🛥️ 🧙🏼 🎗️ اردوينو RGB Night Light 👩🏿‍🔬 🚍 📶

ربما كان لكل شخص في مرحلة الطفولة حلم (وليس واحدًا). يمكنك حتى محاولة تذكر الشعور الذي يطغى على روح الطفل في تحقيق أحلامه أو تلك اللمعة المألوفة البعيدة في عينيه ... عندما كنت طفلاً ، حلمت أن يكون لي ضوء الليل.

الآن أنا أدرس في السنة الرابعة من BSUIR وعندما علمنا أن مشروع الدورة التدريبية حول تصميم الدوائر لا يمكن أن يتم على الورق ولكن على قطعة من الحديد ، فقد بزغ لي: المصباح الليلي ، الذي كنت أرغب فيه في الطفولة ، يمكن أن يتم بمفردي. ولجعل ليس فقط كائنًا يضيء الغرفة في الظلام ، ولكن جهازًا يمكن التحكم فيه بسهولة لأي حالة مزاجية. لما لا؟ قررت أن أضيف القدرة على تغيير الألوان باستخدام يدي: كلما اقتربت اليد من ضوء الليل ، يضيء أحد الألوان (RGB). وأود أيضا التحكم في ضوء الليل باستخدام جهاز التحكم عن بعد.

أعترف على الفور بأنني تجسست الفكرة على cxem.net . باختصار ، استخدم هذا المثال مصفوفة RGB التي تم التحكم فيها باستخدام سجلات التحول ومستشعرات المسافة بالموجات فوق الصوتية. لكنني اعتقدت أن المصفوفة تضيء حصريًا في اتجاه واحد ، لكنني أردت أن يضيء ضوء الليل على كلا الجانبين.

إثبات عناصر الدائرة

وجهت انتباهي إلى المتحكمات الدقيقة Arduino. UNO هو خيار مناسب تمامًا لفكرتي ، أولاً لأنه المنصة الأكثر شيوعًا وعدد الدبابيس ليس كبيرًا جدًا ، على عكس Mega ، وثانيًا ، يمكنك توصيل مصدر طاقة خارجي به ، في حالتي هو 12V ، على عكس Nano ثالثًا ... حسنًا ، أعتقد أنه يمكنك التركيز على هاتين النقطتين. تحظى المنصة بشعبية كبيرة في جميع أنحاء العالم بسبب الراحة والبساطة في لغة البرمجة ، بالإضافة إلى بنيتها المفتوحة ورمز البرنامج.

يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول هذا المنتدى بسهولة على الإنترنت ، لذلك لن أفرط في تحميل المقالة.

لذا ، فإن المتطلبات الأساسية للنظام. مطلوب:
- أجهزة استشعار تتبع المسافة إلى الحاجز للتحكم في النظام ؛
- جهاز استشعار لقراءة الإشارات من جهاز التحكم عن بعد ؛
- مصابيح LED ، والتي ستوفر وظائف الإضاءة اللازمة ؛
- وحدة تحكم تتحكم في النظام بأكمله.

مخطط الدائرة

أجهزة استشعار المدى مطلوبة كمستشعرات للمشروع ، كل منها يتوافق مع لون معين: أحمر ، أخضر ، أزرق. ستقوم مستشعرات المسافة بمراقبة مسافة اليد إلى المصباح الليلي وكلما اقتربت اليد من مستشعر معين ، زاد حرق اللون المقابل لجهاز تحديد المدى هذا. على العكس من ذلك ، كلما زادت اليد ، يتم تطبيق جهد أقل على اللون المقابل للمستشعر.

تعد أجهزة Sharp GP2Y0A21YK و HC-SR04 من أكثر الأجهزة شيوعًا في الوقت الحالي. Sharp GP2Y0A21YK هو محدد مدى الأشعة تحت الحمراء. وهي مجهزة بباعث الأشعة تحت الحمراء وجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء: يعمل الأول كمصدر للحزمة ، حيث ينعكس انعكاسه على الثاني. في الوقت نفسه ، تكون الأشعة تحت الحمراء لجهاز الاستشعار للعين البشرية غير مرئية وغير ضارة بهذه الشدة.

مقارنة بمستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04 ، فإن هذا المستشعر له مزايا وعيوب. وتشمل المزايا الحياد وعدم الضرر. والعيوب هي مدى أقصر والاعتماد على الضوضاء الخارجية ، بما في ذلك بعض أنواع الإضاءة.

HC-SR04

تم استخدام محددات المدى بالموجات فوق الصوتية HC-SR04 كمستشعرات للمشروع.
يعتمد مبدأ عمل HC-SR04 على ظاهرة تحديد الموقع بالصدى المعروفة جيدًا. عند استخدامه ، يولد الباعث إشارة صوتية ، والتي تنعكس من العائق ، تعود إلى المستشعر ويتم تسجيلها بواسطة جهاز الاستقبال. من خلال معرفة سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء (حوالي 340 م / ث) ووقت التأخير بين الإشارة المرسلة والمستقبلة ، من السهل حساب المسافة إلى الحاجز الصوتي.

يتم توصيل إدخال TRIG بأي دبوس من وحدة التحكم الدقيقة. يتطلب هذا الخرج إشارة رقمية نابضة لمدة 10 μs. ترسل الإشارة عند مستشعر TRIG الإدخال حزمة من النبضات فوق الصوتية. بعد استقبال الإشارة المنعكسة ، يولد المستشعر إشارة نبضية عند خرج ECHO ، تتناسب مدتها مع المسافة إلى العائق.

مستشعر الأشعة تحت الحمراء. بالطبع ، سيتم قراءة الإشارة المطلوبة للتحكم عن بعد وفك تشفيرها من هذا المستشعر. TSOP18 تختلف في التردد فقط. تم اختيار المستشعر VS1838B TSOP1838 للمشروع.

اعتمد المشروع على فكرة إضاءة الغرفة بأي لون ، وهذا يشير إلى أن هناك حاجة إلى 3 ألوان أساسية سيتم الحصول على الإضاءة منها: الأحمر والأخضر والأزرق. لذلك ، تم اختيار طراز SMD 5050RGB LED ، والذي سيتعامل تمامًا مع المهمة.

اعتمادًا على مقدار الجهد الذي يتم توفيره لكل مصباح LED ، فإنها ستغير شدة هذه الإضاءة. يجب توصيل LED من خلال المقاوم ، وإلا فإننا نخاطر بإفساد ليس فقط ، ولكن أيضًا Arduino. هناك حاجة إلى المقاوم من أجل الحد من التيار على LED إلى قيمة مقبولة. والحقيقة هي أن المقاومة الداخلية لـ LED منخفضة جدًا ، وإذا لم تستخدم المقاوم ، فسيمر تيار من خلال LED الذي يحرق ببساطة كل من LED وجهاز التحكم.

شرائط LED

تعمل الشرائط المزودة بمصابيح LED المستخدمة في المشروع بجهد 12 فولت.

نظرًا لحقيقة أن الجهد الكهربائي لمصابيح LED في حالة "الإيقاف" هو 6 فولت ومن الضروري تنظيم مصدر الطاقة الذي يتجاوز 5 فولت ، فمن الضروري إضافة الترانزستورات إلى الدائرة في وضع المفتاح. وقع اختياري على BC547c.

تأمل باختصار ، بالنسبة لأولئك الذين نسوا ، مبدأ تشغيل الترانزستور npn. إذا لم يتم تطبيق الجهد على الإطلاق ، ولكن ببساطة خذ وأغلق استنتاجات القاعدة والباعث ، حتى لو لم يكن قصيرًا ، ولكن من خلال مقاوم لعدة أوم ، يتبين أن جهد باعث القاعدة هو صفر. وبالتالي ، لا يوجد تيار أساسي. يتم إغلاق الترانزستور ، تيار المجمع لا يكاد يذكر ، نفس التيار الأولي فقط. في هذه الحالة ، يقال أن الترانزستور في حالة قطع. تسمى الحالة المعاكسة التشبع: عندما يكون الترانزستور مفتوحًا بالكامل ، بحيث لا يوجد مكان لفتحه أكثر. مع مثل هذه الدرجة من الفتح ، تكون مقاومة قسم الباعث المجمع صغيرة جدًا لدرجة أنه من المستحيل ببساطة تشغيل الترانزستور بدون تحميل في دائرة التجميع ، ستحترق على الفور. في هذه الحالة ، يمكن أن يكون الجهد المتبقي في المجمع 0.3 ... 0.5V فقط.

يتم استخدام هاتين الحالتين - التشبع والقطع - عندما يكون الترانزستور في الوضع الرئيسي مثل اتصال التتابع العادي. النقطة الرئيسية في هذا الوضع هي أن تيار قاعدة صغير يتحكم في تيار جامع كبير ، وهو أكبر بعدة مرات من تيار القاعدة. يتم الحصول على تيار جامع كبير بسبب مصدر طاقة خارجي ، ولكن على الرغم من ذلك ، فإن الكسب الحالي ، كما يقولون ، واضح. في حالتنا ، تشتمل الدائرة المصغرة ، التي يبلغ جهد تشغيلها 5 فولت ، على 3 شرائط مع مصابيح LED تعمل من 12V.

نحسب وضع التشغيل لسلسلة المفاتيح الرئيسية. يلزم حساب قيمة المقاوم في الدائرة الأساسية بحيث تضيء مصابيح LED بكامل طاقتها. الشرط الضروري في الحساب هو أن الكسب الحالي أكبر من أو يساوي حاصل قسمة أقصى تيار جامع ممكن على الحد الأدنى الحالي للتيار الأساسي:
ربح

لذلك ، يمكن أن تكون الشرائط جهد تشغيل 220 فولت ، ويمكن التحكم في الدائرة الأساسية من دائرة صغيرة 5 فولت. إذا تم تصميم الترانزستور للعمل مع مثل هذا الجهد على المجمع ، فستضيء مصابيح LED دون مشاكل.
انخفاض الجهد عند تقاطع باعث القاعدة هو 0.77 فولت ، شريطة أن يكون تيار القاعدة 5 مللي أمبير وأن تيار المجمع هو 0.1 أمبير.
سيكون الجهد عند المقاوم الأساسي:

وفقًا لقانون أوم:

من السلسلة القياسية للمقاومة ، نختار مقاوم 8.2 كيلو أوم. الحساب اكتمل الآن.

أود أن ألفت انتباهكم إلى مشكلة واجهتها. عند استخدام مكتبة IRremote ، تحطمت Arduino أثناء ضبط اللون الأزرق. بعد بحث طويل وشامل على الإنترنت ، اتضح أن هذه المكتبة تستخدم المؤقت الافتراضي 2 لنموذج Arduino هذا. يتم استخدام المؤقتات للتحكم في مخرجات PWM.

المؤقت 0 (وقت النظام ، PWM 5 و 6) ؛
الموقت 1 (PWM 9 و 10) ؛
الموقت 2 (PWM 3 و 11).

في البداية ، استخدمت PWM 11 لضبط اللون الأزرق. لذلك ، كن حذرًا عند العمل مع PWM ، والمؤقتات ، ومكتبات الطرف الثالث التي يمكنها استخدامها. من الغريب أنه لم يتم قول شيء عن هذا الفارق الدقيق في الصفحة الرئيسية على الجيتوب. إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك إلغاء تعليق الخط بالمؤقت 1 والتعليق 2. يبدو أن

توصيل العناصر على لوحة التوصيل هو كما يلي:

بعد الاختبار على اللوح ، بدأت مراحل "وضع العناصر على السبورة" و "العمل بمكواة اللحام". بعد الاختبار الأول للوحة النهائية ، تزحف الفكرة إلى رأسي: حدث خطأ ما. ثم تبدأ المرحلة المألوفة من "العمل الشاق مع المختبر". ومع ذلك ، تم إصلاح الأعطال (تم لحام العديد من جهات الاتصال المجاورة عن طريق الخطأ) بسرعة وهنا هو الضوء المؤذي الذي طال انتظاره لمصابيح LED.

علاوة على ذلك ، كان هذا هو الحال فقط. لهذا السبب ، تم قطع الخشب الرقائقي مع فتحات لأجهزة الاستشعار لدينا. تم تصميم الغطاء الخلفي القابل للإزالة خصيصًا بحيث يمكنك الاستمتاع بالمنظر من الداخل ، وإذا رغبت في ذلك ، لإنهاء أو إعادة صنع شيء ما. كما أن لديها فتحتين لإعادة برمجة اللوحة والطاقة.

تم لصق الجسم على مادة لاصقة إيبوكسي مكونة من عنصرين. تجدر الإشارة إلى خصوصية هذا الغراء ، لأولئك الذين لم يلتقوا به من قبل. يتم تسليم هذا الرفيق في حاويتين منفصلتين ، عندما يتم خلط محتوياته ، يحدث تفاعل كيميائي فوري. بعد الخلط ، عليك التصرف بسرعة ، في غضون 3-4 دقائق. لمزيد من الاستخدام ، تحتاج إلى خلط جزء جديد. لذلك إذا كنت تحاول تكرار ذلك ، فإن نصيحتي لك هي المزج في أجزاء صغيرة والتصرف بسرعة كبيرة ، فلن يكون هناك الكثير من الوقت للتفكير. لذلك ، يجدر النظر مسبقًا في كيفية ومكان لصق الغراء. وفي جلسة واحدة ، لن ينجح هذا.

لإصلاح الشرائط باستخدام مصابيح LED ، تم إدخال أنبوب في الغطاء العلوي مرت من خلاله جميع الأسلاك بشكل مثالي.

عندما نشأ السؤال بظل المصباح ، تذكرت في طفولتي أنني صنعت الحرف اليدوية من الخيوط البسيطة والغراء والبالون ، والتي كانت بمثابة الأساس. مبدأ غطاء المصباح هو نفسه ، ولكن التفاف متعدد الوجوه كان أكثر صعوبة من الكرة. بسبب الضغط الذي تمارسه الخيوط على الهيكل ، بدأت في التقلص لأعلى وبدأت الخيوط في الانخفاض. الطوارئ ، مع اليدين في الغراء ، تقرر تعزيز الهيكل من فوق. ثم جاء القرص المضغوط للإنقاذ. ونتيجة لذلك ، حصلنا على مثل هذا الضوء الليلي:

ماذا تريد أن تقول نتيجة لذلك

ما الذي يجب أن أغيره في المشروع؟ للإشارة إلى مستشعرات مسافة TRIG ، يمكن استخدام ناتج Arduino واحدًا بدلاً من ثلاثة. أيضًا ، كنت سأوفر ثقبًا لمستشعر الأشعة تحت الحمراء (الذي نسيتُه) ، والذي ، للأسف ، مخفي في الحالة التي لا يستطيع بالطبع قراءة الإشارات من جهاز التحكم عن بعد. ومع ذلك ، من قال أنه لا يمكنك لحام أي شيء؟

أود أن أشير إلى أنه كان فصلاً دراسيًا مثيرًا للاهتمام ، وفرصة رائعة لمحاولة القيام بشيء ليس على الورق ، لذا يمكنني وضع علامة اختيار أخرى بجوار عنصر "حلم الطفولة". وإذا بدا لك أن تجربة شيء جديد أمر صعب ، ولا تعرف ماذا تفعل أولاً ، فلا تقلق. تنتشر الفكرة في ذهن الكثيرين: من أين تبدأ وكيف يمكن القيام بذلك على الإطلاق؟ في الحياة ، هناك العديد من المهام التي يمكنك الخلط بينها ، ولكن إذا حاولت فقط ، ستلاحظ أنه مع وميض في عينيك يمكنك تحويل الجبال ، حتى إذا كان عليك محاولة القليل لذلك.

رابط لشفرة المصدر .

كاتب المقالة: Anastasia Kovsh

اردوينو RGB Night Light

إثبات عناصر الدائرة

ماذا تريد أن تقول نتيجة لذلك

More articles: