DIY IoT მოწყობილობები LED სტრიქონების გამოყენებით: 9 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

(პასუხისმგებლობის შეზღუდვის განაცხადი: მე არ ვარ მშობლიური ინგლისური ენა.)

ცოტა ხნის წინ, ჩემმა მეუღლემ იყიდა რამდენიმე შუქდიოდური ნათურა ღამით ბაღის გასანათებლად. მათ შექმნეს ძალიან სასიამოვნო ატმოსფერო. ისინი ხეების გარშემო დადეს, მაგრამ გამოიცანით რა, რა უნდა მოხდეს, ჩვენ ხეებს ვჭრით ძაფებს…

ის, რაც დღეს მინდა გაჩვენოთ არის ის, თუ როგორ უნდა გადავარჩინოთ გატეხილი ნივთები, როგორიცაა LED სტრიქონები და შევქმნათ საინტერესო დაკავშირებული მოწყობილობები, რომელთა კონტროლიც შეგიძლიათ თქვენი სმარტფონით.

თქვენ შეისწავლით თუ როგორ გამოიყენოთ მიკროკონტროლი და ტრანზისტორი LED- ების მართვისთვის, როგორ დაუკავშიროთ თქვენი მოწყობილობა ინტერნეტს და როგორ გააკონტროლოთ მოწყობილობა თქვენი სმარტფონიდან. მე უბრალოდ ვვარაუდობ, რომ თქვენ გაქვთ ელექტრონიკის ძირითადი ცოდნა, როგორიცაა როგორ გამოიყენოთ ომის კანონი. თუ ოდესმე დაპროგრამებული გაქვთ არდუინო, ეს კიდევ უკეთესი იქნება.

დავიწყოთ იმ მოწყობილობებით, რომელთა აშენებაც მსურს. მოჭრილი სიმების კარგი მხარე ის არის, რომ სულ მცირე ორი ცალია. ამრიგად, მე შემიძლია ავაშენო მინიმუმ ორი მოწყობილობა. დავიწყებ ჩართულ ნათურას, რომელსაც დავდებ მაგიდაზე და შემდეგ დაკავშირებული LED შტრიხით, რომელსაც გამოვიყენებ ჩემი ახალი საძინებლის გასანათებლად. ყველაფერი რაც მე მინდა, არის სმარტფონის გამოყენებით შუქების ჩართვისა და გამორთვის საშუალება.

მაგრამ უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ უნდა დავინახოთ, როგორ მუშაობდა განათება ხელახლა გამოყენებისთვის.

ნაბიჯი 1: საპირისპირო ინჟინერია

ჩვენ გვაქვს ორი LED სტრიქონი, მაგრამ ჩვენ არ ვიცით ძაბვის ვარდნა სიმების ქინძისთავებზე და მიმდინარეობა რაც მათ სჭირდებათ. სამწუხაროდ, მე არ მაქვს მონაცემთა ცხრილი ამ ღირებულებების მისაღებად.

ამ შემთხვევებში, ჩვენ თვითონ უნდა გავარკვიოთ ყველაფერი. მოვაშოროთ გარსი.

ხრახნიანი ხრახნიანი მოხსნის შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია ვნახოთ ძალიან მარტივი წრე. საინტერესო ნაწილი არის LED სიმების ქინძისთავების ირგვლივ, ჩვენ ვხედავთ ძაბვის რეგულატორს (3 ქინძის კომპონენტი), რეზისტორს (შავი ყუთი 100 – ით) და LED სიმების ქინძისთავებს. ცოტა უფრო ახლოს რომ შევხედოთ (სქემის დიზაინი), ჩვენ ვხედავთ, რომ მარეგულირებელი გამოსავალი უკავშირდება LED სტრიქონს, რომელიც თავის მხრივ მიწასთან არის დაკავშირებული 10 ოჰმეტიანი რეზისტორის საშუალებით (100 ნიშნავს 10x10e0). მოდით დავუშვათ რამდენიმე ბატარეა და გავზომოთ ძაბვის ვარდნა სიმების ქინძისთავებზე და მარეგულირებლის გამოსავალსა და მიწას შორის.

მულტიმეტრის გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ ძაბვის ვარდნა დაახლოებით 3V სიმების ქინძისთავებზე (როგორც ეს მოცემულია სურათებში). ჩვენ ასევე ვზომავთ 4.5 ვ რეგულატორის გამომუშავებასა და მიწას შორის. ამრიგად, ჩვენ ვასკვნით, რომ არის ძაბვის ვარდნა 1.5V 10 ohm რეზისტორზე; ჩვენ ასევე შეგვიძლია გავზომოთ იგი. ომის კანონის (U = RI) გამოყენებით, ჩვენ ვიცით, რომ ფილიალში მიმდინარე არის 1.5V / 10 ohm = 0.150A ან 150mA. ჩვენ კვლავ შეგვიძლია გავზომოთ დენი, მაგრამ ჩვენ დაგვჭირდება მულტიმეტრის სერია იმ სტრიქონით, რომლის გაკეთებაც ადვილი არ არის.

ჩვენ ახლა ვიცით, თუ როგორ უნდა მართოს LED სიმები. მოდით ავაშენოთ ჩვენი მოწყობილობა.

ნაბიჯი 2: მასალები და ინსტრუმენტები

აქ არის ის, რაც დაგჭირდებათ მოწყობილობების შესაქმნელად:

- ზოგიერთი screwdrivers to teardown პერსონალი, მე მიყვარს ასეთი ნაკრები

- ზოგიერთი LED სიმებიანი შუქი, თუ გსურთ მოწყობილობების გამრავლება

- ESP8266, ეს იქნება ჩვენი მოწყობილობის ტვინი

- პურის დაფა და რამდენიმე მავთული, ჩვენ გამოვიყენებთ მათ პროტოტიპის ასაშენებლად

- რეზისტორთა ასორტიმენტის ნაკრები და ტრანზისტორების ასორტიმენტის ნაკრები, ასევე შეგიძლიათ შეიძინოთ უფრო დიდი ნაკრები, რომელიც შეიცავს უამრავ სასარგებლო კომპონენტს, მხოლოდ საჭირო კომპონენტების ყიდვაც არის ვარიანტი

თუ გსურთ შექმნათ მუდმივი წრე, დაგჭირდებათ რამდენიმე ინსტრუმენტი და რამდენიმე პროტო დაფა:

- დასაწყებად შეგიძლიათ შეიძინოთ საკმაოდ იაფად შედუღების ნაკრები, თქვენ ნახავთ მრავალ მეტრს, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას საკუთარი ნივთების ინჟინერიის შესაცვლელად, უბრალოდ ფრთხილად იყავით, რომ არ მოახდინოთ მოწყობილობების მანიპულირება მთავარ ან თუნდაც მოწყობილობებთან 30V ზე მეტი DC- ის გამოყენებით.

- საჭრელი ძალიან სასარგებლოა მავთულხლართებისა და კომპონენტების შესაყვანად

- რამდენიმე პროტო დაფა

- მყარი მავთული

დასაწყებად შეიძლება ბევრი ჩანდეს, მაგრამ თქვენ შექმნით მარაგს ნებისმიერი სხვა პროექტისთვის, რაც შეიძლება გქონდეთ. თუ არ გაწუხებთ ლოდინი, შეგიძლიათ შეუკვეთოთ ყველაფერი ალიექსპრესზე გაცილებით დაბალ ფასად. როგორც ალტერნატივა, თუ არ გსურთ შეიძინოთ ეს ინსტრუმენტები, ასევე შეგიძლიათ გადახვიდეთ უახლოეს ჰაკერულ სივრცეში.

დაბოლოს, თქვენ დაგჭირდებათ რამდენიმე საათი ყველაფრის ასაშენებლად (ნაკლები თუ თქვენ უბრალოდ მიჰყვებით ამ სახელმძღვანელოს).

ნაბიჯი 3: როგორ გამოვიყენოთ ტრანზისტორი

ჩვენ ვიცით, რომ LED სიმები მოითხოვს 150mA- ს, მაგრამ ეს იმაზე მეტია, ვიდრე ESP8266– ს შეუძლია უსაფრთხოდ მიაწოდოს მის გამოსასვლელ ქინძისთავებს. თქვენ არ გსურთ მიკროკონტროლერზე GPIO პინზე 12mA- ზე მეტის მართვა. ამ შეზღუდვის გადასალახად დაგჭირდებათ რაიმე სახის გადამრთველი, რომლის კონტროლიც შესაძლებელია მიკროკონტროლის მიერ. ყველაზე გავრცელებული კონცენტრატორები არის სარელეო და ტრანზისტორი. სარელეო, რა თქმა უნდა, იმუშავებს, მაგრამ იქნება უფრო მოცულობითი, უფრო ძვირი და უმეტეს დროს თქვენ მოგინდებათ ტრანზისტორი გამოიყენოთ სარელეო მართვისთვის.

