Arduino kontrolisana telefonska stanica sa lampama: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ideja je bila dovoljno jednostavna; stvorite priključnu stanicu za telefon koja će paliti lampu samo dok se telefon punio. Međutim, kako to često biva, stvari koje se u početku čine jednostavnim mogu na kraju postati malo složenije u njihovom izvođenju. Ovo je priča o tome kako sam stvorio priključnu stanicu za dvostruko punjenje telefona koja ispunjava moj jednostavan zadatak.

Korak 1: Šta sam koristio

Ovo ni u kom slučaju nije iscrpan popis svega što sam koristio, ali sam želio dati opću ideju o glavnim komponentama koje sam koristio. Uključio sam Amazon veze za većinu ovih komponenti. (Imajte na umu da dobivam malu proviziju od Amazona ako koristite ove veze. Hvala!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V DC osjetnik istosmjerne struje (x2): https://amzn.to/2citA0S2- Kanal Solid State Relej: https://amzn.to/2cmKfkA 4-portna USB kutija: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'USB kabel za montiranje na ploču (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 "AB USB kabel od 6":

Koristio sam i sljedeće zalihe koje sam nabavio u željezari: 4 "x4" plastične kutije za provodnike (x2) 40W Edison žarulje (x2) Sijalica SocketTrack svjetlosna konzolaAssortirane crne željezne cijevi (3/8 ") Miješane cijevne armature3 'Produžne CordWire matice

Korak 2: Eksperimentiranje, projektiranje i ožičenje

Da bi se utvrdilo kada se telefon puni, potrebno je stalno pratiti trenutni tok do telefona. Iako sam siguran da postoje dizajni sklopova koji mogu mjeriti struju i kontrolirati relej na temelju trenutne razine, ja ni u kom slučaju nisam stručnjak za elektriku i nisam se htio baviti izgradnjom prilagođenog kruga. Iz nekog iskustva znao sam da se mali mikrokontroler (Arduino) može koristiti za mjerenje struje, a zatim za upravljanje relejem za uključivanje i isključivanje svjetla. Nakon što sam Adafruit pronašao mali senzor istosmjerne struje, počeo sam eksperimentirati s njegovim povezivanjem na USB kabel za mjerenje struje koja prolazi kroz njega dok je punila telefon. Tipičan USB 2.0 kabel sadrži 4 žice: bijelu, crnu, zelenu i crvenu. Budući da crna i crvena žica provode napajanje kroz kabel, bilo koja od ovih može se koristiti za mjerenje protoka struje - ja sam koristio crvene žice. Tipični senzor struje mora biti postavljen u skladu sa protokom struje (struja mora teći kroz senzor), a senzor Adafruit nije izuzetak od ovog pravila. Crvena žica je prerezana tako da su dva odrezana kraja pričvršćena na dva vijčana priključka na senzoru struje. Adafruit senzor je bio spojen na Arduino i napisao sam jednostavan kod za izvještavanje o trenutnom protoku kroz senzor. Ovaj jednostavan eksperiment pokazao mi je da telefon za punjenje troši između 100 i 400 mA. Nakon što se telefon potpuno napunio, trenutni protok bi pao ispod 100 mA, ali ne bi dosegao 0.

S obzirom da je moj eksperiment uspješno pokazao da mogu mjeriti protok struje pomoću Arduina, dizajnirao sam gore prikazano kolo. Dva USB produžna kabla za montiranje na ploču spojena bi na 4-portnu kutiju za punjenje. Kablovi za punjenje telefona bili bi spojeni na ove produžne kabele, čime bi sistem mogao prihvatiti bilo koju vrstu USB kabela za punjenje - i nadajmo se da će to biti "dokaz za buduće telefone". Crvene žice produžnih kabela bi se presjekle i spojile na trenutne senzore. Trenutni senzori dostavljaju informacije Arduinu, koji zauzvrat kontrolira dvokanalni relej u čvrstom stanju. Relej se koristi za prebacivanje napajanja 110V na sijalice. Napajanje USB kutije i sijalica može se povezati zajedno omogućavajući sistemu da koristi jednu utičnicu. Posebno mi se sviđa kako se Arduino može napajati putem jednog od dodatnih USB portova u kutiji za punjenje.

Korak 3: Priključna stanica za telefon

Telefonska priključna stanica napravljena je od crne cijevi 3/8 ". Koristio sam dva muško-ženska koljena, T, kratki dio s potpuno navojem i okruglu prirubnicu. Za mjedene dijelove na vrhu priključne stanice izrezao sam 1 1/2 "dugu mjedenu cijev na pola i upotrijebila je po jednu polovicu za svaki dio. U T je izbušena mala rupa, koja je bila dovoljno velika da primi krajeve kablova za osvjetljenje. Kablovi su provučeni preko koljena i JB su zavareni u mjedene cijevi. Ovo je na kraju bilo mnogo teže nego što se čini jer laktovi iznutra nisu bili dovoljno veliki da prođu kraj kabela za osvjetljenje. Na kraju sam razvio unutrašnje strane laktova dok mi nisu prilegli.

Da moram ponovo napraviti ovu priključnu stanicu, dao bih mu veću podršku za telefon. Kao što možete očekivati, ako se telefon uopće gurne dok je na priključnoj stanici, gromobranski kabeli se mogu vrlo lako saviti. Čudno mi je što Apple zapravo prodaje pristanište sa sličnom konfiguracijom koja nije podržana.

Korak 4: Svjetiljke

Htio sam da lampe imaju sličan industrijski izgled kao i doka. Za prvu svjetiljku koristio sam generički utičnicu za žarulju postavljenu na prirubnici cijevi 3/8 . Neke male mjedene cijevi povezuju bazu s utičnicom i nadopunjuju mjedene akcente na doku. Sijalica Edison od 40 W zaista je zvijezda Htio sam upotrijebiti Edisonove sijalice jer se savršeno uklapaju u dizajn ove priključne stanice i omogućuju vam da stvorite prekrasnu svjetiljku sa vidljivom žaruljom.

Dok sam bio u Lowe's -u, pronašao sam nosač svjetla na prorezu za koji sam mislio da je zanimljiv. Okrenuo sam držač naopako i dodao prirubnicu cijevi kako bih napravio bazu. Utičnica u nosaču svjetla na kolosijeku nije bila pričvršćena na nju jer je dizajnirana da je drži na mjestu pomoću žarulje sa ravnim licem. Budući da sam koristio Edisonovu žarulju, napravio sam mali aluminijski držač za držanje utičnice unutar kružnog kućišta držača svjetla. Mali mesingani gumbi dodani su kako bi upotpunili ostatak sistema.

Kad su pristanište i svjetla završeni, obojeni su u mat crnu boju - osim mjedenih dijelova.

Korak 5: Arduino kućište

Koristio sam dva PVC kućišta 4 "x 4" za Arduino kućište. Izrezao sam ventilacijske otvore na jednu stranu i poklopac svakog kućišta. Na bočnoj strani jednog kućišta izrezao sam dvije pravokutne rupe za USB kabele koji se montiraju na ploču. Rupe s razmakom 1 1/8 "u sredini izbušene su s obje strane ovih pravokutnih rupa i korištene su za pričvršćivanje kabela na kućište. Jedna strana oba kućišta bila je odsječena tako da su dvije kutije činile jednu kutiju kada su bile postavljeni jedan pored drugog. Drveni blok debljine 3/4 "korišten je za držanje kutija u ovoj konfiguraciji jedan pored drugog, a također čini i prikladnu osnovu za njihovo sjedenje.

Korak 6: Priključite USB kutiju

Prva komponenta koja se dodaje kućištu je 4-portna USB kutija za punjenje. Ovo sam jednostavno popravio dvostranom trakom.

Korak 7: Montirajte Arduino u kućište

Volim koristiti odstojnike za prednje ploče električnih kutija za postavljanje elektroničkih komponenti jer su izrađene od plastike i mogu se prilagoditi za rad kao zaustavljanje ili zaustavljanje. Jednostavno sam ih izrezao nožem, a zatim provukao vijke kroz njih. Arduino je montiran u jednu kutiju s malim vijcima s ravnom glavom s odstojnicima na prednjoj ploči postavljenim između Arduina i kutije.

Nakon što je Arduino montiran, kratki (6 ) USB kabel tipa AB bio je spojen između USB priključka Arduina i najbližeg priključka kutije za punjenje. Ovo je bilo jako čvrsto za kabel i morao sam ga skratiti savijeni plastični dijelovi koji okružuju žicu na kraju kabela tako da stane.

Korak 8: Ožičenje i postavljanje releja

Kablovi za lampe provučeni su kroz rupe u kućištu. Po jedna žica sa svakog kabla bila je spojena na izlaze (strana sa uključenom 120V) oba kanala poluprovodničkog releja. Kratki (4 ) dijelovi žice bili su spojeni na preostale vijčane stezaljke u blizini mjesta na koje su spojene ove žice žarulje. Ove žice će se koristiti za napajanje 120V strane releja.

Na istosmjernoj strani releja priključene su 4 žice prema prikazanoj konfiguraciji. Dvije žice opskrbljuju + i - istosmjerni napon neophodan za rad releja, dok preostale dvije žice nose digitalne signale, koji poručuju kanalima da se uključe ili isključe.

Ove 4 žice su zatim priključene na Arduino na sljedeći način: Crvena žica (DC+) spojena je na pin 5V. Crna žica (DC-) spojena je na pin GND. Smeđa žica (CH1) spojena je na digitalnu izlazni pin 7 Narančasta žica (CH2) spojena je na digitalni izlazni pin 8

Nakon što su sve žice spojene na relej, montiran je u kućište pomoću malih vijaka s ravnom glavom.

Korak 9: Ožičenje i postavljanje trenutnih senzora

Komunikacijske i napajalne žice stvorene su za dva trenutna senzora spajanjem dva seta žica koje vode od senzora do Arduina. Kao i prije, crvena i crna žica koriste se za napajanje senzora. Ove žice su spojene na Vin (crvena žica) i GND (crna žica) pinove Arduina. Iznenađujuće, čak se i komunikacijske žice (SDA i SDL žice) mogu spojiti zajedno. To je zato što Adafruit senzori struje mogu dobiti svaki jedinstvenu adresu, ovisno o tome kako su njihovi pinovi za lemljenje spojeni. Ako na ploči nema spajanih igle za adresu, ploča se naziva pločom 0x40 i kao takva će se referencirati u Arduino kodu. Spajanjem pinova adrese A0 zajedno, kao što se vidi na dijagramu, adresa ploče postaje 0x41. Da su spojeni samo pinovi adrese A1, ploča bi bila 0x44, a ako su spojeni i pinovi A0 i A1, adresa bi bila 0x45. Budući da koristimo samo dva trenutna senzora, morao sam samo lemiti adresne pinove na ploči 1 kao što je prikazano.

Nakon što su ploče pravilno adresirane, pričvršćene su na kućište pomoću malih mesinganih vijaka.

SDA (plava) i SCL (žuta) žica sa senzora spojene su na SDA i SCL pinove na Arduinu. Ovi pinovi nisu označeni na mom Arduinu, ali su posljednja dva pina nakon AREF pina na digitalnoj strani ploče.

Korak 10: Priključite produžne USB kabele

Kao što je ranije spomenuto, USB produžni kabeli moraju propustiti struju kroz senzore struje. To je olakšano spajanjem žica u crvene žice kabela. Nakon što su USB kabeli montirani u kućište, ove žice s spojeva spojene su na trenutne senzore. Za svaki USB kabel, struja koja teče kroz njega teći će niz ove žice, kroz senzor, a zatim se vratiti kako bi nastavila kroz kabel do telefona za punjenje. Muški krajevi USB kabela bili su priključeni u dva otvorena priključka USB kutije za punjenje.

Korak 11: Priključite napajanje

Posljednji korak u kutiji za elektroniku je spajanje kabela za napajanje na USB kutiju i svjetiljke (poznate i kao 120V strana releja). Crne žice koje vode direktno do svjetiljki spojene su na jednu žicu kabela za napajanje zajedno sa smeđom žicom iz kutije za punjenje. Kabel za napajanje do kutije za punjenje jednostavno je presječen tako da su dvije žice unutra (to su plave i smeđe žice) skinute. Konačno, dvije bijele žice iz releja pričvršćene su žicom na drugu žicu kabela za napajanje zajedno sa plavom žicom iz USB kutije za punjenje.

Korak 12: Završen sistem

Nakon što je kutija potpuno sastavljena, poklopci kućišta mogu se zamijeniti. Sada kada je hardver za ovaj sistem dovršen, vrijeme je da prijeđete na softver.

Korak 13: Arduino kod

Razvoj Arduino koda bio je prilično jednostavan, iako je bilo potrebno nekoliko testova da bi se postigao pravi rezultat. U svom najjednostavnijem obliku, kod šalje signal za napajanje odgovarajućeg relejnog kanala kad god očita protok struje veći ili jednak 90mA. Iako je ovaj jednostavan kôd bio dobra polazna tačka, mobiteli se ne pune do 100%, a zatim sjede i crpe vrlo malo struje. Umjesto toga, otkrio sam da će jednom napuniti telefon na svakih nekoliko minuta na kratko privući nekoliko stotina mA. Kao da je telefon kanta koja curi i koju treba dolijevati svakih nekoliko minuta.

Da bih riješio ovo pitanje, razvio sam strategiju prema kojoj bi svaki kanal mogao biti u jednom od tri stanja. Stanje 0 je definirano kao kada je telefon uklonjen iz priključne stanice za punjenje. U praksi sam otkrio da gotovo nikakva struja ne teče kada je telefon skinut, ali sam postavio gornju granicu struje ovog stanja na 10mA. Stanje 1 je stanje u kojem je telefon potpuno napunjen, ali je još uvijek na priključnoj stanici. Ako trenutni protok padne ispod 90mA i iznad 10mA, sistem je u stanju 1. Stanje 2 je stanje punjenja, gdje telefon crpi 90mA ili više.

Kada je telefon postavljen na priključnu stanicu, stanje 2 se pokreće i nastavlja tokom punjenja. Nakon što se punjenje završi i struja padne ispod 90 mA, sistem je u stanju 1. U ovom trenutku je data uvjetna izjava tako da sistem ne može direktno preći iz stanja 1 u stanje 2. Ovo održava sistem u stanju 1 dok se telefon ne uklonjen, u tom trenutku prelazi u stanje 0. Budući da sistem može preći iz stanja 0 u stanje 2, kada se telefon vrati na punjač i struja se poveća iznad 90 mA, stanje 2 se ponovo pokreće. Tek kada je sistem u stanju 2, signal se šalje releju za uključivanje svjetla.

Još jedno pitanje na koje sam naišao je da bi struja ponekad nakratko pala ispod 90 mA prije nego što se telefon potpuno napuni. Ovo bi sistem stavilo u stanje 1 prije nego što je trebalo. Da bih to ispravio, prosjekujem trenutne podatke u trajanju od 10 sekundi i samo ako prosječna trenutna vrijednost padne ispod 90 mA, sistem će ući u stanje 1.

Ako vas zanima ovaj kôd, priložio sam Arduino.ino datoteku s još nekim opisima. Sve u svemu, radi prilično dobro, ali primijetio sam da se ponekad čini da sistem prelazi u stanje 0 kada je telefon još priključen i potpuno napunjen. To znači da će se svjetlo s vremena na vrijeme upaliti na nekoliko sekundi (kada pređe u stanje 2), a zatim će se ugasiti. Pretpostavljam da bi trebalo raditi na nečemu u budućnosti.

Korak 14: Gotov sistem

Instalirao sam priključnu stanicu za punjenje na našu policu za knjige, s Arduino kutijom koja se nalazi iza nekih knjiga. Ako ga samo pogledate, nikada ne biste shvatili posao koji je u to uložen - pa čak ni vidjeti kako funkcionira nije pravda. S druge strane, čini me sretnim što vidim kako se svjetla pale i gase, pa čak sam se i oslanjao na njih da vidim da li se telefon puni.