ضوء مكتب Arduino / التطبيق: 6 خطوات (مع صور)

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56

بالنسبة لهذا المشروع ، أردت شيئًا من شأنه أن يسمح لي بتعليم نفسي المزيد عن الإلكترونيات / البرامج ، وهو شيء لم أستخدمه حقًا بعد.. قررت أن الضوء سيكون منصة جيدة لهذا الغرض.

كان التصميم الذي توصلت إليه هو المصباح الذي يتميز بتعديل اللون والسطوع. في المنتج ، يتم التحكم في درجة حرارة اللون الأبيض الدافئ والسطوع من خلال "عفريت" ، ويغير موضعه واتجاهه كل منهما بشكل مستقل - تفاعل فريد / ممتع تمامًا.

لقد انتهيت أيضًا من إنشاء تطبيق (قد أتحدى نفسي أيضًا) لضبط هذه ، بالإضافة إلى إضافة وظائف إضافية للتحكم في بعض مصابيح RGB LED وتعيين منبه شروق الشمس. يزيد إنذار شروق الشمس تدريجياً من السطوع لأكثر من 30 دقيقة لمساعدتك على الاستيقاظ.

نظرًا لأن هذا هو أول مشروع لي في Arduino / App ، أفترض أنه ستكون هناك بالتأكيد طرق أفضل لعمل الكود ، لذا لا تقلق! إنه قلق ، لذلك أنا سعيد. إذا كانت لديك اقتراحات بشأن التحسينات وما إلى ذلك ، فمن الجيد سماعها..

جميع ملفات هذا المشروع (كود مخترع اردوينو / التطبيق ، رسومات التطبيق ، إلخ) والتطبيق apk. يمكن العثور عليها في هذا الرابط.

لقد أدخلت هذا في مسابقات Raspberry Pi و FULL SPECTRUM LASER ، لذلك إذا كنت تعتقد أن التصويت يستحق التقدير الكبير !!

ماذا تحتاج….

كهربائي. عناصر:

• اردوينو مايكرو
• 12 مستشعر تأثير القاعة الإشعاعية الخطية
• جاك دي سي
• 12 فولت امدادات الطاقة
• 2x 1W أبيض بارد LED (6000 كيلو)
• عدد 2 مصباح LED أبيض دافئ 1 وات (2800 كلفن)
• 4x Adafruit RGB Neopixels
• Sparkfun Picobuck 350mA سائق تيار مستمر
• وحدة بلوتوث HC06
• لوحة النموذج
• كتل طرفية
• الأسلاك

المواد:

• مواد صنع القوالب (كرتون أو سيليكون إلخ)
• راتنج صب البولي يوريثين
• الخشب الرقائقي

مستهلكات:

• جندى
• رذاذ الطلاء
• ورق زجاج
• أكواب الخلط / النمامات

أدوات:

• لحام حديد
• مسدس الغراء
• كماشة / مفكات / سكاكين إلخ.
• قاطع ليزري

برمجة:

• اردوينو
• MIT App Inventor (مجاني على شبكة الإنترنت)
• Photoshop أو أي شيء لإنشاء رسومات التطبيق

الخطوة 1: مستشعرات تأثير القاعة

بالنسبة للتحكم / التفاعل في المنتج ، كنت أتطلع إلى ابتكار شيء مختلف قليلاً ، وليس مجرد قرص أو شيء من هذا القبيل.

بعد قليل من البحث في أنواع مختلفة من المكونات الإلكترونية ، وجدت مستشعرات تأثير القاعة الإشعاعية الخطية. هذه في الأساس عبارة عن مستشعر يتأثر الناتج بالمجالات المغناطيسية. عادة ما يكون خرج المستشعرات هو نصف جهد الدخل. ومع ذلك ، عندما يتم إحضار مغناطيس بالقرب منه ، سيرتفع الناتج إما إلى جهد الدخل أو ينخفض إلى 0V (حدود التشبع) اعتمادًا على ما إذا كان القطب الشمالي أو الجنوبي للمغناطيس.

