Upcycled rmարթուցիչ Smart Light: 8 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Այս նախագծում ես բարձրացնում եմ ամբողջովին կոտրված քամու զարթուցիչը: Clockամացույցի երեսը փոխարինվում է 12 LED- ով, լուսավորված ժամացույցի եզրով լուսավորված LED շերտով: 12 LED- ները ցույց են տալիս ժամանակը, և LED շերտը ծրագրված է ազդանշանի դեր կատարելու համար ՝ սահմանված ժամին միանալով ամբողջ պայծառությանը: Ամեն ինչ վերահսկվում է Raspberry Pi Zero- ի միջոցով, որը թույլ է տալիս ինտեգրման և ընդլայնման անհամար հնարավորություններ, ինչպիսիք են ՝ լուսազանգի ավտոմատ համաժամացումը ձեր հեռախոսի ահազանգի հետ կամ LED- ների առկայծումը, երբ նամակ եք ստանում:

Նախագիծը օգտագործում է համեմատաբար էժան կամ նորից օգտագործվող բաղադրիչներ. Միակ բանը, որ ես վերջում գնեցի, լարման կարգավորիչն էր: Մնացած ամեն ինչ, որ պատահել է շուրջս, օրինակ ՝ LED շերտի անջատված հատվածը: Այս Ուղեցույցը ձեզ կառաջնորդի, թե ինչպես ես նոր կյանք տվեցի իմ կոտրված ժամացույցին և հուսով եմ, որ կարող է ձեզ ոգեշնչել ձեր սեփականը վերափոխելու համար:

Քայլ 1: Մասեր

Ամեն ինչ վերահսկելու համար մենք կօգտագործենք Raspberry Pi Zero- ն, քանի որ այն փոքր է, շատ քիչ արժե և կարող է միացված լինել WiFi- ին, ինչը նշանակում է, որ մենք իրական ժամանակի ժամացույցի կարիք չունենք, և, հետևաբար, կարող ենք հեշտությամբ թարմացնել կոդը նոութբուքից հեռակա կարգով: Եթե դուք չունեք Pi Zero W, մենք կկապվենք WiFi ցանցի ՝ օգտագործելով USB WiFi dongle:

Ահա այն մասերի ցանկը, որոնք ես օգտագործել եմ, բայց շատ բաներ կարող են փոխանակվել համապատասխան այլընտրանքների համար: Օրինակ, Raspberry Pi- ի փոխարեն կարող եք օգտագործել Arduino- ն իրական ժամանակի ժամացույցով `նախագիծը վերահսկելու համար:

Օգտագործված մասեր

• Հին զարթուցիչ
• 30 սմ տաք սպիտակ LED ժապավեն
• 1x Raspberry Pi Zero + միկրո SD քարտ
• 1x USB WiFi dongle + միկրո USB USB փոխարկիչ
• 12x LED
• 12x 330 օհմ ռեզիստորներ (ավելի բարձր օգտագործեք, եթե ցանկանում եք ավելի թույլ լուսադիոդներ)
• 1x TIP31a (կամ այլ npn էներգիայի տրանզիստոր կամ MOSFET)
• 1x 1k դիմադրություն
• 1x LM2596 DC-DC կարգավորելի կողպեքի փոխարկիչ (իջնում է 12 Վ-ով 5 Վ-ի համար ՝ Raspberry Pi- ի համար)
• 1x 12v էլեկտրամատակարարում (+ ձեր նախագծին մուտք գործելու եղանակ)
• 10 սմ x 10 սմ փայտ ժամացույցի սլաքի համար (պետք է լինի համապատասխանաբար բարակ ՝ ձեր LED- ները տեղադրելու համար)
• Տարբեր գույնի մետաղալարերի տարբեր կտորներ

Օգտակար բաներ ունենալ

• Sոդման երկաթ + զոդ
• Տաք սոսինձ
• Բազմաչափ
• Breadboard
• Վերնագրի կանացի կապում
• Micro SD քարտի ընթերցիչ կամ փոխարկիչ
• Համակարգիչ
• Մինի HDMI ադապտեր + HDMI էկրան, եթե ցանկանում եք օգտագործել Pi- ի աշխատասեղանի միջավայրը

Քայլ 2: Ազնվամորու Pi- ի կարգավորում

Օպերացիոն համակարգ

Քանի որ Raspberry Pi- ն չի միացվի էկրանին, ես ընտրեցի օգտագործել Raspbian Buster Lite- ը, որը չի գալիս աշխատասեղանի միջավայրով: Եթե դուք ավելի նոր եք Raspberry Pi- ի համար, գուցե ցանկանաք հավատարիմ մնալ ստանդարտ Raspbian Buster- ին, որն ունի աշխատասեղան: Եթե վստահ չեք, թե ինչպես տեղադրել ձեր օպերացիոն համակարգը, սա հիանալի ռեսուրս է: Երկու օպերացիոն համակարգերը կարելի է ներբեռնել Raspberry Pi կայքից:

Այս պահին միացրեք Pi- ն իր Micro USB հոսանքի միջոցով: Միացրեք նաև USB WiFi հանգույցը:

Խոսելով Raspberry Pi- ի հետ

Երբ ամեն ինչ փաթեթավորվի, բավականին դժվար է մուտք գործել Pi, եթե ցանկանում եք փոխել ծածկագիրը և այլն: SSH- ի օգտագործումը թույլ է տալիս միանալ Pi- ին և վերահսկել այն այլ համակարգչից: Սա լռելյայն միացված չէ, բայց մենք կարող ենք դա անել ՝ պարզապես ձեր SD քարտի boot partition- ում ssh անունով պանակ ստեղծելով: Եթե արդեն մուտք եք գործել ձեր Pi- ն, կարող եք նաև դա անել ՝ տերմինալում մուտքագրելով sudo raspi-config և նավարկելով դեպի Interfacing Options> SSH և ընտրելով Yes ՝ այն միացնելու համար:

Այժմ կարող եք ձեր Pi- ին միանալ այլ համակարգչից: Mac- ում կամ Linux- ում կարող եք օգտագործել ձեր տերմինալային ծրագիրը, սակայն Windows- ի տարբերակների մեծ մասում ստիպված կլինեք տեղադրել SSH հաճախորդ, ինչպիսին է PuTTY- ը: Միացեք Pi- ին ՝ մուտքագրելով ssh pi@ որտեղ հյուրընկալողի անունը փոխարինվում է ձեր Pi- ի IP հասցեի հյուրընկալողի անունով: Լռելյայն հյուրընկալողի անունը raspberrypi.local է: Այն ձեզանից գաղտնաբառ կխնդրի, որը, եթե դեռ չեք փոխել այն, ազնվամորին է:

Անհրաժեշտ իրերի տեղադրում

Նախ համոզվեք, որ ամեն ինչ արդիական է ՝ գործարկելով sudo apt թարմացում, այնուհետև sudo apt լրիվ արդիականացում:

Համոզված լինելու համար, թե ինչ է մեզ պետք, որպեսզի վերահսկենք GPIO կապերը Pi տիպի sudo apt-get տեղադրեք python-rpi.gpio և sudo apt-get install python3-rpi.gpio: Սրանք արդեն պետք է տեղադրված լինեն Raspbian- ի ամբողջական տարբերակի վրա:

Ծածկագիրը

Ահա ներբեռնման կոդը, որպեսզի ամեն ինչ աշխատի: Եթե դուք օգտագործում եք աշխատասեղանի միջավայր, դրանք տեղադրեք ձեր Փաստաթղթերի թղթապանակում:

Եթե դուք օգտագործում եք SSH- ի հրամանի տողը, գնացեք ձեր հիմնական թղթապանակ `մուտքագրելով cd ~/Documents և սեղմելով enter: Նանո test1.py- ով պատրաստեք նոր ֆայլ test1.py անունով: Սա կբացի նանո տեքստի խմբագիրը, որտեղ կարող եք տեղադրել ներբեռնված test1.py ֆայլի ծածկագիրը: CTRL-O և սեղմեք enter ՝ ֆայլը պահելու համար, և CTRL-X ՝ խմբագրից դուրս գալու համար: Կրկնեք գործընթացը մնացած ֆայլերի համար:

Քայլ 3: LED շերտի տեղադրում

Սկզբում ժամացույցի մեջ լուսադիոդային ժապավենը բացեք ՝ տեսնելու համար, թե որքան ձեզ հարկավոր կլինի, նշեք այս երկարությունը և կտրեք շերտը հաջորդ կտրման կետում, ինչպես ցույց է տրված: Շատ ավելի հեշտ է լարերը կպցնել ժապավենին, նախքան շերտը տեղում խրված լինելը: Սա բավականին լավ ուղեցույց է, թե ինչպես դա անել, բայց եթե համոզված չեք, որ ես պարզապես կաշխատեի զոդման միացման վրա այն կտորից, որից դուք պարզապես կտրել եք ձեր շերտը: Wireոդեք մեկ մետաղալար `զոդի դրական կետին և մեկ մետաղալար` բացասական: Համոզվեք, որ ստուգել եք ձեր LED շերտի աշխատանքը, նախքան այն ժամացույցի մեջ կպցնելը:

Քանի որ իմ օգտագործած լուսադիոդային ժապավենը օգտագործվել էր մինչ այն կորցրել էր իր ինքնասոսնձվող հենարանը, ուստի ստիպված էի տաք սոսինձ օգտագործել ժամացույցի եզրին եզրը ամրացնելու համար: Եթե ունեք ավելորդ երկարություն, ծածկեք լարերի ամրացման կետը: Հնարավոր է, որ ավելի ուշ ցանկանաք տեղադրել ժապավենը, բայց ես ավելի հեշտ գտա այն ժամացույցի մեջ թաքցնելը:

Քայլ 4: LED շերտի վերահսկում

LED ժապավենի միացում

LED շերտն աշխատում է 12 Վ լարման վրա, այնպես որ այն չի կարող անմիջապես Pi- ից սնվել: Դրանք վերահսկելու համար մենք կօգտագործենք էներգիայի տրանզիստոր (օրինակ ՝ TIP31a), որը միացված է Pi- ին, ինչպես ցույց է տրված վերևում: Ես խորհուրդ կտայի նախ ստուգել, որ այս ամենը աշխատում է սեղանի վրա:

• Միացրեք GPIO 19 -ը բազային 1k դիմադրության միջոցով
• Էմիտորը պետք է միացված լինի GND- ին
• Միացրեք կոլեկտորը LED շերտի բացասական տերմինալին
• Միացրեք դրական LED շերտի տերմինալը +12V- ին

Փորձարկում

Հրամանի տողում բացեք ձեր փաստաթղթերի թղթապանակը (cd ~/Documents) և մուտքագրեք python test1.py և մուտքագրեք: Դուք պետք է տեսնեք, որ LED շերտը մեծանում և նվազում է պայծառությունը: Itրագրից դուրս գալու համար սեղմեք CTRL-C: Դուք կարող եք խմբագրել ֆայլը (nano test1.py) `ծրագրում արագությունն ու պայծառությունը փոխելու համար:

ներմուծել RPi. GPIO որպես GPIOimport ժամանակ GPIO.setmode (GPIO. BCM) # Օգտագործել BCM pinout GPIO.setwarnings (False) # Անտեսել նախազգուշացումները այլ նյութերի համար օգտագործվող քորոցների մասին ledStripPin = 19 # LED շերտը քշվում է այս կապից (ledStripPin, GPIO. OUT) # Սահմանել ledStripPin- ը որպես ելք pwm = GPIO. PWM (ledStripPin, 100) # PWM ledStripPin- ում 100Hz հաճախականությամբ dutyCycle = 0 # Նախնական պայծառությունը որպես տոկոսային pwm.start (dutyCycle) փորձեք. մինչդեռ ճշմարիտ. DutyCycle միջակայքում (0, 101, 1)..sleep (0.05) բացառությամբ Ստեղնաշարի Անընդհատ. # Դուրս գալու համար սեղմեք CTRL-C, այնուհետև ՝ pwm.stop () # Դադարեցրեք pwm GPIO.cleanup () # Մաքրել GPIO- ի կապում

Քայլ 5: Mամացույցի դեմք պատրաստելը

Կտրեք փայտի կտորը ձեր ժամացույցի դեմքով դեպի ներքև, որպեսզի այն տեղավորվի ձեր ժամացույցի մեջ: Ես ստիպեցի իմը հանգստանալ առջևից մոտ 3 սմ հեռավորության վրա: Ձեր LED- ների տրամագիծը (սովորաբար 3 մմ կամ 5 մմ), միմյանցից 30 աստիճան հեռավորության վրա, բացեք 12 անցք: Ավազեք առջևը ներքև և կիրառեք ձեր նախընտրած ավարտը: Հետևի կողմից տեղադրեք LED- ները, որպեսզի դրանք ուղղվեն դեպի առջև: Ես օգտագործել եմ տաք սոսինձ ՝ LED- ները տեղում պահելու համար, իսկ դրական տերմինալը (ավելի երկար մետաղալար) դեպի ներս է նայում: Clockամացույցի երեսիս չափը նշանակում էր, որ ես կարող եմ միացնել բոլոր բացասական տերմինալները միասին (տե՛ս վերևում), այնպես որ միայն մեկ մետաղալար էր անհրաժեշտ բոլոր 12 LED- ները GND- ին միացնելու համար: Հաջորդը, յուրաքանչյուր LED- ին ամրացրեք մետաղալար:

Եթե ցանկանում եք սա ստուգել տախտակի վրա, ապա առաջին հերթին հիշեք օգտագործել դիմադրություն (330 օհմը բավականին ստանդարտ է) յուրաքանչյուր LED- ով, նախքան այն միացնելը Pi GPIO կապումներից մեկին: Խաղացեք ռեզիստորի արժեքի հետ, որն օգտագործում եք ՝ ձեր պայծառության մակարդակը ստանալու համար: T-cobbler- ն իսկապես օգտակար է Pi- ի կապումներն ափսեի մեջ կոտրելու համար, չնայած դրա համար հարկավոր է զոդել վերնագրերի կապում: Օգտագործեք test2.py (գործարկեք python test2.py- ի միջոցով), բայց համոզվեք, որ նախ խմբագրեք ծրագիրը և մուտքագրեք Pi- ի GPIO կապերը, որոնք օգտագործել եք յուրաքանչյուր LED- ի համար:

ներմուծեք RPi. GPIO- ն որպես GPIO

ներմուծման ժամանակը GPIO.setmode (GPIO. BCM) # Օգտագործեք BCM pinout GPIO.setwarnings (False) # Անտեսեք այլ նյութերի համար օգտագործվող քորոցների մասին նախազգուշացումները # Փոխարինեք մեկ, երկու,… համապատասխան պին համարով hourPin = [մեկ, երկու, երեք, չորս, հինգ, վեց, յոթ, ութ, ինը, տասը, տասնմեկ, տասներկու] # Պիներ, որոնց LED- ները միացված են 1-12-ից i միջակայքում i (0, 12). GPIO.setup (hourPin , GPIO. OUT) # Սահմանեք բոլոր ժամացույցները որպես ելքեր GPIO.output (hourPin , 0) # Համոզվեք, որ բոլոր LED- ները անջատված են:], 1): time.sleep (0.05) i միջակայքում i (0, 12) GPIO.output (hourPin , 0): time.sleep (0.05) բացառությամբ KeyboardIntruptrupt: # Դուրս գալու համար սեղմեք CTRL-C և ապա ՝ GPIO.cleanup () # Մաքրել GPIO կապում

Քայլ 6: Pi- ի հզորացում

Մեզ պետք է Pi Zero- ին 5V հասցնելու հեշտ միջոց, որպեսզի կարողանանք ազատվել միկրո USB մալուխից, որը մինչ այժմ օգտագործում էինք այն սնուցելու համար: Կան մի շարք լուծումներ, որոնք իջնում են 12 Վ -ից մինչև 5 Վ, օրինակ ՝ LM7805 գծային լարման կարգավորիչը, բայց դրանք այնքան էլ արդյունավետ չեն, դրա փոխարեն ես նախընտրեցի օգտագործել ավելի արդյունավետ կարգավորելի բաք փոխարկիչ ՝ օգտագործելով LM2596 չիպը: Հաշվի առնելով դա, դուք ստիպված կլինեք պտտել պոտենցիոմետրը մինչև ելքային լարումը նվազի մինչև 5 Վ, ինչպես պահանջվում է, այնպես որ ձեզ անհրաժեշտ կլինի լարման չափման ինչ -որ եղանակ:

LM2596- ի օգտագործումը պարզ է. Միացրեք +12V- ը IN +ին, գետինը `IN-: Pi- ն կարող է ուղղակիորեն միացվել 5V- ին ՝ OUT+ - ը Pi- ի 5V կապումներից մեկին միացնելով, բայց համոզվեք, որ ելքային լարումը փոխել եք 5V- ի, նախքան դա անելը, հակառակ դեպքում կփխեք ձեր Pi- ն:

Քայլ 7: Լրացրեք շրջանը և փաթեթավորումը

Այժմ մենք լուսաբանել ենք միացման բոլոր երեք տարրերը, որոնք միասին ցուցադրված են վերը նշված ընդհանուր սխեմայում: Տիեզերքը խնայելու և միացումն ավելի կոկիկ դարձնելու համար ձեր սխեման դրեք ժապավենի տախտակի կամ նախատիպի տախտակի վրա: Սկզբում կպցրեք ամենափոքր բաղադրիչները ՝ ռեզիստորները, այնուհետև էներգիայի տրանզիստորը, ցանկացած միակցիչներ և վերջապես լարերը: Planոդելուց առաջ պլանավորեք ձեր սխեման, որպեսզի համոզվեք, որ ամեն ինչի համար տարածք ունեք:

Ես ամեն ինչ միացրեցի PCB- ի նախատիպի վրա և օգտագործեցի վերնագրի կին կապեր, որպեսզի Pi- ն կարողանա ուղղակիորեն տեղադրվել PCB- ի վրա: Clockամացույցի երեսի LED- ները միացված են տախտակի մի կողմի դիմադրիչների միջոցով, և ես տախտակի մյուս կողմում տարածք եմ պահել էներգիայի տրանզիստորի համար և ազատ եմ ցանկացած այլ միացման համար, որը հետագայում կցանկանայի ավելացնել:

Attամացույցի դեմքը միացրեք ժամացույցին և համոզվեք, որ էլեկտրոնիկան տեղավորվում է: Ամեն ինչ ինձ համար բավականին հարմար էր, այնպես որ գուցե անհրաժեշտ լինի որոշակի վերադասավորում կատարել: Միացրեք էլեկտրասնուցումը և գործարկեք SS1- ից test1.py և test2.py ՝ հետևը ամրացնելուց առաջ ամեն ինչ ստուգելու համար:

Քայլ 8: Վերբեռնեք ծածկագիրը + Ավարտը

Ծածկագիրը

Վերջապես, եթե դեռ չեք հասցրել, վերբեռնեք կոդը և հարմարեցրեք այն, ինչպես ցանկանում եք (օգտագործելով nano filename.py): Pi- ի և SSH- ի հետ կապվելու առավելությունն այն է, որ կարող եք թարմացնել ծածկագիրը ՝ առանց ժամացույցը բացելու:

Քայլ 2 -ի այս պիթոնային ծրագրերը կատարում են հետևյալը.

• light_clock_simple.py- ն պարզապես ցուցադրում է ժամը LED- ների վրա և որոշակի ժամանակ մարում և իջնում LED շերտի վրա
• light_clock_pwm.py- ն նույնն է, ինչ վերևում է, բայց նաև թույլ է տալիս նվազեցնել LED- ների պայծառությունը և րոպեները ցուցադրում է ժամերին այլ պայծառությամբ: Դուք պետք է խաղաք երկուսի պայծառության մակարդակներով, այնպես որ երկուսի միջև հակադրությունը նկատելի է

Դրանք պետք է ամուր հիմք հանդիսանան ծածկագրին ավելացնելու համար, օրինակ ՝ գուցե ցանկանաք ավելացնել կոճակ ՝ լուսազարթումը հետաձգելու համար:

Pi- ի գործարկման ժամանակ ծրագիրը գործարկելու համար մենք պետք է ավելացնենք '@reboot nohup python light_clock_pwm.py &' crontab ֆայլի վերջում, որը կարելի է բացել տերմինալից crontab -e- ով: Վերագործարկեք ձեր Raspberry Pi- ն ՝ այժմ ստուգելու համար, որ այն աշխատում է sudo անջատման հետ -r:

Հնարավոր լրացումներ

Ահա լրացուցիչ ֆունկցիոնալության որոշ գաղափարներ, որոնք կարող են ավելացվել

• Ննջելու կոճակի ավելացում
• Լամպի ռեժիմի ավելացում
• IFTTT- ին միանալը (օրինակ ՝ լույսը կարող է միանալ, երբ հեռախոսի ազդանշանը անջատվում է/բռնկվել, երբ ստացվել է նամակ)
• Ավելացնելով հպման ունակություն, այսինքն ՝ ժամացույցը դարձրեք հպիչ լամպ

PWM- ն օգտագործելիս կարող եք նկատել, որ երբեմն, հատկապես ցածր պայծառությամբ, LED- ը մի փոքր թարթում է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ Pi- ն օգտագործում է ծրագրային ապահովման PWM, այնպես որ պրոցեսորի գործընթացները կարող են ազդել աշխատանքային ցիկլի վրա: Ավելի քիչ գործընթացներ ունենալը օգնում է դրան, այնպես որ ես օգտագործեցի մանրացված Raspbian Lite օպերացիոն համակարգը: Սարքավորումների PWM- ն հասանելի է նաև մի քանի կապում, այնպես որ, եթե թրթռոցը խնդիր է ապացուցում, դա կարող է ուշադրություն դարձնել:

Հուսով եմ, որ դուք գտել եք այս ուսանելի տեղեկատվական տեղեկատվությունը և կամ ոգեշնչված եք հին զարթուցիչը վերազինելու համար, կամ կոդի տարրեր օգտագործելու ձեր սեփական նախագծի համար:

Երկրորդ մրցանակ LED Strip Speed Challenge- ում