โดยต้องขันสกรูเข้ากับสวิตช์ไฟที่มีอยู่เท่านั้น โดยไม่ต้องประกอบหรือเดินสายไฟเพิ่มเติม วัสดุที่จำเป็นมีการระบุไว้ด้านล่าง:

• Arduino Uno
• HCSR04 พร็อกซิมิตีเซนเซอร์
• ตัวรับ IR + รีโมท
• เซอร์โวมอเตอร์ SG90
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ + เส้นใย PLA
• สายไฟ
• เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก
• เวลโคร
• เทปพันสายไฟ

ขั้นตอนที่ 1: การเดินสายไฟ

สำหรับวงจรนี้มีส่วนประกอบภายนอก 3 ตัว ได้แก่ เซอร์โว พรอกซิมิตี้เซนเซอร์ และตัวรับสัญญาณ IR ส่วนประกอบทั้งหมดจะต้องเชื่อมต่อแบบขนานโดยใช้กราวด์และแหล่งจ่าย VCC เดียวกัน

ตัวรับสัญญาณ IR: ตัวรับสัญญาณ IR มี 3 พิน ด้านซ้ายคือพินสัญญาณซึ่งเชื่อมต่อกับพินดิจิทัล 2 พินกลางคือพินกราวด์ และพินสุดท้ายคือพินแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ +5V

HCSR04 พร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์: พร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์มี 4 พิน จากซ้ายไปขวา คือ VCC (+5V), Trig (พิน 4), Echo (พิน 3) และกราวด์

SG90 เซอร์โวมอเตอร์: เซอร์โวมีการเชื่อมต่อ 3 จุด สีแดงคือ VCC (+5V) สีน้ำตาลคือพื้น และสีเหลืองคือสัญญาณ (ขา 5)

ขั้นตอนที่ 2: รหัส

*อัปโหลดรหัสเป็นไฟล์.rar แล้ว ต้องคลายซิป*

รหัส Arduino ใช้ HCSR04 และตัวรับสัญญาณ IR เป็นอินพุต ในขณะที่เซอร์โวมอเตอร์เป็นเอาต์พุตเดียว ตัวแปรที่เรียกว่า "สถานะ" ใช้เพื่อบันทึกตำแหน่งปัจจุบันของเซอร์โวมอเตอร์ 0 สอดคล้องกับเซอร์โวที่อยู่ในตำแหน่งปิด 1 หมายถึงตำแหน่งเปิด

ในลูป ขั้นตอนแรกคือการอัปเดตระยะเซ็นเซอร์ระยะใกล้ที่บันทึกไว้ล่าสุด (lastValue) ขั้นต่อไปคือบันทึกระยะทางปัจจุบัน (ระยะทาง) จากนั้นจึงเปรียบเทียบค่าเหล่านี้ หาก LastValue มากกว่าระยะทางปัจจุบัน แสดงว่ามีมือเข้ามาใกล้ และเซอร์โวจะลดระดับลง 90 องศา ปิดไฟ โดยให้สถานะปัจจุบันคือ 1 มิฉะนั้น หาก LastValue น้อยกว่าระยะทาง จะเป็นมือ เมื่อหดกลับ และเซอร์โวจะหมุนขึ้นไป 90 องศา โดยเปิดไฟโดยให้สถานะปัจจุบันเป็น 0 หากไม่ตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ ตัวรับสัญญาณ IR จะตรวจสอบสัญญาณและถอดรหัสสัญญาณ ทำให้เกิด "ผลลัพธ์" ตัวรับสัญญาณ IR จะเปิดขึ้นหรือลงทั้งนี้ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ รหัส 0xFFE01F ตรงกับปุ่มบวกรีโมท IR และหากได้รับจะหมุนเซอร์โวขึ้นไปเพื่อเปิดไฟโดยให้สถานะปัจจุบันเป็น 0 รหัส 0xFFA857 สอดคล้องกับปุ่มลบรีโมท IR และหากได้รับจะหมุน เซอร์โวลงเพื่อปิดไฟ โดยให้สถานะปัจจุบันคือ 1 หากไม่ได้รับสัญญาณใดๆ รหัสจะวนซ้ำและค้นหาต่อไป (irrecv.resume)

