Մուտքի ավտոմատ լուսավորություն `10 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Ես ուզում եմ ավտոմատ լուսավորություն տեղադրել տան ներսում: Շատ դեպքերում, PIR (Պասիվ ինֆրակարմիր սենսոր) շարժման զգայուն անջատիչը և լամպը կանեն, բայց ես հրաժարվում եմ այս գաղափարից, քանի որ դրսից ամրացված սենսորը անշնորհք է թվում:

Այս նախագծում իմ նպատակը.

1. Լուսավորության հեռանկարը պետք է լինի պարզ և ցածր պրոֆիլի տեսք:
2. Նաև ինձ հետաքրքրում է փորձել նոր իրեր և հաստատել նախագծի նոր գաղափարները.

• Օգտագործեք 3D տպագրություն բարդ երկրաչափության համար:
• Շղթաների ձևավորում, PCB (տպագիր տպատախտակ) դասավորություն և էլեկտրոնիկայի նախատիպավորում:
• Ես նախկինում օգտագործել եմ WiFi-MCU (միկրոկառավարիչ) ESP32: Քանի որ մենք կարող ենք MCU- ի հետ համագործակցել http- սերվերի միջոցով, արդյո՞ք հարմար չէ, եթե մենք ունենք վեբ վրա հիմնված ինտերֆեյս `սենսորների ազդանշանը կարդալու և լուսավորման պարամետրերը սահմանելու համար:

Այս գաղափարների հիման վրա ես պատրաստեցի Mockup և ստուգեցի, որ այն աշխատում է. Ես նախագծում և պատրաստում եմ լուսավորման համակարգը:

Նշում:

• Այս նախագծում նշված ֆիզիկական չափերը նախատեսված են 1 մ x 1.5 մ տարածք լուսավորելու համար: Դուք կարող եք օգտագործել այն որպես հղում ձեր դիզայնի մասշտաբի համար:
• Այս նախագծի որոշ աշխատանքներ կարող են վտանգավոր լինել, անհրաժեշտ նախազգուշական միջոցներ ձեռնարկեք փորձարկումից և տեղադրումից առաջ:
• Ես չունեմ բոլոր սարքավորումներն ու գործիքները բաղադրիչներ պատրաստելու համար: Արդյունքում, ես 3D տպագրության և PCB- ի արտադրական աշխատանքները փոխանցում եմ մասնագիտական ստուդիաներին: CAD- ը, ինչպիսիք են Fusion 360- ը և EAGLE- ը, շատ է օգնում այս սցենարում: Ավելի շատ կխոսեմ հետագա բաժիններում:

Քայլ 1. Դիզայնի ակնարկ, դասավորություն և մոդել

Իմ գաղափարն այն է, որ լուսավորման համակարգը «թաքնվի» փայտե խցիկի ներսում, բայց թույլ տա լուսավորություն բացման միջոցով:

Ես օգտագործում եմ Fusion360- ը ՝ ամբողջ տեսարանը նախ մոդելավորելու համար: Դուք կարող եք այցելել ձեռնարկը, թե ինչպես օգտագործել այն: CAD- ն շատ է օգնում դիզայնի փուլում ավելի լավ պատկերացնելու համար:

Օրինակ, մենք օգտագործում ենք ինֆրակարմիր սենսորներ ՝ ցանկացած մոտենալու և լույսը միացնելու համար: Հետևաբար, տվիչները պետք է ճշգրիտ դիրքավորվեն: Մոդելում կարող ենք պարզապես գծել Ինֆրակարմիր ճառագայթների ուղին: Պտտեք և տեղափոխեք սենսորները ցանկացած ձևով, որը ցանկանում ենք ՝ առանց նախապես բարդ հաշվարկների:

Ի վերջո, ես դա արեցի հետևյալ կերպ.

