Taa ya Kuingia Moja kwa Moja: Hatua 10

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Ninataka kufunga taa moja kwa moja kwenye mlango ndani ya nyumba. Katika hali nyingi, swichi ya kuhisi mwendo wa PIR (Passive Infrared Sensor) na taa itafanya lakini ninaacha wazo hili, kwani sensorer iliyounganishwa nje inaonekana kuwa ngumu.

Lengo langu katika mradi huu:

1. Mtazamo wa taa inapaswa kuonekana kuwa rahisi na ya chini.
2. Pia ni nia yangu kujaribu vitu vipya na kudhibitisha maoni mapya katika mradi huo:

• Tumia Uchapishaji wa 3D kwa jiometri tata.
• Ubunifu wa Mzunguko, PCB (Bodi ya Mzunguko Iliyochapishwa) Mpangilio na Uchapishaji wa vifaa vya elektroniki.
• Nimetumia WiFi-MCU (Microcontroller) ESP32 hapo awali. Kwa kuwa tunaweza kuingiliana na MCU kupitia seva ya http, sio rahisi ikiwa tuna kiolesura cha wavuti kusoma ishara ya sensorer na kuweka vigezo vya taa?

Kulingana na maoni haya nilifanya kumbukumbu na kuthibitisha inafanya kazi; Ninaunda na kutengeneza mfumo wa taa.

Kumbuka:

• Vipimo vya mwili vilivyoonyeshwa katika mradi huu ni kwa kuangaza eneo la 1m x 1.5m. Unaweza kuitumia kama kumbukumbu ya kuongeza muundo wako.
• Kazi zingine katika mradi huu zinaweza kuwa hatari, chukua tahadhari muhimu kabla ya upimaji na usanikishaji.
• Sina vifaa na zana zote za kutengeneza vifaa. Kama matokeo, mimi hutoa kazi za uchapishaji za 3D na PCB kwa studio za kitaalam. CAD kama Fusion 360 na EAGLE husaidia sana katika hali hii. Nitazungumza zaidi katika sehemu za baadaye.

Hatua ya 1: Muhtasari wa Kubuni, Mpangilio na Mfano

Wazo langu ni kutengeneza mfumo wa taa "kujificha" ndani ya chumba cha mbao, lakini ruhusu mwangaza kupitia ufunguzi.

Ninatumia Fusion360 kuonyesha eneo lote kwanza. Unaweza kutembelea Mafunzo ya jinsi ya kuitumia. CAD husaidia sana kwa taswira bora katika awamu ya muundo.

Kwa mfano, tunatumia sensorer za infrared kufuatilia kwa watu wowote wanaokaribia na kuwasha taa. Kwa hivyo, sensorer zinapaswa kuweka nafasi kwa usahihi. Tunaweza tu kuteka njia ya mionzi ya infrared katika mfano. Zungusha na songa sensorer kwa njia yoyote tunayotaka bila hesabu ngumu kabla.

Mwishowe, niliifanya kwa njia hii:

• Unda Ufunguzi na usanidi mkutano wa LED juu yake.
• Photoresistor kuangalia ikiwa chumba ni giza la kutosha kuwasha.
• Ninatumia Sensorer 2 za masafa marefu za kugundua ikiwa mtu yeyote anakaribia mlango, akiwasha taa ikiwa yuko karibu sana.
• Sensor nyingine ya infrared ya masafa mafupi ili kuangalia ikiwa mlango unafunguliwa.
• Ufunguzi ni nyembamba na kwa hivyo tunahitaji kuweka sensorer katika nafasi sahihi. Tunahitaji pia kutafakari kuelekeza taa ya LED kupitia ufunguzi. Tunaweza 3D-Chapisha sehemu moja (Mmiliki wa Sensorer) kutimiza madhumuni haya 2.
• Ufuatiliaji wa mfumo na marekebisho ya vigezo kupitia WiFi: Usomaji wa sensorer sasa ni nini? Karibu karibu kuwasha taa? Je! Taa inapaswa kuwasha giza vipi? Taa inapaswa kubaki WAKATI gani? Tunaweza kudhibiti taa kupitia kivinjari cha wavuti kwa kutumia WiFi MCU kama ESP32.

Hatua ya 2: Kufanya Ufunguzi

Zana:

• Mtawala wa Mraba
• Saw-handsaw au umeme unaotumiwa.
• Piga-kuchimba mkono au dereva yeyote wa umeme anayeweza kuchimba kuni na plastiki.
• Faili
• Trowel, Sandpaper na Rangi ya rangi - kwa kurejesha uso kwa hali yake ya asili na rangi.

