Алыстан башкарылуучу компьютер үстөлү: 8 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Жакында мен бир көйгөйгө туш болдум, менин жалкоолугум мен үчүн үйдөгү чоң көйгөйгө айланды. Мен уктаар замат, мен компьютеримде кээ бир сериялары ойногон, жакшы жарык берүүчү жарыкты койгум келет. Бирок … Эгер мен бул нерселерди өчүргүм келсе, мен ар дайым ӨТҮП, кол менен өчүрүүм керек. Ошентип, мен бүт компьютердин үстөлү үчүн толук контроллерди курууну чечтим, ал жерде мен мониторлорду жана жарыкты күйгүзүп жана өчүрүп, алыстан башкаруу пультумдагы тиешелүү баскычты басуу менен динамиктердин үнүн жана LED тилкесинин жарыктыгын тууралоону чечтим.

Долбоор IR алыстан башкарылган PC столу / жумушчу столунун контролеру. Бул күндөрү IR пультторунун көптөгөн түрлөрү бар, бирок бул көйгөй эмес. Бул контроллер жөнгө салынат жана колдонулган сенсорубуз үчүн туура протоколду колдогон IR алыстан башкаруунун ар кандай түрү менен жупташтырылышы мүмкүн (муну кийинчерээк карайбыз).

Контролдонуучу компьютердик столдун функция столу төмөнкүлөр:

1. AC Power Control: 220VACка туташтырылган мониторду күйгүзүү/өчүрүү
2. DC Power Control: DC кубатына туташтырылган мониторду күйгүзүү/өчүрүү (48В чейин)
3. Audio Volume Control: Динамиктерге берилген стерео үнүн толук көзөмөлдөө
4. LED Strip Lighting Control: LED тилкесинин жарыктыгынын толук көзөмөлү

Түзмөктүн туура иштелип чыккан колдонуучу интерфейси жана жөнгө салынуучу механикалык бөлүмдөрү бар, алар курууну жана колдонууну оңойлоштурат:

1. Дисплей: Бардык башкарылуучу системалардын реалдуу убактысы 16x4 ЖК дисплейинде көрсөтүлөт
2. RGB LED: Системага кошумча кайтарым байланыш үчүн, мунун максаты - колдонуучунун IR пультунан кабыл алынган сигнал бар экенин моюнга алуу.
3. Жупташтыруу системасы: Түзмөктө жупташуу процесси үчүн басуу керек болгон бир баскыч бар. Жупташтыруу процесси башталганда, дисплейде көрсөтүлгөн көрсөтмөлөрдү аткаруу менен биз каалаган IR пультун биздин түзмөккө жупташтыра алабыз.

Биз негиздерди карап чыккандан кийин, аны куралы!

1 -кадам: түшүндүрмө

Дизайн татаалдыгынан улам, түзмөктүн иштешин жөнөкөй деп эсептесе болот. Блок -схемада көрүнүп тургандай, "мээ" - AVR микроконтроллери, калган бөлүктөрдүн баары ушул "мээ" тарабынан башкарылат. Бүт сүрөттү мээбизде ирээтке келтирүү үчүн, дизайнды блок-блокко сүрөттөп берели:

Электр менен камсыздоо бирдиги: Тандалган түзмөктүн энергия булагы - бул системага 24VDC киргизүүнү камсыз кылууга жөндөмдүү LED тилкеси PSU. Микроконтроллер, реле, санарип потенциометрлер жана аудио күчөткүчтөрдүн бардыгы 5В иштейт, ошону менен конструкцияга DC-DC баскычын түшүргүч кошулду. Сызыктуу жөнгө салуучунун ордуна DC-DCнин негизги себеби-бул кубаттуулуктун таралышы жана натыйжалуулуктун жоктугу. Биз 24V киргизүү жана 5V чыгаруу менен классикалык LM7805ти колдонобуз деп ойлойбуз. Качан ток олуттуу мааниге жеткенде, сызыктуу жөндөгүчтө жылуулук түрүндө тарай турган күч чоң болот жана өтө ысып кетиши мүмкүн, аудио микросхемаларга ызы -чуу кошуп:

Pout = Pin + Pdiss, ошондуктан 1Ада биз төмөнкүлөргө жетишебиз: Pdiss = Pin - Pout = 24*1 - 5*1 = 19W (чачыраган күч).