• Ստեղծեք բացում և դրա վերևում տեղադրեք LED հավաքածու:
• Ֆոտոռեզիստոր `ստուգելու համար, թե արդյոք սենյակը բավականաչափ մութ է լուսավորվելու համար:
• Ես օգտագործում եմ 2 հեռահար ինֆրակարմիր սենսորներ ՝ որոշելու համար, թե արդյոք մուտքի մոտենալիս որևէ մարդ է միացնում լույսը, եթե նա բավականաչափ մոտ է:
• Մեկ այլ կարճ հեռահարության ինֆրակարմիր ցուցիչ `ստուգելու, թե արդյոք դուռը բացվում է:
• Բացումը նեղ է, ուստի մենք պետք է սենսորները դնենք ճշգրիտ դիրքերում: Մեզ նաև ռեֆլեկտոր է պետք, որպեսզի LED լույսն անցնի բացման միջով: Մենք կարող ենք 3D տպել մեկ մաս (The Sensors Holder) `այս 2 նպատակներին հասնելու համար:
• Համակարգի մոնիտորինգ և պարամետրերի ճշգրտում WiFi- ի միջոցով. Սենսորների ցուցիչներն այժմ ինչ են: Որքա՞ն մոտ է լույսը միացնելուն: Որքա՞ն մութ պետք է վառվի լույսը: Որքա՞ն պետք է լամպը միացված լինի: Մենք կարող ենք վերահսկել լուսավորությունը վեբ զննարկչի միջոցով ՝ օգտագործելով WiFi MCU, ինչպես ESP32- ը:

Քայլ 2: Բացում

Գործիքներ:

• Քառակուսի տիրակալ
• Սղոց- ձեռքի սղոց կամ էլեկտրական սնուցմամբ:
• Գայլիկոն - ձեռքի փորվածք կամ ցանկացած էլեկտրական վարորդ, որը կարող է հորատել փայտի և պլաստիկի մեջ:
• Ֆայլ
• Մալա, հղկաթուղթ և ներկի խոզանակ `մակերեսը սկզբնական վիճակին և գույնին վերականգնելու համար:

Նյութեր:

• Ակրիլային շերտեր - քերած նյութը լավ է, եթե այն բավական հաստ է (~ 5 մմ)
• Սվաղ
• Ներքին ներկ

Ընթացակարգեր

1. Կատարեք ակրիլային կաղապար `բացման չափը որոշելու համար: Ես դնում եմ 4 ակրիլային շերտեր և սոսնձում դրանք միասին: Օգտագործեք քառակուսի քանոն `համոզվելու համար, որ դրանք միմյանցից 90 աստիճան են: Բացման չափը 365 մմ X 42 մմ է:
2. Կաղապարի վրա կատարեք 4 ամրացման անցք, այնուհետև պտուտակներով ամրացրեք այն խցիկին:
3. Հորատեք անցքեր եզրերի երկայնքով և կտրեք անցանկալի տարածքը:
4. Օգտագործեք ֆայլ ՝ ավելորդ նյութը հեռացնելու և եզրերը ուղիղ կաղապարի երկայնքով դարձնելու համար:
5. Հեռացրեք կաղապարը: Տեղադրեք գիպս ամրացման անցքերի և փայտե մակերեսի վրա:
6. Մանրացրեք մակերեսը և կիրառեք սվաղ: Կրկնեք այս քայլերը մինչև մակերեսը հարթ լինի:
7. Ներկել մակերեսը:

Քայլ 3: LED հավաքների պատրաստում

Գործիքներ:

• Սղոց - ձեռքի սղոց կամ էլեկտրական սնուցմամբ:
• Գայլիկոն - ձեռքի փորվածք կամ ցանկացած էլեկտրական վարորդ, որը կարող է հորատել փայտի և պլաստիկի մեջ:
• Մետաղական մերկացուցիչ
• Sոդման երկաթ

Նյութեր:

• Ø20 մմ PVC խողովակներ և ամրակներ:
• 5W G4 LED լամպ և վարդակից x5
• Էլեկտրական մալուխներ
• Sոդման մետաղալար
• Լսեք նեղացման խողովակ

Ընթացակարգեր.

