Controlla le luci fluorescenti con un puntatore laser e un Arduino: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Ad alcuni membri dell'Alpha One Labs Hackerspace non piace la luce dura emessa dai dispositivi fluorescenti. Volevano un modo per poter controllare facilmente i singoli dispositivi, magari con un puntatore laser? Ci sono riuscito. Ho tirato fuori una pila di relè a stato solido e li ho portati al laboratorio. Ho acquistato un Arduino Duemilenova e ho dimostrato l'uso dello schizzo di esempio LED Blink per far lampeggiare effettivamente una lampada alogena. Ho trovato alcune informazioni sull'utilizzo dei LED come sensori di luce [1] e uno schizzo Arduino che dimostra la tecnica[2]. Ho scoperto che i LED non erano abbastanza sensibili: il laser doveva puntare direttamente nella parte che emette luce, o il LED non si registrerebbe. Quindi sono passato ai fototransistor. Sono molto più sensibili e su una gamma di frequenze più ampia. Con il filtro appropriato sul transistor potrei renderlo più sensibile alla luce rossa e da una gamma molto più ampia di angoli al sensore. DISCLAIMER E AVVERTENZA: questo istruibile si occupa della tensione di linea (di rete) a 120 o 240 volt. Usa il buon senso se costruisci questo circuito - se hai un dubbio su qualcosa, chiedi a qualcuno che lo sa. L'utente è responsabile della propria (e altrui) sicurezza e del rispetto delle normative elettriche locali.

Passaggio 1: lo schizzo e un po' di teoria

Presumo che tu sappia come alimentare il tuo Arduino, e ottenere uno schizzo compilato e caricato. Per ogni lampada uso il cavo telefonico, dal momento che è economico, ha quattro conduttori e comunque ne avevo un mucchio in giro. Ho usato il rosso per il comune +, il nero per la massa, il verde per il collettore di fototransistor e il giallo per il controllo del relè +. Un fototransistor fa passare una quantità di corrente che varia con la quantità di luce che cade su di esso. Il convertitore da analogico a digitale (ADC) nell'arduino misura la tensione sul pin rispetto alla terra. Ho guardato la scheda tecnica del fototransistor e verificato con un multimetro che i transistor passano 10mA a piena luce. Usando la legge di Ohm, sono circa 500 ohm a 5V, per controllare le lampade ho usato un modulo relè a stato solido. Questi sono relativamente economici all'attuale valutazione di cui avevamo bisogno, circa $ 4 per un massimo di 4A. Assicurati di acquistare moduli relè con un rilevatore di zero-crossing, soprattutto se controlli qualcosa di induttivo, come una luce fluorescente, un motore o un trasformatore a parete. Accenderli o spegnerli ovunque tranne il punto zero potrebbe causare picchi di tensione che nel migliore dei casi ridurranno la vita del tuo apparecchio e, nel peggiore dei casi, inizieranno un incendio.

Passaggio 2: cablaggio delle luci

Dai un'occhiata al soffitto e decidi dove monterai il controller Arduino. Ricorda che avrà bisogno di un alimentatore 7-12v. Tagliare lunghezze di cavo telefonico (o cat5 o altro) circa due piedi più lunghe della distanza dall'Arduino a ciascuna luce che si desidera controllare. Dai un'occhiata alla connessione dalle linee elettriche dall'interruttore al reattore. Potresti essere in grado di ordinare connettori (Newark Electronics vende la serie Wago 930, che è quello che avevamo). Quindi non sarà necessario tagliare i cavi esistenti e rimuovere il sistema se qualcosa va storto. Saldare la terra (nero) all'ingresso del relè - e il controllo (giallo) all'ingresso del relè + (il codice colore nell'immagine è diverso da quello che ho messo in prima pagina, dal momento che ho cambiato idea su cosa avrebbe avuto senso). Saldare o avvitare (a seconda del relè) il filo nero (caldo) attraverso il relè. Assicurati di utilizzare termoretraibile e nastro isolante! Spingi i fili neri nei connettori e il bianco (neutro) e la massa (verde) passano direttamente da connettore a connettore. L'altra estremità dei fili va all'Arduino come segue: Tutti i fili rossi (catodo comune o collettore) vai su Analog 0 (porta C0) e tutto il nero a massa. Ogni verde (anodo o emettitore) va ai pin 8-13 (porta B 0-5) ei fili gialli vanno ai pin 2-7 (porta D 2-7). Assicurati che i fili verde e giallo corrispondano, poiché il sensore deve controllare il relè corretto! Se metti il giallo nel pin 2, il verde dello stesso dispositivo va al pin 8.

