შესასვლელი ავტომატური განათება: 10 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

მე მინდა დააყენო ავტომატური განათება შესასვლელში სახლის შიგნით. უმეტეს შემთხვევაში, PIR (პასიური ინფრაწითელი სენსორი) მოძრაობის შემმოწმებელი გადამრთველი და ნათურა გამოგადგებათ, მაგრამ მე უარვყოფ ამ იდეას, რადგან გარედან მიმაგრებული სენსორი მოუხერხებელი ჩანს.

ჩემი მიზანი ამ პროექტში:

1. განათების ხედვა უნდა გამოიყურებოდეს მარტივი და დაბალი პროფილით.
2. ასევე ჩემი ინტერესი არის ვცადო ახალი ნივთები და გადავამოწმო პროექტში ახალი იდეები:

• გამოიყენეთ 3D ბეჭდვა რთული გეომეტრიისთვის.
• მიკროსქემის დიზაინი, PCB (დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა) განლაგება და პროტოტიპი ელექტრონიკისთვის.
• მე ადრე გამოვიყენე WiFi-MCU (მიკროკონტროლერი) ESP32. ვინაიდან ჩვენ შეგვიძლია MCU– სთან ურთიერთობა http- სერვერის საშუალებით, არ არის მოსახერხებელი, თუ ჩვენ გვაქვს ვებ – ინტერფეისი სენსორების სიგნალის წასაკითხად და განათების პარამეტრების დასადგენად?

ამ იდეების საფუძველზე გავაკეთე მაკეტი და შევამოწმე რომ მუშაობს; მე ვქმნი და ვაკეთებ განათების სისტემას.

Შენიშვნა:

• ამ პროექტში აღწერილი ფიზიკური ზომები არის 1 მ x 1.5 მ ფართობის გასანათებლად. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ იგი, როგორც მითითება თქვენი დიზაინის მასშტაბირებისთვის.
• ამ პროექტში ზოგიერთი სამუშაო შეიძლება იყოს საშიში, მიიღეთ აუცილებელი ზომები ტესტირებისა და ინსტალაციის დაწყებამდე.
• მე არ მაქვს ყველა აღჭურვილობა და ინსტრუმენტი კომპონენტების შესაქმნელად. შედეგად, მე ვაძლევ პროფესიონალურ სტუდიებს 3D ბეჭდვის და PCB წარმოების სამუშაოებს. CAD, როგორიცაა Fusion 360 და EAGLE, ძალიან ეხმარება ამ სცენარში. უფრო მეტს ვისაუბრებ შემდეგ ნაწილებში.

ნაბიჯი 1: დიზაინის მიმოხილვა, განლაგება და მოდელი

ჩემი იდეაა, რომ განათების სისტემა "დაიმალოს" ხის განყოფილების შიგნით, მაგრამ განათების საშუალებას მისცემს გახსნას.

მე Fusion360– ს ვიყენებ, რათა თავიდან ავიღო მთელი სცენა. თქვენ შეგიძლიათ ეწვიოთ გაკვეთილს, თუ როგორ გამოიყენოთ იგი. CAD ბევრს ეხმარება დიზაინის ფაზაში უკეთესი ვიზუალიზაციისთვის.

მაგალითად, ჩვენ ვიყენებთ ინფრაწითელ სენსორებს, რათა თვალყური ვადევნოთ ნებისმიერ ადამიანს, რომელიც უახლოვდება და აანთებს შუქს. ამიტომ, სენსორები ზუსტად უნდა განლაგდნენ. ჩვენ შეგვიძლია უბრალოდ დავხატოთ ინფრაწითელი სხივების გზა მოდელში. გადაატრიალეთ და გადაიტანეთ სენსორები ისე, როგორც ჩვენ გვსურს, ყოველგვარი რთული გაანგარიშების გარეშე.

საბოლოოდ, მე ეს ასე გავაკეთე:

• შექმენით გახსნა და დააინსტალირეთ LED ასამბლეა მის ზემოთ.
• ფოტორეზისტორი იმის შესამოწმებლად, არის თუ არა ოთახი საკმარისად ბნელი განათებული.
• მე ვიყენებ 2 შორ მანძილზე ინფრაწითელ სენსორს იმის დასადგენად, თუ ვინმე უახლოვდება შესასვლელს, აანთებს შუქს, თუ ის საკმარისად ახლოს არის.
• კიდევ ერთი მოკლემეტრაჟიანი ინფრაწითელი სენსორი, რომ შეამოწმოთ კარი იღება თუ არა.
• გახსნა ვიწროა და, შესაბამისად, ჩვენ გვჭირდება სენსორების ზუსტი პოზიციების განთავსება. ჩვენ ასევე გვჭირდება რეფლექტორი LED სინათლის გასავლელად გახსნის გავლით. ჩვენ შეგვიძლია 3D ბეჭდვა ერთი ნაწილი (The Sensors Holder) ამ ორი მიზნის შესასრულებლად.
• სისტემის მონიტორინგი და პარამეტრების მორგება WiFi- ს საშუალებით: როგორია სენსორის მაჩვენებლები ახლა? რამდენად ახლოს არის შუქის ჩართვა? რამდენად მუქი უნდა აანთოს შუქი? რამდენ ხანს უნდა იყოს ნათურა ჩართული? ჩვენ შეგვიძლია ვაკონტროლოთ განათება ვებ ბრაუზერის საშუალებით WiFi MCU გამოყენებით ESP32.

ნაბიჯი 2: გახსნის გაკეთება

ინსტრუმენტები:

• კვადრატული მმართველი
• ხერხი- ხელის ხერხი ან ელექტროძრავა.
• საბურღი - ხელით საბურღი ან ნებისმიერი ელექტრო დრაივერი, რომელსაც შეუძლია ბურღვა ხესა და პლასტმასში.
• ფაილი
• Trowel, Sandpaper და Paintbrush - ზედაპირის პირვანდელი მდგომარეობისა და ფერის აღსადგენად.

მასალები:

• აკრილის ზოლები - გახეხილი მასალა კარგია იმ პირობით, რომ ის საკმარისად სქელია (~ 5 მმ)
• თაბაშირი
• ინტერიერის საღებავი

პროცედურები:

1. გააკეთეთ აკრილის შაბლონი გახსნის განზომილების დასადგენად. მე ვაწყობ 4 აკრილის ზოლს და ვაწებებ მათ ერთმანეთთან. გამოიყენეთ კვადრატული მმართველი, რომ დარწმუნდეთ, რომ ისინი 90 გრადუსია ერთმანეთთან. გახსნის ზომაა 365 მმ X 42 მმ.
2. გააკეთეთ 4 სამონტაჟო ხვრელი შაბლონზე, შემდეგ დააფიქსირეთ იგი კუპეში ხრახნების გამოყენებით.
3. გაბურღეთ ხვრელები კიდეების გასწვრივ და დაინახეთ არასასურველი ადგილი.
4. გამოიყენეთ ფაილი ზედმეტი მასალის მოსაშორებლად და შაბლონის გასწვრივ გასასწორებლად.
5. ამოიღეთ შაბლონი. წაისვით თაბაშირი სამონტაჟო ხვრელებზე და ხის ზედაპირზე.
6. ქვიშა ზედაპირზე და გამოიყენეთ თაბაშირი. გაიმეორეთ ეს ნაბიჯები სანამ ზედაპირი გლუვი გახდება.
7. ხატავს ზედაპირს.

ნაბიჯი 3: LED ასამბლეის დამზადება

ინსტრუმენტები:

• ხერხი - ხელის ხერხი ან ელექტროძრავა.
• საბურღი - ხელით საბურღი ან ნებისმიერი ელექტრო დრაივერი, რომელსაც შეუძლია ბურღვა ხესა და პლასტმასში.
• მავთულის გამხსნელი
• გასაყიდი რკინა

მასალები:

• Mm20 მმ PVC მილები და დამჭერები.
• 5W G4 LED ნათურა და სოკეტი x5
• ელექტრო კაბელები
• შედუღების მავთული
• ისმინეთ შემცირების მილი

პროცედურები:

1. გაჭერით PVC მილის სიგრძე 355 მმ, როგორც ნათურის სხეული.
2. დააინსტალირეთ მილის ორი დამჭერი ორივე ბოლოში, როგორც სადგამი.
3. გაბურღეთ PVC მილზე ხუთი Ø17 მმ ხვრელი LED სოკეტებისთვის.
4. ჩადეთ LED სოკეტები და დარწმუნდით, რომ კაბელები საკმარისად გრძელია, რომ გამოვიდეს მილიდან, გააგრძელეთ კაბელი იმ შემთხვევაში, თუ ისინი ძალიან მოკლეა. ვინაიდან ჩვენ გამოვიყენებთ 5W G4 LED ნათურებს, როგორც სინათლის წყაროს, დენი იქნება 23mA 220VAC წყაროსთვის. მე ვიყენებ AWG#24 ლენტის მავთულს ორიგინალური კაბელის შესაკრავად. გამოიყენეთ შეკუმშვის მილაკი, რათა დაიცვას გაერთიანებული ადგილი.
5. დააინსტალირეთ LED ნათურები LED სოკეტებზე.
6. შეაერთეთ LED ნათურები პარალელურად.

ნაბიჯი 4: სენსორის დამჭერის გაკეთება

მე ვიყენებ Fusion360 სენსორის მფლობელის მოდელირებისთვის. ინსტალაციისა და წარმოების გასაადვილებლად, სენსორის დამჭერი ასევე ემსახურება სინათლის ამრეკლს და ისინი ერთიანი ნაწილია. სენსორის მფლობელს უნდა ჰქონდეს სამონტაჟო ღრუები, რომლებიც ემთხვევა IR დიაპაზონის სენსორების ფორმებს. ეს შეიძლება ადვილად გაკეთდეს Fusion360– ის გამოყენებისას:

1. შეიყვანეთ და განათავსეთ სენსორები და სენსორების დამჭერი სასურველ პოზიციებზე [როგორც ნაჩვენებია ნაბიჯ 2 -ში]
2. გამოიყენეთ ჩარევის ბრძანება, რათა შეამოწმოთ გადახურვის მოცულობა დამჭერსა და სენსორებს შორის.
3. შეინახეთ სენსორები და ამოიღეთ გადახურვის მოცულობა დამჭერში.
4. შეინახეთ მოდელი, როგორც ახალი ნაწილი. სამონტაჟო ღრუებს ახლა აქვთ სენსორების ფორმა!
5. ჩვენ ასევე უნდა გავითვალისწინოთ წარმოების ტოლერანტობა: სენსორის განზომილების ტოლერანტობა არის ± 0.3 მმ და 3D ბეჭდვის წარმოების ტოლერანტობა ± 0.1 მმ. მე გავაკეთე 0.2 მმ გარეთა გარს ღრუს ყველა საკონტაქტო ზედაპირზე, რათა უზრუნველვყოთ კლირენსის მორგება.

მოდელი იგზავნება სტუდიაში 3D ბეჭდვისთვის. წარმოების ღირებულების შესამცირებლად ვიყენებ 2 მმ -იან მცირე სისქეს და ვქმნი ცარიელ შაბლონებს მასალის შესანახად.

3D ბეჭდვის შემობრუნების დრო დაახლოებით 48 საათია და ღირს 32 აშშ დოლარი. დასრულების ნაწილი უკვე ქვიშიანი იყო, როდესაც ვიღებ, მაგრამ ის ძალიან უხეშია. ამიტომ, მე ვხვეწ ზედაპირებს 400 გრიტიანი სველი ქვიშით, რასაც მოჰყვება ინტერიერის შესხურება თეთრი საღებავით.

