Гэрийн автомат хөшиг - MakerChips BluChip (nRF51 BLE) модуль бүхий мини төсөл: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Та сэрээд цонхоороо нарны гэрэл тусахыг хүсч байна уу эсвэл хөшигөө хаавал та хөшиг рүү ойртох гэж оролдохгүй, харин ухаалаг гар утасныхаа товчлуур дээр дарж унтана. Гэрийн автомат хөшигний системийн тусламжтайгаар та 90 доллараас хэтрэхгүй үнэтэй эд ангиудыг ашиглах боломжтой болно.

Github дээрх энэ хичээлийг үзнэ үү

Алхам 1: Дизайн

Гэрийн автомат хөшигний системийн цөм нь MakerChips -ийн BluChip модуль юм.

BluChip бол 16.6x11.15 мм хэмжээтэй жижиг Bluetooth модуль бөгөөд BTLE -ээр дамжуулан ухаалаг гар утасны захын төхөөрөмж болж чаддаг.

Bluetooth бага энерги (BTLE) -ийн танилцуулгыг энд дарж үзнэ үү.

Модуль нь NRD51 Soord by Nordic Semiconductors -ээс бүрддэг бөгөөд энэ нь Android болон Apple -ийн аль алинд нь олон функцуудыг дэмждэг тул BLE програмуудад тохиромжтой платформ юм.

Алхам 2: BluChip Explorer иж бүрдэл

Энэхүү төслийг бүтээхийн тулд би MakerChips-аас BluChip Explorer иж бүрдлийг 2 тусдаа хайрцагт авсан бөгөөд нэгийг нь CMSIS-DAP програмист, нөгөө нь BluChip-ийг 2 RGB LED, зургийн эсэргүүцэл, CR2032 батерейтай самбар дээр байрлуулсан болно.

Таны анзаарсан шиг, BluChip модуль нь маш жижиг хэмжээтэй бөгөөд үүнийг бага багтаамжтай бага оврын Bluetooth төслүүдэд ашиглахад тохиромжтой болгодог. Энэ нь талхны самбар дээрх ердөө 6х4 хэмжээтэй 0.1 инч хэмжээтэй толгойн багтаамжтай бөгөөд самбарын дээд талд 0.05 инч хэмжээтэй нэмэлт толгойтой бөгөөд худалдааны хувьд FCC сертификаттай багцад үнэхээр гайхалтай харагдаж байна!

MakerChips вэбсайтаас BluChip -ийн зарим онцлог шинж чанаруудыг энд харуулав.

• 14 хүртээмжтэй GPIO зүү
• ARM Cortex M0 32bit процессор, 256KB флаш, 32KB RAM
• 16.6 мм x 11.15 мм Хамгийн жижиг талхтай Bluetooth ® модуль боломжтой
• Цахилгаан хангамж нь 1.8 - 3.6 В хүчдэлийг дэмждэг

• Bluetooth -ийн онцлог шинж чанарууд

  • BTLE - Bluetooth бага энерги - (BLE, BT 4.1)
  • Bluetooth® болон Япон, FCC, IC -ийн шаардлага хангасан
  • 32 МГц давтамжтай системийн цаг
  • Гаралтын хүч: +4dBm ердийн

  • Давтамж: 2402 - 2480 МГц

    Өндөр үзүүлэлттэй загварын нэгдсэн антен

  • Нэг горимтой Bluetooth® ухаалаг боол/мастер
• Дэмжигдсэн интерфэйсүүд: SPI, UART, I2C ба 8/9/10bit ADC

• Програмчлалын хоёр багц

  • CMSIS-DAP болон J-Link төхөөрөмжүүдийг хялбархан холбох зориулалттай.05 "толгой
  • .1 "талхны самбартай харилцах толгой
• Програм хангамжийн хяналттай улаан LED

Алхам 3: NRF Connect програм

BluChip Explorer -ийн хайрцгийг нээмэгцээ энэ нь LED -ээр анивчиж, үнэхээр гайхалтай үзэмжтэй болж байгааг харж байна, тийм үү?

Энэхүү BLE модульд юу хадгалагдаж байгааг харахын тулд nRF Connect програмыг Google Play эсвэл App Store -оос суулгацгаая.