أدركت أنه يمكنني استخدام هذا للسماح لي بالتحكم في إعدادين مختلفين على مستشعر قاعة واحدة - ولدت فكرة "عفريت". يتم إخفاء المغناطيس في قرص القطع بالليزر ويتحكم إما في السطوع أو درجة حرارة اللون اعتمادًا على الطرف الذي يواجه المستشعرات. أذهب إلى كود Arduino لاحقًا ، لكنني قرأت بشكل أساسي هذه المستشعرات وأبحث عما إذا كان الناتج قد ارتفع فوق `` مشغل مرتفع '' أو انخفض إلى ما دون `` المشغل المنخفض ''. أستخدم مستشعرات متعددة لتأثير القاعة للسماح لي بتعيين درجة حرارة لونية محددة وقيمة سطوع على كل منها ، والتي يتم تشغيلها أثناء تحريك القرص حول القوس..

الخطوة 2: أجهزة الإلكترونيات

كانت الخطوة الأولى لهذا المشروع هي توصيل الأجهزة الإلكترونية. اخترت استخدام Arduino Micro نظرًا لأنه يحتوي على عدد لا بأس به من دبابيس القراءة التناظرية - مما يسمح لي باستخدام مستشعرات متعددة لتأثير القاعة لإعطاء دقة كافية لضبط الإعداد. يتم تقسيم مصدر طاقة بجهد 12 فولت بين تشغيل Arduino و LED.

يستخدم قوس التحكم 11 مستشعرًا للقاعة ، مع واحد آخر يستخدم لإطفاء الضوء. تم توصيلها في دبابيس A0-> A5 و 4 و 6 و 8 و 9 و 10 و 12. وهي تشترك في 5 فولت وسكة أرضية / دبوس.

مصابيح LED التي استخدمتها هي 1 وات وتتطلب برنامج تشغيل تيار مستمر. تم استخدام Sparkfun PicoBuck لأنه يوفر 350 مللي أمبير ثابتًا لما يصل إلى 3 قنوات إخراج. يتم توصيل التيار الكهربائي بجهد 12 فولت في دبابيس Vin السائقين. يحتوي السائق على دبابيس إدخال للتحكم في PWM للمخرجات ، وقد تم توصيلها بالدبابيس 3 و 5 من Arduino.

ثم تم توصيل وحدة البلوتوث. Bluetooth Rx-> Arduino Tx و Tx-> Rx و 5v.ground.

تم تركيب مصابيح LED على لوحة منفصلة. تم توصيل اثنين من مصابيح LED البيضاء الباردة في سلسلة ، وكذلك المصابيح الدافئة. هذه تتصل بإخراج 1 و 2 من السائق. مصابيح RGB LED هي Adafruit Neopixels ؛ هذه وحدات قابلة للتسلسل يمكنك التحكم في لون وسطوعها بشكل فردي من دبوس Arduino واحد. هذه تتصل في دبوس 11 ودبابيس 5V / الأرض.

الخطوة الثالثة: مخترع التطبيق

لإنشاء التطبيق ، استخدمت MIT App Inventor ، فهو مجاني وسهل التعلم / الاستخدام. اضطررت أولاً إلى إنشاء شاشات / رسومات التطبيق - يمكن القيام بذلك في Photoshop وما إلى ذلك. إنه يجعل الأمر أسهل في App Inventor إذا كان لديك جميع المكونات التي تشكل الشاشات كصور / ملفات منفصلة.

يمتلك App Inventor طريقتي عرض ، هناك علامة التبويب "المصمم" للأشياء المرئية للواجهة الأمامية وعلامة التبويب "الكتل" للرمز.

باستخدام علامة التبويب "المصمم" ، قمت بإنشاء شاشات التطبيق. إحدى المشكلات التي وجدتها هي أن مكون البلوتوث لا يعمل عبر شاشات متعددة ، لذا بعد شاشة "الترحيب" ، يتم إنشاء جميع العناصر الأخرى (الاتصال ، RGB ، درجة حرارة اللون ، التنبيه) في نفس الشاشة - طبقات فعالة أقوم بتشغيلها /إيقاف.

الأدوات الرئيسية التي استخدمتها هي "التخطيط / المحاذاة" و "قماش الرسم". اللوحة القماشية هي منطقة حساسة للمس يمكنك إظهارها كصورة.

بمجرد إعداد العناصر المرئية ، حان الوقت للتبديل إلى علامة التبويب "الكتل" وكتابة الرمز. سأصفها بإيجاز ، ولكن ربما يكون الأمر أسهل إذا قمت باستيراد ملفي إلى App Inventor ولعبت حول نفسك …

هذه الكتل الأولى لشاشات الاتصال. للسماح للتطبيق بمحاولة الاتصال تلقائيًا بوحدة البلوتوث Arduinos ، أقوم بإنشاء متغير وضبطه على عنوان HC06 الخاص بي. أستخدم مؤقتًا لتغيير صورة الخلفية أثناء الاتصال. إذا كان الاتصال ناجحًا ، فسيتم تحميل شاشة درجة اللون. إذا فشل اتصال البلوتوث تلقائيًا ، فستحتاج إلى الضغط على زر "الاتصال بالجهاز". سيؤدي ذلك إلى عرض قائمة بجميع أجهزة البلوتوث التي يمكن لهاتفك رؤيتها. يستخدم الأمر "bluetoothclient1.connect" عنوان الجهاز الذي تحدده من تلك القائمة للاتصال به.

تتحكم هذه الكتل في ما يحدث عند لمس كل زر من أزرار القائمة - التغيير بين RGB ودرجة حرارة اللون والتنبيه. عندما يتم لمسها ، يتم تشغيل وإيقاف الطبقات المرئية القابلة للتطبيق. على سبيل المثال ، عند النقر فوق زر قائمة RGB ، فإنه يقوم بتبديل صورة الخلفية لأزرار لوحة الرسم القماشية إلى الأيقونة الداكنة ، ويقوم بتشغيل شاشة RGB ويتم إيقاف تشغيل الآخر.

يتم مشاركة التحكم في الطاقة والسطوع بين شاشات RGB ودرجة حرارة اللون. لكي يعرف Arduino أي LED يتحكم فيه ، أحتاج إلى إخباره بالشاشة التي تم تحميلها. سلسلة نصية بتنسيق (شاشة)؟ يتم إرسالها عن طريق البلوتوث الخاص بهواتفك باستخدام الأمر BluetoothClient1. SendText.

هذه الكتلة ترسل السلسلة (الطاقة)؟ كلما تم النقر على زر الطاقة.

تتحكم هذه الكتل في تعديل درجة حرارة اللون. عندما تلمس اللوحة القماشية ، يتم استخدام إحداثيات Y لنقطة اللمس الخاصة بك لضبط المتغير "بارد". قيمة Y مدفوعة بحجم البكسل في اللوحة القماشية ، لذلك في حالتي قيمة بين 0 و 450. أستخدم المضاعف لتحويل ذلك إلى قيمة PWM قابلة للاستخدام (0-255). ثم أرسل سلسلة بهذه القيمة ومعرفًا في النموذج (Tempvalue) ؟.

كتل مماثلة على النحو الوارد أعلاه ولكن للتحكم في السطوع. باستخدام تنسيق X هذه المرة ومضاعفات مختلفة لضبط المتغير "Bright" على قيمة بين 10 و 100.

هذه الكتل للتحكم في RGB. هناك أمر يسمى "GetPixelColor" يمكن استخدامه للحصول على قيمة RGB للبكسل الذي يلمسه إصبعك. إنها تنتج القيمة مع 255 إضافية في النهاية لسبب ما ، لذلك أقوم ببعض العمل للحصول على القيمة في التنسيق (RGBredvalue.greenvalue.bluevalue.)؟ مرة أخرى ، يتم إرسال هذا بعد ذلك إلى Arduino ، ولكن باستخدام RGB كمعرف في السلسلة.

القسم التالي من الكتل مخصص لإعدادات التنبيه. تتحكم الكتلة الأولى في ما يحدث عندما تلمس / تسحب الشمس لأعلى ولأسفل. مرة أخرى ، يتم استخدام الأمرين "الحصول على X و Y" للحصول على قيمة لمكان إصبعك وتغيير صورة الخلفية اعتمادًا على ارتفاع الشمس. يتم تشغيل موضع الشموس أيضًا سواء تم تمكين الإنذار أو تعطيله ، يتم إرساله عن طريق البلوتوث.

عندما تنقر على الشمس أو تنتهي من تحريكها ، فإنها تحضر منتقي الوقت للسماح لك بضبط وقت التنبيه. الجزء الرئيسي من هذه الكتلة التالية هو استخدام الوقت الحالي لمعرفة عدد المللي ثانية المتبقية حتى ضبط المنبه. ثم يتم إرسال هذه القيمة إلى Arduino

في الخطوة التالية ، أغطي كيف يقرأ Arduino ويستخدم السلاسل …

الخطوة 4: كود اردوينو

كما هو الحال مع رمز التطبيق ، سأغطي هذا باختصار….

أولاً ، أقوم بإعداد جميع المتغيرات الخاصة بي ، وتعيين المستشعرات و LED إلى المسامير الصحيحة. ستتم قراءة الإخراج من مستشعرات تأثير القاعة باستخدام وظيفة analogRead ، مع إعطاء قيمة بين 0 و 1023. كما هو موضح سابقًا ، ينتج النصف في حالة عدم وجود مغناطيس ، لذا حوالي 500. أستخدم متغيرات التشغيل المنخفضة والعالية للسماح لي بسهولة ضبط عندما تعلم أن القرص فوق المستشعر.

تتطلب neopixels مكتبة بحيث يتم تعريفها هنا..

يبدأ إعداد الفراغ في المسلسلات ، بالنسبة إلى Micro ، تستخدم دبابيس Rx / Tx (البلوتوث) Serial1.. ثم يتم تعيين الدبابيس لتكون مدخلات أو مخرجات ويتم ضبط LED على إيقاف التشغيل.

الآن هي الحلقة الرئيسية …

يتحقق هذا القسم الأول من تلقي أي بيانات من التطبيق. Serial1.available () يقرأ المسلسل ويحصل على عدد البايت في السلسلة. إذا كان هذا> 0 أعرف دتس واردة.

إذا كنت تتذكر ، فإن كل السلاسل التي أرسلها من التطبيق تنتهي بعلامة استفهام…. أي (Bright100)؟

أستخدم الوظيفة.readStringUntil لقراءة البيانات التسلسلية حتى علامة الاستفهام (Bright100) وتعيين المتغير BTstring على هذا. أتحقق مما إذا كانت BTstring تنتهي بـ ")" للتأكد من تلقي الأوامر الكاملة. إذا كان الأمر كذلك ، فسيتم تعطل حلقة برنامج BluetoothProgram … وهذا موصوف بشكل أكبر..

هذا الجزء التالي يتحكم في إنذار شروق الشمس. بشكل أساسي ، إذا تم تمكين التنبيه وكان الوقت صحيحًا ، فسيبدأ في تلاشي مصابيح LED. نظرًا لأن العين البشرية تدرك الضوء لوغاريتميًا فمن الأفضل القيام بأي نوع من تلاشي LED صعودًا / هبوطًا باستخدام منحنى أسي بدلاً من الخطي. ومن ثم فإن المعادلة تقود قيم PWM …

لتجنب تداخل القرص مع التحكم في التطبيق ، يتم إلغاء تنشيطه عند استخدام التطبيق. لإعادة تنشيط القرص ، تحتاج إلى إزالته من المنتج لمدة 5 ثوانٍ.. هذا الجزء من الشفرة أولاً يتحقق مما إذا كانت جميع المستشعرات تُخرج قيمة حالة ثابتة (بدون مغناطيس) ثم يبدأ تشغيل مؤقت. عند اكتمال 5 ثوانٍ ، يتم ضبط متغير BTinControl على false.

رمز القرص الآن.. أولاً يجب قراءة المستشعرات.

إذا كان الضوء مغلقًا حاليًا ، فسوف يتحقق مما إذا كان أي من المستشعرات أعلى أو أسفل نقاط الزناد ، أي تم وضع القرص على القوس. إذا كان الأمر كذلك ، فسوف يتلاشى مؤشر LED الأبيض حتى آخر إعداد لك بغض النظر عن المكان الذي تضعه فيه.

للاحتفاظ بمؤشر LED على الإعداد الأخير بدلاً من التحديث إلى القيم المرتبطة بأي مستشعرات تقوم بتشغيلها ، يتم تعيين متغير MovedSinceStandby على false. يتحقق الجزء التالي من الكود بشكل أساسي مما إذا كنت قد قمت بنقل القرص من موضعه الأولي بمقدار محدد….

