LED Strings istifadə edərək DIY IoT Cihazları: 9 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

(İmtina: Mən doğma ingilis dilində danışan deyiləm.)

Bir müddət əvvəl həyat yoldaşım gecələr bağçanı işıqlandırmaq üçün bir neçə LED telli işıq alıb. Çox gözəl bir atmosfer yaratdılar. Ağacların ətrafına qoyuldular, amma nə olacağını təxmin et, ağacları kəsərkən ipləri kəsdik …

Bu gün sizə göstərmək istədiyim odur ki, bu LED telləri kimi qırılmış əşyaları necə xilas etmək və ağıllı telefonunuzla idarə edə biləcəyiniz maraqlı bağlı qurğular yaratmaq.

LEDləri idarə etmək üçün mikrokontrolör və tranzistordan istifadə etməyi, cihazınızı İnternetə necə bağlamağı və cihazı smartfonunuzdan idarə etməyi öyrənəcəksiniz. Sadəcə, Ohm Qanununun necə tətbiq ediləcəyi kimi bir neçə əsas elektronikaya sahib olduğunuzu düşünürəm. Bir Arduino proqramlaşdırmısınızsa, daha yaxşıdır.

Qurmaq istədiyim qurğulardan başlayaq. Kəsilmiş iplərin yaxşı tərəfi, ən azı iki parçanın olmasıdır. Beləliklə, ən azı iki cihaz qura bilərəm. Bir masaya qoyacağım bir bağlı lampadan başlayacağam və sonra yeni yataq otağımı işıqlandırmaq üçün istifadə edəcəyim bağlı bir LED telindən başlayacağam. İstədiyim tək şey ağıllı telefonumdan istifadə edərək işıqları açmaq və söndürməkdir.

Ancaq ilk növbədə, işığın yenidən istifadəsi üçün işlərin necə getdiyini görməliyik.

Addım 1: Tərs Mühəndislik

İki LED telimiz var, amma tel pinlərində gərginlik düşməsini və tələb etdikləri cərəyanı bilmirik. Təəssüf ki, bu dəyərləri əldə etmək üçün məlumat cədvəlim yoxdur.

Bu vəziyyətdə hər şeyi özümüz həll etməliyik. Qutunu ayıraq.

Bir tornavida ilə bəzi vintləri çıxardıqdan sonra çox sadə bir dövrə görə bilərik. Maraqlı hissəsi LED simli sancaqlar ətrafında, bir gərginlik tənzimləyicisini (3 sancaq komponenti), bir rezistoru (üzərində 100 qutu olan qara qutu) və LED simli pinləri görürük. Bir az daha yaxından baxdıqda (dövrə dizaynı), tənzimləyicinin çıxışının 10 ohm rezistorla (100 10x10e0 deməkdir) torpağa bağlı olan LED telinə qoşulduğunu görürük. Gəlin bir neçə batareya qoyaq və tel sancaqlar arasında və tənzimləyicinin çıxışı ilə torpaq arasındakı geriliyin düşməsini ölçək.

Bir multimetrdən istifadə edərək, tel pinlərində 3V ətrafında bir gerilim düşməsini ölçə bilərik (şəkillərdə göstərildiyi kimi). Tənzimləyici çıxışı ilə torpaq arasında 4.5V ölçürük. Beləliklə, 10 ohm müqavimətində 1,5V gərginlik düşməsinin olduğunu düşünürük; həqiqətən də ölçə bilərik. Ohm Qanunu (U = RI) istifadə edərək, daldan keçən cərəyanın 1.5V / 10 ohm = 0.150A və ya 150mA olduğunu bilirik. Yenə də cərəyanı ölçə bilərik, amma multimetrini etmək asan olmayan tellə ardıcıl olaraq qoymalıyıq.

İndi LED tellərini necə idarə edəcəyimizi bilirik. Cihazımızı quraq.

