وحدة تحكم اردوينو متعددة الإضاءة: 7 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

كان زميل وفنان جيم هوبز يخطط لبناء تركيب مستقل لمعرض كان ينظمه. يتكون هذا التثبيت من 8 أرفف تشكل شكلًا مكافئًا. كان من المفترض أن يحتوي كل رف من الأرفف الثمانية على 10 مصابيح كهربائية مثبتة عليه. يجب تبديل مجموعات / أرفف المصابيح الثمانية هذه تلقائيًا وبشكل فردي حتى نتمكن من إنشاء أنماط من الإضاءة. تشير القطعة إلى رفوف اختبار الضوء في شركة جنرال إلكتريك.

لقد عملنا معًا على الجانب الفني للقطعة ، وقررنا وضع وحدة التحكم في موقع مركزي على الهيكل وقائمة على نانو Arduino.

على الرغم من أن هذا كله محدد للغاية ، فإن المبادئ والكود المتضمن في هذا البرنامج التعليمي توفر نقطة انطلاق جيدة لاستخدام اردوينو مع المرحلات للتحكم في الجهد العالي أو الأحمال الحالية. هناك أيضًا الكثير من الاحتمالات باستخدام وحدة تحكم مثل هذه إذا تم دفعها في اتجاه مختلف قليلاً. ألق نظرة على الخطوة الأخيرة "النطاق والإمكانيات" لبعض الأفكار!

يمكن أن تكون الكهرباء عالية الجهد خطيرة ويجب أن يتم إجراؤها فقط بواسطة أشخاص مختصين. إذا لم تكن خبيرًا على الإطلاق في هذا المجال أو كنت غير متأكد ، فيرجى فحص الكهرباء بواسطة كهربائي قبل التوصيل.

اللوازم

الأجزاء (تتوفر بدائل للأجزاء المرتبطة)

- اردوينو نانو

- وحدة ترحيل 5 فولت 8 قنوات

- لوح توصيل صغير

- [30x] كتل طرفية 2.5 مم

- مرن 1.5 مم (كابل) أحادي النواة - باللون البني والأزرق والأصفر / الأخضر

- [8x] مآخذ توصيل

- مقبس مدخل مصهر

- محطات تجعيد

- مصدر طاقة 1A 12 فولت

- 20 سم كابلات توصيل ذكر وأنثى

-نسيج

أدوات

- مجموعة مفكات دقيقة

- منشار قص ناعم

- دريميل / أداة متعددة الدوارة

- تدريبات

- المقياس المتعدد

- مسطرة أو مربعة الشكل

- مفاتيح ألين / سداسية

- مجموعة المفك / المقبس

- أداة طرفية تجعيد

- قشارة اسلاك

- كماشة الأنف إبرة

الخطوة 1: عمل لوحة التركيب والتخطيط

نحن بحاجة إلى صنع لوحة لتجلس في الجزء السفلي من العلبة الخاصة بنا من أجل تركيب مكوناتنا عليها. لقد استخدمت قطعة من الخشب الرقائقي مقاس 6 مم ، ويمكنك استخدام أي مادة صفائح تقريبًا ولكن تأكد من أنها صلبة وليست موصلة. المواد الرقيقة تجعل التركيب أسهل وتشغل مساحة أقل. يتم تزويد بعض العبوات بألواح قاعدة ، وسوف تلتزم بمعايير مختلفة تتعلق بالتوصيل وخصائص الحريق.

الآن لديك لوحة التركيب ذات الحجم الصحيح ، يمكنك وضع المكونات في الأعلى لرسم تخطيط. يعد اتخاذ هذه الخطوة بشكل صحيح أمرًا بالغ الأهمية لضمان سهولة باقي التصميم وتوصيل الأسلاك بشكل أنيق. فكر في تشغيل الكابلات ، وإعطاء مساحة كافية بين الأجزاء ، وارتفاع مأخذ الطاقة ، إلخ.

بمجرد أن تكون سعيدًا بالموضع ، قم بتمييز المواضع ، وحفر الثقوب ذات الصلة وقم بتركيب المكونات الخاصة بك. لقد قمت بتزييت الخشب الرقائقي قبل التركيب.

الخطوة 2: قطع الثقوب للمدخل / المخارج في الضميمة

يتم تثبيت منافذ الطاقة على العلبة نفسها. اخترت استخدام مآخذ IEC لأنها موثوقة وعالمية نسبيًا ، ومع ذلك فهي ذات شكل صعب عندما يتعلق الأمر بقطع الثقوب للتركيب. لقد أرفقت قالب PDF لكلا النوعين من المقابس المستخدمة هنا. يمكن طباعة هذا واستخدامه لتمييزه قبل القطع ، وبدلاً من ذلك يمكنك إنشاء القالب الخاص بك من الورق المقوى كما فعلت.

هناك أداة لقطع هذه المآخذ ، ولكن إذا كنت تقرأ هذا Instructable ، فمن غير المحتمل أن تتمكن من الوصول إلى واحد. لا أمتلك واحدة ، لذا فقد قمت بدلاً من ذلك بحفر ثقوب في مراكز المنطقة المحددة واستخدمت جهاز Dremel لقضم المحيط.

نحن نستخدم مقبس ذكر لمدخل الطاقة ، ومآخذ أنثى للمنافذ. هذا للقضاء على احتمال وجود أي دبابيس حية مكشوفة. يجب إخفاء المسامير الحية كما هي على مآخذ الأنثى. يجب استخدام هذا المبدأ عادةً عند استخدام الموصلات ذات الفولتية العالية.

الخطوة 3: توصيل جانب الجهد العالي

تحذير - يمكن أن تكون الكهرباء عالية الجهد خطيرة ويجب أن يتم إجراؤها بواسطة أشخاص مؤهلين فقط. إذا لم تكن خبيرًا على الإطلاق في هذا المجال أو كنت غير متأكد ، فيرجى فحص الكهرباء بواسطة كهربائي قبل التوصيل.

استخدم الكابلات المرنة ثلاثية التصنيف مقاس 1.5 مم لكل ما يلي. استخدم الألوان التي تنطبق على المعايير في بلدك. في المملكة المتحدة ، نستخدم بشكل عام اللون البني والأزرق والأصفر / الأخضر للعيش والحيادي والأرضي على التوالي - قد يختلف هذا في منطقتك.

ابدأ بتوصيل قضبان الحافلات الخاصة بك باستخدام صفوف من 8x كتل طرفية. ستقوم هذه بتوزيع الطاقة على كل من منافذ الطاقة. نقوم بذلك عن طريق تكوين خيوط قفز للانضمام إلى كل محطة على جانب واحد.

بمجرد الانتهاء من إنشاء قضبان الحافلة الخاصة بك ، قم بتشغيل كبل من كل من المحطات الطرفية (مباشر ، محايد ، أرضي) على مدخل الطاقة إلى المحطة الأولى من قضبان ناقل كتلة المحطة الطرفية L و N و E المعنية.

يمكنك تشغيل الكابلات من قضبان ناقل Live and Neutral مباشرة إلى مآخذ الطاقة ، باستخدام أطراف تجعيد في النهايات لربطها بأطراف المقبس.

سنستخدم المحايدة للتبديل ، لذا قم بتشغيل الكابلات بين المحطة المركزية (المشتركة) على كل مرحل لكل من المحطات الطرفية على شريط الناقل المحايد.

ستحتاج بعد ذلك إلى تشغيل كبل آخر من طرف NO (فتح عادة) على كل من المرحلات إلى كل من منافذ الطاقة. هذا يعني أن الدائرة ستكون "مفتوحة بشكل طبيعي" وسنحتاج إلى تنشيط التتابع باستخدام Arduino لإغلاقها وبالتالي تشغيل الأضواء.

ستحتاج إلى توصيل الكابلات البني والأزرق بمصدر الطاقة بجهد 12 فولت لتزويده بتغذية. يمكن تجعيدها في المحطات المتصلة مباشرة بمدخل الطاقة الرئيسي C14 ، أو يمكن توصيلها بقضبان ناقل L + N.

الدقة هي المفتاح هنا.

الخطوة 4: توصيل جانب الجهد المنخفض

يتم استخدام Arduino لتنشيط المرحلات وإغلاق الدائرة. يعمل Arduino على "جهد المستوى المنطقي" مما يعني أنه ينتج حوالي 5 فولت عند ضبط دبوس على "عالي" (تشغيل). ومع ذلك ، يمكننا تشغيل Arduino نفسه باستخدام ما بين 9-12 فولت في دبوس VIN. غالبًا ما أختار استخدام مصدر بجهد 12 فولت كما فعلت في هذه الحالة لأنه معيار تمامًا وهناك الكثير من المكونات المتاحة التي تعمل على 12 فولت. يمكنك أيضًا تشغيل Arduino باستخدام USB يوفر مصدرًا بجهد 5 فولت.

لقد اخترنا استخدام وحدة ترحيل 5 فولت لأن هذا يطابق إخراج 5 فولت الذي يوفره Arduino للطاقة وتبديله.

لذلك للبدء ، ادفع Arduino Nano على اللوح ، مع التأكد من عبوره للمركز بحيث لا يتم توصيل المسامير الموجودة على كلا الجانبين.

ملحوظة - ستتمكن من رؤية أنني قد قمت بلحام كبلات التوصيل الخاصة بي في وحدة الترحيل ، فإن استخدام كبلات التوصيل من الذكور إلى الإناث أسهل ولكن لم يكن لدي أي منها.

ادفع الأسلاك الحمراء والسوداء من مصدر الطاقة بجهد 12 فولت في صفوف اللوح المجاورة لـ VIN ودبابيس GND على التوالي لتزويد Arduino بالطاقة.

قم بتشغيل كبل توصيل أسود من فتحة في اللوح على صف GND في Arduino إلى دبوس GND في وحدة الترحيل

قم بتشغيل كبل توصيل أحمر من 5 فولت على Arduino إلى VCC على وحدة الترحيل.

قم بتشغيل كبلات العبور (بألوان مختلفة إذا كانت متوفرة) من D2-D9 على Arduino إلى 1-8 على وحدة الترحيل. سيتم استخدام هذه لتنشيط / تبديل المرحلات.

الخطوة 5: التشفير والاختبار

للاختبار ، يمكنك تنزيل الكود المرفق (افتحه باستخدام برنامج Arduino IDE المجاني لتنزيله). إنه أساسي للغاية ولكنه يضع الأساس للتعديل. يقوم هذا الرمز ببساطة بتبديل كل مقبس منفذ (من 1 إلى 8) على فترات زمنية تبلغ 10 ثوانٍ ، ثم يقوم أخيرًا بإيقاف تشغيل كل مقبس قبل التكرار. سمح هذا بإجراء اختبار بسيط. نظرًا لأن Jim لديه جميع المصابيح الكهربائية التي اختبرتها باستخدام مقياس متعدد على المسامير ، لكن سيكون من السهل بما يكفي توصيل مصباح اختبار يمكن أن يكون أكثر موثوقية.

أراد جيم أن يتبع تبديل الضوء "تصميم الرقصات" لذلك قمت ببساطة بتغيير التبديل والمدد لتلبية متطلباته. رمز هذا مشابه وليس أكثر تعقيدًا من كود الاختبار وإن كان بحلقات أطول.

الخطوة 6: التثبيت النهائي

لقد قمنا بتركيب صندوق التحكم في وسط هيكل الإضاءة واضطررنا ببساطة إلى توصيل المغذيات بأرفف الإضاءة إلى ثني من صناديق التوصيل الخاصة بهم ، والانتهاء في مقبس ذكر IEC c14 ، وهذه المرة ليس نمط تثبيت اللوحة IEC.

استخدمنا تركيبات القابس / المقبس هذه لجعل التركيب سهل التجميع والتفكيك حيث يمكن تثبيته في العروض المستقبلية. ومع ذلك ، لن تكون هناك مشكلة في توصيل الأسلاك في الأضواء وتجنب تكلفة المقابس إذا كانت تركيبات دائمة.

الخطوة 7: النطاق + الاحتمالات

يعد هذا المشروع خطوة أولية جيدة لاستخدام وحدات الترحيل وتعلم توصيل أنظمة الجهد المنفصل مع Arduino. ومع ذلك ، أعتقد أنه أيضًا أساس جيد لإنشاء مشاريع تأخذها إلى أبعد من ذلك بقليل من الإضافات والتعديلات. Arduino متعدد الاستخدامات وسهل الاستخدام ، إليك بعض الأفكار السريعة للمشاريع بناءً على هذا الذي توصلت إليه أثناء كتابة هذا البرنامج التعليمي …

- التحكم في العناصر الأخرى. يمكن أن تأخذ وحدات الترحيل الكثير من التيار. يمكن استخدام إعداد مثل هذا للتحكم في جميع أنواع الأشياء. توصيل وتحويل 8 معالجات طعام لعمل مسار سليم؟ تشغيل الغلاية الخاصة بك عند الاستيقاظ؟

- استخدام جهاز استشعار وإنشاء حلقة تغذية مرتدة. يحتوي Arduino على مدخلات تناظرية لاستخدام المستشعرات. يتوفر العديد منها والتي تهدف إلى الاستخدام مع Arduino مما يجعلها سهلة الاستخدام. يمكن استخدام صندوق تحكم مثل هذا مع مستشعر الضوء لتشغيل مجموعة متنوعة من الأضواء عندما تصل مستويات الإضاءة الخارجية إلى نقاط معينة ، ويمكن لأجهزة استشعار الحركة تشغيل مصابيح مختلفة عندما تنتقل إلى مناطق مختلفة من الفضاء أو المبنى ، وأجهزة الاستشعار الحالية يمكن استخدامها لتشغيل الغسالة عندما يكون هاتفك مشحونًا بالكامل. يمكن أن يصدر صوت جرس عندما يخترق كلبك محيطًا ، وما إلى ذلك. شاهد بعض المستشعرات لتدفق أفكارك هنا

- استخدام البيانات من الويب. ستصدر العديد من المؤسسات والمواقع الإلكترونية مفاتيح API (واجهة برمجة التطبيقات) والتي تتيح لك استخدام خدماتها وبياناتها المتنوعة لتطبيقك الخاص. يمكنك استخدام مجموعات مختلفة من البيانات الحية لتوفير البيانات لحلقة ملاحظات لاردوينو الخاص بك. على سبيل المثال ، يمكنك استخدام شبكة جودة الهواء الخاصة بـ LAQN لقياس جودة الهواء في منطقتك ، مما قد يؤدي إلى تشغيل المصباح عندما تكون مستويات ثاني أكسيد الكربون عند نقطة منخفضة ، لذلك يمكنك القيام برحلة إلى المتاجر أثناء مستويات جودة الهواء المثلى. تتوفر المزيد من الأفكار المفيدة. تحقق من ذلك هنا

- استخدام الأزرار أو لوحة المفاتيح - يمكن تبديل الأضواء المتصلة بوحدة التحكم باستخدام عدد من الأزرار (الأكثر وضوحًا 8). يمكن دمج هذه الوظيفة في مُركِّب يُصدر أصواتًا بالإضافة إلى تبديل الأضواء عند تشغيله للحصول على تجربة مرئية ومسموعة كاملة.