ნაბიჯი 5: სქემის დიზაინი

მიზნები და მოსაზრებები

• მე არ მაქვს გამაგრილებელი ღუმელი, ამიტომ გათვალისწინებულია მხოლოდ ნაწილები DIP პაკეტში.
• ერთი დაფის დიზაინი: PCB შეიცავს ყველა კომპონენტს, მათ შორის AC-DC კვების ბლოკს.
• ენერგიის დაზოგვა: ჩართეთ სენსორები და LED ნათურა მხოლოდ მაშინ, როდესაც შესასვლელი საკმარისად ბნელია.
• დისტანციური კონფიგურაცია: დააყენეთ MCU პარამეტრები WiFi- ის საშუალებით.

როგორ მუშაობს წრე

• AC ენერგიის შეყვანა ტერმინალის ყუთში (TB1), დაუკრავენ დაცვას (XF1).
• მინიატურული AC-DC კვების ბლოკი (PS1) გამოიყენება 5VDC სიმძლავრის ESP32 MCU (JP1 & 2) დაფისთვის და სენსორების მიწოდებისთვის.
• WiFi MCU ESP32 (NodeMCU-32S) კითხულობს ძაბვის სიგნალს ფოტორეზისტორიდან (PR) ADC არხის გამოყენებით (ADC1_CHANNEL_7). ჩართეთ MOSFET (Q1) GPIO pin22– ის საშუალებით, რომ გაამძაფროთ სამივე ინფრაწითელი სენსორი, თუ სიგნალი ზღვარზე დაბალია.
• კიდევ 3 ADC არხი (ADC1_CHANNEL_0, ADC1_CHANNEL_3, ADC1_CHANNEL_6) ინფრაწითელი სენსორების სიგნალის გამომუშავებისთვის (IR_Long_1, IR_Long_2, IR_Short). თუ სიგნალი ზღვარზე მაღალია, ჩართეთ MOSFET (Q2) GPIO pin 21 – ის საშუალებით, რომელიც ჩართავს SSR (K1) და აანთებს TB1– თან დაკავშირებულ LED ნათურებს.
• MCU შეამოწმეთ არის თუ არა WiFi გადართვა (S1) ჩართული (ADC1_CHANNEL_4) საშუალებით, გაუშვით WiFi ამოცანა MCU– ში მითითებული პარამეტრების დასაშვებად.

Სიის ნაწილი

1. NodeMCU-32S x1
2. საშუალო ჭაბურღილი IRM-10-5 კვების ბლოკი x1
3. Omron G3MC-202P-DC5 მყარი რელე x1
4. STP16NF06L N-Channel MOSFET x2
5. მკვეთრი GP2Y0A710K0F დისტანციის საზომი სენსორი x2
6. მკვეთრი GP2Y0A02YK0F მანძილის საზომი სენსორი x1
7. ქალის სათაური 2.54 მმ -19 ქინძისთავები x2 (ან სათაურების ნებისმიერი კომბინაცია, რათა ის იყოს 19 პინი)
8. HB-9500 9 მმ ინტერვალი ტერმინალური ბლოკი 4 პინი 2 (HP-4P) x1
9. KF301 5.08 მმ ინტერვალი ტერმინალური ბლოკის კონექტორი 2 ქინძისთავები x1
10. KF301 5.08 მმ ინტერვალი ტერმინალის ბლოკის კონექტორი 3 ქინძისთავები x3
11. SS-12D00 1P2T გადამრთველი გადამრთველი x1
12. BLX-A დაუკრავენ დამჭერს x1
13. 500 mA დაუკრავენ
14. ფოტო რეზისტორი x1
15. 1k Ohm რეზისტორები x3
16. 0.1uF კონდენსატორები x3
17. 10uF კონდენსატორი x1
18. M3X6 მმ ნეილონის ხრახნები x6
19. M3X6 მმ ნეილონის საწინააღმდეგო ხრახნები x4
20. M3X8 მმ ნეილონის შუალედი x4
21. M3 ნეილონის თხილი x2
22. პლასტიკური დანართი (ზომა აღემატება 86 მმ x 84 მმ)
23. 2W 33k Ohm Resistor x1 (სურვილისამებრ)