Addım 2: Materiallar və Alətlər

Cihazları qurmaq üçün sizə lazım olacaq:

- bəzi şeyləri yıxmaq üçün tornavidalar, belə bir dəsti sevirəm

- cihazları yenidən yaratmaq istəyirsinizsə, bəzi LED simli işıqlar

- ESP8266, cihazımızın beyni olacaq

- bir çörək taxtası və bəzi tellər, prototip qurmaq üçün onlardan istifadə edəcəyik

- bir rezistor çeşidi dəsti və bir tranzistor çeşidi dəsti, bir çox faydalı komponentdən ibarət daha böyük bir dəst satın ala bilərsiniz, yalnız tələb olunan komponentləri satın almaq da bir seçimdir.

Daimi bir dövrə yaratmaq istəyirsinizsə, bəzi vasitələrə və bəzi protoboardlara ehtiyacınız olacaq:

- İşə başlamaq üçün olduqca ucuz bir lehimləmə dəsti ala bilərsiniz, öz əşyalarınızı dəyişdirmək üçün istifadə edilə bilən bir çox sayğac tapacaqsınız, sadəcə 30 V DC-dən çox olan əsas cihazlara və ya hətta cihazlara qoşulmuş cihazları manipulyasiya etməməkdən çəkinin.

- kəsici telləri və komponent uclarını kəsmək üçün çox faydalıdır

- bəzi protoboardlar

- bir az möhkəm tel

Başlamaq çox görünə bilər, amma ola biləcəyiniz hər hansı bir layihə üçün bir az səhm tikəcəksiniz. Gözləməkdən çəkinmirsinizsə, Aliexpress -də hər şeyi daha aşağı qiymətə sifariş edə bilərsiniz. Alternativ olaraq, bu vasitələri almaq istəmirsinizsə, ən yaxın hacker məkanına da gedə bilərsiniz.

Nəhayət, hər şeyi qurmaq üçün bir neçə saata ehtiyacınız olacaq (yalnız bu təlimatı izləsəniz daha az).

Addım 3: Transistordan necə istifadə olunur

LED siminin 150mA tələb etdiyini bilirik, lakin ESP8266 -nın çıxış pinlərində etibarlı şəkildə çatdıra biləcəyindən daha çoxdur. Mikro nəzarət cihazında hər GPIO pininə 12mA -dan çox sürmək istəmirsiniz. Bu məhdudiyyəti keçmək üçün mikrokontrolör tərəfindən idarə oluna bilən bir növ açar lazımdır. Ən çox görülən açarlar röle və tranzistordur. Bir röle əlbəttə işləyəcək, amma daha böyük, daha bahalı olacaq və çox vaxt bir röleyi idarə etmək üçün tranzistordan istifadə etmək istəyəcəksiniz.

Hər iki cihaz üçün tranzistorlardan istifadə edəcəyik. Bir keçid kimi bir tranzistordan istifadə etmək üçün cərəyanı bazasından keçirməliyik. LED telindən keçən cərəyan, bazadan keçən cərəyana mütənasib olacaq.

İşlərin necə işlədiyini anlamaq üçün Tinkercad -da bir Arduino və tranzistorla oynaya bilərsiniz. Düzəldə biləcəyiniz əsas bir simulyasiya yaratdım. Tinkercad haqqında daha çox məlumat əldə etmək istəyirsinizsə, bu heyrətamiz təlimatı izləyə bilərsiniz: Avadanlığınızı Test etmək və Tətbiq etmək üçün Tinkercaddan Necə istifadə etməli.

Transistorun GPIO çıxışı yüksək olduqda qapalı bir açar kimi və GPIO çıxışı aşağı olduqda açıq açar kimi işlədiyini görə bilərsiniz. Rezistorların dəyərləri ilə də oynaya bilərsiniz. LED ilə seriyalı rezistor, LED -dən keçən cərəyanı məhdudlaşdıracaq və tranzistorun bazasına bağlı olan rezistor LED -dən axan maksimum cərəyanı idarə edəcək. Baza müqavimətini artırsanız, LED üçün kifayət qədər cərəyan çəkməyəcəksiniz və işıq sönəcək.

Cihazlar üçün hansı müqavimət dəyərlərini seçdiyimi görmək üçün qeydlərimə baxa bilərsiniz. 5V çıxışı yerinə 3.3V çıxışı istifadə edə bilərdim, amma sonra dövrə qurmaq üçün müvafiq rezistorlara sahib olmazdım. Transistor qazancını axtarmaq üçün tranzistor məlumat cədvəlini oxumaqdan çəkinməyin.

İndi bir prototip hazırlayaq.

Addım 4: Dövrün prototipini yaradın

LED telli tel hazırlamalıyıq. Əvvəlcə batareya tutucusunu ayırmaq üçün ilk yarısını kəsək. Sonra teli soyun, LED simini çörək taxtasına bağlamaq üçün bir terminal bloku istifadə etdim. ESP8266 -ya da ehtiyacımız olacaq, D1 mini klonundan, iki rezistordan və bir tranzistordan istifadə etdim.

Mən tranzistor üçün bir p2222a seçirəm, amma hər hansı bir NPN tranzistorunu seçə bilərsiniz. Transistor məlumat cədvəlində tapa biləcəyiniz tranzistor qazancına görə rezistorların dəyərlərini yenidən nəzərdən keçirməlisiniz. 1k ohm əsas müqavimət və 15 ohm LED rezistor seçirəm. Baza GPIO5 və ya D1 ilə idarə olunur.

Başqa bir layihə üçün faydalı ola biləcəyi və ya hətta yeni qurduğunuz cihazları işə sala biləcəyiniz üçün batareya tutucusunu saxlayın.

Arduino IDE ilə ESP8266 -da bir proqram yükləmək, LED_BUILTIN -i D1 əvəz edən yanıb sönmə proqramını yükləməklə bağlı bir təlimatı izləyin və indi yanıb -sönən bir LED simindən zövq ala bilərsiniz.

Dövrə sizin üçün işləmirsə, anodu LED rezistoruna bağlamağınız lazım olduğu üçün LED tellərini dəyişdirməyə çalışın. Həmişə telləri tərs çevirirəm …

Əlaqəni və gərginliyin azalmasını yoxlamaq üçün multimetrdən istifadə edin. Çıxış yüksək olduqda D1 ilə torpaq arasında 3.3V görməlisiniz. LED tel telləri arasında 3V gərginlik də görməlisiniz.

Yanıp sönən bir LED siminin olması yaxşıdır, amma LED simini smartfonumuzla necə idarə edə bilərik?

Addım 5: LED telli işıqları idarə etmək üçün smartfonunuzdan istifadə - I hissə

Smartfonunuza Blynk tətbiqini quraşdırmalısınız.

Tətbiq quraşdırıldıqdan sonra yeni bir layihə yaradın. Blynk sizə ESP8266 proqramınız üçün ehtiyac duyacağınız bir mö'cüzə (onaltılıq simvollar seriyası) olan bir e -poçt göndərəcək. Bir keçid rolunu oynayacaq bir düymə yaradın. Düymə, ESP8266 -nın GPIO5 və ya D1 pinini idarə etməlidir. İndi layihənizi oynaya bilərsiniz. Qeyd edək ki, tətbiq cihazın oflayn olduğunu bildirir.

İşıqları idarə edəcək taymerlər əlavə etmək üçün layihəni daha sonra düzəldə bilərsiniz.

Addım 6: LED String İşıqlarını Sürmək üçün Smartfonunuzdan istifadə - II hissə

Arduino IDE -ni açın. Blynk kitabxanasını qurmalısınız; Bunun üçün çəkdiyim ekran görüntülərini izləyin. "Alətlər" menyusuna gedin, "Kitabxanaları idarə et" düyməsini basın, "Blynk" axtarın və ən son versiyanı quraşdırın.

İndi sizin üçün ESP8266 -da Blynk quracaq bir nümunə aça bilərsiniz. Nümunə ekran görüntülərində göstərilir.

Doğru lövhəni, mənim vəziyyətimdə "D1 mini" ni və düzgün portu seçdiyinizə əmin olun.

Kodu Wi -Fi SSID və parolunuzla yeniləyin (ümumiyyətlə İnternet qutusundakı WPA və ya WEP açarı), e -poçtla aldığınız işarəni də doldurmalısınız.

İndi kodu ESP8266 -ya yükləyə bilərsiniz. Kod yükləndikdən sonra bir neçə saniyə gözləyin ki, cihazınız İnternetə yönləndiricinizə WiFi ilə qoşulsun və yaratdığınız Blynk düyməsini istifadə edərək işıqları idarə edə biləsiniz.

İndi bir IoT cihazınız var! İstəsəniz orada dayana bilərsiniz, ancaq "Resurslar" bölümünü oxumağı unutmayın. Daha çox əylənmək və daimi bir dövrə və bir korpus qurmaq istəyirsinizsə, oxumağa davam edin.

Addım 7: Daimi bir dövrə yaradın (bonus)

Daimi bir dövrə yaratmaq vaxtıdır. Lehimləmə haqqında öyrənmək üçün bu və bu videoya baxa bilərsiniz. ESP8266 üçün başlığı olan standart bir proto lövhədən istifadə etdim. Bu şəkildə mikrokontrolördən başqa bir layihə üçün yenidən istifadə etmək istəsəm, edə bilərəm. Mikro nəzarətçini birbaşa protokol kartınıza lehimləməyi seçə bilərsiniz. Əmin deyilsinizsə, çörək taxtasına bənzəyən bir proto lövhə seçin; çörək taxtası bağlantılarınızı yenidən istifadə edə biləcəksiniz.

İlk cihazımla iki dəfə səhv etdim. LED simli üçün terminal blokundan istifadə etmədim … və telləri ters çevirdim. Mənfi və ya müsbət teli qeyd edə bilərsiniz, ancaq bir terminal blokundan istifadə etmək məsləhətdir. İkinci səhv, LED simini idarə etmək üçün 3.3V -dən istifadə etməyimdir ki, bu da işığın sönməsinə səbəb olur. Mənim kimi səhv edirsinizsə, narahat olmayın, lehimi çıxarmaq və rezistorların dəyərlərini dəyişdirmək və ya əlaqələri yeniləmək asandır. Daha sonra daha çox komponent əlavə edə bilərsiniz!

İndi daimi bir dövrə sahib olduğunuz üçün, onun korpusunu qurmağın vaxtı gəldi.

Addım 8: Bir Kassa qurun (bonus)

Cihazlarım üçün bir korpus qurmaq üçün Tinkercad -da bir qığılcım dərsini izlədim. Yeni əldə etdiyim Prusa i3 MK3 istifadə edərək bir az PLA filamentlə (20% doldurma və 0,2 mm) korpusu çap etdim. Əslində bu mənim üçün bir ilkdir və artıq şəkillərdə görə biləcəyiniz iki səhv etdim. İlk korpusumda USB fişi üçün lazım olan yer yox idi və deliklər hizalanmamışdı. Daha sonra bir qapağı da dəstəkləyə biləcək daha yaxşı uyğun yeni bir versiya hazırladım. Dövrə uyğunluğunu yoxlamaq üçün bir az vaxt və bir az pula qənaət edə bilərsiniz.

İndi Blynk istifadə edərək idarə edə biləcəyiniz iki IoT cihazınız var. Göy sərhəddir. Layihəni işıqları idarə edən bir varlıq detektoru, müəyyən bir müddətdən sonra işıqları söndürən bir taymer ilə və ya hətta LED simli işıqları bir bildiriş sistemi olaraq istifadə edərək tamamilə genişləndirə bilərsiniz; məsələn bir e -poçt aldığınız zaman yanıb -sönə bilərlər.

Xoşbəxt hack!

Addım 9: Resurslar

Bu kitabı kifayət qədər tövsiyə edə bilmərəm: Hazırlayın: Elektronika: Kəşf yolu ilə öyrənmək. Transistorlar, kondansatörlər və elektronika haqqında bir çox maraqlı şeylər öyrənə bilərsiniz. Elektronika komponentləri ilə işləməyə başlamaq üçün lazımi biliklərə malikdir. ESP8266, Blynk və Tinkerpad haqqında yeni əldə etdiyiniz biliklərlə birlikdə çox maraqlı şeylər hazırlaya biləcəksiniz.

Youtube videolarına baxaraq çox şey öyrənə bilərsiniz. Aşağıdakı kanalları tövsiyə edirəm:

- EEVblog

- Əla Sccott!

- Xan Akademiyası

Mən kifayət qədər cəsarətlisən, IoT və ya elektronika haqqında edx və ya kurs kurslarından sonra daha çox məlumat əldə edə bilərsən.