Termòmetre RGB amb PICO: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Aquest va ser el resultat final del nostre esforç d'avui. És un termòmetre que us permetrà saber el calor que fa a la vostra habitació, mitjançant una tira LED RGB col·locada en un recipient d’acrílic, que es connecta a un sensor de temperatura per llegir la temperatura. I utilitzarem PICO per donar vida a aquest projecte.

Pas 1: components

• PICO, disponible a mellbell.cc (17 dòlars)
• Tira LED RGB d'1 metre
• 3 transistor Darlington TIP122, un paquet de 10 a ebay (3,31 dòlars)
• 1 controlador PWM de 12 canals de 16 canals PCA9685, disponible a eBay (2,12 dòlars)
• Font d'alimentació de 12v
• 3 resistències de 1k ohm, un paquet de 100 a eBay (0,99 dòlars)
• Una taula de treball disponible a eBay (2,30 dòlars)
• Filferros masculins - femenins, un paquet de 40 a eBay (0,95 dòlars)

Pas 2: alimentació de la tira RGB amb transistors i una font d'alimentació

Les tires LED són plaques de circuits flexibles que s’omplen de LED. S'utilitzen de moltes maneres, ja que podeu utilitzar-les a casa, al cotxe o a la bicicleta. Fins i tot podeu crear components portàtils RGB genials utilitzant-los.

Llavors, com funcionen? En realitat és bastant senzill. Tots els LED de la tira LED estan connectats en paral·lel i actuen com un enorme LED RGB. I per executar-lo, només cal que connecteu la tira a una font d’alimentació de 12V d’alt corrent.

Per controlar la tira LED amb un microcontrolador, heu de separar la font d'alimentació de la font de control. Com que la tira LED necessita 12v i el nostre microcontrolador no pot oferir tanta tensió de sortida, i és per això que connectem una font d’alimentació externa d’alta intensitat de 12v, mentre enviam els senyals de control des del nostre PICO.

A més, el consum actual de cada cèl·lula RGB és elevat, ja que cada LED que conté (els LED vermells, verds i blaus) necessita 20 mA per funcionar, cosa que significa que necessitem 60 mA per encendre una sola cel·la RGB. I això és molt problemàtic, perquè els nostres pins GPIO només poden subministrar un màxim de 40 mA per pin i connectar la tira RGB a PICO directament la cremarà, així que no ho feu.

Però hi ha una solució, i s’anomena Darlington Transistor, que és un parell de transistors que tenen un guany de corrent molt alt, cosa que ens ajudarà a augmentar el nostre corrent per cobrir les nostres necessitats.

Anem a aprendre més sobre el guany actual. El guany de corrent és una propietat dels transistors que significa que el corrent que travessa el transistor es multiplicarà per ell i la seva equació té aquest aspecte:

corrent de càrrega = corrent d’entrada * guany del transistor.

Això és encara més fort en un transistor de Darlington, perquè és un parell de transistors ni un sol, i els seus efectes es multipliquen entre si, cosa que ens proporciona guanys de corrent massius.

Ara connectarem la tira LED a la nostra font d’energia externa, el transistor i, per descomptat, al nostre PICO.

• Base (transistor) → D3 (PICO)
• Col·lector (transistor) → B (tira LED)
• Emissor (transistor) → GND
• +12 (tira LED) → +12 (font d'alimentació)

No oblideu connectar el GND de PICO a la terra de les fonts d’energia

Pas 3: controlar els colors de la tira LED RGB

Sabem que el nostre PICO té un sol pin PWM (D3), cosa que significa que no pot controlar de forma nativa els nostres 16 LED. És per això que presentem el mòdul PWM I2C de 16 canals de 16 canals PCA9685, que ens permet ampliar els pins PWM de PICO.

En primer lloc, què és I2C?

I2C és un protocol de comunicació que implica només 2 cables per comunicar-se amb un o més dispositius dirigint-se a l'adreça del dispositiu i a quines dades s'ha d'enviar.

Hi ha dos tipus de dispositius: el primer és el dispositiu mestre, que és l’encarregat d’enviar dades, i l’altre és el dispositiu esclau, que rep les dades. A continuació, es detallen els pin out del mòdul PCA9685:

• VCC → Aquesta és la potència que té la placa. 3-5v màx.
• GND → Aquest és el pin negatiu i s’ha de connectar al GND per completar el circuit.
• V + → Es tracta d'un pin d'alimentació opcional que subministrarà energia als servos si en teniu algun d'ells connectat al mòdul. Podeu deixar-lo desconnectat si no feu servir servos.
• SCL → Pin de rellotge sèrie i el connectem al SCL de PICO.
• SDA → Pin de dades de sèrie i el connectem a l'SDA de PICO.
• OE → pin activat per a la sortida, aquest pin està actiu BAIX, quan el pin és BAIX, totes les sortides estan habilitades, quan és ALTA, totes les sortides estan desactivades. I aquest pin opcional s’utilitza per habilitar o desactivar ràpidament els pins del mòdul.

Hi ha 16 ports, cada port té V +, GND, PWM. Tots els pins PWM s'executen de forma totalment independent i estan configurats per a servos, però podeu utilitzar-los fàcilment per als LEDs. Cada PWM pot suportar 25 mA de corrent, així que aneu amb compte.

Ara que ja sabem quins són els pins del nostre mòdul i què fa, el podem utilitzar per augmentar el nombre de pins PWM de PICO, de manera que puguem controlar la nostra tira LED RGB.

Utilitzarem aquest mòdul juntament amb els transistors TIP122, i així és com els hauríeu de connectar al vostre PICO:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO).
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO).
• PWM 0 (PCA9685) → BASE (primer TIP122).
• PWM 1 (PCA9685) → BASE (segon TIP122).
• PWM 2 (PCA9685) → BASE (tercer TIP122).

No oblideu connectar el GND de PICO amb el GND de la font d'alimentació. I assegureu-vos que NO connecteu el pin VCC PCA9685 amb +12 volts de la font d'alimentació, ja que es danyarà

Pas 4: Controleu el color de la tira LED LED RGB en funció de la lectura del sensor

Aquest és l’últim pas d’aquest projecte i, amb ell, el nostre projecte passarà de ser “estúpid” a ser intel·ligent i tenir la capacitat de comportar-se en funció del seu entorn. Per fer-ho, connectarem el nostre PICO amb el sensor de temperatura LM35DZ.

Aquest sensor té una tensió de sortida analògica que depèn de la temperatura que l’envolta. Comença a 0v corresponent a 0 Celsius i el voltatge augmenta 10 mV per a cada grau superior a 0c. Aquest component és molt senzill i només té 3 potes i es connecten de la següent manera:

• VCC (LM35DZ) → VCC (PICO)
• GND (LM35DZ) → GND (PICO)
• Sortida (LM35DZ) → A0 (PICO)

Pas 5: el codi final

Ara que ja ho tenim tot connectat al nostre PICO, comencem a programar-lo perquè els LED canviïn de color en funció de la temperatura.

Per a això, necessitem el següent:

Una const. variable anomenada "tempSensor" amb el valor A0 que rep la seva lectura del sensor de temperatura

Una variable sencera anomenada "sensorReading" amb el valor inicial 0. Aquesta és la variable que guardarà la lectura del sensor en brut

Una variable flotant anomenada "volts" amb el valor inicial 0. Aquesta és la variable que guardarà el valor de lectura bruta del sensor convertit en volts

Una variable flotant anomenada "temp" amb el valor inicial 0. Aquesta és la variable que guardarà les lectures convertides en volts del sensor i la convertirà en temperatura

Una variable sencera anomenada "mapeada" amb el valor inicial 0. Això permetrà estalviar el valor PWM en què assignem la variable temporal i aquesta variable controla el color de la tira LED

Mitjançant aquest codi, PICO llegirà les dades del sensor de temperatura, les convertirà en volts, després en centígrads i, finalment, mapearà el grau centígrad en un valor PWM que pot llegir la nostra tira LED, i això és exactament el que necessitem.

Pas 6: Ja esteu fet

També vam fabricar un contenidor d’acrílic per a la tira LED per tal que s’aguantés d’una manera agradable. Podeu trobar els fitxers CAD aquí si voleu descarregar-los.

Ara teniu un termòmetre LED d’aspecte increïble que us indica automàticament la temperatura quan la mireu, cosa que és molt convenient, com a mínim, dir: P

Deixeu un comentari si teniu suggeriments o suggeriments i no oblideu seguir-nos a Facebook o visitar-nos a mellbell.cc per obtenir contingut més increïble.