Passaggio 3: test dello schizzo e delle note di progettazione

In questo passaggio parlerò di alcune delle prove e delle tribolazioni che ho incontrato lungo la strada e di come le ho affrontate, nella speranza che possa essere utile. Se il contenuto scientifico non fa per te, sei libero di passare al passaggio successivo:-) Il primo passo è stato decidere se utilizzare il rilevamento capacitivo o il rilevamento resistivo. Il rilevamento resistivo consiste nel collegare il sensore tramite un resistore a uno dei pin analogici e nell'eseguire analogRead e confrontarlo con una soglia. Questo è più semplice da implementare, ma richiede molta calibrazione. La teoria del rilevamento capacitivo è che quando polarizzato inversamente (- al cavo + e viceversa), un LED non consentirà il flusso di corrente, ma gli elettroni si raccolgono su un lato e lasciare l'altro lato, caricando efficacemente un condensatore. La luce che cade sul LED alla frequenza che normalmente emette causerà effettivamente il flusso di una piccola corrente, che scarica questo condensatore. Quindi, se carichiamo il "condensatore" del LED e contiamo quanto tempo ci vuole per scaricarsi attraverso un resistore, abbiamo un'idea approssimativa di quanta luce sta cadendo sul LED. Questo in realtà ha funzionato per essere più affidabile su diversi dispositivi e funziona anche per i fototransistor! Dal momento che non stiamo eseguendo una misurazione precisa del lumen e il puntatore laser dovrebbe apparire molto più luminoso dell'ambiente, cerchiamo solo un tempo di scarica soglia. L'altra parte importante di questa avventura è il debug. Per chi ha familiarità con la programmazione di sistemi non incorporati, un metodo diffuso consiste nell'aggiungere istruzioni di stampa nei punti critici del codice. Questo vale anche per i sistemi embedded, ma quando ogni microsecondo conta, la quantità di tempo per Serial.write("x è "); Serial.writeln(x); è in realtà piuttosto significativo e potresti perdere molti eventi nel processo. Quindi ricorda di mettere sempre le tue dichiarazioni di stampa al di fuori dei cicli critici o ogni volta che ti aspetti un evento. A volte è sufficiente far lampeggiare un LED per farti sapere che sei arrivato a un certo punto nel codice.

Passaggio 4: aggiunta del controllo Web

Se hai dato un'occhiata allo sketch, hai notato che leggo anche la porta seriale, e agisco su alcuni comandi a carattere singolo. Il carattere 'n' accende tutte le luci e 'f' le spegne. I numeri '0'-'5' alternano lo stato della luce collegata a quell'uscita digitale. Quindi puoi facilmente mettere insieme uno script CGI (o servlet, o qualunque tecnologia web faccia galleggiare la tua barca) per controllare le tue luci da remoto. Serial.writes emette anche ogni volta che una luce viene cambiata dall'input dell'utente, quindi la pagina può avere aggiornamenti Ajax per mostrare lo stato corrente. Un'altra cosa che sperimenterò è il rilevamento del movimento in una stanza. Le persone riflettono la luce e mentre si muovono quella luce cambierà. Questa è la parte "delta" delle dichiarazioni di scrittura che ho.