LED IoT түзмөктөрү LED саптарын колдонуп: 9 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

(Жоопкерчиликтен баш тартуу: Мен англисче сүйлөгөн эмесмин.)

Бир аз мурун аялым түнкүсүн бакты жарыктандыруу үчүн LED чырактарын сатып алды. Алар абдан жагымдуу атмосфера түзүштү. Аларды бак -дарактардын тегерегине отургузушкан, бирок эмне болот, болжолу, биз дарактарды кыйып жатканда жиптерди кесип салдык …

Бүгүн мен сизге көрсөткүм келген нерсе - бул LED линиялары сыяктуу сынган нерселерди кантип куткаруу жана смартфонуңуз менен башкара турган кызыктуу туташкан түзмөктөрдү түзүү.

Сиз светодиоддорду башкаруу үчүн микроконтроллерди жана транзисторду колдонууну, аспабыңызды интернетке туташтырууну жана смартфонуңуздан аппаратты башкарууну үйрөнөсүз. Мен жөн эле Ом мыйзамын кантип колдонуу керектиги сыяктуу электроника боюнча негизги билимге ээ деп ойлойм. Эгерде сиз качандыр бир убакта Arduino программалап койсоңуз, андан да жакшы болот.

Мен кургум келген аппараттардан баштайлы. Кесилген жиптердин жакшы жери жок дегенде эки бөлүк бар. Ошентип, мен, бери дегенде, эки түзмөк кура алам. Мен столго коё турган туташтырылган чырактан баштайм, анан жаңы уктоочу бөлмөмдү жарыктандыруу үчүн туташтырылган LED жипти колдоном. Мен каалаган нерсе - бул смартфондун жардамы менен жарыкты күйгүзүү жана өчүрүү.

Бирок биринчи кезекте, биз чырактарды кайра колдонуу үчүн иштин кандай болгонун көрүшүбүз керек.

1 -кадам: Reverse Engineering

Бизде эки LED диапазону бар, бирок биз жиптердеги чыңалуунун төмөндөшүн жана алар талап кылган токту билбейбиз. Тилекке каршы, менде бул баалуулуктарды алуу үчүн маалымат барагым жок.

Мындай учурларда биз баарын өзүбүз чечишибиз керек болот. Келгиле, корпусту бөлүп алалы.

Бурамалар менен кээ бир бурамаларды алып салгандан кийин, биз абдан жөнөкөй схеманы көрө алабыз. Кызыктуу бөлүгү LED жип казыктарынын тегерегинде, биз чыңалуу жөндөгүчүн (3 казык компоненти), каршылыкты (100 кутудагы кара куту) жана LED жип казыктарын көрөбүз. Бир аз жакыныраак карасак (схеманын дизайны), биз жөнгө салуучу LED линиясына туташып турганын көрүп турабыз, ал өз кезегинде жерге 10 Ом резистор аркылуу туташат (100 10x10e0 дегенди билдирет). Келгиле, кээ бир батареяларды коюп, жип казыктарындагы жана жөндөгүч менен жердин ортосундагы чыңалуунун төмөндөшүн өлчөйлү.

Мультиметрди колдонуп, биз жип казыктары боюнча 3В айланасындагы чыңалуунун төмөндөшүн өлчөй алабыз (сүрөттөрдө көрсөтүлгөн). Биз ошондой эле жөнгө салуучу менен жердин ортосунда 4.5В өлчөйбүз. Ошентип, биз 10 Омдук резистордо 1.5В чыңалуунун төмөндөшү бар деп жыйынтык чыгарабыз; биз аны да ченей алабыз. Ом законун (U = RI) колдонуп, биз бутак аркылуу өткөн токтун 1,5V / 10 ohm = 0.150A же 150mA экенин билебиз. Дагы биз агымды өлчөй алабыз, бирок мультиметрди жип менен катар коюу керек, бул оңой эмес.

Биз азыр LED саптарын кантип айдоону билебиз. Келгиле, өзүбүздүн аппаратты куралы.

2 -кадам: материалдар жана инструменттер

Бул жерде түзмөктөрдү куруу үчүн эмне керек:

- кээ бир бурагычтар нерселерди бузат, мага мындай комплект жагат

- кээ бир LED чырактары, эгер сиз түзмөктөрдү кайра чыгаргыңыз келсе

- ESP8266, бул биздин аппараттын мээси болот

- нан жана кээ бир зымдар, биз аларды прототипти куруу үчүн колдонобуз

- резисторлордун ассортимент комплекти жана транзисторлордун ассортименти, сиз көптөгөн пайдалуу компоненттерди камтыган чоңураак комплектти сатып алсаңыз болот, керектүү компоненттерди гана сатып алуу дагы бир вариант.

Эгерде сиз туруктуу схема түзгүңүз келсе, сизге кээ бир шаймандар жана кээ бир протоборддор керек болот:

- сиз баштоо үчүн арзан баада ширетүүчү комплект сатып ала аласыз, сиз өзүңүздүн нерселериңизди кайра иштетүү үчүн колдонула турган көп метрди таба аласыз, жөн эле 30В ашык DC колдонгон негизги же түзмөктөргө туташкан түзмөктөрдү башкаруудан сак болуңуз.

- кескич зымдарды жана компоненттердин учтарын кесүү үчүн абдан пайдалуу

- кээ бир протоколдор

- кээ бир катуу зым

Баштоо үчүн көп нерсе сезилиши мүмкүн, бирок сизде болушу мүмкүн болгон башка долбоорлор үчүн бир аз акцияларды курасыз. Эгерде күтүүгө каршы болбосоңуз, Aliexpressте бир топ арзан баада заказ кылсаңыз болот. Альтернатива катары, эгер сиз бул куралдарды сатып алгыңыз келбесе, анда эң жакын хакерлер мейкиндигине да барсаңыз болот.

Акыр -аягы, бардыгын куруу үчүн бир нече саат керек болот (эгер сиз бул окуу куралын ээрчисеңиз азыраак).

3 -кадам: Транзисторду кантип колдонуу керек

Биз билебиз, LED диапазону 150 мАны талап кылат, бирок бул ESP8266 анын чыккычтарына коопсуз жеткире алгандан алда канча көп. Сиз микроконтроллердеги GPIO төөнөгүчтөрүнө 12 мАдан ашык айдагыңыз келбейт. Бул чектөөнү айланып өтүү үчүн микроконтроллер тарабынан башкарыла турган кандайдыр бир которгуч керек болот. Эң кеңири таралган өчүргүчтөр - реле жана транзистор. Реле сөзсүз иштейт, бирок көлөмдүү, кымбатыраак болот жана көпчүлүк учурда сиз релени айдоо үчүн транзисторду колдонууну каалайсыз.

Биз эки түзмөк үчүн тең транзисторду колдонобуз. Транзисторду которгуч сыяктуу колдонуу үчүн, биз анын базасы аркылуу ток өткөрүшүбүз керек. LED сызыгы аркылуу өтүүчү ток базадан өтүүчү токко пропорционалдуу болот.

Тункеркадда Arduino жана транзистор менен ойноп, нерселердин кандай иштээрин түшүнүүгө болот. Мен сиз тууралай турган негизги симуляцияны түздүм. Эгерде сиз Tinkercad жөнүндө көбүрөөк билгиңиз келсе, анда бул укмуштуудай үйрөткүчтү ээрчип алсаңыз болот: Тинкеркадды кантип колдонуу жана аппараттык жабдууну текшерүү жана ишке ашыруу.

Сиз транзистор GPIO өндүрүмү жогору болгондо жабык которгуч сыяктуу жана GPIO чыгышы төмөн болгондо ачык которгуч сыяктуу иштээрин көрө аласыз. Сиз ошондой эле резисторлордун баалуулуктары менен ойной аласыз. LED менен сериядагы резистор LED аркылуу токтун агымын чектейт жана транзистордун базасына туташкан резистор LED аркылуу агып жаткан максималдуу токту башкарат. Эгерде сиз базалык резисторду көбөйтсөңүз, анда сиз LED үчүн жетиштүү токту айдай албайсыз жана жарык күңүрт болот.

Түзмөктөр үчүн кандай резистордун маанисин тандаганымды билүү үчүн менин эскертүүлөрүмдү карасаңыз болот. Мен 5V чыгаруунун ордуна 3.3V чыгарууну колдонмокмун, бирок анда схеманы куруу үчүн тиешелүү резисторлорум жок болмок. Транзистордун пайдасын издөө үчүн транзистордун маалымат барагын окуудан тартынбаңыз.

