DIY IoT -toestelle met LED -snare: 9 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

(Disclaimer: ek is nie 'n moedertaal Engelssprekend nie.)

'N Rukkie gelede het my vrou 'n paar LED -snaarligte gekoop om snags die tuin te verlig. Hulle het 'n baie lekker atmosfeer geskep. Hulle is om die bome gesit, maar raai wat, wat sou gebeur, het ons die toutjies gesny terwyl ons die bome gesny het …

Wat ek u vandag wil wys, is hoe om gebreekte goed soos die LED -snare te red en interessante gekoppelde toestelle te skep wat u met u slimfoon kan beheer.

U leer hoe u 'n mikrobeheerder en 'n transistor kan gebruik om LED's aan te dryf, hoe u u toestel aan die internet kan koppel en hoe u die toestel vanaf u slimfoon kan beheer. Ek neem net aan dat u basiese elektroniese kennis het, soos hoe u die Ohm -wet kan toepas. As u ooit 'n Arduino geprogrammeer het, is dit nog beter.

Kom ons begin met die toestelle wat ek wil bou. Die goeie ding van snaarsnare is dat daar minstens twee stukke is. So kan ek ten minste twee toestelle bou. Ek begin met 'n aangeslote lamp wat ek op 'n tafel sal sit en dan 'n aangeslote LED -string wat ek sal gebruik om my nuwe slaapkamer aan te steek. Al wat ek wil hê, is 'n manier om die ligte met my slimfoon aan en af te skakel.

Maar eerstens moet ons kyk hoe dinge gewerk het om die ligte te hergebruik.

Stap 1: Omgekeerde ingenieurswese

Ons het twee LED -snare, maar ons weet nie die spanningsval oor die snare en die stroom wat hulle benodig nie. Ongelukkig het ek nie 'n datablad om die waardes te kry nie.

In hierdie gevalle moet ons alles self uitvind. Kom ons haal die omhulsel uitmekaar.

Nadat ons 'n paar skroewe met 'n skroewedraaier verwyder het, kan ons 'n baie eenvoudige stroombaan sien. Die interessante deel is rondom die LED -snaarpenne, ons sien 'n spanningsreguleerder (komponent met 3 penne), 'n weerstand (die swart boks met 100 daarop) en die LED -snaarpenne. As ons 'n bietjie nader kyk (stroombaanontwerp), sien ons dat die uitset van die reguleerder gekoppel is aan die LED -string wat op sy beurt weer aan die grond gekoppel is deur 'n weerstand van 10 ohm (100 beteken 10x10e0). Kom ons sit 'n paar batterye en meet die spanningsval oor die snaarpenne en tussen die uitset van die reguleerder en die grond.

Met 'n multimeter kan ons 'n spanningsval van ongeveer 3V oor die snaarpenne meet (soos in die foto's getoon). Ons meet ook 4.5V tussen die regulator se uitset en die grond. Ons lei dus af dat daar 'n spanningsval van 1.5V oor die 10 ohm weerstand is; ons kan dit eintlik ook meet. Deur die Ohm -wet (U = RI) te gebruik, weet ons dat die stroom deur die tak 1.5V / 10 ohm = 0.150A of 150mA is. Weereens kan ons die stroom meet, maar ons sou die multimeter in serie moet plaas met die tou wat nie maklik is nie.

Ons weet nou hoe om die LED -snare aan te dryf. Kom ons bou ons toestel.

Stap 2: Materiaal en gereedskap

Dit is wat u nodig het om die toestelle te bou:

- 'n paar skroewedraaiers om dinge af te breek, ek hou van die soort kit

- 'n paar LED -snaarligte as u die toestelle wil reproduseer

- 'n ESP8266, dit is die brein van ons toestel

- 'n broodbord en 'n paar drade, ons sal dit gebruik om die prototipe te bou

- 'n weerstandsassortimentstel en 'n transistorsassortimentstel, u kan ook 'n groter stel met baie nuttige komponente koop; slegs die benodigde komponente is ook 'n opsie

As u 'n permanente stroombaan wil skep, benodig u 'n paar gereedskap en protoborde:

- u kan 'n soldeerkit redelik goedkoop koop om aan die gang te kom; u vind 'n multimeter wat u eie dinge kan omwerk, maar pas op dat u nie toestelle wat aan die hoofleiding gekoppel is of selfs toestelle met meer as 30V DC manipuleer nie.

- 'n snyer is baie handig om drade en komponentleidings te sny

- 'n paar protoborde

- 'n bietjie soliede draad

Dit kan baie lyk om aan die gang te kom, maar u sal voorraad bou vir enige ander projek wat u mag hê. As u nie omgee om te wag nie, kan u alles op Aliexpress teen 'n baie laer prys bestel. As alternatief, as u nie die gereedskap wil koop nie, kan u ook na die naaste hackerspace gaan.

Uiteindelik benodig u 'n paar uur om alles te bou (minder as u net hierdie tutoriaal volg).

Stap 3: Hoe om 'n transistor te gebruik

Ons weet dat die LED -string 150mA benodig, maar dit is veel meer as wat die ESP8266 veilig op sy uitvoerpenne kan lewer. U wil nie meer as 12mA per GPIO -penne op die mikrobeheerder bestuur nie. Om hierdie beperking te omseil, benodig u 'n soort skakelaar wat deur die mikrobeheerder beheer kan word. Die mees algemene skakelaars is die relais en die transistor. 'N Relais sal beslis werk, maar dit sal groter, duurder wees, en meestal sal u 'n transistor wil gebruik om 'n relais aan te dryf.

Ons sal transistors vir beide toestelle gebruik. Om 'n transistor soos 'n skakelaar te gebruik, moet ons stroom deur sy basis dryf. Die stroom wat deur die LED -string vloei, is eweredig aan die stroom wat deur die basis vloei.

U kan met 'n Arduino en 'n transistor op Tinkercad speel om 'n idee te kry van hoe dinge werk. Ek het 'n basiese simulasie geskep wat u kan aanpas. As u meer wil leer oor Tinkercad, kan u hierdie wonderlike tutoriaal volg: Hoe om Tinkercad te gebruik om u hardeware te toets en te implementeer.

U kan sien dat die transistor werk soos 'n geslote skakelaar as die GPIO -uitset hoog is en soos 'n oop skakelaar as die GPIO -uitset laag is. U kan ook speel met die weerstandswaardes. Die weerstand in serie met die LED beperk die stroomvloei deur die LED en die weerstand wat aan die basis van die transistor gekoppel is, beheer die maksimum stroom wat deur die LED vloei. As u die basisweerstand verhoog, ry u nie genoeg stroom vir die LED nie, en die lig is dowwer.

U kan na my aantekeninge kyk om te sien watter weerstandswaardes ek vir die toestelle kies. Ek kon die 3.3V -uitset gebruik het in plaas van die 5V -uitset, maar dan sou ek nie die ooreenstemmende weerstande hê om die stroombaan te bou nie. Moenie huiwer om die transistorbladsy te lees om na die transistorversterking te soek nie.

Kom ons bou nou 'n prototipe.

Stap 4: Bou 'n prototipe van die stroombaan

Ons sal die LED -snaardraad moet voorberei. Laat ons eers die eerste helfte sny om die houer van die batterye te skei. Trek dan die draad af, ek gebruik 'n aansluitblok om die LED -string aan die broodbord te koppel. Ons sal ook die ESP8266 benodig; ek het 'n D1 mini -kloon, twee weerstande en 'n transistor gebruik.

Ek kies 'n p2222a vir die transistor, maar u kan enige NPN -transistor kies. U hoef net die weerstandswaardes na te gaan volgens die transistorversterking wat u op die transistorblad kan vind. Ek kies 'n basisweerstand van 1k ohm en 'n LED -weerstand van 15 ohm. Die basis word aangedryf deur die GPIO5 of D1.

Hou die batteryhouer, aangesien dit nuttig kan wees vir 'n ander projek of selfs om u nuutgeskepte toestelle aan te dryf.

Volg 'n handleiding oor hoe u 'n program op die ESP8266 met die Arduino IDE kan oplaai, laai die knipprogram op wat die LED_BUILTIN deur D1 vervang, en u kan nou 'n knipperende LED -string geniet.

As die stroombaan nie vir u werk nie, probeer om die LED -drade te ruil, aangesien u die anode aan die LED -weerstand moet koppel. Ek draai altyd die drade om …

Gebruik u multimeter om die verbinding en spanningsval te kontroleer. As die uitset hoog is, moet u 3.3V tussen D1 en die grond sien. U moet ook 'n spanning van 3V tussen die LED -stringdrade sien.

Dit is goed om 'n flitsende LED -string te hê, maar hoe kan ons die LED -string met ons slimfoon beheer?

Stap 5: Gebruik u slimfoon om die LED -snaarligte aan te dryf - Deel I

U moet die Blynk -app op u slimfoon installeer.

Sodra die app geïnstalleer is, skep 'n nuwe projek. Blynk stuur vir u 'n e -pos met 'n teken (reeks hextekens) wat u benodig vir u ESP8266 -program. Skep 'n knoppie wat as 'n skakelaar dien. Die knoppie moet die GPIO5- of D1 -pen van die ESP8266 aandryf. U kan nou u projek speel. Let daarop dat die app u sal vertel dat die toestel vanlyn is.

U kan die projek later wysig om timers by te voeg wat die ligte beheer.

Stap 6: Gebruik u slimfoon om die LED -snaarligte aan te dryf - Deel II

Maak u Arduino IDE oop. U sal die Blynk -biblioteek moet installeer; Volg net die skermkiekies wat ek gemaak het. Gaan na die menu "Tools", klik op "Manage Libraries", soek na "Blynk" en installeer die nuutste weergawe.

U kan nou 'n voorbeeld oopmaak waarmee u Blynk op die ESP8266 kan instel. Die voorbeeld word op die skermkiekies getoon.

Maak seker dat u die regte bord, "D1 mini" in my geval, en die regte poort gekies het.

Dateer die kode op met u wifi -SSID en wagwoord (gewoonlik die WPA- of WEP -sleutel op die internetkas), u moet ook die teken invul wat u per e -pos ontvang het.

U kan die kode nou na die ESP8266 oplaai. Sodra die kode opgelaai is, wag 'n paar sekondes om te verseker dat u toestel via WiFi aan u internetrouter gekoppel is, en u kan die ligte beheer met die Blynk -knoppie wat u geskep het.

U het nou 'n IoT -toestel! U kan daar stop as u wil, maar moenie vergeet om die afdeling 'Hulpbronne' te lees nie. As u meer pret wil hê en 'n permanente kring en 'n omheining wil bou, lees dan verder.

Stap 7: Skep 'n permanente stroombaan (bonus)

Dit is tyd om 'n permanente kring te skep. U kan hierdie en hierdie video kyk om te leer oor soldeer. Ek het 'n standaard protobord met 'n kop vir die ESP8266 gebruik. As ek die mikrobeheerder vir 'n ander projek wil hergebruik, kan ek dit doen. U kan kies om die mikrobeheerder direk aan u protobord te soldeer. As u nie seker is nie, kies 'n protobord wat soos 'n broodbord lyk; u sal u broodbordverbindings kan hergebruik.

Ek het twee foute met my eerste toestel gemaak. Ek het nie die aansluitblok vir die LED -string gebruik nie … en ek het die drade omgekeer. U kan die negatiewe of positiewe draad merk, maar dit word aanbeveel om 'n terminale blok te gebruik. Die tweede fout is dat ek die 3.3V gebruik het om die LED -string aan te dryf, wat lei tot 'n dowwer lig. As u, soos ek, foute maak, moenie bekommerd wees nie; dit is maklik om soldeersels te verwyder en weerstandswaardes te verander of die verbindings by te werk. U kan later nog meer komponente byvoeg!

Noudat u 'n permanente kring het, is dit tyd om die omhulsel te bou.

Stap 8: Bou 'n omheining (bonus)

Ek het 'n sparkfun -tutoriaal op Tinkercad gevolg om 'n omhulsel vir my toestelle te bou. Ek het die omhulsel gedruk met my nuut aangeskafte Prusa i3 MK3 met 'n bietjie PLA -filament (20% vulsel en 0,2 mm). Dit is eintlik 'n eerste vir my en ek het reeds twee foute begaan wat u op die foto's kan sien. My eerste omhulsel het nie die nodige ruimte vir die USB -aansluiting gehad nie en die gate was nie in lyn nie. Ek ontwerp toe 'n nuwe weergawe met 'n beter pasvorm wat ook 'n deksel kan ondersteun. U kan tyd en geld bespaar deur slegs die vereiste deel van die omhulsel te druk om die pas by die stroombaan te toets.

U het nou twee IoT -toestelle wat u met Blynk kan beheer. Hemel is die perk. U kan die projek heeltemal uitbrei met 'n teenwoordigheidsdetektor wat die ligte beheer, met 'n timer wat die ligte na 'n sekere tyd afskakel, of selfs die LED -snaarligte as 'n kennisgewingstelsel gebruik; hulle kan knip as u byvoorbeeld 'n e -pos ontvang.

Gelukkige inbraak!

Stap 9: Hulpbronne

Ek kan hierdie boek nie genoeg aanbeveel nie: Make: Electronics: Learning Through Discovery. U kan leer oor transistors, kapasitors en nog baie ander interessante dinge oor elektronika. Dit het die nodige kennis om met elektronika -komponente te begin peuter. Saam met u net verworwe kennis oor die ESP8266, Blynk en Tinkerpad, kan u baie interessante dinge bou.

U kan baie leer om na Youtube -video's te kyk. Ek beveel die volgende kanale aan:

- EEVblog

- GreatScott!

- Khan Akademie

Ek is dapper genoeg, jy kan meer kennis opdoen na edx- of coursera -kursusse oor IoT of elektronika.