Dimmer intel·ligent LED de bricolatge controlat mitjançant Bluetooth: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquesta instrucció descriu com construir un regulador digital intel·ligent. Un atenuador és un interruptor de llum comú que s’utilitza a cases, hotels i molts altres edificis. Les versions anteriors dels interruptors dimmer eren manuals i normalment incorporaven un interruptor rotatiu (potenciòmetre) o botons per controlar el nivell de llum. Aquest instructiu descriu com construir un regulador digital que té dues maneres de controlar la intensitat de la llum; un telèfon intel·ligent i botons físics. Els dos modes poden funcionar junts de manera que l'usuari pugui augmentar o disminuir la lluminositat des d'un botó i un telèfon intel·ligent. El projecte s’implementa mitjançant un SLG46620V CMIC, un mòdul Bluetooth HC-06, botons i LED.

Utilitzarem el SLG46620V CMIC, ja que ajuda a minimitzar components discrets del projecte. Els circuits integrats GreenPAK ™ són petits i tenen components multiusos, cosa que permet al dissenyador reduir components i afegir noves funcions. A més, el cost del projecte es redueix posteriorment.

El SLG46620V també conté una interfície de connexió SPI, blocs PWM, FSM i molts blocs addicionals útils en un petit xip. Aquests components permeten a l’usuari construir un pràctic regulador d’intel·ligència intel·ligent que es pot controlar mitjançant un dispositiu Bluetooth o botons de paret, admet l’enfosquiment a temps prolongat i l’addició de funcions seleccionables sense utilitzar un microcontrolador ni components cars.

A continuació, es descriuen els passos necessaris per entendre com s’ha programat la solució per crear un regulador de llum LED intel·ligent controlat mitjançant Bluetooth. Tot i això, si només voleu obtenir el resultat de la programació, descarregueu-vos el programari GreenPAK per veure el fitxer de disseny GreenPAK ja completat. Connecteu el kit de desenvolupament GreenPAK a l'ordinador i premeu el programa per crear el regulador de llum intel·ligent LED controlat mitjançant Bluetooth.

Pas 1: Funcions i interfície del projecte

Característiques del projecte:

1. Dos mètodes de control; aplicació mòbil i botons reals.

2. Transició suau d'encesa i apagada de la llum. Això és més saludable per als ulls dels consumidors. També proporciona una sensació més luxosa, que resulta atractiva per als hotels i altres indústries de serveis.

3. Funció del mode de repòs. Aquest serà un valor afegit per a aquesta aplicació. Quan l’usuari activa aquest mode, la brillantor de la llum disminueix gradualment en 10 minuts. Això ajuda les persones que pateixen insomni. També és útil per a dormitoris infantils i botigues al detall (hora de tancament).

Interfície del projecte

La interfície del projecte té quatre botons, que s’utilitzen com a entrades GreenPAK:

ON / OFF: encén el llum ON / OFF (arrencada suau / parada).

AMUNT: augmentar el nivell de llum.

A baix: disminueix el nivell de llum.

Mode de repòs: en activar el mode de repòs, la brillantor de la llum disminueix gradualment en un període de 10 minuts. Això dóna a l’usuari temps abans de dormir i garanteix que la llum no romangui ENCESA tota la nit.

El sistema emetrà un senyal PWM, que es passarà a un LED extern i un indicador LED de mode de suspensió.

El disseny GreenPAK consta de 4 blocs principals. El primer és un receptor UART, que rep dades del mòdul Bluetooth, extreu ordres i les envia a una unitat de control. El segon bloc és una unitat de control, que rep ordres del receptor UART o dels botons externs. La unitat de control decideix l'acció necessària (Activa / Desactiva, Augmenta, disminueix, activa el mode de repòs). Aquesta unitat s’implementa mitjançant LUT.

El tercer bloc subministra els generadors CLK. En aquest projecte, s’utilitza un comptador FSM per controlar el PWM. El valor del FSM canviarà (amunt, avall) segons les ordres donades per 3 freqüències (alta, mitjana i baixa). En aquesta secció es generaran les tres freqüències i el CLK requerit passa a FSM segons l’ordre requerit; En activar / desactivar l'operació, l'alta freqüència passa a FSM a l'arrencada / parada suau. Durant la atenuació, passa la freqüència mitjana. La baixa freqüència passa en mode de repòs per reduir el valor FSM més lentament. Llavors, la brillantor de la llum també disminueix lentament. El quart bloc és la unitat PWM, que genera impulsos a LED externs.

Pas 2: disseny de GreenPAK

La millor manera de construir un dimmer amb GreenPAK és mitjançant el FSM de 8 bits i un PWM. Al SLG46620, FSM1 conté 8 bits i es pot utilitzar amb PWM1 i PWM2. El mòdul Bluetooth ha d’estar connectat, cosa que significa que s’ha d’utilitzar la sortida paral·lela SPI. Els bits de sortida paral·lels SPI de 0 a 7 connexions es combinen amb sortides DCMP1, DMCP2 i LF OSC CLK, OUT1, OUT0 OSC. PWM0 obté la seva sortida de FSM0 (16 bits). FSM0 no s'atura a 255; augmenta fins a 16383. Per limitar el valor del comptador a 8 bits s’afegeix un altre FSM; FSM1 s'utilitza com a punter per saber quan el comptador arriba a 0 o 255. FSM0 es va utilitzar per generar el pols PWM. Com que els dos valors dels FSM s'han de canviar al mateix temps per tenir el mateix valor, el disseny es converteix en una mica complex on en els dos FSM tenen un CLK predefinit, limitat i seleccionable. CNT1 i CNT3 s’utilitzen com a mediadors per passar el CLK als dos FSM.

El disseny consta de les seccions següents:

- Receptor UART

- Unitat de control

- Generadors i multiplexor CLK

- PWM

Pas 3: receptor UART

En primer lloc, hem de configurar el mòdul Bluetooth HC06. L'HC06 utilitza el protocol UART per a la comunicació. UART significa Receptor / Transmissor asíncron universal. UART pot convertir dades d'anada i tornada entre formats en paral·lel i en sèrie. Inclou un receptor de sèrie a paral·lel i un convertidor de paral·lel a serial que es rellotgen per separat. Les dades rebudes a l’HC06 es transmetran al nostre dispositiu GreenPAK. L'estat d'inactivitat del pin 10 és ALT. Tots els caràcters enviats comencen amb un bit d'inici LOW LOW, seguit d'un nombre configurable de bits de dades i un o més bits de parada HIGH lògics.

L'HC06 envia 1 bit START, 8 bits de dades i un bit STOP. La seva velocitat de transmissió per defecte és 9600. Enviarem el byte de dades des de l’HC06 al bloc SPI del GreenPAK SLG46620V.

Com que el bloc SPI no té control de bits START o STOP, aquests bits s'utilitzen per habilitar i desactivar el senyal de rellotge SPI (SCLK). Quan el pin 10 baixa, l'IC ha rebut un bit START, de manera que fem servir el detector de caiguda PDLY per identificar l'inici de la comunicació. Aquest detector de caiguda rellotge DFF0, que permet al senyal SCLK activar el bloc SPI.

La nostra velocitat de transmissió és de 9600 bits per segon, de manera que el nostre període SCLK ha de ser 1/9600 = 104 µs. Per tant, vam establir la freqüència OSC a 2 MHz i vam utilitzar CNT0 com a divisor de freqüència.

2 MHz - 1 = 0,5 µs

(104 µs / 0,5 µs) - 1 = 207

Per tant, volem que el valor del comptador CNT0 sigui 207. Per assegurar-nos que no es perden les dades, s’afegeix un retard de cicle de mig rellotge al rellotge SPI de manera que el bloc SPI estigui registrat al moment adequat. Això s’aconsegueix mitjançant l’ús de CNT6, LUT1 de 2 bits i el rellotge extern del bloc OSC. La sortida de CNT6 no augmenta fins a 52 µs després de marcar DFF0, que és exactament la meitat del nostre període SCLK de 104 µs. Quan augmenta, la porta LUT1 AND de 2 bits permet que el senyal OSC de 2 MHz passi a EXT. Entrada CLK0, la sortida de la qual està connectada a CNT0.

Pas 4: Unitat de control

En aquesta secció, les ordres s’executaran segons el byte rebut del receptor UART o segons els senyals dels botons externs. Els pins 12, 13, 14, 15 s’inicialitzen com a entrades i es connecten a botons externs.

Cada pin està connectat internament a una entrada de porta O, mentre que la segona entrada de la porta està connectada amb el senyal corresponent que prové del telèfon intel·ligent a través de Bluetooth que apareixerà a la sortida SPI Parallel.

El DFF6 s’utilitza per activar el mode de suspensió, on la seva sortida canvia a alta amb la vora ascendent provinent de LUT4 de 2 bits, mentre que la DFF10 s’utilitza per mantenir l’estat d’il·luminació i la seva sortida canvia de baixa a alta i viceversa amb cada vora ascendent a partir de la sortida LUT10 de 3 bits.

FSM1 és un comptador de 8 bits; dóna un pols elevat a la sortida quan el seu valor arriba a 0 o 255. En conseqüència, s’utilitza per evitar que FSM0 (16 bits) superi el valor 255, ja que la seva sortida restableix els DFF i canvia l’estat de DFF10 d’activat a apagat i viceversa si la il·luminació està controlada pels botons +, - i s'ha assolit el nivell màxim / mínim.

Els senyals connectats a les entrades FSM1 es mantindran fins que arribin a FSM0 a través de P11 i P12 per sincronitzar i mantenir el mateix valor als dos comptadors.

Pas 5: generadors i multiplexor CLK

En aquesta secció, es generaran tres freqüències, però només una marcarà els FSM alhora. La primera freqüència és RC OSC, que s’obté de la matriu 0 a P0. La segona freqüència és LF OSC que també s’obté de la matriu 0 a P1; la tercera freqüència és la sortida CNT7.

El LUT9 de 3 bits i el LUT11 de 3 bits permeten passar una freqüència, segons la sortida LUT14 de 3 bits. Després, el rellotge escollit transmet a FSM0 i FSM1 a través de CNT1 i CNT3.

Pas 6: PWM

Finalment, el valor FSM0 es transforma en senyal PWM per aparèixer a través del pin 20 que s’inicialitza com a sortida i es connecta als LED externs.

Pas 7: aplicació per a Android

L’aplicació per a Android té una interfície de control virtual similar a la interfície real. Té cinc botons; ACTIVAT / DESACTIVAT, AMUNT, BAIX, mode de repòs i Connecta. Aquesta aplicació d'Android podrà convertir les pulsacions de botons en una ordre i enviarà les ordres al mòdul Bluetooth que es durà a terme.

Aquesta aplicació s'ha creat amb MIT App Inventor, que no requereix cap experiència de programació. App Inventor permet al desenvolupador crear una aplicació per a dispositius amb sistema operatiu Android mitjançant un navegador web mitjançant la connexió de blocs de programació. Podeu importar la nostra aplicació a l’inventor d’aplicacions MIT fent clic a Projectes -> Importa projecte (.aia) des del meu ordinador i seleccionant el fitxer.aia inclòs amb aquesta nota de l’aplicació.

Per crear l'aplicació d'Android, cal iniciar un projecte nou. Es requereixen cinc botons: un és un selector de llistes per a dispositius Bluetooth i els altres són els botons de control. També hem d’afegir un client Bluetooth. La figura 6 és una captura de pantalla de la interfície d’usuari de la nostra aplicació Android.

Després d'afegir els botons, assignarem una funció de programari per a cada botó. Utilitzarem 4 bits per representar l’estat dels botons. Un bit per a cada botó, per tant, quan premeu el botó, s'enviarà un número específic via Bluetooth al circuit físic.

Aquests números es mostren a la taula 1.

Conclusió

Aquesta instrucció descriu un regulador de llum intel·ligent que es pot controlar de dues maneres; una aplicació per a Android i botons reals. Es defineixen quatre blocs separats dins del GreenPAK SLG46620V que controlen el flux del procés per augmentar o disminuir el PWM d’una llum. A més, es mostra una funció de mode de repòs com un exemple de modulació addicional disponible per a l'aplicació. L'exemple que es mostra és de baixa tensió, però es pot modificar per a aplicacions de major tensió.