Автоматтык кирүү жарыгы: 10 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Мен үйдүн кире беришине автоматтык жарыктандырууну орноткум келет. Көпчүлүк учурларда, PIR (Пассивдүү инфракызыл сенсор) кыймылын аныктоочу которгуч жана чырак аткарат, бирок мен бул идеяны таштайм, анткени сенсор сыртта тиркелгендей болуп көрүнөт.

Бул долбоордогу менин максатым:

1. Жарыктын көрүнүшү жөнөкөй жана төмөн көрүнүшү керек.
2. Долбоордо жаңы нерселерди сынап көрүү жана жаңы идеяларды текшерүү менин да кызыгуум:

• Татаал геометрия үчүн 3D Басып чыгарууну колдонуңуз.
• Райондук дизайн, ПХБ (Басылган схема) Электроника үчүн макет жана прототиптөө.
• Мен буга чейин WiFi-MCU (микроконтроллер) ESP32 колдонгон элем. Биз MCU менен http-сервер аркылуу өз ара аракеттене алганыбыз үчүн, сенсорлордун сигналын окуп, жарыктын параметрлерин коюу үчүн вебге негизделген интерфейске ээ болуу ыңгайлуу эмеспи?

Бул идеялардын негизинде мен Mockup жасадым жана анын иштээрин ырастадым; Мен жарыктандыруу системасын иштеп чыгып, жасайм.

Эскертүү:

• Бул долбоордо айтылган физикалык өлчөмдөр 1м х 1,5м аянтты жарыктандыруу үчүн. Сиз аны дизайныңызды масштабдоо үчүн шилтеме катары колдоно аласыз.
• Бул долбоордун кээ бир иштери коркунучтуу болушу мүмкүн, тестирлөө жана орнотуу алдында керектүү чараларды көрүңүз.
• Менде тетиктерди жасоо үчүн бардык жабдуулар жана шаймандар жок. Натыйжада, мен 3D басып чыгаруу жана ПХБ өндүрүү жумуштарын кесиптик студияларга тапшырам. Fusion 360 жана EAGLE сыяктуу CAD бул сценарийде көп жардам берет. Кийинки бөлүмдөрдө кененирээк сүйлөшөм.

1 -кадам: Дизайнды карап чыгуу, макети жана модели

Менин оюм жарыктандыруу системасын жыгач бөлүктүн ичине "жашыруу", бирок тешик аркылуу жарыктандырууга мүмкүнчүлүк берүү.

Мен биринчи жолу бүт сахнаны моделдөө үчүн Fusion360 колдоном. Сиз аны кантип колдонуу керектигин үйрөткүчкө кире аласыз. CAD дизайн стадиясында жакшыраак визуалдаштыруу үчүн көп жардам берет.

Мисалы, биз инфракызыл датчиктерди колдонуп, жакындап калган адамдардын бардыгын байкап, жарыкты күйгүзөбүз. Ошондуктан сенсорлор так жайгашуусу керек. Биз моделге инфракызыл нур жолун гана тарта алабыз. Сенсорлорду каалагандай буруңуз жана жылдырыңыз, эч кандай татаал эсептөө жок.

Акыр -аягы, мен муну мындай кылдым:

• Ачылышын түзүңүз жана анын үстүнө LED диодун орнотуңуз.
• Фоторесистор бөлмө жарык үчүн караңгы экенин текшерет.
• Мен 2 алыс аралыкка инфракызыл сенсорлорду колдонуп, кире беришке жакындап калган кишини, эгер ал жетиштүү жакын болсо жарыкты күйгүзүп жатканын аныктайм.
• Дагы бир кыска диапазондогу инфракызыл сенсор эшик ачылаарын текшерет.
• Ачылышы тар, ошондуктан сенсорлорду так позицияга коюшубуз керек. Биз ошондой эле LED жарыктын ачылышынан өтүү үчүн рефлектор керек. Биз бул 2 максаттарды аткаруу үчүн бир бөлүгүн (сенсорлордун кармагычы) 3D-басып чыгара алабыз.
• WiFi аркылуу тутумдун мониторинги жана параметрлерин тууралоо: сенсордун көрсөткүчтөрү азыр кандай? Жарыкты күйгүзүү канчалык жакын? Жарык канчалык караңгыда күйүшү керек? Лампа канча убакыт күйүп турушу керек? Биз ESP32 сыяктуу WiFi MCUну колдонуу менен веб браузер аркылуу жарыкты көзөмөлдөй алабыз.

2 -кадам: ачылыш жасоо

Куралдар:

• Square Reler
• Кол менен же электр менен иштөө.
• Бургулоо - кол менен бургулоо же жыгачтан жана пластмассадан бургулоого жөндөмдүү ар кандай электр айдоочу.
• Файл
• Шпатель, Зумур кагазы жана Paintbrush - бетин баштапкы абалына жана түсүнө кайтаруу үчүн.

Материалдар:

• Акрил тилкелери - Кырылган материал жетиштүү калың болгон шартта жакшы (~ 5мм)
• Гипс
• Interior Paint

Жол -жоболор:

1. Ачуу өлчөмүн аныктоо үчүн акрил шаблон жаса. Мен 4 акрил тилкесин тизип, аларды жабыштырам. Квадрат сызгычты колдонуп, алардын бири -бирине 90 градус экенине ынануу үчүн. Ачылуунун өлчөмү 365mm X 42mm.
2. Калыпка 4 монтаж тешиги кылып, анан бурамалар менен отсегге бекитүү керек.
3. Четтерин тешип, керексиз жерди көрүңүз.
4. Файлды колдонуп, ашыкча материалды алып салыңыз жана шаблондун боюна түз кылыңыз.
5. Калыпты алып салуу. Гипсти монтаж тешиктерине жана жыгач бетине сүйкөп коюңуз.
6. Үстүн кум менен шыбап коюңуз. Бул кадамдарды бети жылмакай болгонго чейин кайталаңыз.
7. Бетин боёгула.

3 -кадам: LED Ассамблеясын жасоо

Куралдар:

• Араа - колго же электр менен иштөө.
• Бургулоо - кол менен бургулоо же жыгачтан жана пластмассадан бургулоого жөндөмдүү ар кандай электр айдоочу.
• Wire Stripper
• Кандооч

Материалдар:

• Ø20мм ПВХ түтүктөрү жана кармагычтары.
• 5W G4 LED лампа жана розетка x5
• Электр кабелдери
• Solder зым
• Чыңалуучу түтүктү угуңуз

Жол -жоболор:

1. Чырактын денеси катары 355 мм болгон PVC түтүкчөлөрүн кесип алыңыз.
2. Эки учуна эки түтүк кармагычты стенд катары орнотуңуз.
3. LED розеткалары үчүн ПВХ түтүгүндө беш Ø17мм тешик бургулаңыз.
4. LED розеткаларын салыңыз жана кабелдер түтүктөн чыгып кете турганчалык узун экенин текшериңиз, эгерде алар өтө кыска болсо, кабелди узартыңыз. Биз жарык булактары катары 5W G4 LED чырактарын колдоно турган болсок, ток 220VAC булагы үчүн ~ 23mA болот. Мен AWG#24 лента зымдарын баштапкы кабелди ширетүү үчүн колдоном. Кысылган түтүктү бириктирилген жерди коргоо үчүн колдонуңуз.
5. LED лампаларын LED розеткаларына орнотуңуз.
6. LED лампаларын параллель туташтырыңыз.

4 -кадам: сенсор кармагыч жасоо

Мен биринчи сенсор кармагычын моделдөө үчүн Fusion360 колдоном. Орнотууну жана өндүрүштү жөнөкөйлөтүү үчүн, сенсор кармагыч дагы жарык чагылтуучу катары кызмат кылат жана алар бир бөлүктөн турат. Сенсордун кармагычында IR диапазонунун сенсорлорунун формаларына төп келген боштуктар болушу керек. Бул Fusion360 колдонулганда оңой жасалышы мүмкүн:

1. Сенсорлорду жана сенсор кармагычты каалаган позициясына импорттоп, жайгаштырыңыз [2 -кадамда көрсөтүлгөндөй]
2. Кармоочу менен сенсорлордун ортосундагы капталган көлөмүн текшерүү үчүн кийлигишүү буйругун колдонуңуз.
3. Сенсорлорду кармаңыз жана кармагычта капталган көлөмдү алып салыңыз.
4. Моделди жаңы бөлүк катары сактаңыз. Орнотуу көңдөйдөрү эми сенсорлордун формасына ээ!
5. Биз ошондой эле өндүрүштүн толеранттуулугун эске алышыбыз керек: сенсордун өлчөмү сабырдуулук ± 0.3мм жана 3D басып чыгаруунун толеранттуулугу ± 0.1мм. Мен тазалоонун туура келүүсүн камсыз кылуу үчүн көңдөйлөрдүн баардык контакттык беттеринде 0.2мм сырткы ордун жасадым.

Модель 3D басып чыгаруу үчүн студияга жөнөтүлөт. Өндүрүштүн баасын төмөндөтүү үчүн, мен 2мм кичинекей калыңдыгын колдонуп, материалды үнөмдөө үчүн бош үлгүлөрдү түзөм.

3D басып чыгаруу убактысы болжол менен 48 саатты түзөт жана баасы $ 32. Мен алганда даяр бөлүгү мурунтан эле кумдалган болчу, бирок ал өтө орой. Мен ошон үчүн беттерди 400 гранттуу нымдуу кум менен сүртөм, андан кийин интерьерди ак боек менен чачам.

5 -кадам: Райондук дизайн

Максаттар жана ойлор

• Менде ширетүүчү меш жок, ошондуктан DIP пакетиндеги бөлүктөр гана эске алынат.
• Бир тактай дизайны: ПХБ AC-DC электр менен камсыздоо бирдигин камтыган бардык компоненттерди камтыйт.
• Энергияны үнөмдөө: Кире бериш караңгы болгондо гана сенсорлор менен LED лампаны күйгүзүңүз.
• Алыстан конфигурация: MCU параметрлерин WiFi аркылуу коюңуз.

Район кантип иштейт

• AC кубаттуулугун Терминалдык кутуча аркылуу киргизүү (TB1), Фузе коргоо (XF1) менен.
• Чакан AC-DC электр булагы (PS1) ESP32 MCU (JP1 & 2) тактасына жана сенсорлорго 5VDC кубатын берүү үчүн колдонулат.
• WiFi MCU ESP32 (NodeMCU-32S) ADC каналын (ADC1_CHANNEL_7) колдонуу менен Фоторезистордон (PR) чыңалуу сигналын окуйт. Эгерде сигнал босогодон төмөн болсо, бардык 3 инфра-кызыл сенсорлорду иштетүү үчүн GPIO pin22 аркылуу MOSFETти (Q1) күйгүзүңүз.
• Дагы 3 ADC каналы (ADC1_CHANNEL_0, ADC1_CHANNEL_3, ADC1_CHANNEL_6) 3 инфра-кызыл сенсор сигнал чыгаруу үчүн (IR_Long_1, IR_Long_2, IR_Short). Эгерде сигнал босогодон жогору болсо, GPIO пин 21 аркылуу MOSFETти (Q2) күйгүзүңүз, ал SSR (K1) күйгүзөт жана TB1ге туташкан LED лампаларын күйгүзөт.
• MCU текшерет, WiFi Toggle (S1) күйгүзүлгөнүн (ADC1_CHANNEL_4) аркылуу текшерип, MCUда коюлган параметрлерге уруксат берүү үчүн WiFi Тапшырмасын аткарат.

Тетиктер тизмеси

1. NodeMCU-32S x1
2. Жакшы IRM-10-5 Power Supply x1
3. Omron G3MC-202P-DC5 Solid State Relay x1
4. STP16NF06L N-Channel MOSFET x2
5. Sharp GP2Y0A710K0F аралыкты өлчөө сенсор x2
6. Sharp GP2Y0A02YK0F аралыкты өлчөө сенсор x1
7. Аялдын башы 2.54мм -19 төөнөгүчтөр x2 (же баштыктардын ар кандай айкалыштары)
8. HB-9500 9.mm аралыгы Терминал блогу 4-pin2 (HP-4P) x1
9. KF301 5.08мм аралыгы Терминал блогунун туташтыргычы 2-казык x1
10. KF301 5.08mm аралыгы Терминалдык блоктун туташтыргычы 3-пинс x3
11. SS-12D00 1P2T Toggle Switch x1
12. BLX-A Сактандыргыч кармагыч x1
13. 500mA Fuse
14. PhotoResistor x1
15. 1k Ом резисторлору x3
16. 0.1uF конденсаторлор x3
17. 10uF Конденсатор x1
18. M3X6mm нейлон бурамалары x6
19. M3X6mm нейлон эсептегич бурамалар x4
20. M3X8mm нейлон аралыгы x4
21. M3 нейлон жаңгактары x2
22. Пластикалык корпус (өлчөмү 86мм х 84ммден чоң)
23. 2W 33k Ohm резистору x1 (Милдеттүү эмес)

Көңүл буруңуз, аз кубаттуулуктагы LED дагы деле Катуу абал релеси ӨЧҮП турса дагы, жаркырап турушу мүмкүн, бул катуу абал релесинин ичиндеги снайперден улам. Бул маселени чечүү үчүн сизге LED лампасы менен параллель туташкан резистор жана конденсатор керек болушу мүмкүн.

6 -кадам: ПХБнын жайгашуусу жана курулушу

Биз схеманы жасоо үчүн универсалдуу PCB прототибин колдоно алабыз. Бирок мен EAGLE CADдын схемасын жана макетин иштеп чыгууга аракет кылам. Тактанын сүрөттөрү (Gerber файлы) ПХБнын прототиптөө студиясына даярдалуу үчүн жөнөтүлөт.

1oz жез менен 2 катмарлуу FR4 такта колдонулат. Тешикти орнотуу, Тешик аркылуу Каптоо, Ысык Аба Солоюнун Нивелирлөө, Лайк маскасынын катмары, Silkscreen тексти сыяктуу өзгөчөлүктөр камтылган. 10pcs (MOQ) ПХБ жасоо наркы ~ US $ 4.2 - иштин мындай сапатына ылайыктуу баа.

PCB дизайны үчүн EAGLEди колдонуу боюнча жакшы окуу куралдары бар.

Sparkfunдан:

• EAGLE колдонуу: схемалык
• EAGLE колдонуу: Board Layout

Илья Михелсондун жакшы Youtube үйрөткүчү:

• Eagle PCB үйрөткүчү: Схемалык
• Eagle PCB үйрөткүчү: Макет
• Eagle PCB үйрөткүчү: Дизайнды бүтүрүү
• Eagle PCB үйрөткүчү: Ыңгайлаштырылган китепкана

ПКБга компоненттерди салыңыз жана арткы жагында ширетүү. Катуу абал эстафетасын, сактандыруу кутучасын жана конденсаторлорду ысык желим менен бекемдеңиз. Пластикалык корпустун түбүндөгү тешиктерди тешип, нейлон аралыгын орнотуңуз. Каптал дубалдарына кабелдик туташууларга уруксат берүү үчүн тешиктерди жасаңыз. PCB Ассамблеясын бөлгүчтөрдүн үстүнө орнотуңуз.

7 -кадам: сенсор кабелдерин узартыңыз

Түпнуска сенсор кабелдери өтө кыска жана узартууну талап кылат. Мен сигнал чыңалуусуна кийлигишүүдөн ызы -чууну азайтуу үчүн корголгон 22AWG сигнал кабелин колдоном. Калкан сенсоруна Жерге, Vcc жана Vo башка зымдарга туташтырылган. Кичирейүүчү түтүк менен муунду коргоңуз.

Фоторезисторду ушинтип узартыңыз.

8 -кадам: Ассамблея

1. LED жыйындысын орнотуңуз, стендге силикон же ысык клей сүйкөп, аны отсегине бекитиңиз.
2. LED жыйындысын жабуу үчүн сенсор кармагычты орнотуңуз. 3 инфра-кызыл сенсорду сенсор кармагычтарына орнотуңуз.
3. Бурчка жакын бөлмөдө Ø6.5mm тешик бургулаңыз. Фоторезисторду салыңыз, аны жана кабелди ысык жылуулук клейи менен оңдоңуз.
4. Башкаруу схемасы камтылган дубалды дубалга орнотуңуз.
5. Төмөнкү зым байланыштарын жасаңыз:

• AC кубат булагы чынжырдын "AC IN".
• Светодиоддук лампанын кубаты "AC OUT" схемасына.
• Инфракызыл сенсорлор: Vcc - "5V", GND - "GND", Vo - "Vout" чынжырында
• Ротордагы "PR" га фоторезистор.

9 -кадам: Камтылган программа жана орнотуу

Программалык камсыздоонун баштапкы кодун бул GitHub шилтемесинен жүктөп алсаңыз болот.

WiFi которуштуруу баскычын күйгүзүп, аппаратты күйгүзүңүз. MCU демейки боюнча SoftAP режимине кирет жана сиз "ESP32_Entrance_Lighting" кирүү чекитине WiFi аркылуу туташа аласыз.

Браузерде 192.168.10.1 өтүңүз жана төмөнкү функцияларга кириңиз:

1. Браузерди жүктөө аркылуу OTA Firmware Update.
2. Параметрлерди коюу:

• PhotoResistor - сенсорлор иштей турган ылдыйдагы Photoresistor Trigger деңгээли (12 бит ADC диапазону 0-4095)
• IR_Long1 - Узак диапазондогу Infrared Sensor 1 чыракты күйгүзө турган аралык (12 бит ADC диапазону 0-4095)
• IR_Long2 - Узак диапазондогу Infrared Sensor 2 чыракты күйгүзө турган аралык (12 бит ADC диапазону 0-4095)
• IR_Short - Кыска диапазондогу инфракызыл сенсор чыракты күйгүзө турган аралык (12 бит ADC диапазону 0-4095)
• Жарык күйүү убактысы - Лампанын иштөө мөөнөтү (миллисекунд)

"Жаңыртууну" чыкылдатыңыз, триггердин деңгээлин текст кутучаларындагы маанилерге орнотот.

Жарыктын деңгээли фоторезистордун триггер деңгээлинен төмөн болгон шартта "Сенсордук сурамжылоону" чыкылдатыңыз.

10 -кадам: Бүтүр

Андан ары жакшыртуу боюнча кээ бир ойлор:

• MCU терең уйку режими/Ultra Low Power копроцессору энергия керектөөнү азайтуу үчүн.
• Тезирээк жооп берүү үчүн салттуу HTTP билдирүүсүнүн ордуна веб -сокетти/коопсуз веб -сокетти колдонуу.
• Лазердик диапазондор сыяктуу арзан компоненттерди колдонуу.

Бул долбоордун материалдык баасы 91 доллардын тегерегинде - бир аз кымбат, бирок мен жаңы нерселерди сынап көрүп, технологияны изилдөөгө татыктуу деп ойлойм.

Долбоор аяктады жана ал иштейт. Бул нускамадан ырахат аласыз деп үмүттөнөбүз.