გაითვალისწინეთ, რომ დაბალი სიმძლავრის LED შეიძლება კვლავ ანათებდეს მყარი მდგომარეობის სარელეოც კი გამორთული, ეს გამოწვეულია მყარი მდგომარეობის რელეს შიგნით ჩახშობის გამო. ამ პრობლემის გადასაჭრელად შეიძლება დაგჭირდეთ რეზისტორი და კონდენსატორი LED ნათურის პარალელურად.

ნაბიჯი 6: PCB განლაგება და შეკრება

ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ უნივერსალური PCB პროტოტიპი მიკროსქემის შესაქმნელად. მაგრამ ვცდილობ გამოვიყენო EAGLE CAD სქემატური და განლაგების შესაქმნელად. დაფის სურათები (გერბერის ფაილი) იგზავნება PCB Prototyping Studio– ში ფაბრიკაციისთვის.

გამოიყენება 2 ფენის FR4 დაფა 1oz სპილენძით. მოყვება ისეთი მახასიათებლები, როგორიცაა სამონტაჟო ხვრელები, დაფარული ხვრელები, ცხელი ჰაერის გამდუღებელი ნიღაბი, გამდნარი ნიღბის ფენა, აბრეშუმის ეკრანის ტექსტი (კარგად.. ახლა ისინი იყენებენ მელნის გამავრცელებელ ბეჭდვას). 10 ცალი (MOQ) PCB- ის დამზადების ღირებულებაა 2 4.2 აშშ დოლარი - გონივრული ფასი ასეთი ხარისხის სამუშაოსთვის.

არსებობს კარგი გაკვეთილები EAGLE– ის გამოყენების შესახებ PCB დიზაინისთვის.

სპარკფუნიდან:

• EAGLE- ის გამოყენება: სქემატური
• EAGLE- ის გამოყენება: დაფის განლაგება

ილია მიხელსონის კარგი Youtube გაკვეთილი:

• Eagle PCB გაკვეთილი: სქემატური
• Eagle PCB სახელმძღვანელო: განლაგება
• Eagle PCB გაკვეთილი: დიზაინის დასრულება
• Eagle PCB გაკვეთილი: პერსონალური ბიბლიოთეკა

ჩადეთ კომპონენტები PCB– ში და შედუღეთ უკანა მხარეს. გააძლიერე მყარი სახელმწიფო რელე, დაუკრავენ ყუთს და კონდენსატორებს ცხელი წებოთი. პლასტმასის შიგთავსის ქვედა ნაწილში ამოიღეთ ხვრელები და დააინსტალირეთ ნეილონის შუასადებები. გააკეთეთ ღიობები გვერდით კედლებზე, რათა მოხდეს საკაბელო კავშირები. დააინსტალირეთ PCB ასამბლეა გამყოფების თავზე.

ნაბიჯი 7: გააგრძელე სენსორის კაბელები

სენსორის კაბელები ძალიან მოკლეა და გაფართოებას საჭიროებს. მე ვიყენებ დაფარულ 22AWG სიგნალის კაბელს, რათა შეამციროს ხმაური სიგნალის ძაბვაში ჩარევისგან. დაუკავშირა დამცავი სენსორი Ground, ხოლო Vcc და Vo სხვა მავთულხლართებს. დაიცავით სახსარი შემცირების მილით.

გააგრძელეთ ფოტორეზისტორი იმავე გზით.

ნაბიჯი 8: შეკრება

1. დააინსტალირეთ LED ასამბლეა, წაისვით სილიკონი ან ცხელი წებო სადგამზე და დააფიქსირეთ იგი კუპეზე.
2. დააინსტალირეთ სენსორის დამჭერი LED ასამბლეის დასაფარავად. დააინსტალირეთ 3 ინფრაწითელი სენსორი სენსორის დამჭერებზე.
3. გაბურღეთ.56.5 მმ ხვრელი კუპესთან ახლოს კუთხეში. ჩადეთ ფოტორეზისტორი, გაასწორეთ იგი და კაბელი ცხელი სითბოს წებოს გამოყენებით.
4. დაამონტაჟეთ კედელი საკონტროლო წრედის შემცველი დანართი.
5. გააკეთეთ შემდეგი მავთულის კავშირი:

• AC ენერგიის წყარო წრედის "AC IN" - ში.
• LED ნათურის ძალა "AC OUT" ჩართვა.
• ინფრაწითელი სენსორები: Vcc to "5V", GND to "GND", Vo to "Vout" in the circuit
• Photoresistor to "PR" in the circuit.

ნაბიჯი 9: Firmware და კონფიგურაცია

Firmware წყაროს კოდი შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ ამ GitHub ბმულზე.

ჩართეთ WiFi გადართვის ღილაკი და ჩართეთ მოწყობილობა. MCU სტანდარტულად შევა SoftAP რეჟიმში და თქვენ შეგიძლიათ დაუკავშირდეთ წვდომის წერტილს "ESP32_Entrance_Lighting" WiFi- ს საშუალებით.

გადადით ბრაუზერში 192.168.10.1 და მიიღეთ შემდეგი ფუნქციები:

1. OTA Firmware განახლება ბრაუზერის ატვირთვის საშუალებით.
2. პარამეტრების დაყენება:

• PhotoResistor - Photoresistor Trigger დონე, რომლის ქვემოთაც გაიზრდება სენსორები (12bit ADC დიაპაზონი 0-4095)
• IR_Long1 - მანძილი, რომლის ქვემოთ შუქის ინფრაწითელი სენსორი 1 ჩართავს ნათურას (12 ბიტიანი ADC დიაპაზონი 0-4095)
• IR_Long2 - მანძილი რომლის ქვემოთ გრძელი დიაპაზონის ინფრაწითელი სენსორი 2 ჩართავს ნათურას (12 ბიტიანი ADC დიაპაზონი 0-4095)
• IR_Short - მანძილი, რომლის ქვემოთ ნათურას ჩართავს მოკლემეტრაჟიანი ინფრაწითელი სენსორი (12bit ADC დიაპაზონი 0-4095)
• სინათლის დრო - ხანგრძლივობა, რომელზეც ნათურა რჩება (მილიწამი)

დააწკაპუნეთ „განახლებაზე“, რომელიც გამოიწვევს ტრიგერის დონეს მნიშვნელობებზე ტექსტურ ყუთებში.

დააწკაპუნეთ „სენსორული გამოკითხვაზე“წინამდებარე სენსორის მაჩვენებლები ყოველ წამს განახლდება, იმ პირობით, რომ სინათლის დონე უფრო დაბალია, ვიდრე ფოტორეზისტორის გამომწვევი დონე.

ნაბიჯი 10: დაასრულეთ

რამდენიმე აზრი შემდგომი გაუმჯობესების შესახებ:

• MCU ღრმა ძილის რეჟიმი/ულტრა დაბალი სიმძლავრის კოპროცესორი ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად.
• ქსელის/უსაფრთხო ვებსაიტის გამოყენება ტრადიციული HTTP შეტყობინების ნაცვლად უფრო სწრაფი პასუხისთვის.
• დაბალი ღირებულების კომპონენტების გამოყენება, როგორიცაა ლაზერული დიაპაზონის სენსორები.

ამ პროექტის მატერიალური ღირებულება დაახლოებით $ 91 აშშ დოლარია - ცოტა ძვირი, მაგრამ მე ვფიქრობ, რომ ღირს ახალი ნივთების მოსინჯვა და ტექნოლოგიის შესწავლა.

პროექტი დასრულებულია და მუშაობს. ვიმედოვნებთ, რომ ისიამოვნებთ ამ ინსტრუქციით.