Il·luminació ambiental per a la llar mitjançant PICO: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

No has volgut canviar mai l’estat d’ànim de la teva habitació canviant el color de la llum? Bé, avui aprendreu a fer exactament això. Perquè, amb aquest projecte, crearà un sistema d’il·luminació ambiental RGB controlat per Bluetooth que podeu col·locar a qualsevol lloc de casa i que tingueu el color que vulgueu.

Aquest projecte utilitzarà PICO, una tira LED RGB, alguns transistors i components elèctrics i una aplicació que aprendreu a crear amb l’inventor de l’aplicació MIT.

Pas 1: components

Aquests són els components necessaris per crear aquest projecte i són:

• PICO, disponible a mellbell.cc (17,0 dòlars)
• Una tira LED de 4 metres RGB (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 transistors Darlington TIP122, un paquet de 10 disponibles a eBay (1,22 dòlars)
• 1 controlador PWM de 12 canals de 16 canals PCA9685, disponible a eBay (2,07 dòlars)
• 1 mòdul Bluetooth HC-05, disponible a ebay (3,51 dòlars)
• Una font d'alimentació de 12 volts a 5 Amp
• 3 resistències de 1 k ohm, un paquet de 100 a eBay (0,99 dòlars)
• 1 tauler de pa, disponible a eBay (2,32 dòlars)

Pas 2: alimentació de la tira LED RGB

Per descomptat, volem connectar la tira LED al nostre PICO per il·luminar-la i controlar-la.

Però, abans de res, hem de fer algunes matemàtiques per saber la quantitat de corrent que prendrà la nostra tira LED de la font d'energia. A la tira amb què treballem, cada LED d’una sola cel·la RGB dibuixa 20 mA, per un total de 60 mA per a tota la cel·la RGB. La nostra tira té 20 cel·les RGB per metre i en tenim una de 4 metres de llarg. El que significa que la nostra intensitat total de corrent a la intensitat màxima és:

4 (metres) * 20 (cel / metre) * 60 (mA) = 4800mA

Aquest sorteig variarà en funció de la intensitat amb què estigueu treballant, però hem fet les matemàtiques amb els números més alts possibles, de manera que podem treballar lliurement i amb seguretat amb la tira RGB. Ara necessitem una font d’energia que ens pugui proporcionar 4.8A.

La millor font d’energia que podem utilitzar és una font / convertidor d’alimentació que converteix l’alimentació de CA en CC, també la necessitem per oferir 12 volts i almenys 4,8 amperes. I ho tenim exactament, ja que la font d'alimentació que estem utilitzant ofereix 12 volts i 5 amperes, que és exactament el que necessitem.

Pas 3: connectar la franja RGB a la font d'alimentació

Una font d'alimentació és un dispositiu elèctric que converteix un tipus d'energia elèctrica en un altre. En el nostre cas, l’utilitzarem per convertir la potència de 220 V CA a 12 V CC.

Els primers tres terminals són les entrades de la font d'alimentació de CA:

• L → viu
• N → neutre
• GND → terra

Els darrers quatre terminals són les sortides del dispositiu elèctric que necessiteu. Es divideix en dues "seccions", una per al resultat positiu i l'altra per al negatiu. En el nostre cas utilitzarem el següent:

• V- → negatiu
• V + → positiu

I els connectem de la següent manera:

• Fil marró (font d'alimentació de CA) → L (actiu)
• Fil blau (font d'alimentació de CA) → N (neutre)
• Fil verd (font d'alimentació de CA) → GND (terra)

I els cables vermells i negres són la potència de sortida de 12v CC:

• Fil vermell → sortida positiva (V +)
• Fil negre → negatiu de sortida (V-)

Ara permetem connectar tots els nostres components a PICO.

Pas 4: connectar-ho tot a PICO

Com hem dit anteriorment, la tira LED necessita 12v i 4.8A per funcionar completament. I sabem que el corrent màxim que pot proporcionar qualsevol pin PICO és de només 40 mA, cosa que no és suficient. Però hi ha una solució per a això, i és el transistor Darlington TIP122, que es pot utilitzar per conduir càrregues d’alta potència utilitzant petites quantitats de corrent i tensió.

El cablejat és bastant senzill, connectarem la base del transistor al pin D3 de PICO per controlar la brillantor de la tira LED mitjançant la tècnica PWM, l’emissor a GND i el col·lector amb la càrrega.

• Base (TIP122) → D3 (PICO)
• Col·leccionista (TIP122) → B (tira LED)
• Emissor (TIP122) → GND

També fem servir un polsador per activar o apagar la tira LED.

Un polsador és un component que connecta dos punts d’un circuit només quan es prem, no té polaritat, de manera que podem connectar-lo sense preocupar-nos de quina pota va a quin costat. En el nostre cas, connectarem una de les potes del polsador al GND mitjançant una resistència desplegable i connectarem l’altra pota al VCC (5 volts). Després, connectarem el D2 de PICO amb la cama del polsador connectada a GND.

Per tant, quan es prem el botó, el pin D2 de PICO llegirà HIGH (5 volts) i, quan no es prem, el pin D2 de PICO llegirà baix (0 volt).

A continuació, connectarem el LED a la font d'alimentació i al transistor TIP122.

• +12 (tira LED) → sortida positiva de 12 volts (font d'alimentació)
• B (tira LED) → col·lector (TIP122).

No oblideu connectar el cable negatiu de sortida de la font d’alimentació (fil negre) amb el pin GND del PICO

Pas 5: Connexió de la franja RGB amb PCA9685

Ara que podem controlar un sol color des de la franja RGB, podem fer que puguem controlar tots els colors de la tira RGB. Per fer-ho hem d’utilitzar senyals PWM per controlar la banda.