Vifaa:

• Vipande vya akriliki - Nyenzo zilizofutwa ni nzuri ikiwa ni nene ya kutosha (~ 5mm)
• Plasta
• Rangi ya ndani

Taratibu:

1. Tengeneza templeti ya akriliki kufafanua mwelekeo wa ufunguzi. Ninaweka vipande 4 vya akriliki na kuziunganisha pamoja. Tumia mtawala wa mraba kuhakikisha kuwa ni Deg 90 kwa kila mmoja. Ukubwa wa ufunguzi ni 365mm X 42mm.
2. Fanya mashimo 4 ya kufunga kwenye templeti, kisha uirekebishe kwa chumba kwa kutumia vis.
3. Piga mashimo kando kando na uone eneo lisilohitajika.
4. Tumia faili kuondoa vifaa vya ziada na fanya kingo ziwe sawa kwenye templeti.
5. Ondoa template. Tumia plasta kwenye mashimo yanayopanda na uso wa mbao.
6. Mchanga uso na weka plasta. Rudia hatua hizi mpaka uso uwe laini.
7. Rangi uso.

Hatua ya 3: Kufanya Mkutano wa LED

Zana:

• Saw - handsaw au umeme unaotumiwa.
• Piga-kuchimba mkono au dereva yeyote wa umeme anayeweza kuchimba kuni na plastiki.
• Waya Stripper
• Chuma cha kulehemu

Vifaa:

• Tub20mm PVC neli na wamiliki.
• 5W G4 taa ya taa ya LED na tundu x5
• Kamba za umeme
• Waya ya Solder
• Sikia bomba la kupungua

Taratibu:

1. Kata urefu wa neli ya PVC 355mm kama mwili wa taa.
2. Sakinisha wamiliki wawili wa bomba kwenye ncha zote mbili kama stendi.
3. Piga mashimo matano Ø17mm kwenye neli ya PVC kwa matako ya LED.
4. Ingiza soketi za LED na uhakikishe kuwa nyaya ni ndefu za kutosha kutoka kwenye bomba, panua kebo ikiwa ni fupi sana. Kama tutatumia taa za 5W G4 kama vyanzo vya mwanga, sasa itakuwa ~ 23mA kwa chanzo cha 220VAC. Ninatumia waya za utepe za AWG # 24 ili kuuzia kebo asili. Tumia bomba la shrinkage kulinda eneo lililounganishwa.
5. Sakinisha balbu za LED kwenye soketi za LED.
6. Unganisha taa za LED kwa usawa.

Hatua ya 4: Kufanya Kishikilio cha Sensorer

Ninatumia Fusion360 kutoa mfano wa mmiliki wa sensorer kwanza. Ili kurahisisha usanikishaji na utengenezaji, mmiliki wa sensorer pia hutumika kama kionyeshi cha nuru na wao ni sehemu moja. Mmiliki wa sensorer anapaswa kuwa na vijiti vya kupandisha vinavyolingana na maumbo ya sensorer Range. Hii inaweza kufanywa kwa urahisi wakati wa kutumia Fusion360:

1. Ingiza na uweke sensorer na mmiliki wa sensorer kwenye nafasi zao unazotaka [kama inavyoonyeshwa katika hatua2]
2. Tumia amri ya kuingiliwa kuangalia kiwango kilichoingiliana kati ya mmiliki na sensorer.
3. Weka sensorer na uondoe sauti iliyoingiliana kwenye kishikilia.
4. Hifadhi mfano kama sehemu mpya. Mifuko inayoongezeka sasa ina sura ya sensorer!
5. Tunapaswa pia kuhesabu uvumilivu wa utengenezaji: uvumilivu wa sensorer ni ± 0.3mm na uvumilivu wa utengenezaji wa uchapishaji wa 3D ni ± 0.1mm. Nilifanya upunguzaji wa nje wa 0.2mm kwenye nyuso zote za mawasiliano za mashimo ili kuhakikisha idhini inafaa.

Mfano hutumwa kwa studio kwa uchapishaji wa 3D. Ili kupunguza gharama ya utengenezaji, ninatumia unene mdogo wa 2mm na kuunda mifumo tupu kuokoa nyenzo.

Wakati wa kubadilisha wa uchapishaji wa 3D ni karibu masaa 48 na gharama ~ US $ 32. Sehemu iliyomalizika tayari ilikuwa mchanga wakati ninapokea, lakini ni mbaya sana. Kwa hivyo mimi husafisha nyuso na sanduku la mvua lenye grit 400, ikifuatiwa na kunyunyizia mambo ya ndani na rangi nyeupe.

Hatua ya 5: Ubunifu wa Mzunguko

Malengo na mazingatio

• Sina tanuri ya kutengenezea solder, kwa hivyo ni sehemu tu kwenye Kifurushi cha DIP kinachozingatiwa.
• Ubunifu wa bodi moja: PCB ilikuwa na vifaa vyote ikiwa ni pamoja na kitengo cha usambazaji wa umeme wa AC-DC.
• Kuokoa nishati: Washa sensorer na taa ya LED tu wakati mlango ni giza la kutosha.
• Usanidi wa mbali: weka vigezo vya MCU kupitia WiFi.

Jinsi mzunguko unavyofanya kazi

• Uingizaji wa nguvu ya AC kupitia Sanduku la Kituo (TB1), na kinga ya Fuse (XF1).
• Ugavi mdogo wa umeme wa AC-DC (PS1) hutumiwa kusambaza nguvu ya 5VDC kwa bodi ya ESP32 MCU (JP1 & 2) na sensorer.
• WiFi MCU ESP32 (NodeMCU-32S) ilisoma ishara ya voltage kutoka kwa Photoresistor (PR) kwa kutumia kituo cha ADC (ADC1_CHANNEL_7). Washa MOSFET (Q1) kupitia GPIO pin22 ili kuwezesha sensorer 3 za infra-nyekundu ikiwa ishara iko chini kuliko kizingiti.
• Vituo vingine 3 vya ADC (ADC1_CHANNEL_0, ADC1_CHANNEL_3, ADC1_CHANNEL_6) kwa vipato 3 vya ishara ya infra-red (IR_Long_1, IR_Long_2, IR_Short). Ikiwa ishara ni kubwa kuliko kizingiti, washa MOSFET (Q2) kupitia GPIO pin 21, ambayo inawasha SSR (K1) na kuwasha Taa za LED zilizounganishwa kwenye TB1.
• Angalia MCU ikiwa WiFi Toggle (S1) imewashwa kupitia (ADC1_CHANNEL_4), ikiendesha Jukumu la WiFi kuruhusu vigezo vilivyowekwa kwenye MCU.

Orodha ya Sehemu

1. NodeMCU-32S x1
2. Maana ya Usambazaji wa Umeme wa IRM-10-5 x1
3. Omron G3MC-202P-DC5 Solid State Relay x1
4. STP16NF06L N-Kituo cha MOSFET x2
5. Sharp GP2Y0A710K0F Sensor ya Kupima Umbali x2
6. Sharp GP2Y0A02YK0F Sensor ya Kupima Umbali x1
7. Kichwa cha Kike 2.54mm -19 pini x2 (au mchanganyiko wowote wa vichwa vya kichwa kuifanya 19pini)
8. HB-9500 9.mm nafasi ya Terminal Block 4-pin2 (HP-4P) x1
9. KF301 5.08mm nafasi ya Kiunganishi cha Kizuizi cha Terminal 2-pini x1
10. KF301 5.08mm nafasi ya Kiunganishi cha Kizuizi cha Kitalu 3-pini x3
11. SS-12D00 1P2T Kubadilisha swichi x1
12. BLX-Mmiliki wa Fuse x1
13. Fuse ya 500mA
14. PichaResistor x1
15. 1k Ohm Resistors x3
16. Wachunguzi wa 0.1uF x3
17. 10uF Msimamizi x1
18. Vipimo vya M3X6mm vya nylon x6
19. Vipimo vya M3X6mm vya nylon vilivyokataliwa x4
20. M3X8mm nylon spacer x4
21. Karanga za M3 za nylon x2
22. Ufungaji wa plastiki (saizi kubwa kuliko 86mm x 84mm)
23. 2W 33k Mpingaji wa Ohm x1 (Hiari)

Kumbuka kuwa LED ya nguvu ya chini bado inaweza kung'aa hata Relay State Solid IMEZIMWA, hii ni kwa sababu ya snubber ndani ya relay solid-state. Unaweza kuhitaji kontena na kiunganishi cha kuunganisha sambamba na Taa ya LED ili kutatua shida hii.

Hatua ya 6: Mpangilio wa PCB na Mkutano

Tunaweza kutumia mfano wa PCB zima kufanya mzunguko. Lakini ninajaribu kutumia EAGLE CAD kubuni muundo na mpangilio. Picha za bodi (faili ya Gerber) zinatumwa kwa Studio ya PCB Prototyping kwa utengenezaji.

Bodi ya FR4-tabaka 2 na shaba 1oz hutumiwa. Vipengele kama vile mashimo ya Kuweka, yaliyofunikwa kupitia Mashimo, Kiwango cha Solder Moto Moto, safu ya kinyago cha Solder, maandishi ya Silkscreen (vizuri.. sasa wanatumia uchapishaji wa wino-jet) wamejumuishwa. Gharama ya kutengeneza 10pcs (MOQ) PCB ni ~ US $ 4.2 - bei nzuri kwa ubora kama huo wa kazi.

Kuna mafunzo mazuri ya kutumia EAGLE kwa muundo wa PCB.

Kutoka kwa Sparkfun:

• Kutumia tai: Mpangilio
• Kutumia tai: Mpangilio wa Bodi

Mafunzo mazuri ya Youtube na Ilya Mikhelson:

• Mafunzo ya Tai ya PCB: Mpangilio
• Mafunzo ya Tai ya PCB: Mpangilio
• Mafunzo ya Tai ya PCB: Kukamilisha Ubunifu
• Mafunzo ya Tai ya PCB: Maktaba maalum

Ingiza vifaa kwa PCB na soldering nyuma. Kuimarisha Relay State Solid, sanduku la fuse na capacitors na gundi ya moto. Shimo za kuchimba chini ya eneo la plastiki na uweke spacers za nailoni. Fanya fursa kwenye kuta za upande ili kuruhusu unganisho la kebo. Panda Bunge la PCB juu ya spacers.

Hatua ya 7: Panua nyaya za Sensorer

Kamba za sensorer asili ni fupi sana na zinahitaji ugani. Ninatumia kebo ya ishara ya 22AWG iliyopigwa ili kupunguza kelele kutokana na kuingiliana na voltage ya ishara. Imeunganisha utunzaji kwenye Ground sensor, wakati Vcc na Vo kwa waya zingine. Kulinda pamoja na bomba la kupungua.

Panua mpiga picha kwa njia ile ile.

Hatua ya 8: Mkutano

1. Sakinisha mkutano wa LED, weka silicone au gundi moto kwenye standi na urekebishe kwenye chumba.
2. Sakinisha mmiliki wa senso ili kufunika mkutano wa LED. Weka sensorer 3 za infra-nyekundu kwa wamiliki wa sensorer.
3. Piga shimo -6.5mm kwenye chumba karibu na kona. Ingiza kipiga picha, itengeneze na kebo kwa kutumia gundi ya moto moto.
4. Panda kizuizi kilicho na mzunguko wa kudhibiti hadi ukutani.
5. Fanya unganisho zifuatazo za waya:

• Chanzo cha Nguvu ya AC kwa "AC IN" ya mzunguko.
• Taa ya LED ina nguvu kwa "AC OUT" ya mzunguko.
• Sensorer za infrared: Vcc hadi "5V", GND hadi "GND", Vo kwa "Vout" kwenye mzunguko
• Photoresistor kwa "PR" katika mzunguko.

Hatua ya 9: Firmware na Usanidi

Nambari ya chanzo ya Firmware inaweza kupakuliwa kwenye Kiunga hiki cha GitHub.

Washa kitufe cha Kugeuza WiFi na Washa kifaa. MCU itaingia katika hali ya SoftAP kwa chaguo-msingi na unaweza kuungana na Kituo cha Ufikiaji "ESP32_Entrance_Lighting" kupitia WiFi.

Nenda kwa 192.168.10.1 kwenye kivinjari na ufikie kazi zifuatazo:

1. Sasisho la Firmware ya OTA kupitia upakiaji wa kivinjari.
2. Kuweka Vigezo:

• PhotoResistor - Photoresistor Trigger Level chini ambayo sensorer zitaongeza nguvu (12bit ADC anuwai 0-4095)
• IR_Long1 - Umbali chini yake ambayo Rangi ndefu ya infrared Sensor 1 itawasha taa (12bit ADC anuwai 0-4095)
• IR_Long2 - Umbali chini ambayo Sensor 2 ya muda mrefu ya infrared itawasha taa (12bit ADC anuwai 0-4095)
• IR_Short - Umbali chini ambayo sensorer fupi ya infrared infrared itawasha taa (12bit ADC anuwai 0-4095)
• Mwanga kwa Wakati - Muda ambao taa inakaa (milliseconds)

Bonyeza "Sasisha" itaweka viwango vya kichocheo kwa maadili kwenye visanduku vya maandishi.

Bonyeza "Upigaji kura wa sensorer" usomaji wa sasa wa sensorer utasasishwa kila sekunde, mradi kiwango cha mwanga ni cha chini kuliko kiwango cha kuchochea picha.

Hatua ya 10: Maliza

Mawazo kadhaa juu ya uboreshaji zaidi:

• Njia ya kulala ya kina ya MCU / koprocessor ya Nguvu ya Chini ili kupunguza matumizi ya nishati.
• Kutumia alama ya wavuti / salama ya wavuti badala ya ujumbe wa jadi wa HTTP kwa majibu ya haraka.
• Matumizi ya vifaa vya bei ya chini kama sensorer za anuwai ya laser.

Gharama ya nyenzo ya mradi huu ni karibu dola za Kimarekani 91 - ghali kidogo lakini nadhani inastahili kujaribu vitu vipya na kuchunguza teknolojia.

Mradi umekamilika na inafanya kazi. Natumahi kufurahiya hii inayoweza kufundishwa.