Upcycled მაღვიძარა Smart Light: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ამ პროექტში მე ვამუშავებ მთლიანად გაფუჭებულ ქარის მაღვიძარა. საათის სახე იცვლება 12 LED- ით, რომელიც განათებულია LED- ის ზოლით საათის გარშემო. 12 LED- ები მიუთითებს დროზე და LED ზოლები დაპროგრამებულია, რომ შეასრულოს სიგნალიზაცია, დადგება სრულ სიკაშკაშე დადგენილ დროს. ყველაფერს აკონტროლებს Raspberry Pi Zero, რომელიც იძლევა უთვალავ ინტეგრაციისა და გაფართოების შესაძლებლობას, როგორიცაა ელ.ფოსტის მიღებისას სინათლის სიგნალიზაციის ავტომატური სინქრონიზაცია თქვენი ტელეფონის სიგნალთან ან LED- ების განათება.

პროექტი იყენებს შედარებით იაფ ან ხელახლა გამოყენებულ კომპონენტებს - ერთადერთი რაც მე შევიძინე იყო ძაბვის მარეგულირებელი. ყველაფერი დანარჩენი, რაც მე მქონდა, ისე იყო მოქცეული, როგორიცაა LED ზოლის გათიშვა. ეს ინსტრუქცია გაგიმხელთ, თუ როგორ მივეცი ახალი სიცოცხლე ჩემს გაფუჭებულ საათს და ვიმედოვნებ, რომ ის შთაგაგონებს თქვენ საკუთარი რაღაცეების განახლებაში.

ნაბიჯი 1: ნაწილები

ყველაფრის გასაკონტროლებლად ჩვენ ვიყენებთ Raspberry Pi Zero- ს, რადგან ის პატარაა, ძალიან ცოტა ღირს და შეიძლება დაუკავშირდეს WiFi- ს, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჩვენ არ გვჭირდება როგორც რეალური დროის საათი და, შესაბამისად, ჩვენ შეგვიძლია მარტივად განვაახლოთ კოდი ლეპტოპიდან დისტანციურად. თუ Pi Zero W არ გაქვთ, ჩვენ დავუკავშირდებით WiFi ქსელს USB WiFi დონგლის გამოყენებით.

აქ მოცემულია იმ ნაწილების სია, რომლებიც მე გამოვიყენე, მაგრამ უმეტესობა შეიძლება შეიცვალოს შესაფერისი ალტერნატივებით. მაგალითად, Raspberry Pi- ს ნაცვლად, თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ Arduino რეალურ დროში საათის გასაკონტროლებლად.

გამოყენებული ნაწილები

• ძველი მაღვიძარა
• 30 სმ თბილი თეთრი LED ზოლები
• 1x Raspberry Pi Zero + მიკრო SD ბარათი
• 1x USB WiFi dongle + მიკრო USB to USB კონვერტორი
• 12x ები
• 12x 330ohm რეზისტორები (გამოიყენეთ უფრო მაღალი თუ გსურთ დაბნელებული LED- ები)
• 1x TIP31a (ან სხვა npn დენის ტრანზისტორი ან MOSFET)
• 1x 1k რეზისტორი
• 1x LM2596 DC-DC რეგულირებადი მამალი კონვერტორი (12V ქვემოთ 5V for Raspberry Pi)
• 1x 12v ელექტროენერგიის მიწოდება (+ თქვენს პროექტში შესვლის გზა)
• 10 სმ x 10 სმ ხე საათის გვერდისთვის (უნდა იყოს სათანადოდ თხელი თქვენი LED- ების დასაყენებლად)
• სხვადასხვა ფერის მავთულის სხვადასხვა ნაჭერი

სასარგებლო ნივთების ქონა

• Soldering რკინის + solder
• ცხელი წებო
• მულტიმეტრი
• პურის დაფა
• სათაურის ქალი ქინძისთავები
• მიკრო SD ბარათის წამკითხველი ან გადამყვანი
• კომპიუტერი
• მინი HDMI ადაპტერი + HDMI ეკრანი თუ გსურთ გამოიყენოთ Pi- ს დესკტოპის გარემო

