Illuminazione ambientale domestica con PICO: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Non hai mai desiderato cambiare l'atmosfera della tua stanza cambiando il colore della luce? Bene, oggi imparerai come fare esattamente questo. Perché, con questo progetto creerai un sistema di illuminazione ambientale RGB controllato da Bluetooth che puoi posizionare ovunque nella tua casa e farlo colorare come vuoi.

Questo progetto utilizzerà PICO, una striscia LED RGB, alcuni transistor e componenti elettrici e un'app che imparerai a creare utilizzando l'inventore dell'app del MIT.

Passaggio 1: componenti

Questi sono i componenti necessari per creare questo progetto e sono:

• PICO, disponibile su mellbell.cc ($ 17,0)
• Una striscia LED RGB da 4 metri (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 transistor TIP122 Darlington, un pacchetto di 10 disponibili su ebay ($ 1,22)
• 1 driver PWM a 12 bit a 16 canali PCA9685, disponibile su ebay ($ 2.07)
• 1 modulo Bluetooth HC-05, disponibile su ebay ($ 3,51)
• Un alimentatore da 12 volt 5 Amp
• 3 resistori da 1 k ohm, un pacchetto di 100 su ebay ($ 0,99)
• 1 tagliere, disponibile su ebay ($ 2,32)

Passaggio 2: alimentazione della striscia LED RGB

Ovviamente vogliamo collegare la striscia LED al nostro PICO per accenderlo e controllarlo.

Ma, prima di tutto, dobbiamo fare un po' di matematica per sapere quanta corrente la nostra striscia LED assorbirà dalla fonte di alimentazione. Nella striscia con cui stiamo lavorando, ogni LED in una singola cella RGB assorbe 20mA, per un totale di 60mA per l'intera cella RGB. La nostra striscia ha 20 celle RGB per metro e noi ne abbiamo una lunga 4 metri. Ciò significa che il nostro assorbimento di corrente totale alla massima intensità è:

4 (metri) * 20 (cella/metro) * 60 (mA) = 4800 mA

Questo sorteggio varierà a seconda dell'intensità con cui stai lavorando, ma abbiamo fatto i conti con i numeri più alti possibili, in modo da poter lavorare liberamente e in sicurezza con la striscia RGB. Ora, abbiamo bisogno di una fonte di alimentazione che possa fornirci 4,8 A.

La migliore fonte di alimentazione che possiamo usare è un alimentatore/convertitore che converte la corrente alternata in corrente continua, abbiamo anche bisogno che offra 12 volt e almeno 4,8 ampere. E abbiamo esattamente questo, poiché l'alimentatore che stiamo utilizzando offre 12 volt e 5 ampere, che è esattamente ciò di cui abbiamo bisogno.

Passaggio 3: collegamento della striscia RGB all'alimentatore

Un alimentatore è un dispositivo elettrico che converte un tipo di energia elettrica in un altro. Nel nostro caso, lo useremo per convertire l'alimentazione da 220 V CA in alimentazione da 12 V CC.

I primi tre terminali sono gli ingressi dalla fonte di alimentazione CA:

• L → dal vivo
• N → neutro
• GND → terra

Gli ultimi quattro terminali sono le uscite per il dispositivo elettrico di cui hai bisogno. È diviso in due "sezioni", una per l'uscita positiva e l'altra per quella negativa. Nel nostro caso utilizzeremo quanto segue:

• V- → negativo
• V+ → positivo

E li colleghiamo come segue:

• Cavo marrone (fonte di alimentazione CA)→ L (in tensione)
• Filo blu (fonte di alimentazione CA) → N (neutro)
• Filo verde (fonte di alimentazione CA) → GND (terra)

E i fili rosso e nero sono l'alimentazione a 12 V CC in uscita:

• Filo rosso → uscita positiva (V+)
• Filo nero → uscita negativa (V-)

Ora colleghiamo tutti i nostri componenti a PICO!