Бид BluChip -тэй утсаараа холбогдох гэж байгаа тул nRF Connect програмыг нээж, тавтай морилно уу дэлгэцийг үзэж, Идэвхжүүлэх товчийг дарж Bluetooth -ийг асаана уу. Дараа нь Scan дээр дарна уу, удалгүй таны BluChip төхөөрөмж сканнерын таб дээр жагсаагдсан болохыг олж мэдэх болно.

BluChip-тэй холбогдохоосоо өмнө LED авч, 026 (+ve) ба 021 (-ve) зүүгийн хажууд талхны самбар дээр байрлуулцгаая. 026 зүү нь 3.3V (логикийн түвшин HIGH), 021 зүү нь LOW (Ground) логик тул LED нь шууд асах ёстой.

Ухаалаг гар утас болон BluChip -ийн хооронд холбоо тогтоохын тулд холболтыг дарна уу. Энэ нь таныг аппликешны төхөөрөмжийн клиент таб руу аваачна.

BluChip клиент таб нь таны төхөөрөмж дээр байгаа бүх үйлчилгээг харуулдаг. Энд бидний сонирхож буй зүйл бол BlueChip GPIO үйлчилгээ (Үл мэдэгдэх үйлчилгээнд жагсаагдсан) юм. Үүнийг товшоод дараа нь GPIO модуляцын онцлог (үл мэдэгдэх шинж чанар гэж жагсаасан) хажууд байгаа дээш харсан сумыг дарна уу.

Бичлэгийн утга гарч ирэх цонх гарч ирэх бөгөөд энэ нь танд BluChip төхөөрөмждөө өгөгдөл илгээх боломжийг олгоно. Манай тохиолдолд бид LED -ийг унтраахыг хүсч байгаа тул BYTE ARRAY -ийн хажууд байгаа сумыг дарж өгөгдлийн форматыг UINT 8 болгон өөрчилнө үү. Бид пин дугаарыг эхний утгаар нь илгээдэг тул pin021 -ийн хувьд 21 -ийг оруулна уу. Дараах өгөгдлийг оруулахын тулд нэмэлт утгыг дарна уу. LED -ийг унтраахын тулд бид 021 зүүг 3.3V (логикийн түвшин өндөр) болгож тохируулах тул 01 -ийг оруулаад Илгээх дээр дарна уу.

LED нь тэр даруй унтардаг! LED -г дахин асаахын тулд pin021 руу 0x00 (логик түвшин LOW) утгыг илгээнэ үү. Жагсаалтанд орсон шинж чанаруудын доор харуулснаар (0x) 15-01 илгээсэн утга гарч ирнэ. {[(аравтын UINT8) 21 = (hex BYTE) 0x15] + (hex BYTE) 0x01 => (hex BYTEs) 0x1501}

Хэрэв та эдгээр утгыг бичих утгын цонхонд хадгалахыг сонговол нэр өгөөд хадгалах товчлуурыг дарвал ирээдүйд GPIO модуляцийг хялбарчлах боломжтой болно.

Алхам 4: BluChip програмчлах

Миний утсан дээрх BluChip төхөөрөмжийн нэр таныхаас өөр болохыг та дээрх бичлэгээс анзаарсан байх, тиймээс бид үүнийг өөрийн хүссэнээр өөрчлөхийн тулд яах вэ?

BluChip дээр ажилладаг програмын програм хангамж нь түүнд холбогдсон ухаалаг гар утас гэх мэт BLE -ээс Төв төхөөрөмжүүд (мастер) дээр Захын төхөөрөмж (боол) болдог. Төхөөрөмжийнхөө нэрийг өөрчлөхийн тулд BluChip дээрээ анивчдаг програмын програмыг авч үзье.

BluChip Explorer иж бүрдэлд ARM Programmer (CMSIS-DAP) багтсан болно. MakerChips нь CMSIS-DAP-ийн тусламжтайгаар BluChip дээр анивчдаг програмын талаар нарийвчилсан зааварчилгаа өгсөн.