1. Կտրեք PVC խողովակի երկարությունը 355 մմ, որպես լամպի մարմին:
2. Տեղադրեք երկու խողովակի ամրակներ երկու ծայրերում `որպես կանգառներ:
3. ՊՎՔ խողովակի վրա փորեք հինգ Ø17 մմ անցք ՝ LED վարդակների համար:
4. Տեղադրեք LED վարդակները և համոզվեք, որ մալուխները բավական երկար են, որպեսզի դուրս գան խողովակից, երկարացրեք մալուխը, եթե դրանք չափազանց կարճ են: Քանի որ մենք կօգտագործենք 5W G4 LED լամպեր որպես լույսի աղբյուրներ, ընթացիկ ուժը կլինի 23 մԱ 220 220VAC աղբյուրի համար: Ես օգտագործում եմ AWG#24 ժապավենային լարերը բնօրինակ մալուխը զոդելու համար: Համակցված տարածքը պաշտպանելու համար օգտագործեք նեղացման խողովակ:
5. Տեղադրեք LED լամպերը LED վարդակների վրա:
6. Միացրեք LED լամպերը զուգահեռաբար:

Քայլ 4. Սենսորների սեփականատիրոջ պատրաստում

Ես օգտագործում եմ Fusion360- ը `սենսորների պահիչը մոդելավորելու համար: Տեղադրումն ու արտադրությունը պարզեցնելու համար սենսորների կրիչը նաև ծառայում է որպես լույսի ռեֆլեկտոր, և դրանք մեկ մաս են: Սենսորների սեփականատերը պետք է ունենա ամրացման խոռոչներ, որոնք համապատասխանում են IR Range սենսորների ձևերին: Դա կարելի է հեշտությամբ կատարել Fusion360- ի օգտագործման դեպքում.

1. Ներմուծեք և տեղադրեք տվիչներն ու սենսորների բռնիչը իրենց ցանկալի դիրքերում [ինչպես ցույց է տրված 2 -րդ քայլում]
2. Օգտագործեք միջամտության հրամանը ՝ ստուգելու համար բռնակի և տվիչների միջև համընկնող ծավալը:
3. Պահեք սենսորները և հեռացրեք պատուհանում համընկնող ծավալը:
4. Պահպանեք մոդելը որպես նոր մաս: Մոնտաժվող խոռոչներն այժմ ունեն տվիչների տեսք:
5. Մենք պետք է հաշվի առնենք նաև արտադրության հանդուրժողականությունը. Սենսորային չափսերի հանդուրժողականությունը ± 0.3 մմ է, իսկ 3D տպագրության արտադրական հանդուրժողականությունը `± 0.1 մմ: Ես պատրաստեցի 0.2 մմ արտաքին օֆսեթ խոռոչների բոլոր կոնտակտային մակերեսների վրա `մաքրման տեղավորում ապահովելու համար:

Մոդելը ուղարկվում է ստուդիա ՝ 3D տպագրության համար: Արտադրության արժեքը նվազեցնելու համար ես օգտագործում եմ 2 մմ փոքր հաստություն և ստեղծում եմ դատարկ նախշեր `նյութը խնայելու համար:

3D տպագրության շրջադարձի ժամանակը 48 ժամ է և արժե 32 ԱՄՆ դոլար: Ավարտված մասն արդեն ավազել էր, երբ ստանում էի, բայց չափազանց կոպիտ է: Հետևաբար, ես մակերեսները մաքրում եմ 400 մանրացված թաց հղկաթուղթով, այնուհետև ներքինը ցանում եմ սպիտակ ներկով:

