หน้าแรก แสงโดยรอบโดยใช้ PICO: 9 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

คุณเคยต้องการที่จะเปลี่ยนอารมณ์ห้องของคุณด้วยการเปลี่ยนสีของแสงหรือไม่? วันนี้คุณจะได้เรียนรู้วิธีการทำอย่างนั้น เพราะในโปรเจ็กต์นี้ คุณจะได้สร้างระบบไฟ RGB ที่ควบคุมด้วยบลูทูธซึ่งคุณสามารถวางไว้ที่ใดก็ได้ในบ้านของคุณและให้สีตามที่คุณต้องการ

โปรเจ็กต์นี้จะใช้ PICO, แถบ LED RGB, ทรานซิสเตอร์และอุปกรณ์ไฟฟ้าบางส่วน และแอปที่คุณจะได้เรียนรู้วิธีสร้างโดยใช้ตัวประดิษฐ์แอป MIT

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบ

ส่วนประกอบที่จำเป็นในการสร้างโครงการนี้คือ:

• PICO มีอยู่ใน mellbell.cc ($ 17.0)
• แถบ LED RGB ขนาด 4 เมตร (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• ทรานซิสเตอร์ TIP122 ดาร์ลิงตัน 3 ตัว, ชุดละ 10 ตัวที่มีจำหน่ายบนอีเบย์ ($1.22)
• 1 PCA9685 ไดรเวอร์ PWM 12 บิต 16 ช่องสัญญาณ มีให้ใน ebay ($2.07)
• 1 โมดูล Bluetooth HC-05 มีให้ใน ebay ($ 3.51)
• แหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์ 5 แอมป์
• ตัวต้านทาน 3 1 k ohm ชุดละ 100 บนอีเบย์ (0.99 ดอลลาร์)
• 1 Breadboard พร้อมใช้งานบนอีเบย์ ($ 2.32)

ขั้นตอนที่ 2: การเปิดเครื่อง RGB LED Strip

แน่นอนว่าเราต้องการเชื่อมต่อแถบ LED กับ PICO ของเราเพื่อให้แสงสว่างและควบคุม

แต่ก่อนอื่น เราจำเป็นต้องคำนวณเพื่อให้ทราบว่าแถบ LED ของเราจะดึงกระแสไฟออกจากแหล่งพลังงานเท่าใด ในแถบที่เรากำลังใช้งานอยู่ LED แต่ละดวงในเซลล์ RGB เดียวจะดึง 20mA รวมเป็น 60mA สำหรับเซลล์ RGB ทั้งหมด แถบของเรามีเซลล์ RGB 20 เซลล์ต่อเมตร และเรามีเซลล์ยาว 4 เมตร ซึ่งหมายความว่าการดึงกระแสรวมของเราที่ความเข้มข้นสูงสุดคือ:

4(เมตร) * 20(เซลล์/เมตร) * 60(mA) = 4800mA

งวดนี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเข้มข้นที่คุณกำลังทำงานด้วย แต่เราได้คำนวณด้วยตัวเลขสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้เราสามารถทำงานได้อย่างอิสระและปลอดภัยด้วยแถบ RGB ตอนนี้ เราต้องการแหล่งพลังงานที่สามารถให้ 4.8A แก่เราได้

แหล่งพลังงานที่ดีที่สุดที่เราสามารถใช้ได้คือแหล่งจ่ายไฟ/ตัวแปลงที่แปลงไฟ AC เป็น DC เรายังต้องการให้มีไฟ 12 โวลต์และอย่างน้อย 4.8 แอมป์ และเรามีสิ่งนั้นอย่างแน่นอน เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟที่เราใช้มี 12 โวลต์และ 5 แอมป์ ซึ่งเป็นสิ่งที่เราต้องการอย่างแท้จริง

ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่อแถบ RGB กับพาวเวอร์ซัพพลาย

แหล่งจ่ายไฟเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าประเภทหนึ่งเป็นอีกประเภทหนึ่ง ในกรณีของเรา เราจะใช้มันเพื่อแปลงไฟ AC 220v เป็นไฟ DC 12v

เทอร์มินัลสามตัวแรกเป็นอินพุตจากแหล่งพลังงาน AC:

• L → สด
• N → เป็นกลาง
• GND → เอิร์ ธ

ขั้วต่อสี่ขั้วสุดท้ายเป็นเอาต์พุตไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าที่คุณต้องการ มันถูกแบ่งออกเป็นสอง "ส่วน" ส่วนหนึ่งสำหรับผลลัพธ์ที่เป็นบวกและอีกส่วนสำหรับค่าลบ ในกรณีของเราเราจะใช้สิ่งต่อไปนี้:

• V- → ลบ
• V+ → บวก

และเราเชื่อมต่อกันดังนี้:

• สายสีน้ำตาล (แหล่งจ่ายไฟ AC) → L (สด)
• สายสีน้ำเงิน (แหล่งพลังงาน AC) → N (เป็นกลาง)
• สายไฟสีเขียว (แหล่งจ่ายไฟ AC) → GND (สายดิน)

และสายสีแดงและสีดำคือเอาต์พุต 12v DC power:

• สายสีแดง → เอาต์พุตเป็นบวก (V+)
• สายสีดำ → เอาต์พุตลบ (V-)

ตอนนี้ให้เชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดของเรากับ PICO!

ขั้นตอนที่ 4: เชื่อมต่อทุกอย่างกับ PICO

ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ แถบ LED ต้องการ 12v และ 4.8A เพื่อให้ทำงานได้เต็มที่ และเรารู้ว่ากระแสไฟสูงสุดที่พิน PICO สามารถให้ได้นั้นมีเพียง 40mA ซึ่งไม่เพียงพอ แต่มีวิธีแก้ปัญหาสำหรับสิ่งนี้ และมันคือ TIP122 Darlington Transistor ซึ่งสามารถใช้เพื่อขับเคลื่อนโหลดพลังงานสูงโดยใช้กระแสและแรงดันไฟฟ้าในปริมาณเล็กน้อย

การเดินสายค่อนข้างง่าย เราจะเชื่อมต่อฐานของทรานซิสเตอร์กับพิน D3 ของ PICO เพื่อควบคุมความสว่างของแถบนำโดยใช้เทคนิค PWM ตัวปล่อยไปยัง GND และตัวสะสมพร้อมโหลด

• ฐาน (TIP122) → D3 (PICO)
• ตัวสะสม (TIP122) → B (แถบ LED)
• อีซีแอล (TIP122) → GND

นอกจากนี้เรายังใช้ปุ่มกดเพื่อเปิดหรือปิดแถบ LED

ปุ่มกดเป็นส่วนประกอบที่เชื่อมต่อจุดสองจุดในวงจรเมื่อกดเท่านั้น ไม่มีขั้ว เราจึงสามารถเชื่อมต่อได้โดยไม่ต้องกังวลว่าขาไหนจะไปด้านไหน ในกรณีของเรา เราจะเชื่อมต่อขาปุ่มกดอันใดอันหนึ่งกับ GND ผ่านตัวต้านทานแบบดึงลง และเชื่อมต่อขาอีกข้างหนึ่งเข้ากับ VCC (5 โวลต์) หลังจากนั้นเราจะเชื่อมต่อ D2 ของ PICO กับขาปุ่มกดที่เชื่อมต่อกับ GND

ดังนั้น เมื่อกดปุ่ม D2 ของ PICO จะอ่านค่า HIGH (5 โวลต์) และเมื่อไม่ได้กดปุ่ม D2 ของ PICO จะอ่านค่าต่ำ (0 โวลต์)

จากนั้นเราจะเชื่อมต่อ LED กับแหล่งจ่ายไฟและทรานซิสเตอร์ TIP122

• +12 (แถบ LED) → เอาต์พุตบวก 12 โวลต์ (แหล่งจ่ายไฟ)
• B (แถบ LED) → ตัวสะสม (TIP122)

อย่าลืมเชื่อมต่อสายไฟลบของแหล่งจ่ายไฟ (สายสีดำ) กับพิน GND ของ PICO

ขั้นตอนที่ 5: การเชื่อมต่อแถบ RGB กับ PCA9685

ตอนนี้เราควบคุมสีเดียวจากแถบ RGB ได้แล้ว มาทำให้เราสามารถควบคุมสีของแถบ RGB ทั้งหมดได้ ในการทำเช่นนั้น เราต้องใช้สัญญาณ PWM เพื่อควบคุมแถบ

ดังที่เราทราบ PICO มีเอาต์พุต PWM เดียวเท่านั้นและการแก้ไขคือโมดูลขยายพิน PCA9685 PWM โมดูลนี้จะขยายพิน PWM ของบอร์ดของคุณ และเราจะใช้ร่วมกับทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน TIP122 บางตัวเพื่อแก้ไขปัญหานี้

การเดินสายของวงจรนั้นง่ายมากและจะเป็นดังนี้:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO)
• GND (PCA9685) → GND (PICO)

เราต้องจ่ายไฟให้กับโมดูล PCA9685 โดยใช้ PICO เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง

• SCL (PCA9685) → D3 (PICO)
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO)

ที่นี่เราเชื่อมต่อหมุดโปรโตคอล I2C ของ PCA9685 SCL และ SDA กับ D3 และ D2 ของ PICO เพื่อให้พวกเขาสามารถสื่อสารกันได้

จากนั้นเราเชื่อมต่อแถบ RGB +12 กับขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟ และสาย G, R, B ของแถบ RGB กับหมุดคอนโทรลเลอร์ TIP122 เพื่อป้อนแถบ LED ด้วยกำลังไฟที่ต้องการจากแหล่งจ่ายไฟภายนอก

รหัสนั้นง่ายมาก เราแค่ต้องเปิดและปิดแถบ LED ทั้งสามสีแต่ละสีแยกกัน ดังนั้นเราจึงสร้างสองลูปสำหรับแต่ละสี อันแรกสำหรับลูปคือการเพิ่มแสง ความเข้มและอันที่สองสำหรับลดความเข้มของแสง

ขั้นตอนที่ 6: การสร้างแอพมือถือ

ตอนนี้เราต้องการสร้างแอพมือถือที่จะให้เราควบคุมความเข้มของแต่ละสีแยกกัน และเราจะใช้เครื่องมือประดิษฐ์แอป MIT เพื่อทำเช่นนั้น

ขั้นแรก คุณต้องไปที่เว็บไซต์ทางการของ MIT app inventor และสร้างบัญชีด้วยอีเมลของคุณ

ในการออกแบบที่เราจะใช้ เรามี:

• ตัวเลือกรายการเดียว "เชื่อมต่อกับระบบแสงสว่างโดยรอบของคุณ" การกดรายการ/ปุ่มนี้จะเปิดเมนูพร้อมกับอุปกรณ์ที่จับคู่ Bluetooth ซึ่งเราจะเลือกอุปกรณ์ Bluetooth ของเรา
• แถบเลื่อนสามตัวสำหรับควบคุมแต่ละสี
• ป้ายกำกับเหนือตัวเลื่อนแต่ละตัวที่จะอัปเดตขึ้นอยู่กับตำแหน่งของตัวเลื่อน
• การเพิ่มองค์ประกอบไคลเอนต์ Bluetooth เพื่อให้แอพได้รับอนุญาตให้ใช้ Bluetooth ของอุปกรณ์

รหัสจะแบ่งออกเป็นสองส่วน:

การเชื่อมต่อบลูทูธ

โค้ดสองบรรทัดแรกของโค้ดจะจัดการกับกระบวนการสื่อสารผ่านบลูทูธ เนื่องจากคุณสามารถเพิ่มอุปกรณ์และเลือกว่าจะจับคู่กับอะไร

กำลังส่งข้อมูล

รหัสที่เหลือใช้สำหรับส่งข้อมูล เนื่องจากมันควบคุมความหมายของการเลื่อนตัวเลื่อนสำหรับ PICO มันยังอัปเดตการอ่านฉลากของตัวเลื่อนด้วย

คุณสามารถดาวน์โหลดแอปได้หากไม่ต้องการสร้างเอง คุณยังสามารถดาวน์โหลดแล้วนำเข้าพร้อมกับการออกแบบในเครื่องมือประดิษฐ์แอพ MIT และปรับแต่งตามที่คุณต้องการ

ขั้นตอนที่ 7: เชื่อมต่อโมดูลบลูทูธ HC-05

ตอนนี้เราเพียงแค่ต้องเพิ่มการเชื่อมต่อ Bluetooth ให้กับ PICO ของเรา และเราจะดำเนินการดังกล่าวโดยใช้โมดูล Bluetooth HC-05

โมดูลนี้ง่ายมากและใช้งานง่าย เนื่องจากเป็นโมดูล SPP (Serial Port Protocol) ซึ่งหมายความว่าต้องใช้เพียงสองสาย (Tx และ Rx) เพื่อสื่อสารกับ PICO โมดูลนี้ยังทำงานเป็นทาสและมาสเตอร์และมีระยะการเชื่อมต่อประมาณ 15 เมตร

พินโมดูล Bluetooth HC-05 ลึกหนาบาง:

• EN หรือ KEY → หากเปลี่ยนเป็น HIGH ก่อนจ่ายไฟ จะบังคับให้โหมดการตั้งค่าคำสั่ง AT
• VCC → พลัง +5
• GND → เชิงลบ
• Tx → ส่งข้อมูลจากโมดูล HC-05 ไปยังเครื่องรับซีเรียลของ PICO
• Rx → รับข้อมูลอนุกรมจากตัวส่งสัญญาณอนุกรมของ PICO
• สถานะ → ระบุว่าอุปกรณ์เชื่อมต่ออยู่หรือไม่

และนี่คือวิธีที่คุณเชื่อมต่อกับ PICO:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• GND (HC-05) → GND (PICO)
• Tx (HC-05) → Rx (PICO)
• Rx (HC-05) → Tx (PICO)

ตอนนี้เรามีโมดูล Bluetooth ที่เชื่อมต่อกับ PICO แล้ว ให้แก้ไขโปรแกรมของเราเพื่อให้เราควบคุมแถบ LED จากโทรศัพท์ได้

ขั้นตอนที่ 8: การเข้ารหัสโมดูล Bluetooth

ตามแผนของเรา เราต้องการความสามารถในการควบคุมแถบ LED จากโทรศัพท์ของเรา และเราไม่เพียงต้องการควบคุมแถบ LED แต่เราต้องการควบคุมแต่ละสีแยกกัน

และเราจะทำให้แต่ละแถบเลื่อนจากแอปของเราส่งชุดค่าต่างๆ ไปยัง PICO:

• แถบเลื่อนสีแดงส่งค่าระหว่าง 1,000 ถึง 1010
• แถบเลื่อนสีเขียวส่งค่าระหว่าง 2000-2010
• แถบเลื่อนสีน้ำเงินส่งค่าระหว่าง 3000-3010

เราจะใช้เงื่อนไข "if" เพื่อตรวจสอบข้อมูลและทราบว่าช่วงของค่าใดกำลังเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น หากค่าเปลี่ยนระหว่าง 1,000 ถึง 1,010 PICO จะรู้ว่าเรากำลังเปลี่ยนสีแดง และจะทำการแมปใหม่ตามนั้น นอกจากนี้ยังทำเช่นนี้สำหรับค่าทั้งหมดที่คุณสร้างขึ้น ช่วยให้คุณสามารถควบคุมแต่ละสีแยกจากกันด้วยแถบเลื่อน

ขั้นตอนที่ 9: โครงการของคุณสว่างขึ้น

เราได้เรียนรู้วิธีคำนวณพลังงานที่จำเป็นสำหรับแถบ LED RGB วิธีใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อจัดการกับค่าปัจจุบัน และวิธีการตัดสินใจเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟที่จำเป็นในการทำทั้งหมดนั้น นอกจากนี้เรายังได้เรียนรู้วิธีสร้างแอพมือถือโดยใช้เครื่องมือประดิษฐ์แอพ MIT และวิธีเชื่อมต่อผ่าน Bluetooth กับ PICO

และด้วยทักษะใหม่ทั้งหมดของคุณ คุณสามารถสร้างแถบ LED ที่คุณสามารถวางได้ทุกที่ในบ้าน และให้แสงเป็นสีใดก็ได้ที่คุณต้องการ จะเจ๋งแค่ไหน?

อย่าลืมถามคำถามใด ๆ หากมี แล้วพบกันใหม่โครงการหน้า:D