ขั้นตอนที่ 3: ส่วนประกอบที่พิมพ์ 3 มิติ

สำหรับโครงการนี้ ต้องออกแบบและพิมพ์ส่วนประกอบสองชิ้น โครงยึดสวิตช์ไฟสำหรับเซอร์โว และตัวเรือนสำหรับส่วนประกอบทั้งหมด ที่สามารถติดตั้งบนสวิตช์ที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย

• ขายึดสวิตช์ไฟ: ชิ้นส่วนนี้ออกแบบมาเพื่อยึดสวิตช์ไฟระหว่างง่าม ได้รับการออกแบบให้ติดกับเซอร์โวมอเตอร์และมีรูสำหรับดังกล่าว
• ตัวเรือนมี 4 ช่อง ช่องหนึ่งสำหรับพร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์ ซึ่งอยู่ที่ฐานด้านหน้าของตัวเรือน โดยมีช่องเปิดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ด้านบนนี้เป็นช่องสำหรับตัวรับสัญญาณ Arduino และ IR มีรูในตัวซึ่งนำไปสู่ช่องอื่นๆ (สำหรับเดินสาย) รวมถึงรูสำหรับสกรู ด้านหลังของตัวเรือนเป็นโพรง พื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีสองขาคือเซอร์โวมอเตอร์และช่องเขียงหั่นขนม ง่ามมีระยะห่างและขนาดสำหรับติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์ ช่องที่เล็กกว่าเป็นช่องสุดท้าย และติดตั้งสำหรับแบตเตอรี่ 9V

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบ

1. ต่อสายไฟเข้ากับหมุดบน HCSR04 จากนั้นวางเซ็นเซอร์ลงในช่องตามที่แสดงในภาพ เดินสายไฟผ่านช่องเปิดและไปยังช่องเซอร์โวมอเตอร์
2. ต่อสายไฟเข้ากับหมุดของตัวรับสัญญาณ IR จากนั้นยึดตัวรับสัญญาณเข้ากับแผงด้านหน้าด้านในของช่อง Arduino โดยใช้เทปพันสายไฟ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนหัวของเครื่องรับยื่นออกมาจากด้านข้าง เพื่อป้องกันปัญหาในการสื่อสาร วางใกล้กับส่วนบนของตัวเรือนให้มากที่สุด เดินสายไฟไปที่ช่องเซอร์โวมอเตอร์
3. ร้อยสายต่อแบตเตอรี่ผ่านรูที่ยาวที่สุดในตัวเครื่อง ใกล้กับช่องเปิดหลัก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วต่อทั้งสองส่วนอยู่ด้านที่เหมาะสม (ขั้วต่อ Arduino กับช่อง Arduino ขั้วต่อแบตเตอรี่กับช่องใส่แบตเตอรี่)
4. ใช้สกรูเซอร์โว เชื่อมต่อโครงยึดสวิตช์ไฟที่พิมพ์ 3 มิติกับเซอร์โวมอเตอร์ตามที่แสดง จากนั้น ติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์โดยใช้ง่าม โดยให้สายไฟชี้ขึ้น
5. ใช้ Velcro เพื่อติดตั้งเขียงหั่นขนม
6. ก่อนวาง Arduino ในตัวเครื่อง ให้ต่อส่วนประกอบทั้งหมดเข้ากับเขียงหั่นขนม จากนั้นจึงต่อเข้ากับหมุด Arduino ที่เหมาะสม ส่วนประกอบทั้งหมดควรมีกำลังจ่ายแบบขนาน เมื่อเสร็จแล้ว ให้วาง Arduino ในช่อง โดยให้พอร์ตแบตเตอรี่ 9V หันออกด้านนอก
7. วางแบตเตอรี่ 9V ไว้ในตัวเครื่อง แล้วเชื่อมต่อกับ Arduino

ขั้นตอนที่ 5: การใช้งาน

หากต้องการใช้อุปกรณ์ ให้เอามือแตะอุปกรณ์เพื่อปิดไฟ หรืออยู่ห่างจากอุปกรณ์เพื่อเปิดไฟ การกดปุ่มบวกของรีโมท IR จะเป็นการเปิดไฟ และการกดเครื่องหมายลบจะปิดไฟ