الإضاءة المحيطة بالمنزل باستخدام PICO: 9 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

ألم ترغب يومًا في تغيير مزاج غرفتك عن طريق تغيير لون الضوء؟ حسنًا ، ستتعلم اليوم كيفية القيام بذلك بالضبط. لأنه من خلال هذا المشروع ، ستنشئ نظام إضاءة محيطة RGB يتم التحكم فيه عن طريق البلوتوث يمكنك وضعه في أي مكان في منزلك ، ولونه كما تريد.

سيستخدم هذا المشروع PICO ، وشريط RGB LED ، وبعض الترانزستورات والمكونات الكهربائية ، وتطبيق ستتعلم كيفية إنشائه باستخدام مخترع تطبيق MIT.

الخطوة 1: المكونات

هذه هي المكونات اللازمة لإنشاء هذا المشروع ، وهي:

• PICO ، متاح على mellbell.cc (17.0 دولارًا)
• شريط RGB LED بطول 4 أمتار (5050 SMD- 60 LED - 1 متر)
• 3 ترانزستورات دارلينجتون TIP122 ، حزمة من 10 متوفرة على موقع ئي باي (1.22 دولار)
• 1 برنامج تشغيل PWM PCA9685 ذو 16 قناة 12 بت ، متاح على موقع ئي باي (2.07 دولار)
• 1 وحدة بلوتوث HC-05 ، متوفرة على موقع ئي باي (3.51 دولار)
• مصدر طاقة 12 فولت 5 امبير
• 3 مقاومات 1 كيلو أوم ، حزمة من 100 على موقع ئي باي (0.99 دولار)
• 1 Breadboard ، متاح على موقع ئي باي (2.32 دولار)

الخطوة 2: تشغيل شريط RGB LED

نحن بالطبع نريد توصيل شريط LED بـ PICO لإضاءته والتحكم فيه.

ولكن ، قبل أي شيء ، نحتاج إلى إجراء بعض العمليات الحسابية لمعرفة مقدار التيار الذي سيستمده شريط LED من مصدر الطاقة. في الشريط الذي نعمل به ، يسحب كل مصباح LED في خلية RGB واحدة 20 مللي أمبير ، بإجمالي 60 مللي أمبير لخلية RGB بأكملها. يحتوي شريطنا على 20 خلية RGB لكل متر ، ولدينا واحدة بطول 4 أمتار. مما يعني أن إجمالي السحب الحالي بأقصى حد هو:

4 (متر) * 20 (خلية / متر) * 60 (مللي أمبير) = 4800 مللي أمبير

سيختلف هذا الرسم اعتمادًا على الكثافة التي تعمل بها ، لكننا أجرينا العمليات الحسابية بأعلى أرقام ممكنة ، حتى نتمكن من العمل بحرية وأمان مع شريط RGB. الآن ، نحتاج إلى مصدر طاقة يمكنه تزويدنا بـ 4.8 أمبير.

أفضل مصدر طاقة يمكننا استخدامه هو مزود / محول طاقة يحول طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر ، كما نحتاج إليه لتقديم 12 فولت و 4.8 أمبير على الأقل. ولدينا ذلك بالضبط ، حيث أن مصدر الطاقة الذي نستخدمه يقدم 12 فولت و 5 أمبير ، وهو بالضبط ما نحتاجه.

الخطوة 3: توصيل شريط RGB بمصدر الطاقة

مصدر الطاقة هو جهاز كهربائي يحول نوعًا من الطاقة الكهربائية إلى نوع آخر. في حالتنا ، سنستخدمها لتحويل طاقة التيار المتردد 220 فولت إلى طاقة تيار مستمر 12 فولت.

المحطات الثلاثة الأولى هي المدخلات من مصدر طاقة التيار المتردد:

• L → مباشر
• N → محايد
• GND → الأرض

المحطات الأربعة الأخيرة هي نواتج الجهاز الكهربائي الذي تحتاجه. وهي مقسمة إلى قسمين ، أحدهما للإنتاج الإيجابي والآخر للسلبي. في حالتنا سنستخدم ما يلي:

• V- → سلبي
• V + → موجب

ونقوم بتوصيلهم كالتالي:

• سلك بني (مصدر طاقة تيار متردد) → L (مباشر)
• السلك الأزرق (مصدر طاقة التيار المتردد) → N (محايد)
• السلك الأخضر (مصدر طاقة التيار المتردد) ← GND (أرضي)

والأسلاك الحمراء والسوداء هي طاقة الإخراج بجهد 12 فولت:

• السلك الأحمر → خرج موجب (V +)
• السلك الأسود → خرج سلبي (V-)

الآن دعنا نربط جميع مكوناتنا بـ PICO!

الخطوة 4: توصيل كل شيء بـ PICO

كما قلنا سابقًا ، يحتاج شريط LED إلى 12 فولت و 4.8 أمبير ليعمل بشكل كامل. ونعلم أن الحد الأقصى للتيار الذي يمكن لأي دبوس PICO توفيره هو 40 مللي أمبير فقط ، وهذا لا يكفي. ولكن ، هناك حل لهذا ، وهو TIP122 Darlington Transistor ، والذي يمكن استخدامه لدفع أحمال طاقة عالية باستخدام كميات صغيرة من التيار والجهد.

الأسلاك بسيطة جدًا ، سنقوم بتوصيل قاعدة الترانزستور بدبوس D3 الخاص بـ PICO للتحكم في سطوع شريط LED باستخدام تقنية PWM ، والباعث إلى GND ، والمجمع بالحمل.

• القاعدة (TIP122) → D3 (PICO)
• المجمع (TIP122) → B (شريط LED)
• باعث (TIP122) → GND

كما أننا نستخدم زر ضغط لتشغيل أو إيقاف تشغيل شريط LED.

زر الضغط هو مكون يربط نقطتين في الدائرة فقط عند الضغط عليه ، وليس له قطبية حتى نتمكن من توصيله دون قلق بشأن أي ساق تذهب إلى أي جانب. في حالتنا ، سنقوم بتوصيل إحدى أرجل زر الضغط بـ GND من خلال المقاوم المنسدل ، وربط الساق الأخرى بـ VCC (5 فولت). بعد ذلك ، سنقوم بتوصيل PICO's D2 بساق زر الضغط المتصلة بـ GND.

لذلك ، عند الضغط على الزر ، سيقرأ دبوس PICO D2 HIGH (5 فولت) ، وعندما لا يتم الضغط عليه ، سيقرأ دبوس D2 الخاص بـ PICO منخفضًا (0 فولت).

ثم سنقوم بتوصيل LED بمصدر الطاقة والترانزستور TIP122.

• +12 (شريط LED) ← خرج موجب 12 فولت (مصدر طاقة)
• B (شريط LED) ← المجمع (TIP122).

لا تنس توصيل السلك السلبي الناتج عن مصدر الطاقة (السلك الأسود) بدبوس GND الخاص بـ PICO

الخطوة 5: توصيل شريط RGB بجهاز PCA9685

الآن بعد أن أصبح بإمكاننا التحكم في لون واحد من شريط RGB ، دعنا نجعله يمكننا التحكم في جميع ألوان شريط RGB. للقيام بذلك ، يتعين علينا استخدام إشارات PWM للتحكم في الشريط.

كما نعلم ، فإن PICO لديها فقط مخرج PWM واحد ، والإصلاح لذلك هو وحدة توسيع دبابيس PCA9685 PWM. تعمل هذه الوحدة على توسيع دبابيس PWM الخاصة باللوحة ، وسنستخدمها جنبًا إلى جنب مع بعض ترانزستورات دارلينجتون TIP122 لإصلاح هذه المشكلة.

إن توصيلات الدائرة بسيطة للغاية ، وهي كالتالي:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO)
• GND (PCA9685) → GND (PICO)

يتعين علينا تشغيل وحدة PCA9685 باستخدام PICO ، حتى تعمل بشكل صحيح.

• SCL (PCA9685) → D3 (بيكو)
• SDA (PCA9685) → D2 (بيكو)

نقوم هنا بتوصيل دبابيس بروتوكول I2C الخاصة بـ PCA9685 SCL و SDA بـ PICO's D3 و D2 ، حتى يتمكنوا من التواصل مع بعضهم البعض.

نقوم بعد ذلك بتوصيل شريط RGB +12 بالسلك الإيجابي لمصدر الطاقة ، والخيوط G و R و B لشريط RGB بدبابيس وحدة التحكم TIP122 لتغذية شريط LED بالطاقة اللازمة من مصدر الطاقة الخارجي.

الكود بسيط للغاية ، نحتاج فقط إلى تشغيل وإيقاف تشغيل جميع الألوان الثلاثة لشريط LED كل واحدة على حدة بمفردها ، لذلك نحن نصنع حلقتين for لكل لون ، أول حلقة for هي لزيادة الضوء الشدة والثانية لتقليل شدة الضوء ،

الخطوة السادسة: إنشاء تطبيق الهاتف المحمول

نريد الآن إنشاء تطبيق جوال يتيح لنا التحكم في كثافة كل لون على حدة. وسنستخدم أداة مخترع تطبيق MIT للقيام بذلك.

أولاً ، عليك الانتقال إلى الموقع الرسمي لمخترع تطبيق MIT وإنشاء حساب ببريدك الإلكتروني.

في التصميم الذي سنستخدمه لدينا:

• منتقي قائمة واحد ، "الاتصال بنظام الإضاءة المحيطة". سيؤدي الضغط على هذه القائمة / الزر إلى فتح قائمة بأجهزة Bluetooth المقترنة حيث سنختار جهاز Bluetooth الخاص بنا من.
• ثلاثة منزلقات للتحكم في الألوان الفردية
• تسمية أعلى كل شريط تمرير سيتم تحديثها بناءً على موضع شريط التمرير
• إضافة مكون عميل Bluetooth ، لمنح التطبيق الإذن باستخدام Bluetooth للجهاز

سيتم تقسيم الكود إلى قسمين:

اتصال بلوتوث

يتعامل أول سطرين من الكود مع عملية اتصال Bluetooth ، حيث يمنحانك القدرة على إضافة أجهزة واختيار ما تريد الاقتران به.

إرسال البيانات

باقي الكود لإرسال البيانات. نظرًا لأنه يتحكم في ما يعنيه انزلاق المنزلقات لـ PICO ، فإنه يقوم أيضًا بتحديث قراءات تسميات شريط التمرير.

يمكنك تنزيل التطبيق إذا كنت لا ترغب في إنشائه بنفسك. يمكنك أيضًا تنزيله ثم استيراده مع التصميم في أداة مخترع تطبيق MIT وتخصيصه حسب رغبتك.

الخطوة 7: ربط وحدة البلوتوث HC-05

الآن نحتاج فقط إلى إضافة اتصال Bluetooth إلى PICO الخاص بنا ، وسنفعل ذلك باستخدام وحدة HC-05 Bluetooth.

هذه الوحدة بسيطة للغاية وسهلة الاستخدام ، حيث إنها وحدة SPP (بروتوكول المنفذ التسلسلي) ، مما يعني أنها تحتاج فقط إلى سلكين (Tx و Rx) للتواصل مع PICO. تعمل هذه الوحدة أيضًا كعبد وسيد ، ولديها نطاق اتصال يبلغ حوالي 15 مترًا.

مخارج وحدة HC-05 Bluetooth:

• EN أو KEY → إذا تم إحضارها إلى HIGH قبل توصيل الطاقة ، فإنها تفرض وضع إعداد أوامر AT.
• VCC → +5 طاقة
• GND → سلبي
• Tx → قم بنقل البيانات من وحدة HC-05 إلى جهاز الاستقبال التسلسلي لـ PICO
• Rx → يستقبل البيانات التسلسلية من جهاز الإرسال التسلسلي لـ PICO
• State → يوضح ما إذا كان الجهاز متصلاً أم لا

وإليك كيفية توصيله بـ PICO:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• GND (HC-05) ← GND (بيكو)
• TX (HC-05) → Rx (بيكو)
• Rx (HC-05) → TX (بيكو)

الآن بعد أن أصبح لدينا وحدة Bluetooth متصلة بـ PICO ، دعنا نعدل برنامجنا حتى نتمكن من التحكم في شريط LED من هاتفنا.

الخطوة 8: ترميز وحدة البلوتوث

وفقًا لخطتنا ، أردنا القدرة على التحكم في شرائط LED من هاتفنا. ولم نرغب فقط في التحكم في شريط LED ، لكننا أردنا التحكم في كل لون على حدة.

وسنفعل ذلك من خلال إرسال كل شريط تمرير من تطبيقنا مجموعة مختلفة من القيم إلى PICO:

• يرسل منزلق اللون الأحمر قيمة بين 1000 و 1010
• يرسل منزلق اللون الأخضر قيمة بين 2000-2010
• يرسل منزلق اللون الأزرق قيمة بين 3000-3010

سنستخدم شرط "if" للتحقق من البيانات ومعرفة نطاق القيم الذي يتغير. على سبيل المثال: إذا كانت القيمة تتغير بين 1000 و 1010 ، فستعلم PICO أننا نقوم بتغيير اللون الأحمر ، وسوف تعيد تعيينه وفقًا لذلك. سيفعل ذلك أيضًا لجميع القيم التي أنشأتها ، مما يتيح لك التحكم في كل لون على حدة باستخدام شريط التمرير الخاص به.

الخطوة 9: مشروعك مضاء

لقد تعلمنا كيفية حساب الطاقة اللازمة لشريط RGB LED ، وكيفية استخدام الترانزستورات لمعالجة القيم الحالية ، وكيفية تحديد مصدر الطاقة اللازم للقيام بكل ذلك. تعلمنا أيضًا كيفية إنشاء تطبيق جوال باستخدام أداة مخترع تطبيق MIT ، وكيفية توصيله عبر Bluetooth بـ PICO.

ومع كل مهاراتك الجديدة ، تمكنت من إنشاء شريط LED يمكنك وضعه في أي مكان في منزلك ، وجعله يضيء بأي لون تريده ، ما مدى روعة ذلك؟

لا تنسَ طرح أي أسئلة إذا كان لديك أي أسئلة ، وأراك قريبًا في المشروع التالي: د