Програм хангамжийг зургаан өнцөгт файл болгон хөрвүүлэхийн тулд бидэнд Keil, nRF51 Software Development Kit (SDK) болон BluChip програм хангамж хэрэгтэй болно. Үүнийг үргэлжлүүлээд MakerChips-ийн BluChip-ийг CMSIS-DAP болон Keil хуудсаар програмчлах "Програм хангамж" хэсгийн линкүүдээс татаж аваарай.

Keil-ийг суулгаад "Hex файл үүсгэх" хэсгийн 1-3 алхамыг дагана уу.

Энэ үед та бүх зорилтот файлуудыг дахин бүтээх 4 -р алхамыг үргэлжлүүлж болно.

Хэрэв танд "core_cm0.h" -тэй холбоотой алдаа гарвал түүнийг эмхэтгэхийн тулд түүний замыг замд оруулах шаардлагатай болно.

Бид зүгээр л файлыг хайж, "\ components / toolchain / gcc" гэсэн лавлахыг олох хэрэгтэй болно.

Энэ замыг төсөлдөө оруулъя. Зорилтот сонголтууд дээр дарж C/C ++ таб руу очоод 16 -р зурагт үзүүлсэн замыг оруулна уу.

Шаардлагатай хамаарлыг оруулсны дараа манай төсөл хөрвүүлэгдэж, бид одоо "nRF51_SDK_10.0.0_dc26b5e / örnekler / ble_peripheral / ble_app_ahc-master / bluchip / s110_with_dfu / arm4 / _buildnrf51422_xx" хаягаар өөрчлөн тохируулсан зургаан өнцөгт файлыг харах боломжтой боллоо.

Hex файлыг BluChip дээр асаахын тулд "Hex файлыг шилжүүлэх" хэсгийн 1-8 алхамуудыг дагана уу.

Төхөөрөмжийн нэрээр BluChip дээр firmware -ийг ачаалж дууссаны дараа nRF Connect програмыг асааж, төхөөрөмжөө хайна уу. Та үүнийг firmware дээр DEVICE_NAME дээр тодорхойлсон зүйлийнхээ нэрээр нэрлэсэн болохыг та анзаарах болно.

Дараагийн алхамд бид автоматжуулсан гэрийн хөшигний системийн техник хангамж, электроник, програм хангамжийг тохируулж эхлэх болно.

Алхам 5: Автомат хөшиг барих

Програм хангамжаа эмхэтгэх, анивчуулах үйл явцыг хянаж үзсэнийхээ дараа өөрийн гэсэн Bluetooth хөшиг хийх ажлыг эхлүүлцгээе!

Хөшгийг онгойлгож, хаадаг цагны бүсийг жолоодоход stepper мотор ашиглах болно. Stepper моторыг BluChip удирддаг Half-H драйвер IC удирддаг.

Эрчим хүчний хувьд бид хөдөлгүүрт тэжээгддэг 12V AC-DC хүчдэлийн зохицуулагчийг LM317 DC-DC хүчдэлийн зохицуулагчийн хамт 12V-аас 3.3V хүртэл бууруулж BluChip болон Stepper Driver IC-ийг тэжээх болно.

Та өөрийн BluChip модулийг Tindie дээрх MakerChips -ийн шинэ дэлгүүрээс эсвэл MakerChips вэбсайтаас авах боломжтой.

Автомат хөшиг угсарч эхлэхийн тулд BluChip Explorer Kit -ээс гадна доор жагсаасан эд ангиудыг авч үзье.

• 12V 1A цахилгаан адаптер $ 3.40
• Баррель Жак 0,68 доллар
• LM317T хүчдэлийн зохицуулагч $ 0.80
• Резистор (200 ба 330 Ом) 1.69 доллар
• L293D Stepper Driver 1.63 доллар
• Нэг туйлт шатлалт мотор $ 8.00 (эсвэл $ 1.66 <= энэ жижиг нэг туйлт туйлыг хоёр туйлт алхам болгон өөрчлөх)
• 6мм цагны бүс 7.31 доллар
• 6mm Gear $ 0.54 (эсвэл Thingiverse -ээс 3D хэвлэх боломжтой)
• 6мм -ийн дамар 1.17 доллар (эсвэл Thingiverse -ээс 3D хэвлэх боломжтой)
• Limit Switch x2 (заавал биш) $ 1.34
• Төслийн хайрцаг (заавал биш) $ 1.06
• Breadboard jumper утаснууд 2.09 доллар
• Dupont Jumper утас 2.80 доллар
• Резинэн тууз 1.13 доллар
• Twist Ties 3.22 доллар
• 22 AWG Wire (заавал биш) $ 1.22
• Зип зангиа (заавал биш) $ 0.63
• Хоолойг багасгах (заавал биш) 1.97 доллар

Багаж хэрэгсэл (заавал биш):

• Халуун цавуу буу 3.75 доллар
• Гагнуурын төмөр 6.79 доллар

GitHub (Amazon) дээрээс Билл материалыг татаж авах

20 -р зурагт та ямар онцлог шинж чанаруудыг нэмж оруулахаас шалтгаалан системийг хэрхэн холбохоо харуулж байна. Хэрэв та илүү нарийвчлалтай хөдөлгөөн хийхийг хүсч байвал төсөлд хязгаарын унтраалга нэмж оруулах болно.

Хязгаарын унтраалга нь BluChip -ийг нээх, хаах үед хэлдэг хөшигний төгсгөлийн цэг юм. Хязгаарын унтраалга байхгүй бол удахгүй болох "Firmware Configuration" хэсэгт хөшиг чинь хэр хол зайд байгааг зааж өгөхийн тулд та firmware -ийг тохируулах хэрэгтэй болно.

20 -р зурагт "Firmware -ийн тохиргоо" хэсэгт тохируулж болох өдөр, шөнийг илрүүлэх нэмэлт гэрэл эсэргүүцэгч багтсан болно.

Тоног төхөөрөмжийн угсралтыг хөшигний дээд хэсэгт stepper мотор, дамар, цагны бүсийг холбож эхлүүлээрэй. (Зураг 21)

Цагны бүсийг резинэн туузаар түр чангал. Хожим нь, төслийг дуусгахаасаа өмнө үүнийг үүрд хадгалахын тулд зип уяа хийх гэж байна.

Хөшгийг цагны бүсдээ бэхлэхийн тулд бүс ба хөшигний дэгээг тойруулан утас уя.

Хөшгийг бүс рүү хэрхэн яаж залгах талаар илүү сайн ойлголттой болохын тулд Зураг 22 -ыг дагана уу. Та зүүн хөшгийг цагны бүсийн ард төмөр уяагаар, баруун хөшгийг цагны бүсийн урд талд уях болно. утас зангиагаар.

Бүсээ хамгаалж, хөшигний хөшүүргийг холбосны дараа stepper моторыг салгаж аваад цахилгаан хэлхээг угсарч, туршиж эхэлнэ үү. Зураг 20 хүртэл.

Зураг 20 -ийн дагуу 200 & 330 ом эсэргүүцлийг оруулаарай. Резисторууд нь LM317 -ийн гаралтыг ~ 3.3V хүчдэлтэй болгож тохируулна. (Зураг 24)

26 -р зурагт үзүүлсэн шиг холбогч утсыг дараа нь утастай баррель үүрэнд оруулна уу.

Цахилгаан адаптераа хананд залгаж, адаптерийг баррель үүрэнд холбож, Зураг 27 -д үзүүлсэн хүчдэлийг шалгана уу.

Зөв хүчдэлийг олж тогтоосны дараа цахилгаан залгуурыг салгаад үлдсэн талхны холбогч утсыг Зураг 20 -т заасны дагуу байрлуулж эхэлнэ.

Дараа нь бид хоёр туйлт шаталсан мотороо L293d IC -д холбох болно.

Нэгдүгээрт, Зураг 29 -д үзүүлсэн шиг Dupont холбогч утсыг stepper мотор холбогч руу оруулна уу.

Аль утас хаашаа явж байгааг мэдэхийн тулд 30 -р зурагт үзүүлсэн схемийг дагана уу.

Схемд үзүүлсэн шиг нэг ороомгийн утас нь L293D -ийн Pin2 ба Pin6 руу ордог. Нөгөө ороомогоос Pin11 & Pin14 руу явдаг.

Өөрчлөгдсөн 28BYJ-48 хоёр туйлт шатлалт мотор нь 31-р зурагт үзүүлсэн шиг ашиглах боломжтой дөрвөн өнгийн утастай.

Бид L293d дээр Pin3 -т цэнхэр, Pin6 -д шар, Pin11 -д улбар шар, Pin14 -д ягаан утсыг холбодог.

Үндсэн хэлхээ одоо дууссан!

Хэрэв та хязгаарлах унтраалга ашиглахыг хүсч байвал NO & C утсыг 22AWG утас руу залгаарай. Нөгөө талаас, DuPont холбогчийг хавсаргаад талхны тавцан дээр тохирох утас үүсгэнэ. (Зураг 32)

Та тэдгээрийг 33 -р зурагт үзүүлсэн шиг хөшигний төмөр зам дээр резинэн туузаар холбож болно, эсвэл хэрэв таны гарт халуун цавуу байгаа бол төмөр замаар бэхлээд дараа нь сайн цавуу түрхээрэй. эргэн тойронд.

Тэднийг хаана байрлуулах талаар ойлголт авахын тулд Зураг 34 -ийг үзнэ үү.

Нэг хязгаарын унтраалга нь хөшигний төмөр замын зүүн талын төгсгөлд, эхний төмөр замын дэгээ ба хоёр дахь хэсгийн хооронд бэхлэгдсэн тул хөшиг нээгдэх үед дэгээ нь унтраалгыг дарж идэвхжүүлнэ. Нөгөө хязгаарын унтраалга нь төмөр замын төв хэсэгт зүүн тийш харсан байна. Ингэснээр хөшиг хаагдахад идэвхждэг.

Хязгаарын шилжүүлэгчийн залгуурыг Зураг 20 -ийн дагуу талхны самбар дээр оруулна уу.

Эцэст нь хэлэхэд, хэрэв та нар мандах үед хөшигөө нээж, нар жаргахад хаахыг хүсч байвал 36 -р зурагт үзүүлсэн шиг гэрэл эсэргүүцэгчийг утсаар холбож, үүр цайх үед нарны гэрэл тусах боломжтой газар ойрхон байрлуулах хэрэгтэй болно.

Талхны самбарын хэлхээг тохируулсны дараа бэлэн байгаарай, програмистаа BluChip -тэй холбож, firmware -г асаах хэрэгтэй. GitHub -аас програмыг татаж аваад өмнөх шигээ SDK директортоо оруулна уу.

Github -аас ble_app_ahc.zip татаж авах.

Төслийг нээгээд дараа нь BluChip дээр програмыг эмхэтгээд байршуулна уу.

Үүнийг туршиж үзэхээсээ өмнө бид талхны самбарыг хайрцагт хийж, утаснууд болон хөшигний статусын LED -ийг нүхлэх болно.

Талхны хавтанг хайрцагны суурь дээр байрлуулж, утаснуудын нээлхийг хий. Нээлт нь BluChip нь антенаараа дамжуулан бусад төхөөрөмжүүдтэй харилцах цэг болж өгдөг. (Зураг 37)

Хашааны хажуу талд LED хэмжээтэй хэмжээтэй нүх өрөмдөж, дээр нь LED суурилуулна. Зураг 20 -ийн дагуу LED утсыг холбоно уу.

Хашааны хайрцгийг хөшигний төмөр замын зүүн талд, цахилгаан залгууртай ойрхон байрлуулах тохиромжтой газрыг хайж олоорой. Моторыг дахин холбож, цагны бүсийг чангалах эцсийн туршилтыг хийж, сул зогсолт байхгүй эсэхийг шалгаарай. (Зураг 39)

Одоо бидний угсарсан системийг турших цаг болжээ. Цахилгаан адаптераа оруулаад nRF Connect програмаа асаана уу. Та Curtains. BluChip нэртэй төхөөрөмжийг олж мэдэх болно.

Үүнтэй холбогдож UINT8 1 (Нээлттэй хөшиг) -ийн утгыг үл мэдэгдэх үйлчилгээний доорх үл мэдэгдэх шинж чанар руу илгээж, хөшиг нээгдэж байгааг үзээрэй!

Та системээ амжилттай туршиж үзсэнийхээ дараа BluChip дээр нэвтрүүлэг ажиллуулж буй зарим кодын тохиргоог авч үзье.

Алхам 6: BluChip програм хангамжийн тохиргоо

Гэрийн автомат хөшигний програм хангамжийн төсөл нь үндсэн 4 файлаас бүрдэнэ: main.c, ahc.c, ble_ahc_service.c & ble_ahc_service.h.

Цахилгаан хэрэгсэл, техник хэрэгслийг бүтээхдээ бид автомат системийнхээ нарийвчлалыг нэмэгдүүлэхийн тулд хязгаарлах унтраалгыг хүсч байгаа эсэхээ сонгох боломжтой байсан.

Ahc.h -ийн кодоос бид LIMIT_SWITCHES -ийг #define -ээр харах боломжтой.

#Define LIMIT_SWITCHES ашиглан кодыг хөрвүүлж, анивчуулах нь хөшиг нээгдэж, хаагдах хугацааг тодорхойлохын тулд хязгаарлах унтраалгуудыг хоёуланг нь ашиглах боломжийг олгодог.

Хэрэв та төслийнхөө хязгаарын унтраалгыг оруулахгүй байхаар шийдсэн бол үүнийг #undef LIMIT_SWITCHES гэж нэрлэх шаардлагатай. Энэ тохиолдолд та хөшигнийхөө хүрэх зайг CURTAIN_OPEN_STEPS ба CURTAIN_CLOSE_STEPS хувьсагчаар нарийн тааруулах хэрэгтэй болно. Хөшигний аялалын зайг уртасгах эсвэл богиносгохын тулд эдгээр утгыг тохируулна уу.

Фоторезистор нэмж оруулах өөр сонголтыг #undef LDR -ийг #тодорхойлох LDR болгож өөрчлөх боломжтой. LDR нь гэрлээс хамааралтай резистор буюу фоторезистор гэж нэрлэдэг. Бид LDR -ийг идэвхжүүлсэн үед фоторезистор гадаа ямар гэрэл гэгээтэй эсвэл харанхуй болохыг мэддэг бөгөөд өдрийн эхэн эсвэл төгсгөлд хөшгөө хаах эсвэл нээхэд тусалдаг.

Хязгаарын унтраалга ба фоторезисторыг тохируулахаас гадна хөшгийг автоматаар нээх, хаах боломжийг олгодог кодын бусад үндсэн блокуудыг авч үзье.

Ble_ahc_service.c & ble_ahc_service.h файлууд нь таны утаснаас өгөгдлийг BluChip руу дамжуулдаг кодыг агуулдаг.

BluChip өгөгдлийг хүлээн авахдаа 0 эсвэл 1 илгээсэн эсэхийн дагуу задлан шинжилдэг. Дараа нь энэ нь LED статусыг идэвхжүүлж, моторын хөдөлгөөнийг хийж, дараа нь LED дохиоллын гүйцэтгэлийг идэвхгүй болгодог.

Ahc.h -аас ahc_init () функцийг үндсэн давталтын эхэнд ажиллуулж BluChip дээрх бүх зүүг эхлүүлнэ.

Алхам 7: Дүгнэлт

Дүгнэж хэлэхэд, энэ бол BLE -ийн үндсийг сурах маш хөгжилтэй, нэлээд хялбар төсөл байв. BluChip -ийн таслах модуль нь талхны тавцан дээр маш сайн таарч байгаа нь таны хийж байсан талхны самбар дээр загвар гаргахад маш хялбар болгодог.

Автомат хөшиг барьсныхаа дараа би BluChip -тэй холбох өөр олон зүйлийг бодож үзсэн, үүнд ухаалаг неопиксел, дижитал цаг бүтээх OLED, ухаалаг гар утасны удирдлагатай робот болон бусад бага чадалтай электрон төсөл багтсан болно. авсаархан утасгүй холбоо шаардлагатай санаа!

Электроник, програмчлалыг сонирхож буй хэн бүхэн BluChip -ийн санал болгож буй зүйл, түүнчлэн төслүүдийг бүр дажгүй төсөл болгохын тулд BLE -ийг тохируулах, хэрэгжүүлэхэд хялбар байдагт гайхах болно.

Одоогийн байдлаар би өөрийн гараар хийсэн автомат автомат гэрийн хөшигнүүдийг эдлэх болно.