Arduino Multi Light Controller: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Um colega e artista Jim Hobbs planejava construir uma instalação independente para uma exposição que estava montando. Esta instalação seria composta por 8 prateleiras em forma parabólica. Cada uma das 8 prateleiras deveria ter 10 lâmpadas montadas nela. Esses 8 grupos / prateleiras de lâmpadas precisariam ser trocados automática e individualmente para que pudéssemos criar padrões de iluminação. A peça faz referência aos racks de testes leves da General Electric.

Trabalhamos juntos no lado técnico da peça e decidimos ter o controlador centralmente localizado na estrutura e baseado em um Arduino nano.

Embora tudo isso seja muito específico, os princípios e o código envolvidos neste tutorial fornecem um bom ponto de partida para usar o arduino com relés para controlar cargas de tensão ou corrente mais altas. também há muitas possibilidades com um controlador como este se ele for pressionado em uma direção ligeiramente diferente. Dê uma olhada na última etapa 'escopo e possibilidades' para algumas idéias!

A eletricidade de alta tensão pode ser perigosa e só deve ser realizada por pessoas competentes. Se você for inexperiente neste campo ou não tiver certeza, peça a um eletricista para verificar a parte elétrica antes de conectá-la.

Suprimentos

Peças (alternativas para as peças vinculadas estão disponíveis)

- Arduino Nano

- Módulo de relé 5v 8 canais

- Mini breadboard

- [30x] blocos de terminais de 2,5 mm

- Flex de núcleo único de 1,5 mm (cabo) - em marrom, azul, amarelo / verde

- [8x] tomadas de saída

- tomada de entrada fundida

- terminais de crimpagem

- Fonte de alimentação 1A 12v

- Cabos de ligação macho-fêmea de 20 cm

-Enclosure

Ferramentas

- Conjunto de chaves de fenda de precisão

- Serra de corte fino

- Dremel / multiferramenta rotativa

- Furar

- Multímetro

- Régua ou quadrado de combinação

- Chaves Allen / hexadecimais

- Conjunto de chave / soquete

- Ferramenta de terminal de crimpagem

- Decapador de fios

- Alicate de ponta fina

Etapa 1: Fazendo a placa de montagem e o layout

Precisamos fazer uma placa para sentar na parte inferior de nosso gabinete, a fim de montar nossos componentes. Usei um pedaço de compensado de 6mm, você pode usar quase qualquer material em folha, mas certifique-se de que seja rígido e não condutor. Materiais mais finos facilitam a montagem e ocupam menos espaço. Alguns gabinetes são fornecidos com placas de base, que irão aderir a vários padrões relacionados à condutividade e propriedades de fogo.

agora que você tem sua placa de montagem do tamanho correto, você pode colocar os componentes em cima para criar um layout. Acertar nessa etapa é crucial para garantir que o resto da construção seja fácil e que a fiação esteja organizada. Pense em lances de cabos, dando espaço suficiente entre as peças, altura da tomada, etc.

Quando estiver satisfeito com o posicionamento, marque as posições, faça os orifícios relevantes e monte seus componentes. Lubrifiquei a madeira compensada antes de montá-la.

Etapa 2: Faça orifícios para entrada / saída no gabinete

As tomadas de energia são montadas no próprio gabinete. Eu escolhi usar soquetes IEC porque eles são confiáveis e relativamente universais, no entanto, eles têm um formato difícil quando se trata de cortar os orifícios para montagem. Anexei um modelo PDF para os dois tipos de soquetes usados aqui. Isso pode ser impresso e usado para marcar antes do corte, como alternativa, você pode fazer seu próprio modelo de papelão como eu fiz.

Existe uma ferramenta para cortar esses soquetes, mas se você está lendo este Instructable, provavelmente não terá acesso a uma. Não tenho um, então fiz furos no centro da área demarcada e usei uma Dremel para cortar o perímetro.

Estamos usando um soquete macho para a entrada de energia e soquetes femininos para as tomadas. Isso elimina a possibilidade de qualquer pino ativo exposto. Os pinos vivos devem ser ocultados, pois estão nos soquetes fêmeas. Este princípio normalmente deve ser usado ao usar conectores com altas tensões.

Etapa 3: Fiação do lado de alta tensão

AVISO - A eletricidade de alta tensão pode ser perigosa e deve ser realizada apenas por pessoas competentes. Se você for inexperiente neste campo ou não tiver certeza, peça a um eletricista para verificar a parte elétrica antes de conectá-la.

Use os cabos flex triplos de 1,5 mm para todos os itens a seguir. Use cores aplicáveis aos padrões de seu país. No Reino Unido, geralmente usamos marrom, azul e amarelo / verde para Live, neutral e earth respectivamente - isso pode ser diferente em sua localidade.

Comece conectando seus barramentos usando fileiras de blocos de terminais 8x. Isso distribuirá energia para cada uma das tomadas. Fazemos isso criando ligações de salto para unir cada terminal de um lado.

depois de fazer suas barras de barramento, passe um cabo de cada um dos terminais (ativo, neutro, terra) na entrada de energia para o primeiro terminal das respectivas barras de barramento do bloco terminal L, N e E.

Você pode passar cabos dos barramentos Live e Neutral diretamente para as tomadas de energia, usando terminais crimpados nas extremidades para uni-los aos terminais do soquete.

Estaremos usando neutro para a comutação, portanto, execute o cabeamento entre o terminal central (Comum) em cada relé para cada um dos terminais na barra de barramento neutro.