Passaggio 4: collegare tutto a PICO

Come abbiamo detto prima, la striscia LED ha bisogno di 12v e 4.8A per funzionare completamente. E sappiamo che la corrente massima che qualsiasi pin PICO può fornire è solo 40 mA, il che non è sufficiente. Ma c'è una soluzione per questo, ed è il transistor TIP122 Darlington, che può essere utilizzato per pilotare carichi ad alta potenza utilizzando piccole quantità di corrente e tensione.

Il cablaggio è piuttosto semplice, collegheremo la base del transistor al pin D3 di PICO per controllare la luminosità della striscia led utilizzando la tecnica PWM, l'emettitore a GND e il collettore con il carico.

• Base (TIP122) → D3 (PICO)
• Collettore (TIP122) → B (striscia LED)
• Emettitore (TIP122) → GND

Inoltre stiamo usando un pulsante per accendere o spegnere la striscia LED.

Un pulsante è un componente che collega due punti in un circuito solo quando viene premuto, non ha polarità quindi possiamo collegarlo senza preoccuparci di quale gamba va da quale lato. Nel nostro caso, collegheremo una delle gambe del pulsante a GND tramite un resistore di pull-down e collegheremo l'altra gamba al VCC (5 volt). Successivamente, collegheremo il D2 di PICO con la gamba del pulsante che è collegata a GND.

Quindi, quando il pulsante viene premuto, il pin D2 di PICO leggerà ALTO (5 volt) e quando non viene premuto il pin D2 di PICO leggerà basso (0 volt).

Quindi collegheremo il LED all'alimentatore e al transistor TIP122.

• +12 (striscia LED) → uscita 12 volt positiva (alimentazione)
• B (striscia LED) → collettore (TIP122).

Non dimenticare di collegare il filo negativo di uscita dell'alimentatore (filo nero) con il pin GND del PICO

Passaggio 5: collegamento della striscia RGB con PCA9685

Ora che possiamo controllare un singolo colore dalla striscia RGB, facciamo in modo che possiamo controllare tutti i colori della striscia RGB. Per fare ciò dobbiamo utilizzare i segnali PWM per controllare la striscia.

Come sappiamo, PICO ha solo una singola uscita PWM e la soluzione è il modulo di espansione dei pin PWM PCA9685. Questo modulo espande i pin PWM della tua scheda, e lo useremo insieme ad alcuni transistor Darlington TIP122 per risolvere questo problema.

Il cablaggio del circuito è molto semplice e funziona come segue:

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

Dobbiamo alimentare il modulo PCA9685 utilizzando PICO, in modo che possa funzionare correttamente.

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

Qui colleghiamo i pin del protocollo I2C di PCA9685 SCL e SDA a D3 e D2 di PICO in modo che possano comunicare tra loro.

Quindi colleghiamo il +12 della striscia RGB con il cavo positivo dell'alimentatore e i cavi G, R, B della striscia RGB ai pin del controller TIP122 per alimentare la striscia LED con l'alimentazione necessaria dall'alimentatore esterno.

Il codice è molto semplice, abbiamo solo bisogno di accendere e spegnere tutti e tre i colori della striscia LED ognuno individualmente al proprio, quindi stiamo facendo un due for loop per ogni colore, il primo for loop è per aumentare la luce intensità e il secondo è per diminuire l'intensità della luce,

Passaggio 6: creazione dell'app mobile

Ora vogliamo creare l'app mobile che ci permetterà di controllare l'intensità di ogni colore individualmente. E useremo lo strumento per l'inventore dell'app del MIT per farlo.

Innanzitutto, devi andare sul sito Web ufficiale dell'inventore dell'app del MIT e creare un account con la tua email.

