مقياس حرارة RGB باستخدام PICO: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

كانت تلك هي النتيجة النهائية لجهودنا اليوم. إنه مقياس حرارة يتيح لك معرفة مدى دفء الغرفة ، باستخدام شريط RGB LED موضوع في وعاء أكريليك ، متصل بجهاز استشعار درجة الحرارة لقراءة درجة الحرارة. وسنستخدم PICO لإحياء هذا المشروع.

الخطوة 1: المكونات

• PICO ، متاح على mellbell.cc (17 دولارًا)
• شريط RGB LED بطول 1 متر
• 3 ترانزستور دارلينجتون TIP122 ، حزمة من 10 على موقع ئي باي (3.31 دولار)
• 1 PCA9685 برنامج تشغيل PWM ذو 16 قناة 12 بت ، متاح على موقع ئي باي (2.12 دولار)
• مصدر طاقة 12 فولت
• 3 مقاومات 1 كيلو أوم ، حزمة من 100 على موقع ئي باي (0.99 دولار)
• لوح توصيل ، متاح على موقع ئي باي (2.30 دولارًا أمريكيًا)
• أسلاك توصيل للذكور والإناث ، حزمة من 40 على موقع ئي باي (0.95 دولار)

الخطوة 2: تشغيل شريط RGB بالترانزستورات ومصدر الطاقة

شرائط LED عبارة عن لوحات دوائر مرنة يتم ملؤها بمصابيح LED. يتم استخدامها بعدة طرق ، حيث يمكنك استخدامها في منزلك أو سيارتك أو دراجتك. يمكنك حتى إنشاء أجهزة RGB قابلة للارتداء باستخدامها.

لذا ، كيف يعملون؟ انها في الواقع بسيطة جدا. جميع مصابيح LED في شريط LED متصلة بالتوازي ، وتعمل مثل RGB LED ضخم. ولتشغيله ، ما عليك سوى توصيل الشريط بمصدر طاقة عالي التيار بجهد 12 فولت.

للتحكم في شريط LED باستخدام متحكم دقيق ، تحتاج إلى فصل مصدر الطاقة عن مصدر التحكم. نظرًا لأن شريط LED يحتاج إلى 12 فولت ، ولا يستطيع المتحكم الدقيق الخاص بنا تقديم هذا الكم الكبير من جهد الخرج ، ولهذا السبب نقوم بتوصيل مصدر طاقة خارجي عالي التيار بجهد 12 فولت ، أثناء إرسال إشارات التحكم من PICO الخاص بنا.

أيضًا ، السحب الحالي لكل خلية RGB مرتفع ، حيث يحتاج كل مصباح LED واحد فيه - المصابيح الحمراء والخضراء والزرقاء - إلى 20 مللي أمبير للعمل ، مما يعني أننا نحتاج إلى 60 مللي أمبير لتشغيل إضاءة خلية RGB واحدة. وهذا يمثل مشكلة كبيرة ، لأن دبابيس GPIO الخاصة بنا يمكنها فقط توفير 40 مللي أمبير لكل طرف كحد أقصى ، وسيؤدي توصيل شريط RGB بـ PICO مباشرةً إلى حرقه ، لذا من فضلك لا تفعل ذلك.

ولكن ، هناك حل ، ويسمى دارلينجتون ترانزستور وهو زوج من الترانزستورات له مكاسب عالية للغاية للتيار ، مما سيساعدنا على تعزيز تيارنا لسد احتياجاتنا.

دعنا نتعلم المزيد عن المكسب الحالي أولاً. الكسب الحالي هو خاصية للترانزستورات مما يعني أن التيار الذي يمر عبر الترانزستور سيتضاعف بواسطته ، وتبدو معادلته على النحو التالي:

تيار الحمل = الإدخال الحالي * كسب الترانزستور.

هذا أقوى في ترانزستور دارلينجتون ، لأنه زوج من الترانزستورات وليس واحدًا ، وتتضاعف آثارهما ببعضهما البعض ، مما يمنحنا مكاسب حالية هائلة.

سنقوم الآن بتوصيل شريط LED بمصدر الطاقة الخارجي ، الترانزستور ، وبالطبع PICO الخاص بنا.

• قاعدة (ترانزستور) → D3 (بيكو)
• جامع (ترانزستور) → B (شريط LED)
• باعث (ترانزستور) → GND
• +12 (شريط LED) → +12 (مصدر طاقة)

لا تنس توصيل GND الخاص بـ PICO بأرض مصادر الطاقة

الخطوة 3: التحكم في ألوان شريط RGB LED

نحن نعلم أن PICO الخاص بنا يحتوي على دبوس PWM واحد (D3) مما يعني أنه لا يمكنه التحكم أصلاً في 16 LEDs الخاصة بنا. هذا هو السبب في أننا نقدم وحدة PCA9685 16-bit PWM I2C ذات 16 قناة ، والتي تتيح لنا توسيع دبابيس PWM الخاصة بـ PICO.

بادئ ذي بدء ، ما هو I2C؟

I2C هو بروتوكول اتصال يتضمن سلكين فقط للتواصل مع جهاز واحد أو أكثر من خلال معالجة عنوان الجهاز والبيانات التي سيتم إرسالها.