ჩვენ გამოვიყენებთ ტრანზისტორებს ორივე მოწყობილობისთვის. იმისათვის, რომ გამოვიყენოთ ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი, ჩვენ უნდა გამოვყოთ დენი მის ბაზაზე. დენი, რომელიც მიედინება LED სიმებიანი იქნება პროპორციული იმ დენის, რომელიც მიედინება ბაზაზე.

თქვენ შეგიძლიათ ითამაშოთ Arduino– სთან და ტრანზისტორთან Tinkercad– ზე, რათა გაეცნოთ როგორ მუშაობს ყველაფერი. მე შევქმენი ძირითადი სიმულაცია, რომლის შეცვლაც შეგიძლიათ. თუ გსურთ მეტი გაიგოთ Tinkercad– ის შესახებ, შეგიძლიათ მიყევით ამ საოცარ სამეურვეოს: როგორ გამოვიყენოთ Tinkercad თქვენი ტექნიკის შესამოწმებლად და განხორციელებისთვის.

თქვენ ხედავთ, რომ ტრანზისტორი მუშაობს დახურულ გადამრთველად, როდესაც GPIO გამომავალი მაღალია და ღია გადამრთველის მსგავსად, როდესაც GPIO გამომავალი დაბალია. თქვენ ასევე შეგიძლიათ ითამაშოთ რეზისტორების მნიშვნელობებით. სერიული რეზისტორი LED– ით ზღუდავს მიმდინარე დინებას LED– ით და ტრანზისტორის ფუძესთან დაკავშირებული რეზისტორი გააკონტროლებს LED– ით გადინებულ მაქსიმალურ დენს. თუ თქვენ გაზრდით ბაზის რეზისტორს, თქვენ არ დაუშვებთ საკმარის დენს LED- ზე და სინათლე უფრო მკრთალი იქნება.

თქვენ შეგიძლიათ გადახედოთ ჩემს ჩანაწერებს, რომ ნახოთ რა რეზისტორულ ღირებულებებს ვირჩევ მოწყობილობებისთვის. მე შემეძლო გამომეყენებინა 3.3 ვ გამომავალი 5 ვ გამომავალი ნაცვლად, მაგრამ მაშინ არ მექნებოდა შესაბამისი რეზისტორები სქემის ასაშენებლად. ნუ მოგერიდებათ ტრანზისტორის მონაცემების წაკითხვა ტრანზისტორის მოგების მოსაძებნად.

ახლა ავაშენოთ პროტოტიპი.

ნაბიჯი 4: შექმენით წრედის პროტოტიპი

ჩვენ დაგვჭირდება LED სიმებიანი მავთულის მომზადება. პირველი მოდით დავჭრათ პირველი ნახევარი, რომ გამოვყოთ ბატარეების დამჭერი. შემდეგ, მავთულის გაშიშვლება, მე გამოვიყენე ტერმინალის ბლოკი, რომ დავამყარო LED სტრიქონი პურის დაფაზე. ჩვენ ასევე დაგვჭირდება ESP8266, მე გამოვიყენე D1 მინი კლონი, ორი რეზისტორი და ტრანზისტორი.

მე ვირჩევ p2222a ტრანზისტორს, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ ნებისმიერი NPN ტრანზისტორი. თქვენ უბრალოდ უნდა გადახედოთ რეზისტორების მნიშვნელობებს ტრანზისტორის მოგების მიხედვით, რომელიც შეგიძლიათ ნახოთ ტრანზისტორის მონაცემთა ცხრილში. მე ვირჩევ 1k ohm ბაზის რეზისტორს და 15 ohm LED რეზისტორს. ბაზას ამოძრავებს GPIO5 ან D1.

შეინახეთ ბატარეის დამჭერი, რადგან ის შეიძლება სასარგებლო იყოს სხვა პროექტისათვის ან თუნდაც ახლად შექმნილი მოწყობილობების დასაძალად.

მიჰყევით სახელმძღვანელოს, თუ როგორ უნდა ატვირთოთ პროგრამა ESP8266– ზე Arduino IDE– ით, ატვირთეთ მოციმციმე პროგრამა, რომელიც შეცვლის LED_BUILTIN– ს D1– ით და ახლა შეგიძლიათ ისიამოვნოთ მოციმციმე LED სტრიქონით.