Com sabem, PICO només té una sortida PWM única i la solució per a això és el mòdul d'expansió de pins PWM PCA9685. Aquest mòdul amplia els pins PWM de la vostra placa i l’utilitzarem juntament amb alguns transistors Darlington TIP122 per solucionar aquest problema.

El cablejat del circuit és molt senzill i segueix el següent:

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

Hem d’alimentar el mòdul PCA9685 mitjançant PICO perquè funcioni correctament.

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

Aquí connectem els pins de protocol I2C del PCA9685 SCL i SDA als D3 i D2 de PICO, de manera que es puguin comunicar entre ells.

A continuació, connectem el +12 de la tira RGB amb el cable positiu de la font d'alimentació i els cables G, R, B de la tira RGB als pins del controlador TIP122 per alimentar la tira LED amb l'energia necessària de la font d'alimentació externa.

El codi és molt senzill, només cal activar i desactivar els tres colors de la tira LED cadascun individualment, de manera que estem fent dos per a bucles per a cada color, el primer per a bucle és per augmentar la llum intensitat i el segon és per disminuir la intensitat de la llum,

Pas 6: Creació de l'aplicació mòbil

Ara volem crear l’aplicació mòbil que ens permeti controlar la intensitat de cada color de manera individual. I utilitzarem l'eina d'inventor d'aplicacions MIT per fer-ho.

En primer lloc, heu d’anar al lloc web oficial de l’inventor de l’aplicació MIT i crear un compte amb el vostre correu electrònic.

En el disseny que utilitzarem tenim:

• Un selector de llistes, "Connecteu-vos al vostre sistema d'il·luminació ambiental". En prémer aquesta llista / botó s’obrirà un menú amb els dispositius emparellats Bluetooth on triarem el nostre dispositiu Bluetooth.
• Tres barres lliscants per controlar els colors individuals
• Una etiqueta a sobre de cada control lliscant que s'actualitzarà en funció de la posició del control lliscant
• Afegir el component client Bluetooth per donar permís a l’aplicació per utilitzar el Bluetooth del dispositiu

El codi es dividirà en dues parts:

Connectivitat Bluetooth

Les dues primeres línies del codi gestionen el procés de comunicació Bluetooth, ja que us ofereixen la possibilitat d'afegir dispositius i de triar amb què combinar.

Enviament de dades

La resta del codi és per enviar dades. Com que controla el significat de lliscar els lliscadors per a PICO, també actualitza les lectures de les etiquetes del lliscador.

Podeu descarregar l'aplicació si no la voleu crear vosaltres mateixos. També podeu descarregar-lo i importar-lo juntament amb el disseny a l'eina d'inventor d'aplicacions MIT i personalitzar-lo al vostre gust.

Pas 7: Interfície del mòdul Bluetooth HC-05

Ara només hem d’afegir connectivitat Bluetooth al nostre PICO i ho farem mitjançant el mòdul Bluetooth HC-05.

Aquest mòdul és molt senzill i fàcil d’utilitzar, ja que és un mòdul SPP (Serial Port Protocol), cosa que significa que només necessita dos cables (Tx i Rx) per comunicar-se amb PICO. Aquest mòdul també funciona com a esclau i mestre i té un abast de connectivitat d’uns 15 metres.

Les sortides de pin del mòdul Bluetooth HC-05:

• EN o KEY → Si es porta a HIGH abans que s'apliqui la potència, força el mode de configuració d'ordres AT.
• VCC → +5 potència
• GND → Negatiu
• Tx → Transmet les dades del mòdul HC-05 al receptor serial de PICO
• Rx → Rep dades de sèrie des del transmissor serial de PICO
• Estat → Indica si el dispositiu està connectat o no

I aquí és com el connecteu a PICO:

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

Ara que tenim el mòdul Bluetooth connectat a PICO, podem editar el nostre programa per poder controlar la tira LED des del nostre telèfon.

Pas 8: Codificació del mòdul Bluetooth

Segons el nostre pla, volíem la possibilitat de controlar les tires LED des del nostre telèfon. I no només volíem controlar la tira LED, sinó que volíem controlar cada color individualment.

I ho farem fent que cada control lliscant de la nostra aplicació enviï un conjunt de valors diferent a PICO:

• El control lliscant de color vermell envia un valor entre 1000 i 1010
• El control lliscant de color verd envia un valor entre 2000-2010
• El control lliscant de color blau envia un valor entre 3000-3010

Utilitzarem una condició "si" per comprovar les dades i saber quin rang de valors canvia. Per exemple: si el valor canvia entre 1000 i 1010, PICO sabrà que estem canviant el color vermell i el maparà de nou en conseqüència. També ho farà per a tots els valors que heu creat i us permetrà controlar cada color per separat amb el seu control lliscant.

Pas 9: el vostre projecte està encès

Vam aprendre a calcular la potència necessària per a una tira LED RGB, a utilitzar transistors per manipular els valors actuals i a decidir la font d’alimentació necessària per fer tot això. També vam aprendre a crear una aplicació mòbil mitjançant l’eina d’inventors d’aplicacions MIT i a connectar-la mitjançant Bluetooth a PICO.

I amb totes les vostres noves habilitats, heu pogut crear una tira LED que podeu col·locar a qualsevol lloc de casa i que tingueu llum amb el color que vulgueu.

No us oblideu de fer cap pregunta si en teniu, i ens veiem aviat en el proper projecte: D