Эми прототипти түзөлү.

4 -кадам: Райондун прототибин түзүңүз

Биз LED жип зымын даярдашыбыз керек. Алгач батарейканын кармагычын ажыратуу үчүн биринчи жарымын кесип көрөлү. Андан кийин, зымды сыйрып алыңыз, мен LED тилкесин нан тактасына туташтыруу үчүн терминалдык блокту колдондум. Бизге ESP8266 да керек болот, мен D1 мини клонун, эки резисторду жана транзисторду колдондум.

Мен транзистор үчүн p2222a тандайм, бирок сиз каалаган NPN транзисторун тандай аласыз. Сиз транзистордун маалымат барагынан таба турган транзистордун кирешесине жараша резисторлордун баалуулугун карап чыгыңыз. Мен 1к Ом базалык каршылыгын жана 15 Ом LED каршылыгын тандайм. Базаны GPIO5 же D1 башкарат.

Батарея кармагычты кармаңыз, анткени ал башка долбоор үчүн же жаңы түзүлгөн түзмөктөрдү иштетүү үчүн пайдалуу болушу мүмкүн.

Программаны Arduino IDE менен ESP8266га кантип жүктөө, LED_BUILTINди D1 менен алмаштыруу программасын жүктөө боюнча окуу куралын ээрчиңиз, эми сиз жаркыраган LED сабынан ырахат ала аласыз.

Эгерде схема сиз үчүн иштебесе, анодду LED каршылыгына туташтырышыңыз керек болгондуктан, LED зымдарын алмаштырууга аракет кылыңыз. Мен дайыма зымдарды тескери бурам …

Мультиметрди колдонуп, туташууну жана чыңалуунун төмөндөшүн текшериңиз. Чыгаруу жогору болгондо D1 менен жердин ортосунда 3.3V көрүшүңүз керек. Сиз ошондой эле LED жип зымдарынын ортосунда 3В чыңалуусун көрүшүңүз керек.

Жарык чачуучу LED саптын болгону жакшы, бирок биз смартфондун жардамы менен LED жипти кантип башкара алабыз?

5 -кадам: Смартфонуңузду LED чырактарын чыңдоо үчүн колдонуу - I бөлүк

Сиз смартфонуңузга Blynk тиркемесин орнотушуңуз керек.

Колдонмо орнотулгандан кийин, жаңы долбоор түзүңүз. Blynk сизге ESP8266 программаңызга керек болгон токен (он алтылык символдор) менен электрондук кат жөнөтөт. Коммутатордун милдетин аткара турган баскычты түзүңүз. Баскыч ESP8266 GPIO5 же D1 төөнөгүчүн кууп чыгышы керек. Сиз азыр долбооруңузду ойной аласыз. Белгилей кетсек, колдонмо сизге түзмөк оффлайнда экенин айтат.

Жарыкты башкара турган таймерлерди кошуу үчүн долбоорду кийинчерээк түзөтсөңүз болот.

6 -кадам: Смартфонуңузду LED String Lights кууп чыгуу үчүн колдонуу - II бөлүк

Arduino IDE ачыңыз. Сиз Blynk китепканасын орнотушуңуз керек; ал үчүн мен жасаган скриншотторду ээрчиңиз. "Куралдар" менюсуна өтүп, "Китепканаларды башкарууну" чыкылдатыңыз, "Blynk" издеп, акыркы версиясын орнотуңуз.

Эми сиз Blynkти ESP8266де орното турган мисалды ача аласыз. Мисал скриншоттордо көрсөтүлгөн.

Туура тактаны, менин учурда "D1 mini" жана туура портту тандаганыңызга ишениңиз.

Wi -Fi SSID жана сырсөзүңүз менен кодду жаңыртыңыз (көбүнчө Интернет кутучасындагы WPA же WEP ачкычы), сиз электрондук почта аркылуу алган токенди толтурушуңуз керек болот.

Эми кодду ESP8266га жүктөй аласыз. Код жүктөлгөндөн кийин, бир нече секунд күтө туруңуз, сиздин түзмөк WiFi роутериңизге Интернет роутериңизге туташып турат жана сиз жараткан Blynk баскычын колдонуу менен жарыкты башкара аласыз.

Сизде азыр IoT түзмөгү бар! Кааласаңыз, ошол жерге токтосоңуз болот, бирок "Ресурстар" бөлүмүн окууну унутпаңыз. Эгерде сиз көбүрөөк көңүл ачууну кааласаңыз жана туруктуу схема жана корпус кургуңуз келсе, окууңузду улантыңыз.

7 -кадам: Туруктуу схеманы түзүңүз (бонус)

Туруктуу схеманы түзүүгө убакыт келди. Сиз бул жана бул видеону көрүп, ширетүү жөнүндө биле аласыз. Мен ESP8266 үчүн кээ бир башы бар стандарттуу прото тактасын колдондум. Ошентип, эгер мен микроконтроллерди башка долбоор үчүн кайра колдонууну кааласам, мен кыла алам. Сиз микроконтроллерди прото тактаңызга ширетүүнү тандай аласыз. Эгер ишенбесеңиз, нанга окшош прото тактаны тандаңыз; сиз панелдик байланыштарыңызды кайра колдоно аласыз.

Биринчи аппаратым менен эки ката кетирдим. Мен LED линиясы үчүн терминалдык блокту колдонгон жокмун … жана зымдарды тескери бурдум. Сиз терс же оң зымды белгилей аласыз, бирок терминалдык блокту колдонуу сунушталат. Экинчи ката, мен 3.3V колдонуп, LED жипти айдап күңүрт жарыкка алып келдим. Эгерде мага окшоп, сиз ката кетирсеңиз, кабатыр болбоңуз, ширетүүнү алып салуу жана резисторлордун маанисин өзгөртүү же байланыштарды жаңыртуу оңой. Кийинчерээк дагы компоненттерди кошо аласыз!

Эми сизде туруктуу схема бар, анын корпусун курууга убакыт келди.

8 -кадам: Корпус куруу (бонус)

Мен түзмөктөрүм үчүн корпус куруу үчүн Tinkercad боюнча спаркфун үйрөткүчүн аткардым. Мен жаңы сатып алган Prusa i3 MK3 менен корпусту PLA жипчеси менен басып чыгардым (20% толтуруу жана 0,2 мм). Бул чындыгында мен үчүн биринчи жана мен буга чейин сүрөттөрдө көрө турган эки ката кетиргем. Менин биринчи корпусумда USB сайгычына керектүү орун жок болчу жана тешиктер тегизделбеген. Мен андан кийин капкакты көтөрө турган жакшыраак жаңы версияны ойлоп таптым. Бир аз убакытты жана бир аз акчаны үнөмдөп, корпустун керектүү бөлүгүн басып чыгарсаңыз болот.

Азыр сизде Blynk аркылуу башкара турган эки IoT түзмөгү бар. Асман чеги. Сиз долбоорду жарыкты көзөмөлдөгөн детектор менен, белгилүү бир убакыттан кийин жарыкты өчүрүп туруучу таймер менен, же LED чырактарын билдирүү тутуму катары толугу менен узарта аласыз; мисалы, сиз электрондук кат алганыңызда алар көзүн ирмеп салышы мүмкүн.

Бактылуу хакерлик!

9 -кадам: Ресурстар

Мен бул китепти жетиштүү сунуштай албайм: Жасаңыз: Электроника: Ачылуу аркылуу үйрөнүү. Сиз транзисторлор, конденсаторлор жана электроника жөнүндө көптөгөн кызыктуу нерселерди биле аласыз. Бул электроника компоненттери менен иштей баштоо үчүн керектүү билимге ээ. ESP8266, Blynk жана Tinkerpad жөнүндө жаңы алган билимиңиз менен бирге сиз абдан кызыктуу нерселерди кура аласыз.

Сиз Youtube видеолорун көрүп көп нерсеге үйрөнө аласыз. Мен төмөнкү каналдарды сунуштайм:

- EEVblog

- GreatScott!

- Хан академиясы

Мен жетиштүү эр жүрөкмүн, IOT же электроника жөнүндө edx же coursera курстарынан кийин көбүрөөк билимге ээ боло аласың.