Em seguida, você precisará conectar outro cabo do terminal NO (normalmente aberto) em cada um dos relés a cada uma das tomadas. Isso significa que o circuito estará 'Normalmente aberto' e precisaremos ativar o relé usando o Arduino para 'fechá-lo' e, assim, acender as luzes.

você precisará conectar os cabos marrom e azul em sua fonte de alimentação de 12v para fornecer uma alimentação. Eles podem ser crimpados nos terminais diretamente conectados à entrada de energia principal C14 ou podem ser conectados aos barramentos L + N.

Limpeza é a chave aqui.

Etapa 4: Fiação do lado de baixa tensão

O Arduino é usado para ativar os relés e fechar o circuito. O Arduino funciona com uma 'tensão de nível lógico', o que significa que ele produz em torno de 5 V quando um pino é definido como 'ALTO' (ligado). No entanto, podemos alimentar o próprio Arduino usando entre 9-12v no pino VIN. Costumo optar por usar uma fonte de 12v como fiz neste caso porque é um padrão e há muitos componentes disponíveis que funcionam em 12v. Você também pode alimentar o Arduino com um USB que fornece uma fonte de 5v.

Escolhemos usar um módulo de relé de 5v, pois ele corresponde à saída de 5v que o Arduino fornece para ligar e ligá-lo.

Portanto, para começar, empurre o Arduino Nano na placa de ensaio, garantindo que ele cruze o centro para que os pinos de cada lado não fiquem conectados.

Nota - Você poderá ver que soldou meus cabos de jumper no módulo de relé, usar cabos de jumper macho para fêmea é mais fácil, mas eu não tinha nenhum.

Empurre os fios vermelho e preto da fonte de alimentação de 12 V nas filas da placa de ensaio adjacentes aos pinos VIN e GND, respectivamente, para fornecer energia ao Arduino.

Execute um cabo jumper preto de um slot na placa de ensaio na linha GND do Arduino para o pino GND no módulo de relé

Execute um cabo de jumper vermelho de 5v no Arduino para VCC no módulo de relé.

Passe cabos de jumper (de cores diferentes, se disponíveis) de D2-D9 no Arduino para 1-8 no módulo de relé. Eles serão usados para ativar / alternar os relés.

Etapa 5: codificação e teste

Para teste, você pode baixar o código em anexo (abra-o usando o software Arduino IDE gratuito para baixar). É muito básico, mas estabelece as bases para a modificação. Este código simplesmente liga cada tomada (de 1 a 8) em intervalos de 10 segundos e, finalmente, desliga antes de repetir. Isso permitiu um teste simples. Como Jim tem todas as lâmpadas que testei com um multímetro nos pinos, seria fácil conectar uma lâmpada de teste que poderia ser mais confiável.

Jim queria que a troca de luz seguisse uma 'coreografia', então eu simplesmente mudei a troca e as durações para atender aos seus requisitos. O código para isso é semelhante e não mais complexo do que o código de teste, embora com loops mais longos.

Etapa 6: instalação final

Montamos a caixa de controle no centro da estrutura de iluminação e simplesmente tivemos que conectar as alimentações às prateleiras de iluminação ao cabo flexível de suas caixas de junção e terminar em um soquete IEC c14 macho, desta vez não um IEC de montagem em painel.

Usamos essas combinações de plugue / soquete para tornar a instalação fácil de montar e desmontar, pois pode ser instalado em shows futuros. No entanto, não haveria nenhum problema com a fiação das luzes e evitando o custo dos soquetes se fosse uma instalação permanente.

Etapa 7: Escopo + possibilidades

Este projeto é um bom passo inicial para usar módulos de relé e aprender a conectar sistemas de tensão dividida com o Arduino. No entanto, acho que também é uma boa base para a criação de projetos que vão um pouco mais longe com alguns acréscimos e modificações. O Arduino é muito versátil e fácil de usar, aqui estão algumas idéias rápidas para projetos baseados neste que eu criei enquanto escrevia este tutorial …

- Controle de outros itens. Os módulos de relé podem receber muita corrente. Uma configuração como essa pode ser usada para controlar todos os tipos de coisas. Conectando e trocando 8 processadores de alimentos para fazer uma trilha sonora? ligando sua chaleira para quando você acordar?

- Usando um sensor e criando um loop de feedback. O Arduino possui entradas analógicas para uso de sensores. Muitos estão disponíveis para serem usados com o Arduino, tornando-os fáceis de usar. Uma caixa de controle como esta com um sensor de luz poderia ser usada para ligar uma variedade de luzes quando os níveis de luz externos chegassem a certos pontos, sensores de movimento poderiam acender lâmpadas diferentes quando você se movesse para áreas diferentes de um espaço ou edifício, sensores de corrente pode ser usado para ligar uma máquina de lavar quando o telefone estiver totalmente carregado. Uma campainha pode soar quando seu cão rompe um perímetro, etc. Veja alguns sensores para fazer suas ideias fluírem aqui

- Usando dados da web. Várias organizações e sites irão lançar chaves API (Interface de Programação de Aplicativos) que permitem que você use seus vários serviços e dados para seu próprio aplicativo. Você pode usar vários conjuntos de dados ativos para fornecer dados para um loop de feedback para seu Arduino. Por exemplo, você pode usar a rede de qualidade do ar da LAQN para medir a qualidade do ar em sua localidade, o que pode resultar em uma lâmpada acesa quando os níveis de dióxido de carbono estiverem baixos, então você pode fazer uma viagem para as lojas durante os níveis ideais de qualidade do ar. Mais ideias úteis estão disponíveis. Confira aqui

- Usando botões ou um teclado - As luzes conectadas ao controlador podem ser comutadas usando vários botões (mais obviamente 8). Essa funcionalidade pode ser incorporada a um sintetizador que emite sons e também alterne as luzes quando tocado para uma experiência totalmente visual e audível.