ნაბიჯი 2: ჟოლოს პიის დაყენება

Ოპერაციული სისტემა

იმის გამო, რომ Raspberry Pi არ იქნება დაკავშირებული ეკრანთან, მე ავირჩიე Raspbian Buster Lite– ის გამოყენება, რომელიც არ მოყვება დესკტოპის გარემოს. თუ თქვენ უფრო ახალი ხართ Raspberry Pi– სთვის, შეიძლება დაგჭირდეთ დაიცვან სტანდარტული Raspbian Buster, რომელსაც გააჩნია სამუშაო მაგიდა. თუ არ ხართ დარწმუნებული როგორ დააინსტალიროთ თქვენი ოპერაციული სისტემა, ეს არის დიდი რესურსი. ორივე ოპერაციული სისტემის გადმოწერა შესაძლებელია Raspberry Pi ვებ – გვერდიდან.

ამ მომენტისთვის ჩართეთ Pi თავისი მიკრო USB დენის საშუალებით. ასევე შეაერთეთ USB WiFi დონგლი.

ჟოლოს პითან საუბარი

მას შემდეგ რაც ყველაფერი შეფუთულია საკმაოდ რთულია Pi– ზე წვდომა თუ გსურთ კოდის შეცვლა და ა.შ. SSH– ის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ Pi– სთან დაკავშირება და გააკონტროლოთ იგი სხვა კომპიუტერიდან. ეს არ არის ნაგულისხმევი ჩართული, მაგრამ ჩვენ შეგვიძლია გავაკეთოთ უბრალოდ საქაღალდის სახელწოდებით ssh თქვენი SD ბარათის ჩატვირთვის დანაყოფში. თუ თქვენ უკვე შესული ხართ თქვენს Pi– ში, ამის გაკეთება ასევე შეგიძლიათ აკრიფოთ sudo raspi-config ტერმინალში და ნავიგაცია მოახდინოთ Interfacing Options> SSH და აირჩიოთ დიახ მის გასააქტიურებლად.

ახლა თქვენ შეგიძლიათ დაუკავშირდეთ თქვენს Pi სხვა კომპიუტერს. Mac ან Linux– ზე შეგიძლიათ გამოიყენოთ თქვენი ტერმინალური პროგრამა, მაგრამ Windows– ის უმეტეს ვერსიაზე მოგიწევთ SSH კლიენტის დაყენება, როგორიცაა PuTTY. დაუკავშირდით Pi– ს აკრეფით ssh pi@ სადაც მასპინძლის სახელი იცვლება თქვენი Pi– ს IP მისამართის მასპინძლის სახელით. ნაგულისხმევი მასპინძლის სახელია raspberrypi.local. ის მოგთხოვთ პაროლს, რომელიც თუ ჯერ არ შეგიცვლიათ, არის ჟოლო.

საჭიროა ნივთების დაყენება

ჯერ დარწმუნდით, რომ ყველაფერი განახლებულია sudo apt განახლების გაშვებით და შემდეგ sudo apt სრული განახლებით.

იმისათვის, რომ დავრწმუნდეთ, რა გვჭირდება GPIO ქინძისთავების გასაკონტროლებლად Pi ტიპის sudo apt-get install python-rpi.gpio და sudo apt-get install python3-rpi.gpio. ეს უკვე უნდა იყოს დაინსტალირებული Raspbian– ის სრულ ვერსიაზე.

Კოდი

აქ არის კოდი, რომ გადმოწეროთ, რომ ყველაფერი იმუშაოს. თუ თქვენ იყენებთ დესკტოპის გარემოს ჩასვით ეს დოკუმენტების საქაღალდეში.

თუ თქვენ იყენებთ SSH– ის ბრძანების ხაზს, გადადით თქვენს სახლის საქაღალდეში აკრიფეთ cd ~/Documents და დააჭირეთ Enter. შექმენით ახალი ფაილი სახელწოდებით test1.py ნანო test1.py– ით. ეს გახსნის ნანო ტექსტური რედაქტორს, სადაც შეგიძლიათ ჩასვათ გადმოწერილი test1.py ფაილის კოდი. CTRL-O და დააჭირეთ ღილაკს enter ფაილის შესანახად და CTRL-X დატოვეთ რედაქტორი. გაიმეორეთ პროცესი დარჩენილი ფაილებისთვის.

ნაბიჯი 3: LED ზოლის დაყენება

ჯერ განათავსეთ LED ზოლები საათში, რომ ნახოთ რამდენი დაგჭირდებათ, მონიშნეთ ეს სიგრძე და გაჭერით ზოლები მომდევნო ჭრის წერტილში, როგორც ნაჩვენებია. გაცილებით ადვილია მავთულხლართების მიმაგრება ზოლზე მანამ, სანამ ზოლები ადგილზე არ ჩერდება. ეს არის საკმაოდ კარგი სახელმძღვანელო იმის შესახებ, თუ როგორ უნდა გავაკეთოთ ეს, მაგრამ თუ არ ხართ დარწმუნებული, მე მხოლოდ ვარჯიშს ვაკეთებ ისეთ ნაწილზე, საიდანაც თქვენ უბრალოდ გაჭერით ზოლები. შეაერთეთ ერთი მავთული პოზიტიურ შედუღების წერტილზე და ერთი მავთული უარყოფითზე. დარწმუნდით, რომ შეამოწმოთ თქვენი LED ზოლები, სანამ ის საათში ჩაამაგრებთ.

მას შემდეგ, რაც LED ზოლები მე გამოვიყენე, სანამ მან დაკარგა თვითწებვადი საყრდენი, ამიტომ მე მომიწია ცხელი წებოს გამოყენება საათის რგოლის კიდეზე. თუ თქვენ გაქვთ ზედმეტი სიგრძე, დაფარეთ წერტილი, სადაც მავთულები არის დამაგრებული. შეიძლება მოგვიანებით მოგინდეთ ზოლის დაყენება, მაგრამ მე უფრო გამიადვილდა მისი საათი საათში ჩადგომა.

ნაბიჯი 4: LED ზოლის კონტროლი

LED ზოლის დაკავშირება

LED ზოლი მუშაობს 12 ვ -ზე, ასე რომ არ შეიძლება Pi- სგან პირდაპირ იკვებებოდეს. მათი გასაკონტროლებლად ჩვენ ვიყენებთ სიმძლავრის ტრანზისტორს (მაგ. TIP31a), რომელიც დაკავშირებულია Pi– სთან, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ. მე გირჩევთ ჯერ შეამოწმოთ ეს ყველაფერი მუშაობს პურის დაფაზე.

• შეაერთეთ GPIO 19 ბაზასთან 1k რეზისტორის საშუალებით
• გამცემი უნდა იყოს დაკავშირებული GND– თან
• შეაერთეთ კოლექტორი LED ზოლის უარყოფით ტერმინალთან
• შეაერთეთ პოზიტიური LED ზოლის ტერმინალი +12 ვ

ტესტირება

ბრძანების სტრიქონში გადადით თქვენი დოკუმენტების საქაღალდეში (cd ~/Documents) და ჩაწერეთ python test1.py და შეიყვანეთ. თქვენ უნდა ნახოთ LED ზოლები გაზრდის და ამცირებს სიკაშკაშეს. პროგრამის გასასვლელად დააჭირეთ CTRL-C. თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ ფაილი (nano test1.py), რომ შეცვალოთ პროგრამის სიჩქარე და სიკაშკაშე.

იმპორტი RPi. GPIO როგორც GPIOimport დრო GPIO.setmode (GPIO. BCM) # გამოიყენეთ BCM pinout GPIO.setwarnings (False) # იგნორირება გაფრთხილებების შესახებ სხვა ნივთებისთვის გამოყენებული ledStripPin = 19 # LED ზოლები ამოღებულია ამ პინიდან GPIO.setup (ledStripPin, GPIO. OUT) # დააყენეთ ledStripPin როგორც გამომავალი pwm = GPIO. PWM (ledStripPin, 100) # PWM ledStripPin– ზე სიხშირით 100Hz dutyCycle = 0 # საწყისი სიკაშკაშე პროცენტულად pwm.start (dutyCycle) სცადეთ: მართალია: dutyCycle in range (0, 101, 1): # fw up pwm. ChangeDutyCycle (dutyCycle) time.sleep (0.05) for dc in range (95, -1, -1): # fade down pwm. ChangeDutyCycle (dc) time.ძილი (0.05) კლავიატურის გარდა შეფერხება: # დააჭირეთ CTRL-C გასასვლელად და შემდეგ: pwm.stop () # შეაჩერე pwm GPIO.cleanup () # გაწმინდე GPIO ქინძისთავები

ნაბიჯი 5: საათის სახე

გაჭერით ხის ნაჭერი თქვენი საათის ზომამდე ისე, რომ ის მოთავსდეს თქვენს საათში. მე დავისვენე წინა მხრიდან დაახლოებით 3 სმ მანძილზე. გაბურღეთ თქვენი LED- ების დიამეტრის 12 ხვრელი (ჩვეულებრივ 3 მმ ან 5 მმ) ერთმანეთისგან 30 გრადუსით დაშორებული. შეანჯღრიეთ წინა მხარე ქვემოდან და წაისვით დასრულება თქვენი არჩევანით. უკანა მხრიდან განათავსეთ LED- ები ისე, რომ ისინი მიუთითონ წინა მხარეს. მე გამოვიყენე ცხელი წებო, რომ შევინარჩუნო LED- ები პოზიტიური ტერმინალით (გრძელი მავთული) შიგნით. საათის საათის ზომა ნიშნავს იმას, რომ შემიძლია შევაერთო ყველა უარყოფითი ტერმინალი ერთად (იხ. ზემოთ), ასე რომ მხოლოდ ერთი მავთული იყო საჭირო ყველა 12 LED- ის GND- თან დასაკავშირებლად. შემდეგი, მიამაგრეთ მავთული თითოეულ LED- ზე.

თუ გსურთ ამის შემოწმება პურის დაფაზე, ჯერ გახსოვდეთ გამოიყენოთ რეზისტორი (330 ოჰმი საკმაოდ სტანდარტულია) თითოეული LED– ით სერიაში, სანამ მას დააკავშირებთ Pi GPIO ერთ - ერთ ქინძისთავთან. ითამაშეთ იმ რეზისტორის მნიშვნელობით, რომელსაც იყენებთ იმისათვის, რომ მიიღოთ სიკაშკაშის დონე, რომლითაც კმაყოფილი ხართ. T-cobbler ნამდვილად გამოსადეგია Pi- ს ქინძისთავების გამოსაყვანად დაფაზე, თუმცა ამისათვის სათაურის ქინძისთავების შეკვრა დაგჭირდებათ. გამოიყენეთ test2.py (გაუშვით python test2.py– ს გამოყენებით), მაგრამ დარწმუნდით, რომ თქვენ ჯერ შეასწორეთ პროგრამა და შეიყვანეთ Pi– ს GPIO ქინძისთავები, რომლებიც თქვენ გამოიყენეთ თითოეული LED– ისთვის.

იმპორტი RPi. GPIO როგორც GPIO

იმპორტირების დრო GPIO.setmode (GPIO. BCM) # გამოიყენეთ BCM pinout GPIO.setwarnings (False) # იგნორირება გაფრთხილებების შესახებ სხვა ნივთებისთვის ქინძისთავების შესახებ # შეცვალეთ ერთი, ორი,… შესაბამისი პინის ნომრით hourPin = [ერთი, ორი, სამი ოთხი, ხუთი, ექვსი, შვიდი, რვა, ცხრა, ათი, თერთმეტი] GPIO. OUT) # დააყენეთ ყველა hourPins, როგორც გამოსავალი GPIO.output (hourPin , 0) # დარწმუნდით, რომ ყველა LED გამორთულია ცადეთ: ხოლო True: i დიაპაზონში (0, 12) GPIO.output (hourPin , 1): time.sleep (0.05) i დიაპაზონში (0, 12) GPIO.output (hourPin , 0): time.sleep (0.05) გარდა კლავიატურისა შემდეგ: GPIO.cleanup () # გაწმინდეთ GPIO ქინძისთავები

ნაბიჯი 6: Pi- ს გაძლიერება

ჩვენ გვჭირდება მარტივი გზა 5V Pi Zero– ს მისაღებად, ასე რომ ჩვენ შეგვიძლია მოვიშოროთ მიკრო USB კაბელი, რომელსაც ჩვენ აქამდე ვიყენებდით მის ენერგიაზე. არსებობს მთელი რიგი გადაწყვეტილებები, რომლებიც 12V– დან 5V– მდე ჩამორჩება, როგორიცაა LM7805 ხაზოვანი ძაბვის მარეგულირებელი, მაგრამ ეს არ არის ძალიან ეფექტური, სამაგიეროდ მე ავირჩიე უფრო ეფექტური რეგულირებადი მამლის გადამყვანის გამოყენება LM2596 ჩიპის გამოყენებით. NB ამით თქვენ მოგიწევთ გადაახვიოთ პოტენომეტრი სანამ გამომავალი ძაბვა არ შემცირდება 5 ვ -მდე საჭიროებისამებრ ასე რომ დაგჭირდებათ ძაბვის გაზომვის რაიმე ხერხი.

LM2596– ის გამოყენება მარტივია: შეაერთეთ +12V IN +-თან, მიწა IN-. Pi შეიძლება დაუკავშირდეს პირდაპირ 5V– ს, OUT+ –ის Pi– ს ერთ 5V ქინძისთავთან დაკავშირებით, მაგრამ დარწმუნდით, რომ თქვენ შეცვალეთ გამომავალი ძაბვა 5V– მდე, სანამ ამას გააკეთებთ, ან გაწურეთ თქვენი Pi!

ნაბიჯი 7: დაასრულეთ წრე და შეფუთვა

ჩვენ ახლა მიმოვიხილეთ მიკროსქემის სამივე ელემენტი, რომლებიც ნაჩვენებია ერთად საერთო წრეში ზემოთ. სივრცის დაზოგვისა და მიკროსქემის სისუფთავის შესაქმნელად განათავსეთ თქვენი წრე ზოლის დაფაზე ან პროტოტიპის დაფაზე. ჯერ შეაერთეთ ყველაზე პატარა კომპონენტები, რეზისტორები, შემდეგ დენის ტრანზისტორი, ნებისმიერი კონექტორი და ბოლოს მავთულები. დაგეგმეთ თქვენი წრე შედუღებამდე, რათა დარწმუნდეთ, რომ გაქვთ ადგილი ყველაფრისთვის.

მე ყველაფერი PCB– ს პროტოტიპზე დავუკავშირე და გამოვიყენე ქალი სათაურის ქინძისთავები, ასე რომ Pi– ს პირდაპირ PCB– ზე გადატანა შეეძლო. საათის ეკრანის LED- ები დაკავშირებულია გამგეობის ერთ მხარეს დაფის ერთ მხარეს და მე დავტოვე ადგილი დაფის მეორე მხარეს დენის ტრანზისტორისთვის და თავისუფალი სხვა ნებისმიერი სქემისთვის, რომლის დამატებაც შემდგომში მინდა.