Քայլ 5: Շղթայի ձևավորում

Նպատակներ և նկատառումներ

• Ես չունեմ եռակցման վառարան, այնպես որ DIP փաթեթում միայն մասերը համարվում են:
• Մեկ տախտակի ձևավորում. PCB- ն պարունակում էր բոլոր բաղադրիչները, ներառյալ AC-DC սնուցման սարքը:
• Էներգախնայողություն. Միացրեք տվիչները և LED լամպը միայն այն ժամանակ, երբ մուտքը բավականաչափ մութ է:
• Հեռակառավարում. Սահմանեք MCU պարամետրերը WiFi- ի միջոցով:

Ինչպես է աշխատում սխեման

• AC հոսանքի մուտք տերմինալային արկղի միջոցով (TB1), ապահովիչների պաշտպանությամբ (XF1):
• ESP32 MCU (JP1 & 2) տախտակին և տվիչներին 5VDC էներգիա մատակարարելու համար օգտագործվում է մանրանկարիչ AC-DC սնուցման աղբյուր (PS1):
• WiFi MCU ESP32 (NodeMCU-32S) կարդալ լարման ազդանշանը Ֆոտոռեզիստորից (PR) ADC ալիքի միջոցով (ADC1_CHANNEL_7): Միացրեք MOSFET- ը (Q1) GPIO pin22- ի միջոցով `բոլոր 3 ինֆրակարմիր տվիչները միացնելու համար, եթե ազդանշանը շեմից ցածր է:
• Եվս 3 ADC ալիք (ADC1_CHANNEL_0, ADC1_CHANNEL_3, ADC1_CHANNEL_6) 3 ինֆրակարմիր տվիչների ազդանշանի ելքի համար (IR_Long_1, IR_Long_2, IR_Short): Եթե ազդանշանը շեմից բարձր է, միացրեք MOSFET- ը (Q2) GPIO 21 կապի միջոցով, որը միացնում է SSR (K1) - ը և լուսավորում TB1- ով միացված LED լամպերը:
• MCU- ն ստուգում է, արդյոք WiFi Toggle- ը (S1) միացված է (ADC1_CHANNEL_4) միջոցով ՝ գործարկելով WiFi առաջադրանքը ՝ թույլ տալով MCU- ում սահմանված պարամետրերը:

Մասերի ցուցակ

1. NodeMCU-32S x1
2. Միջին ջրհոր IRM-10-5 Էներգամատակարարում x1
3. Omron G3MC-202P-DC5 պինդ վիճակի ռելե x1
4. STP16NF06L N-Channel MOSFET x2
5. Սուր GP2Y0A710K0F Հեռավորության չափման տվիչ x2
6. Սուր GP2Y0A02YK0F Հեռավորության չափման տվիչ x1
7. Իգական վերնագիր 2.54 մմ -19 կապում x2 (կամ վերնագրերի ցանկացած համակցություն `այն 19 պտույտ դարձնելու համար)
8. HB-9500 9 մմ հեռավորություն տերմինալային բլոկ 4-պին 2 (HP-4P) x1
9. KF301 5.08 մմ տարածություն Տերմինալային բլոկ միակցիչ 2-կապում x1
10. KF301 5.08 մմ հեռավորություն տերմինալային բլոկի միակցիչ 3-կապ x3
11. SS-12D00 1P2T Փոխարկիչ անջատիչ x1
12. BLX-A Ապահովիչի սեփականատեր x1
13. 500 մԱ ապահովիչ
14. PhotoResistor x1
15. 1k Ohm դիմադրողներ x3
16. 0.1uF կոնդենսատորներ x3
17. 10uF կոնդենսատոր x1
18. M3X6 մմ Նեյլոնե պտուտակներ x6
19. M3X6 մմ Նեյլոնե հակադարձ պտուտակներ x4
20. M3X8 մմ Նեյլոնե տարածիչ x4
21. M3 Նեյլոնե ընկույզներ x2
22. Պլաստիկ պատյան (չափը 86 մմ x 84 մմ -ից ավելի)
23. 2W 33k Ohm Resistor x1 (ըստ ցանկության)

Նկատի ունեցեք, որ ցածր էներգիայի LED- ն դեռ կարող է փայլել նույնիսկ Solid State Relay- ն անջատված է, դա պայմանավորված է պինդ վիճակի ռելեի ներսում փնթիության պատճառով: Այս խնդիրը լուծելու համար ձեզ կարող է անհրաժեշտ լինել դիմադրիչ և կոնդենսատոր `LED լամպի հետ զուգահեռ:

Քայլ 6: PCB- ի դասավորությունը և հավաքումը

Շղթան կազմելու համար մենք կարող ենք օգտագործել ունիվերսալ PCB- ի նախատիպը: Բայց ես փորձում եմ օգտագործել EAGLE CAD- ը ՝ սխեմատիկ և դասավորությունը նախագծելու համար: Գրատախտակի պատկերները (Gerber ֆայլ) ուղարկվում են PCB Prototyping Studio- ին `պատրաստման համար:

Օգտագործվում է 1 շերտ պղնձով FR4 տախտակ 2 շերտով: Ներառված են այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են ՝ անցքերի տեղադրումը, անցքերի անցքը, տաք օդի զոդման հարթեցումը, զոդման դիմակի շերտը, մետաքսե էկրանի տեքստը (լավ, այժմ նրանք օգտագործում են թանաքով տպագրություն): 10 հատ (MOQ) PCB- ի պատրաստման արժեքը 4. 4.2 ԱՄՆ դոլար է `ողջամիտ գին նման որակի աշխատանքի համար:

PCB- ի նախագծման համար EAGLE- ի օգտագործման վերաբերյալ լավ ձեռնարկներ կան:

Sparkfun- ից:

• Օգտագործելով EAGLE: Սխեմատիկ
• Օգտագործելով EAGLE: Board Layout

Լավ Youtube ձեռնարկ Իլյա Միխելսոնի կողմից.

• Eagle PCB- ի ձեռնարկ ՝ սխեմատիկ
• Eagle PCB ձեռնարկ. Դասավորություն
• Eagle PCB- ի ձեռնարկ. Դիզայնի ավարտականացում
• Eagle PCB Tutorial: Պատվերով գրադարան

Տեղադրեք բաղադրիչները PCB- ին և զոդեք հետևի մասում: Ամրապնդեք պինդ վիճակի ռելեը, ապահովիչների տուփը և կոնդենսատորները տաք սոսինձով: Պլաստիկ պատյանների ներքևում փոսեր փորեք և տեղադրեք նեյլոնե անջատիչներ: Կողային պատերին բացումներ կատարեք, որպեսզի մալուխային միացումները թույլ տան: Տեղադրեք PCB- ի վահանակը անջատիչների վերևում:

Քայլ 7: Երկարացրեք սենսորային մալուխները

Սենսորային բնօրինակ մալուխները չափազանց կարճ են և երկարացման կարիք ունեն: Ես օգտագործում եմ պաշտպանված 22AWG ազդանշանային մալուխ `ազդանշանի լարման միջամտությունից աղմուկը նվազեցնելու համար: Պաշտպանությունը միացրեց սենսորային գրունտին, իսկ Vcc- ն և Vo- ն այլ լարերին: Պաշտպանեք հանգույցը նեղացման խողովակով:

Նույն կերպ երկարացրեք ֆոտոռեզիստորը:

Քայլ 8: Հավաքում

1. Տեղադրեք LED հավաքածուն, քսեք սիլիկոն կամ տաք սոսինձ և ամրացրեք այն խցիկի վրա:
2. Տեղադրեք սենսորի բռնիչը `լուսադիոդների հավաքածուն ծածկելու համար: Տեղադրեք 3 ինֆրակարմիր տվիչները սենսորների կրիչների վրա:
3. Անկյունի մոտ գտնվող խցիկում փորեք Ø6.5 մմ անցք: Տեղադրեք ֆոտոռեզիստորը, ամրացրեք այն և մալուխը `օգտագործելով տաք ջերմային սոսինձ:
4. Կառավարման սխեմա պարունակող պարիսպը ամրացրեք պատին:
5. Կատարեք հետևյալ մետաղալարերի միացումները.