Микроконтроллер: Кодду мүмкүн болушунча тезирээк жазуу үчүн, мен Arduino UNO такталарында кеңири колдонулган AVR негизиндеги ATMEGA328P тандадым. Дизайн талаптарына ылайык, биз дээрлик бардык перифериялык колдоону колдонобуз: Үзгүлтүктөр, таймерлер, UART, SPI et cetera. Бул системанын негизги блогу болгондуктан, ал аппараттын бардык бөлүктөрү менен өз ара байланышта

• Колдонуучу интерфейси: Түзмөктүн алдыңкы панели колдонуучу менен баарлаша турган бардык бөлүктөрдү камтыйт:

  1. IR Sensor: IR алыскы маалыматтарды декоддоо үчүн сенсор.
  2. Push-Button: IR пультун түзмөккө жупташтыруу үчүн талап кылынат
  3. RGB LED: Эстетикалык тиркеме системанын маалыматын кабыл алуу боюнча кайтарым байланышты камсыз кылат
  4. LCD: аппараттын ичинде эмне болуп жатканын графикалык чагылдыруу

Мониторлорду көзөмөлдөө: Компьютердин мониторлорунда кубаттуулукту алмаштырууга жөндөмдүү болуу үчүн, чоң чыңалуу мааниси менен күрөшүү керек. Мисалы, менин Samsung мониторлорум электр конфигурациясын таптакыр бөлүшпөйт: бири 220VAC менен камсыздалат, ал эми экинчиси 19.8V өзүнүн PSU менен иштейт. Ошентип, чечим монитордун электр линияларынын ар биринин релелик схемасы болчу. Бул реле MCU тарабынан көзөмөлдөнөт жана толугу менен бөлүнгөн, бул ар бир монитор үчүн монитордун электр өткөрүмдүүлүгүн көз карандысыз кылат

Жарыкты башкаруу: Менде 24VDC тиркелген электр энергиясы менен келген LED тилкеси бар, ал тутумдун электр менен камсыздоосу катары колдонулат. LED тилкеси аркылуу чоң ток өткөрүш керек болгондуктан, анын жарыктык механизми активдүү зонанын сызыктуу аймагында иштеген MOSFETке негизделген токту чектөөчү схеманы камтыйт

Көлөмдү көзөмөлдөө: Бул система чыңалуу бөлүштүргүчтөр аркылуу сол жана оң каналдардагы аудио сигналдарды өткөрүүгө негизделген, бул жерде колдонулган чыңалуу санариптик потенциометрдин тазалагыч кыймылы аркылуу өзгөрөт. Ар бир кирүүдө бир чыңалуу бөлүштүргүч бар эки LM386 негизги схемасы бар (Муну кийинчерээк карайбыз). Киргизүү жана чыгаруу 3,5 мм стерео джек

Биз микросхемалардын бардык ажырагыс бөлүктөрүн камтыдык окшойт. Электр схемаларына өтөлү…

2 -кадам: Бөлүктөр жана инструменттер

Долбоорду куруу үчүн бизге керектүү нерселердин баары:

Электрондук компоненттер

1. Жалпы компоненттери:

   • Резисторлор:

     1. 6 x 10K
     2. 1 x 180R
     3. 2 x 100R
     4. 1 x 1K
     5. 2 x 1M
     6. 2 x 10R
     7. Конденсаторлор:
     8. 1. 1 x 68nF
        2. 2 x 10uF
        3. 4 x 100nF
        4. 2 x 50nF
        5. 3 x 47uF

     9. Башка:

        1. Диоддор: 2 x 1N4007
        2. Триммер: 1 x 10K
        3. BJT: 3 x 2N2222A
        4. P-MOSFET: ZVP4424

     10. Интегралдык микросхемалар:

         • MCU: 1 x ATMEGA328P
         • Аудио күчөткүч: 2 x LM386
         • Кош санарип потенциометр: 1 x MCP4261
         • Бирдиктүү санарип потенциометр: 1 x X9C104P
         • DC-DC: 1 x BCM25335 (каалаган DC-DC 5V достук түзмөк менен алмаштырылышы мүмкүн)
         • Оп-Amp: 1 x LM358
         • Реле: 5V чыдамдуу кош SPDT
         • Тышкы 24V электр менен камсыздоо

     11. Колдонуучу интерфейси:

         • ЖК: 1 x 1604A
         • IR сенсор: 1 x CDS-IR
         • Баскыч: 1 x SPST
         • LED: 1 x RGB LED (4 байланыш)

     12. Туташтыргычтар:

         • Терминалдык блоктор: 7 x 2-Contact TB
         • Board-to-Wire Connectors: 3 x 4 байланыш кабели + корпус бириктиргичтери
         • Аудио: 2 x 3.5mm Аялдын уячасы туташтыргычы
         • Outlet PSU: 2 x 220VAC электр коннекторлору (эркек)
         • DC Jack: 2 x Male DC Jack Connectors
         • LED Strip & Тышкы Power Supply: 1 х 4-байланыш Board-To-Wire чогулган Connectors + кабели

     Механикалык компоненттер

     1. 3D принтер филаменти - каалаган түстөгү PLA+
     2. Диаметри 5 мм болгон 4 бурама
     3. Кеминде 9х15 см прототиптер тактасы
     4. Колдонулбаган зымдардын запасы

     Куралдар

     1. 3D принтери (мен Creality Ender 3 тиркелген айнек түрүндөгү керебет менен колдонгом)
     2. Hot Glue Gun
     3. Пинцет
     4. Plier
     5. Cutter
     6. Тышкы 24V электр менен камсыздоо
     7. Осциллограф (Милдеттүү эмес)
     8. AVR ISP программисти (MCU жаркылдатуу үчүн)
     9. Электр бурагычы
     10. Кандооч
     11. Функция генератору (милдеттүү эмес)

3 -кадам: Электр схемасы

Схемалык диаграмма бөлүнгөн микросхемаларга бөлүнөт, бул анын ишин түшүнүүнү жеңилдетет:

Микроконтроллер бирдиги

Бул жогоруда айтылгандай, AVR негизиндеги ATMEGA328P. Бул ички осцилляторду колдонот жана 8МГцте иштейт. J13 - программисттин туташтыргычы. AVR дүйнөсүндө программисттер көп, бул долбоордо мен eBayден ISP Programmer V2.0 колдондум. J10 UART TX линиясы, жана негизинен мүчүлүштүктөрдү оңдоо үчүн колдонулат. Үзгүлтүккө учуроо процедурасын түзүүдө, кээде кайсы система бизге ичинен айтып берерин билүү жакшы. D4 - бул RGB LED, ал учурдагы рейтингдеринин төмөндүгүнө байланыштуу, түздөн -түз MCUдан айдалат. PD0 пин тышкы тартуу менен SPST түрүндөгү баскычка бекитилет.

IR Sensor

Бул долбоордо колдонулган IR сенсору-бул eBayде жеткиликтүү болгон жалпы максаттагы үч пин туташтыргычтуу IR сенсор, абдан ынгайлуу баада. IR чыгуучу сигналдын пини MCUнын үзүлүү киргизүү пинине (INT1) туташкан,

LCD

Дисплей 1604А дисплейинин 4-биттик маалымат берүү менен жөнөкөй аткарылышы. Бардык көзөмөл/маалымат казыктары MCUга байланган. Белгилей кетчү нерсе, ЖК негизги тактага J17, J18 эки туташтыргычы аркылуу туташтырылган. ЖК модулун күйгүзүү/өчүрүү үчүн, ЖК үчүн жер линиясын алмаштыруучу бир эле BJT которгучу бар.

Электр камсыздоо

LED тилкесин кошпогондо, бардык ички схемалар 5В иштейт. Мурда да айтылгандай, 5В кубат булагы-бул DC-DC жөнөкөй модулу (Бул жерде eBay мага чечимди табууга жардам берди), ал сызыктуу регулятордо пайда болушу мүмкүн болгон 24Вты 5Вка, жылытуу көйгөйү жок айландырат. C [11..14] конденсаторлору айланып өтүү үчүн колдонулат жана бул конструкция үчүн DC -DC электр чубалгыларында которуу ызы -чуусунан улам керек - бул кириш жана чыгуу.

Monitor Control

Монитордун башкаруу схемалары жөн эле релелик коммутация системасы. Менде эки монитор бар болгондуктан, бири 220VACтан, экинчиси 19.8Vдан келгендиктен, ар кандай ишке ашыруу талап кылынат.: Ар бир MCU чыгышы 2N2222 BJTге туташтырылган, жана реле катушкасы 5Vдан BJT коллекторунун пинине жүк катары тиркелет.. (Тийиштүү агым үчүн тескери диодду тиркөөнү унутпаңыз!). 220VACта реле LINE жана NEUTRAL линияларын алмаштырат жана 19.8V, реле DC электр линиясын гана алмаштырат - өзүнүн электр энергиясы бар болгондуктан, жер линиялары эки схема үчүн тең бөлүшүлгөн.

Аудио үнүн көзөмөлдөө

Мен LM386 аудио күчөткүчтөрүн кылдат аудио сигналын берүү үчүн, чыңалуу бөлүштүргүчтөрүнүн буферлери катары колдонгум келди. Ар бир канал - солго жана оңго 3.5мм аудио уячасынын кирүүсүнөн келет. LM386 минималдуу бөлүктөрдүн конфигурациясында G = 20 стандарт кирешесин ишке ашыргандыктан, эки канал үчүн 1MOhm каршылыгы бар. Ошентип, биз динамик тутумуна кирүүчү каналдар үчүн жалпы кубаттуулукту азайта алабыз:

V (out-max) = R (max) * V (in) / (R (max) + 1MOhm) = V (in) * 100K / 1.1M.

Ал эми жалпы киреше: G = (Vout / Vin) * 20 = 20 /11 ~ 1.9

Чыңалуу бөлүүчү - бул санарип потенциометрдин жөнөкөй тармагы, анда тазалагыч сигналды LM386 буферине өткөрүп берет (U2 - IC). Түзмөк бардык перифериялык микросхемалар үчүн SPI бөлүшөт, алардын ар бирине ENABLE линиялары гана бөлүнгөн. MCP4261-бул 100K 8-бит сызыктуу санариптик потенциометр, андыктан көлөмдүн өсүшүнүн ар бир кадамы төмөнкүчө чагылдырылат: dR = 100, 000 /256 ~ 390Ohm.

Ар бир СОЛ жана ОҢ каналдар үчүн А жана В казыктары GND жана 5Vге байланган. Ошентип, ылдыйдагы тазалагыч абалында 1MOhm резистору MUTING түзмөгүнүн үнү аркылуу бүт аудио сигнал GNDге өтөт.

LED тилкесинин жарыктыгын көзөмөлдөө:

Жарыкты контролдоо идеясы үндү көзөмөлдөөгө окшош, бирок бул жерде бизде маселе бар: санарип потенциометр амплитудасы 5Vдан ашпаган сигналдарды гана GNDге өткөрө алат. Ошентип, идея санарип потенциометрдин чыңалуусун бөлгүчтөн кийин жөнөкөй Op-Amp буферин (LM358) жайгаштыруу. жана башкаруу чыңалуусу PMOS транзисторуна түз байланышкан.

X9C104P-бул 100KOhm маанисиндеги бир 8-бит санарип потенциометр. Биз дарбазанын чыңалуусу үчүн учурдагы агымдын жөн гана алгебралык эрежелерине ылайык эсептөө ала алабыз:

V (дарбаза) = V (сүрткүч) * (1 + R10/R11) = 2V (сүрткүч) ~ 0 - 10В (күйгүзүү/өчүрүү жана жарыктыгын көзөмөлдөө үчүн жетиштүү)

4 -кадам: 3D корпусун түзүү

Түзмөктүн корпусу үчүн мен FreeCAD v0.18ди колдондум, ал мага окшогон жаңы үйрөнгөндөр үчүн да эң сонун курал.

Корпустун түрү

Мен кутуча түзгүм келди, анда ширетилген тактайды күйгүзө турган жалгыз кабык бар. Алдыңкы панель колдонуучу интерфейсинин бардык бөлүктөрүн камтыйт, ал эми арткы панелде стол электроникасынын бардык туташтыргычтары камтылган. Бул панелдер түз капкактын үстүнкү капкагында 4 винти бар негизги кабыкка киргизилет.

Өлчөмдөр

Балким, ырааттуулуктагы эң маанилүү кадам. Тийиштүү аралыктарды жана чектелген аймактарды эске алуу зарыл. Сүрөттөрдөн көрүнүп тургандай, биринчи кезекте алынган өлчөмдөр алдыңкы жана арткы панелдерде:

Алдыңкы панель: LCD, Switch, LED жана IR сенсорлору үчүн кесилген аймактар. Бардык бул өлчөмдөр ар бир бөлүккө өндүрүүчүнүн маалымат барагынан алынган. (Эгерде сиз башка бөлүктү колдонууну кааласаңыз, анда бардык кесилген аймактарды ишендирүү керек.

Арткы панель: 3.5мм аудио джек үчүн эки тешик, эки 220В 3 линиядагы электр коннекторлору, DC энергия менен камсыздоо үчүн эки эркек уячасы жана LED тилкеси үчүн кошумча тешиктер

Top Shell: Бул кабык бардык бөлүктөрдү бириктирүү үчүн гана колдонулат. Алдыңкы жана арткы панель астыңкы кабыкка салынгандыктан.

Төмөнкү кабык: түзмөк үчүн база. Ал панелдерди, электрондук ширетилген тактаны жана үстүнкү капкакка бекитилген бурамаларды кармап турат.

Бөлүктөрдү долбоорлоо

Панелдер түзүлгөндөн кийин, биз төмөнкү кабыкка өтө алабыз. Ар бир кадамдан кийин тетиктердин жайгашуусун камсыз кылуу сунушталат. Төмөнкү кабык симметриялуу чөнтөкчөлөрү бар, тик бурчтуктун негизинде жасалган экструдированный форма (4-сүрөттү караңыз).

Чөнтөктү баскандан кийин, капкактын тиркелиши үчүн 4 бурамалуу негиздерди түзүү керек. Алар XOR операциясынан кийин цилиндрди алып салууга мүмкүн болгон ар кандай радиустагы примитивдүү цилиндрлерди киргизүү катары иштелип чыккан.

Азыр бизде түбүнүн толук кабыгы бар. Туура капкакты түзүү үчүн, кабыктын үстүнө эскиз жасоо жана ошол эле цилиндр чекиттерин түзүү керек (бургулоо үчүн пункттарды гана тиркеп койгом, бирок белгиленген диаметрдеги тешиктерди түзүү мүмкүнчүлүгү бар).

Бардык түзмөк корпусу бүткөндөн кийин, биз аны бөлүктөрдү чогуу чогултуу менен текшере алабыз.

5 -кадам: 3D басып чыгаруу

Акыр -аягы, биз бул жердебиз жана алдыга кадам таштай алабыз. Бул долбоор үчүн STL файлдары бар, менин дизайныма негизделген. Бул файлдарды басып чыгаруу үчүн көйгөй болушу мүмкүн, анткени эч кандай толеранттуулук жок. Бул толеранттуулукту STL файлдары үчүн кескич колдонмосунда (мен Ultimaker Cura колдондум) туураласа болот.

Сүрөттөлгөн бөлүктөр Creality Ender 3 басылган, айнек төшөктө. Шарттар стандарттардан алыс эмес, бирок эске алуу керек:

• Шланганы диаметри: 0.4 мм
• Толтуруу тыгыздыгы: 50%
• Колдоо: Колдоо тиркемесинин таптакыр кереги жок
• Сунушталган ылдамдык: долбоор үчүн 50мм/с

Корпустун бөлүктөрү басылып чыккандан кийин, аларды чыныгы жашоодо текшерүү керек. Эгерде корпустун бөлүктөрүн тиркөөдө кандайдыр бир көйгөйлөр жок болсо, анда биз монтаждоо жана ширетүү кадамына өтө алабыз.

Көрсөтмөлөрдө STL көрүүчүсү менен кандайдыр бир көйгөй бар, ошондуктан мен аны биринчи жүктөп алууну сунуштайм:)

6 -кадам: монтаждоо жана ширетүү

Лайк басуу процесси оор, бирок биз ырааттуулукту башка схемаларга бөлсөк, аны бүтүрүү биз үчүн бир топ жеңил болот.