Nel design che utilizzeremo abbiamo:

• Un selettore di elenchi, "Connetti al tuo sistema di illuminazione ambientale". Premendo questo elenco/pulsante si aprirà un menu con i dispositivi Bluetooth associati da cui sceglieremo il nostro dispositivo Bluetooth.
• Tre cursori per il controllo dei singoli colori
• Un'etichetta sopra ogni dispositivo di scorrimento che verrà aggiornata in base alla posizione del dispositivo di scorrimento
• Aggiunta del componente client Bluetooth, per dare all'app il permesso di utilizzare il Bluetooth del dispositivo

Il codice sarà diviso in due parti:

Connettività Bluetooth

Le prime due righe del codice gestiscono il processo di comunicazione Bluetooth, poiché ti danno la possibilità di aggiungere dispositivi e scegliere con cosa accoppiare.

Invio di dati

Il resto del codice serve per l'invio dei dati. Poiché controlla cosa significa lo scorrimento dei cursori per PICO, aggiorna anche le letture delle etichette del cursore.

Puoi scaricare l'app se non vuoi crearla tu stesso. Puoi anche scaricarlo, quindi importarlo insieme al design nello strumento di inventore dell'app del MIT e personalizzarlo a tuo piacimento.

Passaggio 7: interfacciamento del modulo Bluetooth HC-05

Ora dobbiamo solo aggiungere la connettività Bluetooth al nostro PICO e lo faremo utilizzando il modulo Bluetooth HC-05.

Questo modulo è molto semplice e facile da usare, in quanto è un modulo SPP (Serial Port Protocol), il che significa che ha bisogno solo di due fili (Tx e Rx) per comunicare con PICO. Questo modulo funziona anche come slave e master, e ha un raggio di connettività di circa 15 metri.

Pin out del modulo Bluetooth HC-05:

• EN o KEY → Se portato su HIGH prima che venga applicata l'alimentazione, forza la modalità di impostazione dei comandi AT.
• VCC → +5 potenza
• GND → Negativo
• Tx → Trasmetti i dati dal modulo HC-05 al ricevitore seriale di PICO
• Rx → Riceve i dati seriali dal trasmettitore seriale di PICO
• Stato → Indica se il dispositivo è connesso o meno

Ed ecco come lo colleghi a PICO:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• GND (HC-05) → GND (PICO)
• Tx (HC-05) → Rx (PICO)
• Rx (HC-05) → Tx (PICO)

Ora che abbiamo il modulo Bluetooth connesso a PICO, modifichiamo il nostro programma in modo da poter controllare la striscia LED dal nostro telefono.

Passaggio 8: codifica del modulo Bluetooth

Secondo il nostro piano, volevamo la possibilità di controllare le strisce LED dal nostro telefono. E non volevamo solo controllare la striscia LED, ma volevamo controllare ogni colore individualmente.

E lo faremo facendo in modo che ogni slider della nostra app invii un diverso insieme di valori a PICO:

• Il cursore di colore rosso invia un valore compreso tra 1000 e 1010
• Il cursore del colore verde invia un valore tra 2000-2010
• Il cursore del colore blu invia un valore compreso tra 3000-3010

Useremo una condizione "se" per controllare i dati e sapere quale intervallo di valori sta cambiando. Ad esempio: se il valore cambia tra 1000 e 1010, PICO saprà che stiamo cambiando il colore rosso e lo rimappa di conseguenza. Lo farà anche per tutti i valori che hai creato, permettendoti di controllare ogni colore separatamente con il suo cursore.

Passaggio 9: il tuo progetto è acceso

Abbiamo imparato come calcolare la potenza necessaria per una striscia LED RGB, come utilizzare i transistor per manipolare i valori di corrente e come decidere l'alimentazione necessaria per fare tutto ciò. Abbiamo anche imparato come creare un'app mobile utilizzando lo strumento per l'inventore dell'app del MIT e come collegarla tramite Bluetooth a PICO.

E con tutte le tue nuove abilità sei stato in grado di creare una striscia LED che puoi posizionare ovunque nella tua casa e farla illuminare con qualsiasi colore tu voglia, quanto è bello?

Non dimenticare di fare qualsiasi domanda se ne hai, e ci vediamo presto al prossimo progetto:D