ระบบควบคุมไฟ: 9 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันกำลังทำงานเพื่อทำความเข้าใจไมโครคอนโทรลเลอร์และอุปกรณ์ที่ใช้ IOT เพื่อการวิจัยด้านความปลอดภัย ดังนั้นฉันจึงคิดที่จะสร้างระบบโฮมออโตเมชั่นขนาดเล็กสำหรับฝึกซ้อม ฉันยังทำสิ่งนี้ไม่เสร็จ แต่สำหรับการเริ่มต้นฉันจะแบ่งปันวิธีการใช้ Raspberry Pi 2 และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ เพื่อควบคุมแสงในห้องของฉันในโพสต์นี้ นอกจากนี้ ฉันจะไม่พูดถึงการตั้งค่าเริ่มต้นสำหรับ Raspberry ที่นี่ คุณอาจพบบทช่วยสอนต่างๆ สำหรับสิ่งนั้น

แต่ในโปรเจ็กต์นี้ ฉันจะแนะนำผลิตภัณฑ์ docker pi series ให้กับคุณ

เสบียง

รายการส่วนประกอบ:

• 1 x Raspberry Pi 3B+/3B/ศูนย์/ศูนย์ W/4B/
• การ์ด TF คลาส 10 ขนาด 1 x 16GB
• 1 x DockerPi series 4 ช่องรีเลย์บอร์ด (HAT)
• แหล่งจ่ายไฟ 1 x [email protected] ซึ่งมาจาก 52Pi
• 4 x แถบไฟ
• 1 x ขั้วต่อ DC
• แหล่งจ่ายไฟ 1 x 12V สำหรับแถบไฟ
• หลายสาย

ขั้นตอนที่ 1: ทำความรู้จักกับ DockerPi Series 4 Channel Relay Board

DockerPi 4 Channel Relay เป็นสมาชิกของ DockerPi Series ซึ่งมักใช้ในแอปพลิเคชัน IOT

DockerPi 4 Channel Relay สามารถถ่ายทอด AC/DC แทนสวิตช์แบบเดิม เพื่อให้ได้แนวคิดที่มากขึ้น DockerPi 4 Channel Relay สามารถซ้อนกันได้ถึง 4 ช่อง และสามารถวางซ้อนกับบอร์ดขยาย DockerPi อื่นๆ ได้ หากคุณต้องการใช้งานเป็นเวลานาน เราขอแนะนำให้คุณใช้บอร์ดขยาย DockerPi Power เพื่อให้มีพลังงานมากขึ้น

ข้อควรระวัง ก่อนที่เราจะดำเนินการต่อ ฉันต้องการเตือนคุณเกี่ยวกับอันตรายของการทดลองกับ "ไฟฟ้าหลัก" หากมีอะไรผิดพลาด ผลลัพธ์ที่เลวร้ายที่สุดอาจเป็นความตายหรืออย่างน้อยก็เผาบ้านของคุณเอง ดังนั้น โปรดอย่าพยายามดำเนินการใดๆ ที่กล่าวถึงในบทความนี้ หากคุณไม่เข้าใจว่าคุณกำลังทำอะไรอยู่ หรือควรขอความช่วยเหลือจากช่างไฟฟ้าที่มีประสบการณ์ มาเริ่มกันเลย.

ขั้นตอนที่ 2: คุณสมบัติ

• DockerPi Series
• ตั้งโปรแกรมได้
• ควบคุมโดยตรง (โดยไม่ต้องตั้งโปรแกรม)
• ขยายพิน GPIO
• รีเลย์ 4 ช่อง
• รองรับ 4 Alt I2C Addr
• รองรับไฟ LED แสดงสถานะรีเลย์
• รองรับ 3A 250V AC
• 3A 30V DC
• สามารถสแต็คกับบอร์ดสแต็คอื่น ๆ ได้โดยไม่ขึ้นกับฮาร์ดแวร์ของเมนบอร์ด (ต้องการการสนับสนุน I2C)

ขั้นตอนที่ 3: แผนที่ที่อยู่อุปกรณ์

บอร์ดนี้มีที่อยู่ลงทะเบียนแยกต่างหาก และคุณสามารถควบคุมแต่ละรีเลย์ได้ด้วยคำสั่งเดียว

ข้อกำหนดอื่นๆ:

ความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับ Python หรือ C หรือเชลล์หรือ Java หรือภาษาอื่นๆ (ฉันจะใช้ C, python, shell และ java)

• ความเข้าใจพื้นฐานของระบบลีนุกซ์
• การแสดงตนของจิตใจ

ก่อนดำเนินการต่อ คุณจะต้องเข้าใจส่วนประกอบไฟฟ้าที่เราจะใช้:

1. รีเลย์:

รีเลย์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้โดยทั่วไปในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าสูงโดยใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำมากเป็นอินพุต ประกอบด้วยขดลวดพันรอบเสาและแผ่นโลหะขนาดเล็กสองแผ่น (โหนด) ที่ใช้ปิดวงจร โหนดหนึ่งได้รับการแก้ไขและอีกโหนดหนึ่งสามารถเคลื่อนย้ายได้ เมื่อใดก็ตามที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด มันจะสร้างสนามแม่เหล็กและดึงดูดโหนดที่เคลื่อนที่เข้าหาโหนดคงที่และวงจรจะเสร็จสมบูรณ์ ดังนั้น เพียงแค่ใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยในการจ่ายไฟให้กับคอยล์ เราก็สามารถทำให้วงจรไฟฟ้าแรงสูงเดินทางได้จริง นอกจากนี้ เนื่องจากโหนดคงที่ไม่ได้เชื่อมต่อทางกายภาพกับคอยล์ จึงมีโอกาสน้อยมากที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่จ่ายไฟให้กับคอยล์จะเสียหายหากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น

ขั้นตอนที่ 4: เชื่อมต่อรีเลย์กับที่ยึดหลอดไฟที่ขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายไฟหลัก

ในส่วนที่ยุ่งยาก เราจะเชื่อมต่อรีเลย์กับตัวยึดหลอดไฟที่ขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายไฟหลัก แต่ก่อนอื่น ฉันต้องการให้คุณมีความคิดสั้น ๆ เกี่ยวกับวิธีการเปิดและปิดไฟผ่านแหล่งจ่ายไฟตรง

ตอนนี้ เมื่อหลอดไฟเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลัก เรามักจะทำเช่นนี้โดยเชื่อมต่อสายไฟสองเส้นเข้ากับหลอดไฟ สายไฟเส้นหนึ่งเป็นสาย "เป็นกลาง" และอีกสายหนึ่งเป็นสาย "เชิงลบ" ซึ่งนำกระแสไฟจริงมาใช้ นอกจากนี้ยังมีสวิตช์ที่เพิ่มเข้าไปในวงจรทั้งหมดเพื่อควบคุมกลไกการเปิดและปิด ดังนั้น เมื่อต่อสวิทซ์แล้ว (หรือเปิด) กระแสจะไหลผ่านหลอดไฟและสายกลาง เพื่อทำให้วงจรสมบูรณ์ สิ่งนี้จะเปิดหลอดไฟ เมื่อสวิตช์ถูกเปิด มันจะตัดวงจรและหลอดไฟจะดับลง นี่คือแผนภาพวงจรขนาดเล็กเพื่ออธิบายสิ่งนี้:

สำหรับการทดลองของเรา เราจะต้องทำให้ "Negative Wire" ผ่านรีเลย์ของเราเพื่อตัดวงจรและควบคุมกระแสไฟโดยใช้สวิตช์ของรีเลย์ ดังนั้นเมื่อรีเลย์เปิดขึ้นก็ควรทำให้วงจรสมบูรณ์และหลอดไฟควรเปิดและในทางกลับกัน ดูแผนภาพด้านล่างสำหรับวงจรเต็ม

ขั้นตอนที่ 5: การกำหนดค่า I2C (Raspberry Pi)

เรียกใช้ sudo raspi-config และปฏิบัติตามคำแนะนำเพื่อติดตั้งการรองรับ i2c สำหรับแกน ARM และเคอร์เนล linux

ไปที่ตัวเลือกการเชื่อมต่อ

ขั้นตอนที่ 6: การควบคุมโดยตรงโดยไม่ต้องเขียนโปรแกรม (Raspberry Pi)

เปิดช่องหมายเลข 1 รีเลย์

i2cset -y 1 0x10 0x01 0xFF

ปิดรีเลย์ช่องที่ 1

i2cset -y 1 0x10 0x01 0x00

เปิดช่องหมายเลข 2 รีเลย์

i2cset -y 1 0x10 0x02 0xFF

ปิดรีเลย์ช่องหมายเลข 2

i2cset -y 1 0x10 0x02 0x00

เปิดช่อง3รีเลย์

i2cset -y 1 0x10 0x03 0xFF

ปิดรีเลย์ช่อง 3

i2cset -y 1 0x10 0x03 0x00

เปิดช่องหมายเลข 4 รีเลย์

i2cset -y 1 0x10 0x04 0xFF

ปิดรีเลย์ช่อง 4

i2cset -y 1 0x10 0x04 0x00

ขั้นตอนที่ 7: โปรแกรมในภาษา C (Raspberry Pi)

สร้างซอร์สโค้ดและตั้งชื่อว่า "relay.c"

#รวม

#รวม

#รวม

#define DEVCIE_ADDR 0x10

#define RELAY1 0x01

#define RELAY2 0x02

#define RELAY3 0x03

#define RELAY4 0x04

#define บน 0xFF

#define ปิด 0x00

int หลัก (เป็นโมฆะ)

{

printf("เปิดรีเลย์ใน C\n");

int fd;

int ผม = 0;

fd = การเดินสายPiI2CSetup (DEVICE_ADDR);

สำหรับ(;;){

สำหรับ (i=1; i<=4; i++)

{

printf("เปิดรีเลย์ No.$d", i);

WirePiI2CWriteReg8 (fd, i, ON);

นอนหลับ(200);

printf("ปิดรีเลย์ No.$d", i);

WirePiI2CWriteReg8 (fd, i, OFF);

นอนหลับ(200);

}

}

กลับ 0;

}

รวบรวมมัน

gcc relay.c -lwiringPi -o รีเลย์

เอ็กเซ็ค อิท

./รีเลย์

ขั้นตอนที่ 8: โปรแกรมใน Python (Raspberry Pi)

แนะนำให้ใช้โค้ดต่อไปนี้โดยใช้ Python 3 และติดตั้งไลบรารี smbus:

สร้างไฟล์ชื่อ: "relay.py" และวางโค้ดต่อไปนี้:

นำเข้าเวลาเป็น t

นำเข้า smbus

นำเข้าsys

DEVICE_BUS = 1

DEVICE_ADDR = 0x10

บัส = smbus. SMBus(DEVICE_BUS)

ในขณะที่จริง:

ลอง:

สำหรับฉันอยู่ในช่วง (1, 5):

bus.write_byte_data(DEVICE_ADDR, ผม, 0xFF)

t.นอน(1)

bus.write_byte_data(DEVICE_ADDR, ผม, 0x00)

t.นอน(1)

ยกเว้น KeyboardInterrupt เป็น e:

พิมพ์ ("ออกจากลูป")

sys.exit()

* บันทึกแล้วเรียกใช้เป็น python3:

python3 relay.py

ขั้นตอนที่ 9: โปรแกรมใน Java (Raspberry Pi)

สร้างไฟล์ใหม่ชื่อ: I2CRelay.java และวางโค้ดต่อไปนี้:

นำเข้า java.io. IOException;

นำเข้า java.util. Arrays;

นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CBus;

นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CDevice;

นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CFactory;

นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CFactory. UnsupportedBusNumberException;

นำเข้า com.pi4j.platform. PlatformAlreadyAssignedException;

นำเข้า com.pi4j.util. Console;

I2CRelay คลาสสาธารณะ {

// ที่อยู่ลงทะเบียนของรีเลย์

สาธารณะ int สุดท้ายคงที่ DOCKER_PI_RELAY_ADDR = 0x10;

//ช่องรีเลย์.

ไบต์สุดท้ายแบบคงที่สาธารณะ DOCKER_PI_RELAY_1 = (ไบต์)0x01;

ไบต์สุดท้ายแบบคงที่สาธารณะ DOCKER_PI_RELAY_2 = (ไบต์)0x02;

ไบต์สุดท้ายแบบคงที่สาธารณะ DOCKER_PI_RELAY_3 = (ไบต์)0x03;

ไบต์สุดท้ายแบบคงที่สาธารณะ DOCKER_PI_RELAY_4 = (ไบต์)0x04;

// สถานะรีเลย์

ไบต์สุดท้ายแบบคงที่สาธารณะ DOCKER_PI_RELAY_ON = (ไบต์)0xFF;

ไบต์สุดท้ายแบบคงที่สาธารณะ DOCKER_PI_RELAY_OFF = (ไบต์)0x00;

โมฆะคงที่สาธารณะหลัก (สตริง args) พ่น InterruptedException, PlatformAlreadyAssignedException, IOException, UnsupportedBusNumberException {

คอนโซลคอนโซลสุดท้าย = คอนโซลใหม่ ();

I2CBus i2c = I2CFactory.getInstance(I2CBus. BUS_1);

อุปกรณ์ I2CDevice = i2c.getDevice (DOCKER_PI_RELAY_ADDR);

console.println("เปิดรีเลย์!");

อุปกรณ์.write(DOCKER_PI_RELAY_1, DOCKER_PI_RELAY_ON);

เธรดการนอนหลับ (500);

console.println("ปิดรีเลย์!");

อุปกรณ์.write(DOCKER_PI_RELAY_1, DOCKER_PI_RELAY_OFF);

}

}