إذا كنت تقوم بتحريك القرص ، يتم استدعاء "البرنامج الرئيسي" لتحديث درجة السطوع / درجة حرارة اللون. هذا موصوف أكثر إلى أسفل.

يتحقق الجزء الأخير في هذه الحلقة الرئيسية مما إذا كان القرص قد تم وضعه مرة أخرى في قفص الاتهام - هل المستشعر 12 يقرأ قيمة أعلى / أقل من نقطة الزناد. إذا كان الأمر كذلك ، فإنه يتلاشى مؤشر LED لأسفل مرة أخرى..

حلقة البلوتوث:

كما هو موضح أعلاه عند تلقي البيانات عبر البلوتوث ، تتم قراءة السلسلة. نحتاج الآن إلى التحقق مما تقوله هذه السلسلة …

من السهل جدًا التعامل مع جميع السلاسل باستثناء السطوع ودرجة حرارة اللون و RGB. تتحقق مما إذا كانت BTstring تساوي النص المرسل من التطبيق.

إذا كنت تتذكر ، فكلما قمت بتغيير الشاشات في التطبيق ، فسيتم إرسال أمر بلوتوث. نحن هنا نسأل عن ذلك ونضع بعض المتغيرات على صواب أو خطأ حتى نعرف الشاشة التي تعمل عليها.

لاحظ في نهاية كل قسم قمت بتعيين متغير BTinControl على true وقم بإلغاء تحديد قيمة BTstring.

عندما تضغط على زر الطاقة في التطبيق ، ستتلاشى مصابيح LED لأعلى أو لأسفل. تُستخدم المتغيرات المعينة أعلاه للشاشة التي تعمل عليها لتحديد ما إذا كانت RGB أو LED الأبيض يتحكم فيهما..

من أجل السطوع ودرجة حرارة اللون و RGB ، أحتاج إلى قراءة السلاسل بطريقة مختلفة قليلاً. نظرًا لأن الجزء الرقمي من السلسلة سيتغير ، فإنني أتساءل عما إذا كانت السلسلة تبدأ بأحد المعرفات وليس السلسلة الكاملة ، لذلك فقط (مشرق هنا..

أنا الآن بحاجة إلى فصل قيمة السطوع الفعلية عن السلسلة. تنسيق السلسلة المرسلة من التطبيق هو (Brightvalue) لذلك أعرف أن قيمة السطوع ستكون بين 't' و ')'. سيبقى موضع الحرف "t" ثابتًا ، وسيكون دائمًا الحرف السابع في السلسلة. ولكن نظرًا لأن قيمة السطوع يمكن أن تتراوح بين 10 و 100 ، فإن موضع ")" سيتغير. يمكنني استخدام الأمر.indexOf لمعرفة مكان الحرف ")" ، وما هو الحرف ويمكن بعد ذلك استخدام الأمر.substring لقراءة السلسلة بين الحرف السابع وموضع الحرف ")". هذا يترك لي فقط قيمة السطوع التي يمكنني استخدامها لضبط RGB أو LED الأبيض حسب الشاشة.

يعد ضبط درجة حرارة اللون عملية مماثلة لما ورد أعلاه ولكن القيمة ستكون بين "p" و ")" هذه المرة …

بالنسبة لتعديل RGB ، لدينا ثلاث قيم لاستخراجها من السلسلة ، لكنها عملية مماثلة مرة أخرى. من التطبيق نتلقى سلاسل على شكل (RGBvalue.value.value)

لذلك أعرف أن القيمة الحمراء ستكون بين 'B' وأول نقطة كاملة. القيمة الخضراء بين الوقفات الكاملة الأولى / الثانية وقيمة اللون الأزرق بين النقطة الثانية و ")".

بمجرد أن نحصل على القيم ، يتم تعيين neopixles على اللون الجديد …

نتحقق هنا مما إذا تم تمكين المنبه أو تعطيله. إذا تم تغيير وقت التنبيه ، فسنرسل سلسلة بعدد المللي ثانية من الآن حتى التنبيه. مرة أخرى ، يتم استخراج هذه القيمة من السلسلة ولكي نتمكن من التحقق مما إذا كان وقت بدء شروق الشمس نحتاج إلى تعيين متغير على الوقت الحالي (مللي)..