1. MCU Circuit: Аял программалоо туташтыргычы менен биринчи жолу ширетилиши керек. Ошол этапта, биз анын иштешин жана байланышын текшере алабыз.
2. Аудио схемасы: экинчиси. Терминалдык блокторду ширетилген тактага бекитүүнү унутпаңыз. Аудио микросхемалардын кайтуу жолун санариптен ажыратуу абдан маанилүү - айрыкча санарип потенциометр ICлер, анткени алар ызы -чуу мүнөзгө ээ.
3. Монитордук микросхемалар: аудио схемага окшош, I/O портторуна терминалдык блокту тиркөөнү унутпаңыз.
4. Коннекторлор жана UI панели: Байланыш керек болгон акыркы нерселер. Колдонуучунун интерфейси панели тактага туташтыргыч аркылуу туташтырылган, мында зымдар түздөн-түз тышкы бөлүктөргө кошулат.

Ширетүү жараянынан кийин, механикалык бөлүктөрү тиркөө жөнөкөй ырааты бар. Жогоруда байкалгандай, корпуста турган бурчтарга 4 бураманы (диаметри 5мм болгон) колдонгонго туура келет. Андан кийин UI бөлүктөрүн жана арткы панелдин бириктиргичтерин тышкы дүйнөгө тиркөө зарылдыгы келип чыгат. Тандалган курал ысык желим курал болуп саналат.

Басылган корпустун бөлүктөрүнүн жайгашуусун текшерүү абдан пайдалуу болот. Эгерде баары жакшы көрүнсө, биз программалоо кадамына өтө алабыз.

7 -кадам: Программалоо

Бул кадам көңүлдүү кадам. Ар кандай нерселер иштеши керек болгондуктан, биз MCUнын 5 кызматын колдонобуз: Тышкы үзгүлтүк, SPI перифериялык түзүлүштөрү, UART, так эсептөө үчүн таймерлер жана биздин IR алыскы коддорубузду сактоо үчүн EEPROM.

EEPROM - бул биздин сакталган маалыматыбыздын маанилүү куралы. IR алыскы коддорун сактоо үчүн, баскычтарды басуу ырааттуулугун аткаруу керек. Ар бир ырааттуулук системасынан кийин, абалдан көз карандысыз коддорду эстеп калат, же түзмөк иштебейт же иштебейт.

Бул кадамдын түбүндө RAR катары архивделген Atmel Studio 7 долбоорун толугу менен таба аласыз.

Программалоо AVR ISP Programmer V2, 0, ProgISP деп аталган жөнөкөй тиркеме аркылуу жүргүзүлөт. Бул абдан достук колдонмо, толук колдонуучу интерфейси менен. Туура HEX файлын тандап, аны MCUга жүктөп алыңыз.

МААНИЛҮҮ: MCUну программалоодон мурун, бардык тиешелүү жөндөөлөр дизайн талаптарына ылайык аныкталганын текшериңиз. Ички саат жыштыгы сыяктуу - демейки боюнча, анын бөлүштүргүч фабрикасы фабрикада активдүү, ошондуктан аны логиканы HIGH менен программалаш керек.

8 -кадам: Жупташтыруу жана тестирлөө

Биз акыры бул жердебиз, бардык оор жумуштардан кийин:)

Түзмөктү туура колдонуу үчүн, жупташтыруу ырааттуулугуна муктаждык бар, андыктан аппарат колдонула турган тиркелген IR пультун "эстеп калат". Жупташуу кадамдары төмөнкүчө:

1. Түзмөктү күйгүзүңүз, UI дисплейинин башкы инициализациясын күтө туруңуз
2. Бул баскычты биринчи жолу басыңыз
3. Эсепчи нөлгө жеткиче, баскычты дагы бир жолу басыңыз
4. Белгилүү бир функцияга ээ болгуңуз келген шайманга ылайыктуу баскычты басыңыз
5. Түзмөктү өчүрүп күйгүзүңүз, азыр ал аныкталган ачкычтарга жооп берерин текшериңиз.

Жана бул!

Үмүт кылам, бул пайдалуу кеңешке ээ болосуз, Окуганыңыз үчүн рахмат!