Arduino Multi Light Controller: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Un collega e artista Jim Hobbs stava progettando di costruire un'installazione indipendente per una mostra che stava allestendo. Questa installazione sarebbe composta da 8 ripiani che formano una forma parabolica. Ciascuno degli 8 ripiani doveva avere 10 lampadine montate su di esso. Questi 8 gruppi/ripiani di lampadine dovrebbero essere automaticamente e individualmente commutati in modo da poter creare schemi di illuminazione. Il pezzo fa riferimento ai rack di prova della luce di General Electric.

Abbiamo lavorato insieme sul lato tecnico del pezzo e abbiamo deciso di avere il controller posizionato centralmente sulla struttura e basato su un Arduino nano.

Sebbene tutto ciò sia molto specifico, i principi e il codice coinvolti in questo tutorial forniscono un buon punto di partenza per l'utilizzo di arduino con relè per controllare carichi di tensione o corrente più elevati. ci sono anche molte possibilità con un controller come questo se dovesse essere spinto in una direzione leggermente diversa. Dai un'occhiata all'ultimo passaggio "Ambito e possibilità" per alcune idee!

L'impianto elettrico ad alta tensione può essere pericoloso e deve essere eseguito solo da persone competenti. Se non sei affatto esperto in questo campo o non sei sicuro, fai controllare l'impianto elettrico da un elettricista prima di collegare.

Forniture

Parti (sono disponibili alternative alle parti collegate)

- Arduino Nano

- Modulo relè 5v 8 canali

- Mini tagliere

- [30x] morsettiere 2,5 mm

- Cavo flessibile unipolare da 1,5 mm (cavo) - in marrone, blu, giallo/verde

- [8x] prese di uscita

- presa di ingresso con fusibile

- terminali a crimpare

- Alimentazione 1A 12v

- Cavi jumper maschio-femmina da 20 cm

-Allegato

Utensili

- Set di cacciaviti di precisione

- Sega a taglio fine

- Multiutensile Dremel/rotativo

- Trapano

- Multimetro

- Righello o combinazione di quadrati

- Chiavi a brugola/esagonale

- Set chiavi/bussole

- Strumento terminale a crimpare

- Spelafili

- Pinze ago

Passaggio 1: creazione della piastra di montaggio e del layout

Abbiamo bisogno di fare una piastra per sedersi nella parte inferiore del nostro recinto per montare i nostri componenti. Ho usato un pezzo di compensato da 6 mm, puoi usare quasi tutti i materiali in fogli ma assicurati che sia rigido e non conduttivo. I materiali più sottili facilitano il montaggio e occupano meno spazio. Alcune custodie sono fornite con piastre di base, queste aderiranno a vari standard relativi alla conduttività e alle proprietà antincendio.

ora che hai la tua piastra di montaggio delle dimensioni corrette, puoi posizionare i componenti sopra per calcolare un layout. Fare questo passaggio nel modo giusto è fondamentale per garantire che il resto della costruzione sia facile e che il cablaggio sia pulito. Pensa ai percorsi dei cavi, allo spazio sufficiente tra le parti, all'altezza della presa di corrente, ecc.

Una volta che sei soddisfatto del posizionamento, segna le posizioni, pratica i fori pertinenti e monta i tuoi componenti. Ho oliato il compensato prima del montaggio.

Passaggio 2: tagliare i fori per l'ingresso/uscita nell'involucro

Le prese di corrente sono montate sulla custodia stessa. Ho scelto di utilizzare prese IEC in quanto sono affidabili e relativamente universali, tuttavia sono una forma difficile quando si tratta di tagliare i fori per il montaggio. Ho allegato un modello PDF per entrambi i tipi di socket utilizzati qui. Questo può essere stampato e usato per segnare prima del taglio, in alternativa puoi creare il tuo modello di cartone come ho fatto io.

C'è uno strumento per tagliare questi socket, ma se stai leggendo questo Instructable non è probabile che tu abbia accesso a uno. Non ne possiedo uno, quindi ho praticato dei fori al centro dell'area delimitata e ho usato un Dremel per rosicchiare il perimetro.

Usiamo una presa maschio per l'ingresso di alimentazione e prese femmina per le prese. Questo per eliminare la possibilità di avere pin attivi esposti. I pin in tensione dovrebbero essere nascosti così come sono sulle prese femmina. Questo principio dovrebbe essere normalmente utilizzato quando si utilizzano connettori con tensioni elevate.

Passaggio 3: cablaggio lato alta tensione

AVVERTENZA - L'impianto elettrico ad alta tensione può essere pericoloso e deve essere eseguito solo da persone competenti. Se non sei affatto esperto in questo campo o non sei sicuro, fai controllare l'impianto elettrico da un elettricista prima di collegare.

Utilizzare i cavi flessibili a tripla classificazione da 1,5 mm per quanto segue. Usa i colori applicabili agli standard del tuo paese. Nel Regno Unito generalmente usiamo il marrone, il blu e il giallo/verde rispettivamente per Live, neutral e earth - questo può variare a seconda della tua località.

Inizia cablando le sbarre collettrici utilizzando file di morsettiere da 8x. Questi distribuiranno l'alimentazione a ciascuna delle prese di corrente. Lo facciamo creando cavi di salto per unire ciascun terminale su un lato.

una volta realizzate le sbarre, far passare un cavo da ciascuno dei terminali (Live, Neutro, Terra) sull'ingresso di alimentazione al primo morsetto delle rispettive sbarre L, N ed E.

È possibile far passare i cavi dalle sbarre Live e Neutro direttamente alle prese di corrente, utilizzando terminali a crimpare alle estremità per unirli ai terminali della presa.

Useremo il neutro per la commutazione, quindi eseguire il cablaggio tra il terminale centrale (Comune) su ciascun relè a ciascuno dei terminali sulla barra del bus del neutro.

Sarà quindi necessario far passare un altro cavo dal terminale NO (normalmente aperto) su ciascuno dei relè a ciascuna delle prese di corrente. Ciò significa che il circuito sarà "Normalmente aperto" e dovremo attivare il relè utilizzando Arduino per "chiuderlo" e quindi accendere le luci.

dovrai collegare i cavi Brown e Blue sul tuo alimentatore a 12v per fornirgli un'alimentazione. Questi possono essere crimpati nei terminali collegati direttamente alla presa di alimentazione principale C14, oppure possono essere collegati alle sbarre L + N.

La pulizia è la chiave qui.

Passaggio 4: cablaggio del lato a bassa tensione

L'Arduino serve per attivare i relè e chiudere il circuito. L'Arduino funziona con una "tensione di livello logico", il che significa che emette circa 5 V quando un pin è impostato su "ALTO" (acceso). Tuttavia, possiamo alimentare l'Arduino stesso usando tra 9-12v nel pin VIN. Scelgo spesso di usare un alimentatore a 12v come ho fatto in questo caso perché è abbastanza standard e ci sono molti componenti disponibili che funzionano a 12v. Puoi anche alimentare Arduino con un USB che fornisce un'alimentazione a 5v.

Abbiamo scelto di utilizzare un modulo relè 5v poiché corrisponde all'uscita 5v che Arduino fornisce all'alimentazione e lo commuta.

Quindi, per iniziare, spingi Arduino Nano sulla breadboard, assicurandoti che attraversi il centro in modo che i pin su entrambi i lati non siano collegati.

Nota: potrai vedere che ho saldato i miei cavi jumper sul modulo relè, utilizzare cavi jumper maschio-femmina è più semplice ma non ne avevo.

Spingere i fili rosso e nero dall'alimentatore da 12 V nelle file della breadboard adiacenti rispettivamente ai pin VIN e GND per fornire alimentazione ad Arduino.

Esegui un cavo jumper nero da uno slot nella breadboard sulla riga GND di Arduino al pin GND sul modulo relè

Esegui un cavo jumper rosso da 5v su Arduino a VCC sul modulo relè.

Eseguire i cavi jumper (di colore diverso se disponibile) da D2-D9 su Arduino a 1-8 sul modulo relè. Questi saranno usati per attivare/commutare i relè.

Passaggio 5: codifica e test

Per i test è possibile scaricare il codice allegato (aprirlo utilizzando il software Arduino IDE per il download gratuito). È molto semplice ma pone le basi per la modifica. Questo codice accende semplicemente ciascuna presa di corrente (da 1 a 8) a intervalli di 10 secondi, quindi alla fine spegne tutte prima di ripetere. Ciò ha consentito di eseguire semplici test. Dato che Jim ha tutte le lampadine che ho testato usando un multimetro sui pin, sarebbe abbastanza facile collegare una lampadina di prova che potrebbe essere più affidabile.

Jim voleva che la commutazione della luce seguisse una "coreografia", quindi ho semplicemente cambiato la commutazione e le durate per soddisfare le sue esigenze. Il codice per questo è simile e non più complesso del codice di test anche se con cicli più lunghi.

Passaggio 6: installazione finale

Abbiamo montato la scatola di controllo al centro della struttura di illuminazione e abbiamo semplicemente dovuto cablare le alimentazioni ai ripiani di illuminazione in flex dalle loro scatole di giunzione e terminare in una presa IEC c14 maschio, questa volta non uno stile IEC per montaggio a pannello.

Abbiamo usato queste combinazioni presa/spina per rendere l'installazione facile da montare e smontare in quanto potrebbe essere installata in spettacoli futuri. Tuttavia non ci sarebbero problemi con il cablaggio fisso delle luci ed evitando il costo delle prese se si trattasse di un apparecchio fisso.

Passaggio 7: ambito + possibilità

Questo progetto è un buon passo iniziale nell'uso dei moduli relè e nell'imparare a connettere tra loro sistemi a tensione divisa con Arduino. Tuttavia penso che sia anche una buona base per creare progetti che lo portino un po' oltre con alcune aggiunte e modifiche. L'Arduino è molto versatile e facile da usare, ecco alcune idee veloci per progetti basati su questo che mi è venuto in mente mentre scrivevo questo tutorial…

- Controllo di altri oggetti. I moduli relè possono assorbire molta corrente. Una configurazione come questa potrebbe essere utilizzata per controllare tutti i tipi di cose. Collegare e cambiare 8 robot da cucina per creare una colonna sonora? accendere il bollitore per quando ti svegli?

- Utilizzo di un sensore e creazione di un circuito di feedback. L'Arduino dispone di ingressi analogici per l'utilizzo dei sensori. Sono disponibili molti che sono finalizzati all'uso con Arduino rendendoli facili da usare. Una scatola di controllo come questa con un sensore di luce potrebbe essere utilizzata per accendere una varietà di luci quando i livelli di luce esterna raggiungono determinati punti, i sensori di movimento potrebbero accendere lampadine diverse quando ti sposti in diverse aree di uno spazio o di un edificio, sensori di corrente potrebbe essere utilizzato per accendere una lavatrice quando il telefono è completamente carico. Un cicalino potrebbe suonare quando il tuo cane viola un perimetro, ecc. Guarda alcuni sensori per far fluire le tue idee qui

- Utilizzo dei dati dal web. Varie organizzazioni e siti Web rilasceranno chiavi API (Application Programming Interface) che ti consentiranno di utilizzare i loro vari servizi e dati per la tua applicazione. Puoi utilizzare vari set di dati in tempo reale per fornire dati per un ciclo di feedback per il tuo Arduino. Ad esempio, potresti utilizzare la rete di qualità dell'aria di LAQN per misurare la qualità dell'aria nella tua località, il che potrebbe provocare l'accensione di una lampadina quando i livelli di anidride carbonica erano bassi, in modo da poter fare un giro nei negozi durante i livelli di qualità dell'aria ottimali. Sono disponibili idee più utili. Controllalo qui

- Utilizzo di pulsanti o tastierino - Le luci collegate al controller possono essere commutate utilizzando un numero di pulsanti (ovviamente 8). Questa funzionalità potrebbe essere incorporata in un sintetizzatore che produce suoni e commuta le luci quando viene riprodotto per un'intera esperienza visiva e udibile.