ضوابط عفريت:

كما هو موصوف من قبل ، إذا كان القرص (المغناطيس) في اتجاه واحد ، فسيؤدي إلى إخراج مستشعر القاعة أسفل الزناد المنخفض وإذا كان الاتجاه الآخر أعلى من الزناد العالي.

يسمح هذا بالتحكم في كل من السطوع ودرجة حرارة اللون على نفس القوس..

تتم قراءة قيم أجهزة الاستشعار. إذا كان أي منها أقل من قيمة الزناد المنخفضة ، فإننا نقوم بضبط درجة حرارة اللون. يوجد 11 مستشعرًا تحت منطقة القوس ، والتي بدورها ستنخفض النواتج إلى ما دون نقطة الزناد حيث يتحرك القرص فوقها. يحتوي كل مستشعر على قيمة PWM لمصابيح LED الباردة والدافئة مقابله ، بدءًا من المستشعر 1 عند 100٪ دافئ و 0٪ بارد ويعمل حتى الحادي عشر بنسبة 0٪ دافئ وبارد 100٪.

يتم التحكم في السطوع بنفس الطريقة.. التحقق مما إذا كانت مخرجات المستشعرات أعلى من الزناد العالي هذه المرة وإعطاء كل مستشعر قيمة ترجيح السطوع.

ثم يتم ضرب ترجيح السطوع هذا بقيمة درجة حرارة اللون لإعطاء قيمة الإخراج الإجمالية. السماح لك بضبط أي درجة حرارة لونية على أي درجة سطوع …

الخطوة الخامسة: السكن

1. لقد بدأت بصنع قالب من الورق المقوى للجزء السفلي من السكن. لإنشاء فترات استراحة لمنطقة التحكم ، قمت بقطع قطعة من الخشب الرقائقي بالليزر على شكل قوس واستخدمت عملة 5p في رصيف "الاستعداد". تم لصقها على قالب الكرتون ، مع الانتباه إلى وضعها في الموضع الصحيح الذي يتماشى مع مستشعرات تأثير القاعة.
2. بعد ذلك كان خلط راتنج البولي يوريثين. الأشياء التي أستخدمها لها نسبة بسيطة 1: 1 وعلاجها في غضون حوالي 20 دقيقة.. لذا أحتاج إلى العمل بسرعة إلى حد ما!
3. كان الصب الأولي هو ملء قاع القالب. بعد هذه المجموعة أضفت جدارًا داخليًا من الورق المقوى للسماح لي بصب الجدران الجانبية.
4. لإنشاء القسم العلوي ، الذي ستجلس فيه مصابيح LED ، قمت بقص ولصق بعض الأنبوب / الكوب البلاستيكي في مكانه بزاوية. ومرة أخرى تم سكب الراتينج وسمح له بالثبات.
5. الآن تم تجهيز السكن بالكامل ، كنت بحاجة إلى حفر بعض الثقوب وإعطائها رمالًا جيدة لأسفل.
6. تم تطبيق التمهيدي ثم رش الطبقة النهائية النهائية من الطلاء.

الخطوة 6: التجميع / الاستنتاج

1. تم قطع فتحة لمقبس التيار المستمر من السكن. ثم يتم لصق المقبس.
2. يمكن بعد ذلك ثني لوحة LED في الجزء العلوي ، مع تغذية الأسلاك من خلال الجزء السفلي.
3. تم بعد ذلك ربط الأسلاك من مقبس LED و DC في الكتل الطرفية الصحيحة.
4. ثم يتم ثمل اللوحة الرئيسية في السكن
5. ثم يتم شد قطعة من الخشب الرقائقي لأسفل لتغطية الجزء السفلي من السكن.
6. والشيء الأخير هو لصق "القرص" معًا ، مع التأكد من توجيه أقطاب المغناطيس بغطاء "السطوع" الصحيح أو "درجة حرارة اللون".

بشكل عام ، يعمل الضوء بشكل جيد! هناك عدد قليل من الأخطاء في البرنامج لتسويتها ويمكن أن تكون مصابيح RGB LED أكثر إشراقًا. يمكنني أيضًا إضافة مستشعر الإضاءة المحيطة لتغيير درجة حرارة اللون تلقائيًا ، والبدء في "بارد" أثناء النهار والتحول إلى "دافئ" في الليل.

في صحتك للقراءة!