هناك نوعان من الأجهزة: الأول هو الجهاز الرئيسي ، وهو المسؤول عن إرسال البيانات ، والآخر هو الجهاز التابع الذي يستقبل البيانات. فيما يلي مخارج المسامير لوحدة PCA9685:

• VCC → هذه هي قوة اللوحة نفسها. 3-5 فولت كحد أقصى.
• GND → هذا هو الدبوس السالب ، ويجب توصيله بـ GND لإكمال الدائرة.
• V + → هذا هو دبوس طاقة اختياري يوفر الطاقة لوحدات الماكينة إذا كان لديك أي منها متصل بوحدتك. يمكنك تركه مفصولًا إذا كنت لا تستخدم أي أجهزة.
• SCL → دبوس الساعة التسلسلي ، وقمنا بتوصيله بـ SCL لـ PICO.
• SDA → Serial Data pin ، ونقوم بتوصيله بـ SDA لـ PICO.
• OE → دبوس تمكين الإخراج ، هذا الدبوس نشط منخفض ، عندما يكون الدبوس منخفضًا ، يتم تمكين جميع المخرجات ، عندما تكون عالية ، يتم تعطيل جميع المخرجات. ويتم استخدام هذا الدبوس الاختياري لتمكين أو تعطيل دبابيس الوحدة بسرعة.

يوجد 16 منفذًا ، كل منفذ به V + ، GND ، PWM. يتم تشغيل كل دبوس PWM بشكل مستقل تمامًا ، ويتم إعداده من أجل الماكينات ولكن يمكنك استخدامها لمصابيح LED بسهولة. يمكن لكل PWM التعامل مع 25mA من التيار لذا كن حذرًا.

الآن بعد أن عرفنا ما هي دبابيس الوحدة الخاصة بنا وما تفعله ، دعنا نستخدمها لزيادة عدد دبابيس PICO's PWM ، حتى نتمكن من التحكم في شريط RGB LED الخاص بنا.

سنستخدم هذه الوحدة جنبًا إلى جنب مع ترانزستورات TIP122 ، وهذه هي الطريقة التي يجب عليك توصيلها بـ PICO الخاص بك:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (بيكو).
• SCL (PCA9685) → D3 (بيكو).
• PWM 0 (PCA9685) → BASE (أول TIP122).
• PWM 1 (PCA9685) → BASE (ثاني TIP122).
• PWM 2 (PCA9685) → BASE (ثالث TIP122).

لا تنس توصيل GND الخاص بـ PICO بمزود الطاقة GND. وتأكد من عدم توصيل دبوس PCA9685 VCC بمصدر الطاقة +12 فولت وإلا سيتعرض للتلف

الخطوة 4: التحكم في لون شريط RGB LED اعتمادًا على قراءة المستشعر

هذه هي الخطوة الأخيرة في هذا المشروع ، ومعها سيتحول مشروعنا من كونه "غبيًا" إلى كونه ذكيًا ولديه القدرة على التصرف وفقًا لبيئته. للقيام بذلك ، سنقوم بتوصيل PICO بمستشعر درجة الحرارة LM35DZ.

يحتوي هذا المستشعر على جهد خرج تناظري يعتمد على درجة الحرارة المحيطة به. يبدأ عند 0 فولت المقابلة لـ 0 درجة مئوية ، ويزداد الجهد بمقدار 10 مللي فولت لكل درجة أعلى من 0 درجة مئوية. هذا المكون بسيط للغاية وله 3 أرجل فقط ، وهي متصلة على النحو التالي:

• VCC (LM35DZ) → VCC (بيكو)
• GND (LM35DZ) → GND (بيكو)
• الإخراج (LM35DZ) → A0 (بيكو)

الخطوة 5: الكود النهائي

الآن بعد أن أصبح لدينا كل شيء متصل بـ PICO الخاص بنا ، دعنا نبدأ في برمجته بحيث تتغير ألوان LED اعتمادًا على درجة الحرارة.

لهذا نحتاج إلى ما يلي:

ثابت. متغير اسمه "tempSensor" مع القيمة A0 الذي يتلقى قراءته من مستشعر درجة الحرارة

متغير عدد صحيح يسمى "sensorReading" بقيمة أولية 0. هذا هو المتغير الذي سيوفر قراءة المستشعر الخام

متغير عائم يسمى "فولت" بقيمة أولية 0. هذا هو المتغير الذي سيوفر قيمة قراءة المستشعر المحولة إلى فولت

متغير عائم يسمى "temp" بقيمة أولية 0. هذا هو المتغير الذي سيوفر قراءات جهاز الاستشعار المحول ويحولها إلى درجة حرارة

متغير عدد صحيح يسمى "mapped" بقيمة أولية 0. سيوفر هذا قيمة PWM التي نعيّن متغير درجة الحرارة فيها ، ويتحكم هذا المتغير في لون شريط LED

باستخدام هذا الكود ، ستقرأ PICO بيانات مستشعر درجة الحرارة ، وتحولها إلى فولت ، ثم إلى درجة مئوية ، وأخيراً تحدد درجة مئوية إلى قيمة PWM يمكن قراءتها بواسطة شريط LED الخاص بنا ، وهذا بالضبط ما نحتاجه.

الخطوة 6: لقد انتهيت

لقد صنعنا أيضًا حاوية أكريليك لشريط LED لجعله يقف بطريقة لطيفة. يمكنك العثور على ملفات CAD هنا إذا كنت تريد تنزيلها.

لديك الآن مقياس حرارة LED رائع المظهر يخبرك تلقائيًا بدرجة الحرارة عندما تنظر إليه ، وهو أمر مريح جدًا على أقل تقدير: P

اترك تعليقًا إذا كان لديك أي اقتراحات أو ملاحظات ، ولا تنس متابعتنا على facebook أو زيارتنا على mellbell.cc لمزيد من المحتوى الرائع.