Mga DIY IoT Device na Gamit ang LED Strings: 9 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

(Pagwawaksi: Hindi ako katutubong nagsasalita ng ingles.)

Ilang sandali ang nakalilipas, ang aking asawa ay bumili ng ilang mga LED string light upang magaan ang hardin sa gabi. Lumikha sila ng napakagandang kapaligiran. Inilagay ang mga ito sa paligid ng mga puno, ngunit hulaan kung ano, ano ang dapat mangyari, pinutol namin ang mga string habang pinuputol ang mga puno …

Ang nais kong ipakita sa iyo ngayon ay kung paano makatipid ng mga sirang bagay tulad ng mga LED string at lumikha ng mga kagiliw-giliw na konektadong aparato na makokontrol mo sa iyong smartphone.

Malalaman mo kung paano gumamit ng isang microcontroller at isang transistor upang humimok ng mga LED, kung paano ikonekta ang iyong aparato sa Internet, at kung paano makontrol ang aparato mula sa iyong smartphone. Ipinapalagay ko lamang na mayroon kang ilang pangunahing kaalaman sa electronics tulad ng kung paano ilapat ang Batas ng Ohm. Kung na-program mo ang isang Arduino bago ito mas mabuti.

Magsimula tayo sa mga aparatong nais kong buuin. Ang magandang bagay tungkol sa mga hiwa ng string ay mayroong hindi bababa sa dalawang piraso. Kaya maaari akong bumuo ng hindi bababa sa dalawang mga aparato. Magsisimula ako sa isang nakakonektang lampara na ilalagay ko sa isang mesa at pagkatapos ay isang konektadong LED string na gagamitin ko upang magaan ang aking bagong silid-tulugan. Ang nais ko lang ay isang paraan upang buksan ang ilaw at I-OFF gamit ang aking smartphone.

Ngunit unang mga bagay muna, kailangan nating makita kung paano gumana ang mga bagay upang magamit muli ang mga ilaw.

Hakbang 1: Reverse Engineering

Mayroon kaming dalawang mga string ng LED ngunit hindi namin alam ang pagbagsak ng boltahe sa mga pin ng mga string at ang kasalukuyang kailangan nila. Nakalulungkot, wala akong isang datasheet upang makuha ang mga halagang iyon.

Sa mga kasong iyon, kakailanganin nating malaman ang lahat sa ating sarili. Paghiwalayin natin ang enclosure.

Matapos alisin ang ilang mga turnilyo gamit ang isang distornilyador, maaari naming makita ang isang napaka-simpleng circuit. Ang kagiliw-giliw na bahagi ay sa paligid ng mga LED string pin, nakikita namin ang isang voltage regulator (3 pin na bahagi), isang risistor (ang itim na kahon na may 100 dito), at ang mga LED string pin. Naghahanap ng kaunting malapit (disenyo ng circuit), nakikita namin na ang output ng regulator ay konektado sa LED string na siya namang konektado sa lupa sa pamamagitan ng isang 10 ohm risistor (100 ay nangangahulugang 10x10e0). Maglagay tayo ng ilang mga baterya at sukatin ang pagbagsak ng boltahe sa mga string pin at sa pagitan ng output ng regulator at ng lupa.

Gamit ang isang multimeter, maaari naming sukatin ang isang drop ng boltahe ng paligid ng 3V sa mga string pin (sa ipinakita sa mga larawan). Sinusukat din namin ang 4.5V sa pagitan ng output ng regulator at ng lupa. Sa gayon ay nahihinuha natin na mayroong isang boltahe na patak ng 1.5V sa kabuuan ng 10 ohm risistor; masusukat din natin ito talaga. Gamit ang Batas ng Ohm (U = RI), alam namin na ang kasalukuyang sa pamamagitan ng sangay ay 1.5V / 10 ohm = 0.150A o 150mA. Muli naming masusukat ang kasalukuyang ngunit kakailanganin naming ilagay ang multimeter sa serye gamit ang string na hindi madaling gawin.

Alam na namin ngayon kung paano himukin ang mga LED string. Buuin natin ang aming aparato.

Hakbang 2: Mga Materyales at Tool

Narito kung ano ang kakailanganin mong buuin ang mga aparato:

- ilang mga distornilyador sa mga bagay na tinadtad ng luha, gusto ko ang ganoong uri ng kit

- ilang mga ilaw ng LED string, kung nais mong kopyahin ang mga aparato

- isang ESP8266, ito ang magiging utak ng aming aparato

- isang breadboard at ilang mga wire, gagamitin namin ang mga ito upang mabuo ang prototype

- isang resistor assortment kit at isang transistors assortment kit, maaari ka ring bumili ng isang mas malaking kit na naglalaman ng maraming mga kapaki-pakinabang na sangkap, ang pagbili lamang ng mga kinakailangang bahagi ay isang pagpipilian din

Kung nais mong lumikha ng isang permanenteng circuit, kakailanganin mo ng ilang mga tool at ilang mga protoboard:

- Maaari kang bumili ng isang soldering kit na medyo mura upang makapagsimula, mahahanap mo ang isang multi-meter na maaaring magamit upang i-reverse engineer ang iyong sariling mga bagay, mag-ingat lamang upang hindi manipulahin ang mga aparato na konektado sa pangunahing o kahit na mga aparato na gumagamit ng higit sa 30V DC

- Ang isang pamutol ay lubhang kapaki-pakinabang upang i-cut ang mga wire at mga lead lead

- ilang mga protoboard

- ilang solidong kawad

Maaaring mukhang maraming upang makapagsimula ngunit magtatayo ka ng ilang stock para sa anumang iba pang proyekto na maaaring mayroon ka. Kung hindi mo alintana ang paghihintay, maaari kang mag-order ng lahat sa Aliexpress sa mas mababang gastos. Bilang kahalili, kung hindi mo nais na bumili ng mga tool na iyon, maaari ka ring pumunta sa pinakamalapit na hackerspace.

Sa wakas, kakailanganin mo ng ilang oras upang maitayo ang lahat (mas kaunti kung susundin mo lang ang tutorial na ito).

Hakbang 3: Paano Gumamit ng Transistor

Alam namin na ang LED string ay nangangailangan ng 150mA ngunit ito ay higit pa sa kung ano ang ligtas na maihatid ng ESP8266 sa mga output pin nito. Hindi mo nais na magmaneho ng higit sa 12mA bawat mga GPIO pin sa microcontroller. Upang magawa ang limitasyon na ito, kakailanganin ng ilang uri ng switch na maaaring makontrol ng microcontroller. Ang pinakakaraniwang mga switch ay ang relay at ang transistor. Ang isang relay ay tiyak na gagana ngunit magiging mas malaki, mas mahal, at sa karamihan ng oras nais mong gumamit ng isang transistor upang humimok ng isang relay.

Gumagamit kami ng mga transistor para sa parehong mga aparato. Upang magamit ang isang transistor tulad ng isang switch, dapat kaming magmaneho ng kasalukuyang sa pamamagitan ng base nito. Ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng LED string ay magiging proporsyonal sa kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng base.

Maaari kang maglaro sa isang Arduino at isang transistor sa Tinkercad upang makakuha ng isang kahulugan kung paano gumagana ang mga bagay. Lumikha ako ng isang pangunahing simulation na maaari mong sabunutan. Kung nais mong matuto nang higit pa tungkol sa Tinkercad, maaari mong sundin ang kamangha-manghang tutorial na ito: Paano Gumamit ng Tinkercad Upang Subukin at Ipatupad ang Iyong Hardware.

Maaari mong makita na ang transistor ay gumagana tulad ng isang closed switch kapag ang output ng GPIO ay mataas at tulad ng isang bukas na switch kapag ang output ng GPIO ay mababa. Maaari mo ring i-play sa mga halaga ng resistors. Ang risistor sa serye na may LED ay maglilimita sa kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng LED at ang risistor na konektado sa base ng transistor ay makokontrol ang maximum na kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng LED. Kung taasan mo ang base risistor hindi ka magmaneho ng sapat na kasalukuyang para sa LED at ang ilaw ay magiging malabo.

Maaari kang tumingin sa aking mga tala upang makita kung anong mga halaga ng risistor ang pinili ko para sa mga aparato. Maaari kong magamit ang output ng 3.3V sa halip na ang 5V output ngunit pagkatapos ay hindi ko magkakaroon ng kaukulang resistors upang maitayo ang circuit. Huwag mag-atubiling basahin ang datosheet ng transistor upang hanapin ang nakuha ng transistor.

Bumuo na tayo ngayon ng isang prototype.

Hakbang 4: Bumuo ng isang Prototype ng Circuit

Kakailanganin naming ihanda ang LED string wire. Gupitin muna natin ang unang kalahati upang paghiwalayin ang may hawak ng baterya. Pagkatapos, hubarin ang kawad, gumamit ako ng isang terminal block upang ikonekta ang LED string sa breadboard. Kakailanganin din namin ang ESP8266, gumamit ako ng D1 mini clone, dalawang resistors, at isang transistor.

Pumili ako ng isang p2222a para sa transistor ngunit maaari kang pumili ng anumang NPN transistor. Kakailanganin mo lamang suriin ang mga halaga ng resistors ayon sa nakuha ng transistor na maaari mong makita sa transistor datasheet. Pumili ako ng isang base risistor ng 1k ohm at isang LED risistor ng 15 ohm. Ang batayan ay hinihimok ng GPIO5 o D1.

Panatilihin ang may hawak ng baterya dahil maaari itong maging kapaki-pakinabang para sa isa pang proyekto o kahit na mapagana ang iyong bagong nilikha na mga aparato.

Sundin ang isang tutorial kung paano mag-upload ng isang programa sa ESP8266 gamit ang Arduino IDE, i-upload ang blink program na pinapalitan ang LED_BUILTIN ng D1, at masisiyahan ka na sa isang blinking LED string.

Kung ang circuit ay hindi gumagana para sa iyo, subukang palitan ang mga LED wire na kailangan mong ikonekta ang anode sa LED risistor. Palagi kong binabaligtad ang mga wire …

Gumamit ka ng multimeter upang suriin ang koneksyon at drop ng boltahe. Dapat mong makita ang 3.3V sa pagitan ng D1 at ng lupa kapag ang output ay mataas. Dapat mo ring makita ang isang boltahe ng 3V sa pagitan ng mga LED string wires.

Ang pagkakaroon ng isang blinking LED string ay mabuti ngunit paano namin makokontrol ang LED string sa aming smartphone?

Hakbang 5: Paggamit ng Iyong Smartphone upang Magmaneho ng LED String Lights - Bahagi I

Kakailanganin mong i-install ang Blynk app sa iyong smartphone.

Kapag na-install na ang app, lumikha ng isang bagong proyekto. Padadalhan ka ni Blynk ng isang email na may isang token (serye ng mga hex chars) na kakailanganin mo para sa iyong programa sa ESP8266. Lumikha ng isang pindutan na kikilos bilang isang switch. Dapat itaboy ng pindutan ang GPIO5 o D1 pin ng ESP8266. Maaari mo na ngayong i-play ang iyong proyekto. Tandaan na sasabihin sa iyo ng app na ang aparato ay offline.

Maaari mong i-edit ang proyekto sa paglaon upang magdagdag ng mga timer na makokontrol ang mga ilaw.

Hakbang 6: Paggamit ng Iyong Smartphone upang Humimok ng LED String Lights - Bahagi II

Buksan ang iyong Arduino IDE. Kakailanganin mong i-install ang Blynk library; para doon, sundin lang ang mga screenshot na ginawa ko. Pumunta sa menu na "Mga Tool", mag-click sa "Pamahalaan ang Mga Aklatan", maghanap para sa "Blynk", at i-install ang pinakabagong bersyon.

Maaari mo na ngayong buksan ang isang halimbawa na magse-set up ng Blynk sa ESP8266 para sa iyo. Ang halimbawa ay ipinapakita sa mga screenshot.

Tiyaking napili mo ang tamang board, "D1 mini" sa aking kaso, at ang tamang port.

I-update ang code sa iyong wifi SSID at password (karaniwang ang WPA o WEP key sa Internet box), kakailanganin mo ring punan ang token na iyong natanggap sa pamamagitan ng email.

Maaari mo na ngayong i-upload ang code sa ESP8266. Kapag na-upload na ang code, maghintay ng ilang segundo upang matiyak na nakakonekta ang iyong aparato sa WiFi sa iyong Internet router at makontrol mo ang mga ilaw gamit ang pindutang Blynk na iyong nilikha.

Mayroon ka na ngayong isang IoT aparato! Maaari kang tumigil doon kung nais mo ngunit huwag kalimutang basahin ang seksyong "Mga Mapagkukunan". Kung nais mong magkaroon ng higit na kasiyahan at bumuo ng isang permanenteng circuit at isang enclosure, magpatuloy sa pagbabasa.

Hakbang 7: Lumikha ng isang Permanenteng Circuit (bonus)

Panahon na upang lumikha ng isang permanenteng circuit. Maaari mong panoorin ito at ang video na ito upang malaman ang tungkol sa paghihinang. Gumamit ako ng isang karaniwang board ng proto na may ilang header para sa ESP8266. Sa ganoong paraan kung nais kong muling magamit ang microcontroller para sa isa pang proyekto, magagawa ko. Maaari kang pumili na maghinang nang direkta sa microcontroller sa iyong board. Kung hindi ka tiwala pumili ng isang board ng proto na mukhang isang breadboard; magagawa mong muling magamit ang iyong mga koneksyon sa breadboard.

Dalawang pagkakamali ang nagawa ko sa aking unang aparato. Hindi ko ginamit ang terminal block para sa LED string … at invert ko ang mga wires. Maaari mong markahan ang negatibo o positibong kawad ngunit inirerekumenda ang paggamit ng isang terminal block. Ang pangalawang pagkakamali ay ginamit ko ang 3.3V upang himukin ang LED string na nagreresulta sa isang dimmer light. Kung, tulad ng sa akin, nagkamali ka, huwag mag-alala, madaling alisin ang solder at baguhin ang mga halaga ng resistors o i-update ang mga koneksyon. Maaari ka ring magdagdag ng higit pang mga sangkap sa paglaon!

Ngayon na mayroon ka ng permanenteng circuit, oras na upang buuin ang enclosure nito.

Hakbang 8: Bumuo ng isang Enclosure (bonus)

Sinundan ko ang isang sparkfun tutorial sa Tinkercad upang bumuo ng isang enclosure para sa aking mga aparato. Nai-print ko ang enclosure gamit ang aking bagong nakuha na Prusa i3 MK3 na may ilang PLA filament (20% infill at 0.2 mm). Ito ay talagang isang una sa akin at nakagawa na ako ng dalawang pagkakamali na makikita mo sa mga larawan. Ang aking unang enclosure ay walang kinakailangang puwang para sa USB plug at ang mga butas ay hindi nakahanay. Pagkatapos ay nagdisenyo ako ng isang bagong bersyon na may isang mas mahusay na akma na maaari ring suportahan ang isang takip. Maaari kang makatipid ng ilang oras at ilang pera lamang ang pagpi-print sa kinakailangang bahagi ng enclosure upang subukan ang akma sa circuit.

Mayroon ka na ngayong dalawang mga aparato ng IoT na makokontrol mo gamit ang Blynk. Sky ang hangganan. Maaari mong lubos na mapalawak ang proyekto sa pamamagitan ng isang detektor ng presensya na kontrolin ang mga ilaw, na may timer na pinapatay ang mga ilaw pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng oras, o kahit na ginagamit ang mga LED string light bilang isang sistema ng abiso; maaaring kumurap sila kapag nakatanggap ka ng isang email halimbawa.

Maligayang pag-hack!

Hakbang 9: Mga Mapagkukunan

Hindi ko mairerekumenda ang sapat na librong ito: Gumawa ng: Elektroniko: Pag-aaral Sa Pamamagitan ng Pagtuklas. Maaari mong malaman ang tungkol sa mga transistor, capacitor, at maraming iba pang mga kagiliw-giliw na bagay tungkol sa electronics. Mayroon itong kinakailangang kaalaman upang simulan ang tinkering sa mga bahagi ng electronics. Kaakibat ng iyong nakuha lamang na kaalaman tungkol sa ESP8266, Blynk, at Tinkerpad, makakabuo ka ng mga kawili-wiling bagay.

Marami kang maaaring matutunan sa panonood ng mga video sa Youtube. Inirerekumenda ko ang mga sumusunod na channel:

- EEVblog

- GreatScott!

- Khan Academy

Ako ikaw ay sapat na matapang, maaari kang makakuha ng maraming kaalaman sa pagsunod sa mga kurso sa edx o coursera tungkol sa IoT o electronics.