თუ წრე არ მუშაობს თქვენთვის, შეეცადეთ შეცვალოთ LED მავთულები, რადგან თქვენ გჭირდებათ ანოდის დაკავშირება LED რეზისტორთან. მე ყოველთვის ვაბრუნებ მავთულს …

გამოიყენეთ მულტიმეტრი, რათა შეამოწმოთ კავშირი და ძაბვის ვარდნა. თქვენ უნდა ნახოთ 3.3V D1 და მიწას შორის, როდესაც გამომავალი მაღალია. თქვენ ასევე უნდა ნახოთ 3V ძაბვა LED სიმების მავთულებს შორის.

მოციმციმე LED სტრიქონის ქონა კარგია, მაგრამ როგორ შეგვიძლია გავაკონტროლოთ LED სტრიქონი ჩვენი სმარტფონით?

ნაბიჯი 5: თქვენი სმარტფონის გამოყენებით LED სიმებიანი შუქების მართვის მიზნით - ნაწილი I

თქვენ უნდა დააინსტალიროთ ბლინკის აპლიკაცია თქვენს სმარტფონზე.

მას შემდეგ, რაც აპლიკაცია დაინსტალირდება, შექმენით ახალი პროექტი. ბლინკი გამოგიგზავნით ელ.წერილს ნიშნით (ექვსკუთხა სიმბოლოების სერია), რომელიც დაგჭირდებათ თქვენი ESP8266 პროგრამისთვის. შექმენით ღილაკი, რომელიც იმოქმედებს როგორც გადამრთველი. ღილაკმა უნდა მართოს ESP8266– ის GPIO5 ან D1 პინი. ახლა თქვენ შეგიძლიათ ითამაშოთ თქვენი პროექტი. გაითვალისწინეთ, რომ აპლიკაცია გეტყვით, რომ მოწყობილობა ხაზგარეშეა.

თქვენ შეგიძლიათ მოგვიანებით შეცვალოთ პროექტი, რომ დაამატოთ ტაიმერები, რომლებიც გააკონტროლებენ განათებას.

ნაბიჯი 6: თქვენი სმარტფონის გამოყენებით LED სიმებიანი შუქების მართვის მიზნით - ნაწილი II

გახსენით თქვენი Arduino IDE. თქვენ დაგჭირდებათ ბლინკის ბიბლიოთეკის დაყენება; ამისათვის უბრალოდ მიჰყევით ჩემს მიერ გაკეთებულ ეკრანის სურათებს. გადადით მენიუში "ინსტრუმენტები", დააწკაპუნეთ "ბიბლიოთეკების მართვაზე", მოძებნეთ "ბლინკი" და დააინსტალირეთ უახლესი ვერსია.

ახლა თქვენ შეგიძლიათ გახსნათ მაგალითი, რომელიც დააინსტალირებს ბლინკს ESP8266 თქვენთვის. მაგალითი ნაჩვენებია ეკრანის ანაბეჭდებზე.

დარწმუნდით, რომ თქვენ შეარჩიეთ სწორი დაფა, ჩემს შემთხვევაში "D1 mini" და სწორი პორტი.

განაახლეთ კოდი თქვენი wifi SSID და პაროლით (ჩვეულებრივ WPA ან WEP გასაღები ინტერნეტ ყუთში), ასევე დაგჭირდებათ ელ.წერილით მიღებული ნიშნის შევსება.

ახლა თქვენ შეგიძლიათ ატვირთოთ კოდი ESP8266- ში. მას შემდეგ, რაც კოდი აიტვირთება, დაელოდეთ რამდენიმე წამს, რათა დარწმუნდეთ, რომ თქვენი მოწყობილობა WiFi- ში არის დაკავშირებული თქვენს ინტერნეტ როუტერთან და თქვენ შეძლებთ შუქების კონტროლს თქვენს მიერ შექმნილი ბლინკის ღილაკის გამოყენებით.

ახლა თქვენ გაქვთ IoT მოწყობილობა! თუ გსურთ, შეგიძლიათ გაჩერდეთ იქ, მაგრამ არ დაგავიწყდეთ "რესურსების" განყოფილების წაკითხვა. თუ გსურთ გაერთოთ და შექმნათ მუდმივი წრე და დანართი, განაგრძეთ კითხვა.

ნაბიჯი 7: შექმენით მუდმივი წრე (ბონუსი)

დროა შეიქმნას მუდმივი წრე. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ეს და ეს ვიდეო, რომ გაიგოთ შედუღების შესახებ. მე გამოვიყენე სტანდარტული პროტო დაფა ESP8266– ის სათაურით. ამ გზით, თუ მსურს მიკროკონტროლერის ხელახლა გამოყენება სხვა პროექტისთვის, შემიძლია. თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ მიკროკონტროლის შედუღება პირდაპირ თქვენს პროტო დაფაზე. თუ არ ხართ დარწმუნებული შეარჩიეთ პროტო დაფა, რომელიც ჰგავს პურის დაფას; თქვენ შეძლებთ ხელახლა გამოიყენოთ თქვენი breadboard კავშირები.

მე დავუშვი ორი შეცდომა ჩემს პირველ მოწყობილობასთან. მე არ გამომიყენებია ტერმინალური ბლოკი LED სტრიქონისთვის … და მავთულები გადავაბრუნე. თქვენ შეგიძლიათ მიუთითოთ უარყოფითი ან დადებითი მავთული, მაგრამ ტერმინალური ბლოკის გამოყენება რეკომენდირებულია. მეორე შეცდომა ის არის, რომ მე გამოვიყენე 3.3V LED ძაფის მართვის მიზნით, რის შედეგადაც დაბნელდა შუქი. თუ თქვენ, ჩემს მსგავსად, დაუშვებთ შეცდომებს, არ ინერვიულოთ, ადვილია შედუღების ამოღება და რეზისტორების მნიშვნელობების შეცვლა ან კავშირების განახლება. თქვენ შეგიძლიათ კიდევ დაამატოთ მეტი კომპონენტი მოგვიანებით!

ახლა, როდესაც თქვენ გაქვთ მუდმივი წრე, დროა ავაშენოთ მისი დანართი.

ნაბიჯი 8: შექმენით დანართი (ბონუსი)

მე მივყევი sparkfun– ის გაკვეთილს Tinkercad– ზე, რომ ავაშენო დანართი ჩემი მოწყობილობებისთვის. მე დავბეჭდე დანართი ჩემი ახლად შეძენილი Prusa i3 MK3 გამოყენებით PLA ძაფით (20% შევსება და 0.2 მმ). ეს ფაქტიურად პირველია ჩემთვის და მე უკვე დავუშვი ორი შეცდომა, რომელსაც სურათებზე ხედავთ. ჩემს პირველ კორპუსს არ ჰქონდა საჭირო ადგილი USB დანამატისთვის და ხვრელები არ იყო გასწორებული. შემდეგ მე შევიმუშავე ახალი ვერსია უკეთესი მორგებით, რომელსაც ასევე შეუძლია დაფაროს სახურავი. თქვენ შეგიძლიათ დაზოგოთ დრო და გარკვეული თანხა მხოლოდ დაბეჭდვისთვის საჭირო ნაწილის დასაბეჭდად, რათა შეამოწმოთ მორგებული წრე.

ახლა თქვენ გაქვთ ორი IoT მოწყობილობა, რომელთა კონტროლი შეგიძლიათ ბლინკის გამოყენებით. ცა ზღვარია. თქვენ შეგიძლიათ მთლიანად გააფართოვოთ პროექტი ყოფნის დეტექტორით, რომელიც აკონტროლებს შუქებს, ტაიმერით, რომელიც გამორთავს შუქებს გარკვეული დროის შემდეგ, ან თუნდაც LED სიმებიანი ნათურების გამოყენებით, როგორც შეტყობინების სისტემას; მათ შეუძლიათ დახუჭონ ელ.ფოსტის მიღებისას.

ბედნიერი გატეხვა!

ნაბიჯი 9: რესურსები

მე არ შემიძლია საკმარისად გირჩიოთ ეს წიგნი: შექმენით: ელექტრონიკა: სწავლა აღმოჩენის გზით. თქვენ შეგიძლიათ გაეცნოთ ტრანზისტორებს, კონდენსატორებს და უამრავ სხვა საინტერესო ნივთს ელექტრონიკის შესახებ. მას აქვს საჭირო ცოდნა ელექტრონიკის კომპონენტებთან მუშაობის დასაწყებად. ESP8266, Blynk და Tinkerpad– ის შესახებ თქვენს ახლად შეძენილ ცოდნასთან ერთად, თქვენ შეძლებთ შექმნათ ძალიან საინტერესო ნივთები.

ბევრი რამის სწავლა შეგიძლიათ YouTube– ის ვიდეოების ყურებისას. მე გირჩევთ შემდეგ არხებს:

- EEV ბლოგი

- დიდი შოტლანდია!

- ხანის აკადემია

მე საკმარისად მამაცი ხართ, შეგიძლიათ მიიღოთ მეტი ცოდნა edo ან coursera კურსების შემდეგ IoT ან ელექტრონიკის შესახებ.