მიამაგრეთ საათის სახე საათზე და დარწმუნდით, რომ ელექტრონიკა ყველანაირად ჯდება. ჩემთვის ყველაფერი საკმაოდ მჭიდროდ მოერგო, ასე რომ თქვენ შეიძლება დაგჭირდეთ რაიმე სახის გადაკეთება. შეაერთეთ კვების ბლოკი და გაუშვით test1.py და test2.py SSH– დან, რომ შეამოწმოთ ყველაფერი მუშაობს ზურგის მიმაგრებამდე.

ნაბიჯი 8: ატვირთეთ კოდი + დასრულება

Კოდი

დაბოლოს, თუ ეს ჯერ არ გაქვთ, ატვირთეთ კოდი და შეცვალეთ იგი როგორც გსურთ (ნანო ფაილის სახელის გამოყენებით. Py). Pi– ს SSH– თან დაკავშირების უპირატესობა ის არის, რომ შეგიძლიათ განაახლოთ კოდი საათის გახსნის გარეშე.

ეს პითონის პროგრამები ნაბიჯი 2 აკეთებს შემდეგს:

• light_clock_simple.py უბრალოდ აჩვენებს საათს LED- ებზე და fades up და down LED ზოლები გარკვეულ დროს
• light_clock_pwm.py იგივეა რაც ზემოთ, მაგრამ ასევე იძლევა LED- ების სიკაშკაშის შემცირების საშუალებას და აჩვენებს წუთებს სხვადასხვა სიკაშკაშის საათებთან შედარებით. თქვენ უნდა გაითამაშოთ ორივეს სიკაშკაშის დონე, ასე რომ ამ ორს შორის კონტრასტი შესამჩნევია

ეს უნდა იყოს მყარი საფუძველი კოდის დამატებისთვის, მაგალითად შეიძლება დაგჭირდეთ ღილაკის დამატება სინათლის სიგნალიზაციის გადადების მიზნით.

პროგრამის გასაშვებად, როდესაც Pi ჩატვირთვისას, ჩვენ უნდა დავამატოთ ' @reboot nohup python light_clock_pwm.py &' crontab ფაილის ბოლოს, რომელიც შეიძლება გაიხსნას ტერმინალიდან crontab -e. გადატვირთეთ თქვენი Raspberry Pi, რომ შეამოწმოთ ის მუშაობს sudo გამორთვით –r ახლა.

პოტენციური დამატებები

აქ არის რამოდენიმე იდეა დამატებითი ფუნქციონირების, რომელიც შეიძლება დაემატოს

• ჩამორჩენის ღილაკის დამატება
• ნათურის რეჟიმის დამატება
• IFTTT– თან დაკავშირება (მაგ., შუქი შეიძლება ჩაირთოს, როდესაც ტელეფონის სიგნალი ითიშება/ელავს ელ.ფოსტის მიღებისას)
• შეხების შესაძლებლობების დამატება, ანუ საათის შეხება სენსორულ ნათურაში

თქვენ შეგიძლიათ შეამჩნიოთ PWM– ის გამოყენებისას, რომ ზოგჯერ, განსაკუთრებით დაბალი სიკაშკაშე, LED ოდნავ ციმციმებს. ეს იმიტომ ხდება, რომ Pi იყენებს პროგრამულ უზრუნველყოფას PWM, ასე რომ პროცესორის პროცესებმა შეიძლება გავლენა მოახდინოს სამუშაო ციკლზე. ნაკლები პროცესის გატარება მეხმარება ამაში, ამიტომ გამოვიყენე გაშლილი ოპერაციული სისტემა Raspbian Lite. აპარატურის PWM ასევე ხელმისაწვდომია რამოდენიმე ქინძისთავზე, ასე რომ, თუ ციმციმი ადასტურებს საკითხს, ეს შეიძლება გასათვალისწინებელი იყოს.

ვიმედოვნებ, რომ თქვენ იპოვნეთ ეს სასწავლო ინსტრუქცია და ან შთაგონებული იყავით ძველი მაღვიძარაზე გადასასვლელად, ან გამოიყენეთ კოდის ელემენტები საკუთარი პროექტისათვის.

მეორე პრიზი LED Strip სიჩქარის გამოწვევაში