• AC հոսանքի աղբյուր `սխեմայի« AC IN » - ին:
• LED լամպի հզորությունը միացման «AC OUT» - ին:
• Ինֆրակարմիր տվիչներ ՝ Vcc- ից «5V», GND- ից «GND», Vo- ից «Vout» միացում
• Շրջանում «PR» - ի ֆոտոռեզիմադրիչ:

Քայլ 9: irmրագրակազմը և կարգավորումը

Irmրագրաշարի աղբյուրի կոդը կարելի է ներբեռնել այս GitHub հղումից:

Միացրեք WiFi միացման կոճակը և միացրեք սարքը: MCU- ն լռելյայն կմտնի SoftAP ռեժիմ, և WiFi- ի միջոցով կարող եք միանալ «ESP32_Entrance_Lighting» մուտքի կետին:

Գնացեք 192.168.10.1 դիտարկիչում և մուտք գործեք հետևյալ գործառույթները.

1. OTA ծրագրակազմի թարմացում դիտարկչի վերբեռնման միջոցով:
2. Պարամետրերի կարգավորում.

• PhotoResistor - Photoresistor ձգան մակարդակ, որից ներքև սենսորները կբարձրացվեն (12bit ADC միջակայք 0-4095)
• IR_Long1 - Հեռավորությունը, որից ներքև երկար հեռավորության ինֆրակարմիր տվիչ 1 -ը կմիացնի լամպը (12bit ADC միջակայք 0-4095)
• IR_Long2 - Հեռավորությունը, որից ներքև երկար հեռավորության ինֆրակարմիր սենսոր 2 -ը կմիացնի լամպը (12bit ADC միջակայք 0-4095)
• IR_Short - Հեռավորությունը, որի ներքևից կարճ հեռավորության ինֆրակարմիր սենսորը կմիացնի լամպը (12bit ADC միջակայք 0-4095)
• Light On Time - տևողությունը, որի վրա լամպը մնում է (միլիվայրկյաններ)

Կտտացրեք «Թարմացնել» ՝ ձգանման մակարդակները սահմանելու են տեքստային տուփերի արժեքները:

Կտտացրեք «Սենսորային հարցում» ներկայիս սենսորների ընթերցումները կթարմացվեն ամեն վայրկյան, պայմանով, որ լուսավորության մակարդակն ավելի ցածր լինի, քան ֆոտոընդդիմադրիչի ձգան մակարդակը:

Քայլ 10: Ավարտեք:

Որոշ մտքեր հետագա բարելավման վերաբերյալ.

• MCU խոր քնի ռեժիմ/ծայրահեղ ցածր էներգիայի համամշակող ՝ էներգիայի սպառումը նվազեցնելու համար:
• Ավելի արագ պատասխանի համար ավանդական HTTP հաղորդագրության փոխարեն websocket/անվտանգ websocket- ի օգտագործումը:
• Ավելի էժան բաղադրիչների օգտագործումը, ինչպիսիք են լազերային տիրույթի տվիչները:

Այս նախագծի նյութական արժեքը մոտ 91 ԱՄՆ դոլար է `մի փոքր թանկ, բայց ես կարծում եմ, որ արժանի է նոր իրեր փորձելու և տեխնոլոգիան ուսումնասիրելու համար:

Projectրագիրն ավարտված է և աշխատում է: Հուսով եմ, որ ձեզ դուր կգա այս հրահանգը: