Автомат орцны гэрэлтүүлэг: 10 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Би байшингийн үүдэнд автомат гэрэлтүүлэг суурилуулахыг хүсч байна. Ихэнх тохиолдолд PIR (идэвхгүй хэт улаан туяаны мэдрэгч) хөдөлгөөн мэдрэгч унтраалга, чийдэн ажиллах болно, гэхдээ гаднаас залгагдсан мэдрэгч нь эвгүй санагдаж байгаа тул би энэ санаагаа орхиж байна.

Энэ төсөл дэх миний зорилго:

1. Гэрэлтүүлгийн хэтийн төлөв нь энгийн, бага зэрэг харагдах ёстой.
2. Төсөлд шинэ зүйл туршиж үзэх, шинэ санааг шалгах нь миний сонирхол юм.

• Нарийн төвөгтэй геометрийн хувьд 3D хэвлэхийг ашиглана уу.
• Цахилгаан хэрэгслийн хэлхээний дизайн, ПХБ (Хэвлэмэл хэлхээний самбар) -ын зохион байгуулалт ба загварчлал.
• Би өмнө нь WiFi-MCU (микроконтроллер) ESP32 ашиглаж байсан. Бид MCU-тай http-серверээр дамжуулан харилцаж чаддаг тул мэдрэгчийн дохиог уншиж, гэрэлтүүлгийн параметрүүдийг тохируулах вэб дээр суурилсан интерфэйстэй бол энэ нь тохиромжтой биш гэж үү?

Эдгээр санаан дээр үндэслэн би Mockup хийж, энэ нь ажиллаж байгааг баталгаажуулсан. Би гэрэлтүүлгийн системийг зохион бүтээдэг.

Тэмдэглэл:

• Энэхүү төсөлд тусгагдсан физик хэмжээсүүд нь 1м х 1.5м талбайг гэрэлтүүлэх зориулалттай. Та үүнийг дизайны цар хүрээгээ нэмэгдүүлэхийн тулд лавлагаа болгон ашиглаж болно.
• Энэхүү төслийн зарим ажил нь аюултай байж болзошгүй тул турших, суурилуулахаас өмнө урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээг авна уу.
• Надад эд анги хийх бүх тоног төхөөрөмж, багаж хэрэгсэл байхгүй. Үүний үр дүнд би 3D хэвлэх, ПХБ -ийн үйлдвэрлэлийн ажлыг мэргэжлийн студиудад даатгуулсан. Энэ хувилбарт Fusion 360, EAGLE зэрэг CAD маш их тусалдаг. Би дараагийн хэсгүүдэд илүү дэлгэрэнгүй ярих болно.

Алхам 1: Дизайн тойм, зохион байгуулалт ба загвар

Миний санаа бол гэрэлтүүлгийн системийг модон тасалгааны дотор "нуух" боловч нүхээр гэрэлтүүлэх боломжийг олгох явдал юм.

Би эхлээд үзэгдлийг бүхэлд нь загварчлахын тулд Fusion360 -ийг ашигладаг. Та үүнийг хэрхэн ашиглах талаар зааварчилгаанд зочилж болно. CAD нь дизайны үе шатанд илүү сайн дүрслэхэд тусалдаг.

Жишээлбэл, бид хэт улаан туяаны мэдрэгч ашиглан ойртож буй хүмүүсийг ажиглаж, гэрлээ асаадаг. Тиймээс мэдрэгчийг зөв байрлуулах ёстой. Бид загварт хэт улаан туяаны замыг зурж болно. Урьдчилан тооцоолохгүйгээр мэдрэгчийг хүссэн хэлбэрээр эргүүлж, хөдөлгөнө үү.

Эцэст нь би үүнийг дараах байдлаар хийлээ.

• Нүх үүсгэж, дээр нь LED угсралт суулгана уу.
• Өрөөг гэрэлтүүлэх хангалттай харанхуй эсэхийг шалгах фоторезистор.
• Би 2 холын зайн хэт улаан туяаны мэдрэгч ашиглан хаалга руу ойртож буй хүн байгаа эсэхийг олж мэдээд, хэрэв тэр ойрхон байвал гэрлээ асаагаарай.
• Өөр нэг богино зайн хэт улаан туяаны мэдрэгч нь хаалга онгойдог эсэхийг шалгадаг.
• Нүх нь нарийхан тул мэдрэгчийг нарийвчлалтай байрлуулах хэрэгтэй. LED гэрлийг нүхээр дамжуулахын тулд бидэнд тусгал хэрэгтэй. Бид эдгээр 2 зорилгыг биелүүлэхийн тулд нэг хэсгийг (Мэдрэгч эзэмшигч) 3D хэвлэх боломжтой.
• WiFi -ээр дамжуулан системийн хяналт, параметрүүдийг тохируулах: Одоо мэдрэгчийн уншилт ямар байна вэ? Гэрлийг асаахад хэр ойрхон байна вэ? Гэрэл хэр бараан асах ёстой вэ? Дэнлүү хэр удаан асаалттай байх ёстой вэ? Бид ESP32 шиг WiFi MCU ашиглан вэб хөтөч ашиглан гэрэлтүүлгийг хянах боломжтой.

Алхам 2: Нээлт хийх

Хэрэгсэл:

• Дөрвөлжин захирагч
• Хөрөө- гар эсвэл цахилгаан хөдөлгүүртэй.
• Өрөм - гар өрөм эсвэл мод, хуванцар өрөмдөх чадвартай цахилгаан жолооч.
• Файл
• Гадаргуу, зүлгүүр, будгийн сойз - гадаргууг анхны байдал, өнгөөр нь сэргээх зориулалттай.

Материал:

• Нийлэг тууз - Хуссан материал нь хангалттай зузаан байвал сайн (~ 5мм)
• Гипс
• Дотоод будаг

Журам:

1. Нүхний хэмжээг тодорхойлохын тулд нийлэг загвар хий. Би 4 нийлэг туузыг овоолж, хооронд нь наадаг. Дөрвөлжин захирагч ашиглан бие биенээсээ 90 градусын зайтай эсэхийг шалгаарай. Нүхний хэмжээ 365mm X 42mm.
2. Загвар дээр 4 бэхэлгээний нүх гаргаж, дараа нь боолт ашиглан тасалгаанд бэхлээрэй.
3. Ирмэгийн дагуу цооног өрөмдөж, хүсээгүй хэсгийг хайчилж ав.
4. Файлыг ашиглан илүүдэл материалыг арилгаж, ирмэгийг загварын дагуу шулуун болгоно.
5. Загварыг устга. Суурилуулах нүх, модон гадаргуу дээр гипс түрхээрэй.
6. Гадаргууг зүлгэж, гипс түрхэнэ. Гадаргуу гөлгөр болтол эдгээр алхмуудыг давтана.
7. Гадаргууг будах.

Алхам 3: LED угсралт хийх

Хэрэгсэл:

• Харсан - гар хөрөө эсвэл цахилгаан хөдөлгүүртэй.
• Өрөм - гар өрөм эсвэл мод, хуванцар өрөмдөх чадвартай цахилгаан жолооч.
• Утас хуулагч
• Гагнуурын төмөр

Материал:

• Ø20мм хэмжээтэй PVC хоолой ба эзэмшигч.
• 5W G4 LED чийдэн ба залгуур x5
• Цахилгаан кабель
• Гагнуурын утас
• Агшилтын хоолойг сонсоорой

Журам:

1. Дэнлүүний их бие болох 355 мм хэмжээтэй PVC хоолойг хайчилж ав.
2. Хоёр төгсгөлд хоёр хоолой тогтоогчийг зогсоол болгон суулгана.
3. LED залгуурт зориулсан PVC хоолой дээр Ø17мм хэмжээтэй 5 цооног өрөмдөх.
4. LED залгуурыг оруулаад кабелийг хоолойноос гаргахад хангалттай урт байгаа эсэхийг шалгаарай, хэт богино байвал кабелийг сунгана уу. Бид 5W G4 LED чийдэнг гэрлийн эх үүсвэр болгон ашиглах тул 220VAC эх үүсвэрийн гүйдэл ~ 23mA байх болно. Би анхны кабелийг гагнахын тулд AWG#24 тууз утсыг ашигладаг. Хамтарсан хэсгийг хамгаалахын тулд агшилтын хоолой ашиглана уу.
5. LED чийдэнг LED залгуурт суулгана уу.
6. LED чийдэнг зэрэгцээ холбоно уу.

Алхам 4: Мэдрэгч эзэмшигч хийх

Мэдрэгч эзэмшигчийн загварыг гаргахын тулд би Fusion360 -ийг ашигладаг. Суурилуулалт, үйлдвэрлэлийг хялбарчлахын тулд мэдрэгч эзэмшигч нь гэрлийн тусгал болж ажилладаг бөгөөд тэдгээр нь нэг хэсэг юм. Мэдрэгч эзэмшигч нь IR хүрээний мэдрэгчийн хэлбэртэй тохирох хөндийтэй байх ёстой. Fusion360 -ийг ашиглахдаа үүнийг хялбархан хийж болно.

1. Мэдрэгч ба мэдрэгч эзэмшигчийг хүссэн байрлалдаа оруулж, байрлуулна уу [2 -р алхамд үзүүлсэн шиг]
2. Хөндлөнгийн командыг ашиглан эзэмшигч ба мэдрэгчийн хооронд давхцаж буй дууны хэмжээг шалгана уу.
3. Мэдрэгчийг хадгалж, эзэмшигчийн давхцсан эзлэхүүнийг ав.
4. Загварыг шинэ хэсэг болгон хадгална уу. Бэхэлгээний хөндий нь мэдрэгч хэлбэртэй болжээ!
5. Үйлдвэрлэлийн хүлцэлийг бас анхаарч үзэх хэрэгтэй: Мэдрэгчийн хэмжээсийн хүлцэл ± 0.3 мм, 3D хэвлэх үйлдвэрлэлийн хүлцэл нь ± 0.1 мм байна. Би хөндлөн огтлолын бүх контакт гадаргуу дээр 0.2 мм -ийн гадагшаа офсет хийсэн бөгөөд энэ нь цэвэрлэгээнд нийцсэн байх ёстой.

Энэхүү загварыг 3D хэвлэх студид илгээдэг. Үйлдвэрлэлийн өртгийг бууруулахын тулд би 2мм зузаантай жижиг материалыг ашиглаж, материал хэмнэхийн тулд хоосон хэв маягийг бий болгодог.

3D хэвлэх хугацаа нь ойролцоогоор 48 цаг бөгөөд үнэ нь $ 32 байна. Дууссан хэсэг нь намайг хүлээж авахад аль хэдийн элсэн байсан, гэхдээ хэтэрхий бүдүүн байна. Тиймээс би гадаргууг 400 ширхэгтэй нойтон зүлгүүрээр боловсруулж, дараа нь дотор талыг нь цагаан будгаар шүршинэ.

Алхам 5: Хэлхээний дизайн

Зорилго ба анхаарах зүйлс

• Надад гагнуурын дахин асаах зуух байхгүй тул зөвхөн DIP багцад байгаа хэсгүүдийг авч үзнэ.
• Нэг хавтангийн дизайн: ПХБ нь AC-DC тэжээлийн хангамжийн хэсэг зэрэг бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан болно.
• Эрчим хүч хэмнэх: Орц нь хангалттай харанхуй байх үед л мэдрэгч болон LED гэрлийг асаана уу.
• Алсын тохиргоо: MCU параметрүүдийг WiFi -ээр тохируулах.

Хэлхээ хэрхэн ажилладаг

• Терминал хайрцаг (TB1), гал хамгаалагч (XF1) -ээр дамжуулан AC тэжээлийн оролт.
• Бяцхан AC-DC цахилгаан хангамж (PS1) нь 5VDC тэжээлийг ESP32 MCU (JP1 & 2) самбар болон мэдрэгчүүдэд нийлүүлэхэд ашигладаг.
• WiFi MCU ESP32 (NodeMCU-32S) нь ADC суваг (ADC1_CHANNEL_7) ашиглан Photoresistor (PR) -аас хүчдэлийн дохиог уншдаг. Хэрэв дохио нь босго хэмжээнээс доогуур байвал бүх 3 хэт улаан туяаны мэдрэгчийг асаахын тулд GPIO pin22-ээр MOSFET (Q1) -ийг асаана уу.
• Хэт улаан туяаны 3 мэдрэгчийн дохионы гаралтын (IR_Long_1, IR_Long_2, IR_Short) өөр 3 ADC суваг (ADC1_CHANNEL_0, ADC1_CHANNEL_3, ADC1_CHANNEL_6). Хэрэв дохио нь босго хэмжээнээс өндөр байвал SSR (K1) -ийг асаах GPIO зүү 21 -ээр MOSFET (Q2) -ийг асааж, TB1 -д холбогдсон LED чийдэнг асаана уу.
• MCU нь WiFi Toggle (S1) -ийг (ADC1_CHANNEL_4) -ээр асаасан эсэхийг шалгаж, MCU -д тохируулсан параметрүүдийг зөвшөөрөхийн тулд WiFi даалгаврыг ажиллуулна.

Хэсгийн жагсаалт

1. NodeMCU-32S x1
2. Дундаж худгийн IRM-10-5 цахилгаан хангамж x1
3. Omron G3MC-202P-DC5 Solid State Relay x1
4. STP16NF06L N-суваг MOSFET x2
5. Sharp GP2Y0A710K0F зайг хэмжих мэдрэгч x2
6. Sharp GP2Y0A02YK0F зайг хэмжих мэдрэгч x1
7. Эмэгтэй толгой 2.54мм -19 тээглүүр x2 (эсвэл 19 толгой болгохын тулд толгойн хослолууд)
8. HB-9500 9. мм-ийн зайтай Терминал блок 4-pin2 (HP-4P) x1
9. KF301 5.08мм зайтай Терминал блок холбогч 2-зүү x1
10. KF301 5.08мм зайтай Терминал блок холбогч 3-зүү x3
11. SS-12D00 1P2T Switch Switch Switch x1
12. BLX-A гал хамгаалагч эзэмшигч x1
13. 500мА гал хамгаалагч
14. PhotoResistor x1
15. 1к Ом эсэргүүцэл x3
16. 0.1uF конденсатор x3
17. 10uF конденсатор x1
18. M3X6mm Nylon шураг x6
19. M3X6mm Nylon тоолуурын эрэг x4
20. M3X8mm Nylon spacer x4
21. М3 Nylon самар x2
22. Хуванцар хашлага (86 мм x 84 мм -ээс их хэмжээтэй)
23. 2W 33k Ohm эсэргүүцэл x1 (заавал биш)

Цахилгаан багатай LED нь Solid State Relay унтраалттай байсан ч гэрэлтэж болзошгүйг анхаарна уу. Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд резистор ба конденсаторыг LED чийдэнтэй зэрэгцүүлэн холбох шаардлагатай байж магадгүй юм.

Алхам 6: ПХБ -ийн зохион байгуулалт ба угсралт

Бид хэлхээ хийхийн тулд бүх нийтийн ПХБ -ийн загварыг ашиглаж болно. Гэхдээ би EAGLE CAD -ийг ашиглан схем, зохион байгуулалтыг гаргахыг хичээдэг. Самбарын зургийг (Gerber файл) үйлдвэрлэх зорилгоор ПХБ -ийн загварчлалын студид илгээдэг.

1oz зэс бүхий 2 давхар FR4 хавтанг ашигладаг. Нүхийг холбох, нүхээр бүрэх, халуун агаарыг гагнах, тэгшлэх, гагнуурын маскын давхарга, торгон дэлгэц гэх мэт онцлог шинж чанарууд багтсан болно. 10 ширхэг (MOQ) ПХБ хийх зардал ~ US $ 4.2 - ийм чанарын ажлын хувьд боломжийн үнэ.

EAGLE -ийг ПХБ -ийн дизайнд ашиглах талаар сайн хичээлүүд байдаг.

Sparkfun -аас:

• EAGLE ашиглах: Схем
• EAGLE ашиглах: ТУЗ -ийн зохион байгуулалт

Илья Михелсоны хийсэн сайн Youtube хичээл:

• Eagle ПХБ -ийн заавар: Схем
• Eagle ПХБ -ийн заавар: Байршил
• Eagle ПХБ -ийн зааварчилгаа: Дизайныг дуусгах
• Eagle ПХБ -ийн заавар: Захиалгат номын сан

ПХБ -д бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг оруулж, ар талд нь гагнах. Хатуу төлөвт буухиа, гал хамгаалагч хайрцаг, конденсаторыг халуун цавуугаар бэхжүүлж, хуванцар савны ёроолд нүх өрөмдөж, Nylon тусгаарлагчийг суулгана. Кабелийн холболтыг зөвшөөрөхийн тулд хажуугийн хананд нүх гарга. ПХБ -ийн угсралтыг тусгаарлагчийн дээд талд байрлуулна.

Алхам 7: Мэдрэгчийн кабелийг өргөтгөх

Анхны мэдрэгчийн кабель хэт богино тул өргөтгөл хийх шаардлагатай. Би дохиоллын хүчдэлд нөлөөлөх дуу чимээг багасгахын тулд хамгаалагдсан 22AWG дохионы кабель ашигладаг. Хамгаалалтыг Ground мэдрэгчтэй холбосон бол Vcc ба Vo бусад утаснуудтай холбосон. Хамтарсан хэсгийг агшилтын хоолойгоор хамгаална.

Фоторезисторыг үүнтэй адилаар сунгана уу.

Алхам 8: Чуулган

1. LED угсралтыг суурилуулж, сууринд силикон эсвэл халуун цавуу түрхээд тасалгаанд бэхлээрэй.
2. LED угсралтыг хаахын тулд мэдрэгч эзэмшигчийг суулгана уу. Хэт улаан туяаны 3 мэдрэгчийг мэдрэгч эзэмшигчид холбоно уу.
3. Булангийн ойролцоох тасалгаанд Ø6.5mm нүх өрөмдөнө. Фоторезисторыг оруулаад, халуун цавуу ашиглан кабелийг засаарай.
4. Хяналтын хэлхээг агуулсан хаалтыг хананд бэхлэнэ.
5. Дараахь утсыг холбоно уу.

• АС тэжээлийн эх үүсвэрийг хэлхээний "AC IN" болгоно.
• LED чийдэн нь хэлхээний "AC OUT" хүртэл ажилладаг.
• Хэт улаан туяаны мэдрэгч: Vcc - "5V", GND - "GND", Vo - "Vout" хэлхээнд
• Фоторезистор нь хэлхээний "PR".

Алхам 9: Програм хангамж ба тохиргоо

Firmware -ийн эх кодыг энэ GitHub линкээс татаж авах боломжтой.

WiFi сэлгэх товчийг асаагаад төхөөрөмжийг асаана уу. MCU нь SoftAP горимд анхдагчаар орох бөгөөд та "ESP32_Entrance_Lighting" хандалтын цэг рүү WiFi -ээр холбогдож болно.

Хөтөч дээр 192.168.10.1 руу ороод дараах функцуудад хандана уу.

1. Хөтөч байршуулах замаар OTA програм хангамжийг шинэчлэх.
2. Параметрүүдийн тохиргоо:

• PhotoResistor - Мэдрэгчийг асаах фоторезисторын түвшингээс доогуур түвшин (12 битийн ADC хүрээ 0-4095)
• IR_Long1 - Урт хугацааны хэт улаан туяаны мэдрэгч 1 -ээс доош гэрлийг асаах зай (12 битийн ADC хүрээ 0-4095)
• IR_Long2 - Урт хугацааны хэт улаан туяаны мэдрэгч 2 -ийн дэнлүүг асаах зай (12 битийн ADC хүрээ 0-4095)
• IR_Short - богино долгионы хэт ягаан туяаны мэдрэгчийг асаах зай (12 битийн ADC хүрээ 0-4095)
• Гэрэл асах цаг - Дэнлүүний үргэлжлэх хугацаа (миллисекунд)

"Шинэчлэх" дээр дарахад гох түвшинг текст талбар дахь утгуудад тохируулна.

Гэрлийн түвшин нь фоторезисторын идэвхжүүлэлтийн түвшингээс доогуур байгаа тохиолдолд "Мэдрэгчээс санал авах" товчийг дарна уу.

Алхам 10: Дуусга

Цаашид сайжруулах талаар зарим бодол:

• MCU гүн нойрны горим/Хэт бага хүч чадал бүхий процессор нь эрчим хүчний хэрэглээг бууруулдаг.
• Илүү хурдан хариу өгөхийн тулд уламжлалт HTTP мессежийн оронд вэбсокет/аюулгүй вэбсокет ашиглах.
• Лазер хүрээ мэдрэгч гэх мэт хямд өртөгтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглах.

Энэ төслийн материалын өртөг нь ойролцоогоор 91 ам.доллар бөгөөд энэ нь бага зэрэг үнэтэй боловч шинэ зүйлийг туршиж үзэх, технологийг судлах нь зүйтэй гэж бодож байна.

Төсөл дуусч, ажиллаж байна. Энэхүү зааварчилгаа танд таалагдсан гэж найдаж байна.