Iluminação ambiente residencial usando PICO: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Você nunca quis mudar o clima do seu quarto mudando a cor da luz? Bem, hoje você aprenderá como fazer exatamente isso. Porque, com este projeto, você criará um sistema de iluminação ambiente RGB controlado por Bluetooth que pode ser colocado em qualquer lugar da sua casa e colorido como quiser.

Este projeto usará PICO, uma faixa LED RGB, alguns transistores e componentes elétricos e um aplicativo que você aprenderá a criar usando o inventor do aplicativo MIT.

Etapa 1: Componentes

Estes são os componentes necessários para criar este projeto e são:

• PICO, disponível em mellbell.cc ($ 17.0)
• Uma tira LED RGB de 4 metros (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 transistores Darlington TIP122, um pacote de 10 disponíveis no ebay ($ 1,22)
• 1 driver PWM PCA9685 de 16 canais e 12 bits, disponível no ebay ($ 2,07)
• 1 módulo Bluetooth HC-05, disponível no ebay ($ 3,51)
• Uma fonte de alimentação de 12 volts 5 Amp
• 3 resistores de 1 k ohm, um pacote de 100 no ebay ($ 0,99)
• 1 breadboard, disponível no ebay ($ 2,32)

Etapa 2: Alimentando a Faixa de LED RGB

Obviamente, queremos conectar a faixa de LED ao nosso PICO para iluminá-la e controlá-la.

Mas, antes de qualquer coisa, precisamos fazer algumas contas para saber quanta corrente nossa faixa de LED vai tirar da fonte de alimentação. Na faixa com a qual estamos trabalhando, cada LED em uma única célula RGB consome 20mA, para o total de 60mA para toda a célula RGB. Nossa tira tem 20 células RGB por metro e nós temos uma de 4 metros de comprimento. O que significa que nosso consumo total de corrente na intensidade máxima é:

4 (metros) * 20 (célula / metro) * 60 (mA) = 4800mA

Este sorteio vai variar dependendo da intensidade com que você está trabalhando, mas fizemos as contas com os maiores números possíveis, para que possamos trabalhar com liberdade e segurança com a faixa RGB. Agora, precisamos de uma fonte de energia que possa nos fornecer 4,8A.

A melhor fonte de alimentação que podemos usar é uma fonte de alimentação / conversor que converte energia CA em CC, também precisamos oferecer 12 volts e pelo menos 4,8 amperes. E temos exatamente isso, pois a fonte de alimentação que estamos usando oferece 12 volts e 5 amperes, que é exatamente o que precisamos.

Etapa 3: Conectando a faixa RGB à fonte de alimentação

Uma fonte de alimentação é um dispositivo elétrico que converte um tipo de energia elétrica em outro. No nosso caso, vamos usá-lo para converter a alimentação de 220v AC para 12v DC.

Os primeiros três terminais são as entradas da fonte de alimentação CA:

• L → ao vivo
• N → neutro
• GND → terra

Os últimos quatro terminais são as saídas para o dispositivo elétrico de que você precisa. É dividido em duas "seções", uma para a saída positiva e outra para a negativa. No nosso caso, vamos usar o seguinte:

• V- → negativo
• V + → positivo

E nós os conectamos da seguinte maneira:

• Fio marrom (fonte de alimentação CA) → L (vivo)
• Fio azul (fonte de alimentação CA) → N (neutro)
• Fio verde (fonte de alimentação CA) → GND (terra)

E os fios vermelho e preto são a potência de saída de 12 V DC:

• Fio vermelho → saída positiva (V +)
• Fio preto → saída negativa (V-)

Agora vamos conectar todos os nossos componentes ao PICO!

Etapa 4: Conectando tudo ao PICO

Como dissemos anteriormente, a faixa de LED precisa de 12v e 4,8A para operar totalmente. E sabemos que a corrente máxima que qualquer pino PICO pode fornecer é de apenas 40mA, o que não é suficiente. Mas existe uma solução para isso, e é o TIP122 Darlington Transistor, que pode ser usado para acionar cargas de alta potência usando pequenas quantidades de corrente e tensão.

A fiação é muito simples, vamos conectar a base do transistor ao pino D3 do PICO para controlar o brilho da faixa de led usando a técnica PWM, o emissor para GND e o coletor com a carga.

• Base (TIP122) → D3 (PICO)
• Coletor (TIP122) → B (faixa de LED)
• Emissor (TIP122) → GND

Também estamos usando um botão de pressão para ligar ou desligar a faixa de LED.

Um botão de pressão é um componente que conecta dois pontos em um circuito apenas quando é pressionado, ele não tem polaridade, então podemos conectá-lo sem nos preocupar com qual perna vai para qual lado. Em nosso caso, conectaremos uma das pernas do botão de pressão ao GND por meio de um resistor pull-down e conectaremos a outra perna ao VCC (5 volts). Em seguida, conectaremos o D2 do PICO com a perna do botão que está conectada ao GND.

Assim, quando o botão é pressionado, o pino D2 do PICO irá ler ALTO (5 volt), e quando não for pressionado o pino D2 do PICO irá ler baixo (0 volt).

Em seguida, conectaremos o LED à fonte de alimentação e ao transistor TIP122.

• +12 (faixa de LED) → saída positiva de 12 volts (fonte de alimentação)
• B (faixa de LED) → coletor (TIP122).

Não se esqueça de conectar o fio negativo de saída da fonte de alimentação (fio preto) com o pino GND do PICO

Etapa 5: Conectando a Faixa RGB com PCA9685

Agora que podemos controlar uma única cor da faixa RGB, vamos fazer com que possamos controlar todas as cores da faixa RGB. Para fazer isso, temos que usar sinais PWM para controlar a faixa.

Como sabemos, o PICO tem apenas uma única saída PWM, e a solução para isso é o módulo de expansão de pinos PWM PCA9685. Este módulo expande os pinos PWM da sua placa, e vamos usá-lo junto com alguns transistores Darlington TIP122 para corrigir esse problema.

A fiação do circuito é muito simples e funciona da seguinte forma:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO)
• GND (PCA9685) → GND (PICO)

Temos que alimentar o módulo PCA9685 usando PICO, para que ele possa funcionar corretamente.

• SCL (PCA9685) → D3 (PICO)
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO)

Aqui, conectamos os pinos de protocolo I2C do PCA9685 SCL e SDA aos D3 e D2 do PICO, para que eles possam se comunicar entre si.

Em seguida, conectamos a faixa RGB +12 com o fio positivo da fonte de alimentação e os fios G, R, B da faixa RGB aos pinos do controlador TIP122 para alimentar a faixa de LED com a energia necessária da fonte de alimentação externa.

O código é muito simples, só precisamos ligar e desligar todas as três cores da faixa de LED cada uma individualmente, então estamos fazendo dois laços for para cada cor, o primeiro laço for é para aumentar a luz intensidade e o segundo é para diminuir a intensidade da luz,

Etapa 6: Criação do aplicativo móvel

Agora queremos construir o aplicativo móvel que nos permitirá controlar a intensidade de cada cor individualmente. E vamos usar a ferramenta inventor de aplicativos do MIT para fazer isso.

Primeiro, você precisa ir ao site oficial do inventor do aplicativo MIT e criar uma conta com seu e-mail.

No design que usaremos, temos:

• Um seletor de lista, "Conecte-se ao seu sistema de iluminação ambiente". Pressionar esta lista / botão abrirá um menu com os dispositivos emparelhados com Bluetooth, de onde escolheremos nosso dispositivo Bluetooth.
• Três controles deslizantes para controlar as cores individuais
• Um rótulo acima de cada controle deslizante que será atualizado dependendo da posição do controle
• Adicionando o componente de cliente Bluetooth, para dar ao aplicativo a permissão de usar o Bluetooth do dispositivo

O código será dividido em duas partes:

Conectividade Bluetooth

As duas primeiras linhas do código tratam do processo de comunicação Bluetooth, pois oferecem a capacidade de adicionar dispositivos e escolher com que emparelhar.

Enviando dados

O resto do código é para enviar dados. Como ele controla o que os controles deslizantes significam para o PICO, ele também atualiza as leituras dos rótulos dos controles deslizantes.

Você pode baixar o aplicativo se não quiser criá-lo sozinho. Você também pode baixá-lo e, em seguida, importá-lo junto com o design na ferramenta app inventor do MIT e personalizá-lo ao seu gosto.

Etapa 7: Interface do Módulo Bluetooth HC-05

Agora só precisamos adicionar conectividade Bluetooth ao nosso PICO, e faremos isso usando o módulo Bluetooth HC-05.

Este módulo é muito simples e fácil de usar, pois é um módulo SPP (Serial Port Protocol), o que significa que ele só precisa de dois fios (Tx e Rx) para se comunicar com o PICO. Este módulo também funciona como escravo e mestre, e possui alcance de conectividade de cerca de 15 metros.

Os pinos do módulo Bluetooth HC-05:

• EN ou KEY → Se colocado em HIGH antes de a alimentação ser aplicada, força o modo de configuração dos comandos AT.
• VCC → +5 potência
• GND → Negativo
• Tx → Transmitir os dados do módulo HC-05 para o receptor serial do PICO
• Rx → Recebe dados seriais do transmissor serial da PICO
• Estado → Diz se o dispositivo está conectado ou não

E aqui está como você o conecta ao PICO:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• GND (HC-05) → GND (PICO)
• Tx (HC-05) → Rx (PICO)
• Rx (HC-05) → Tx (PICO)

Agora que temos o módulo Bluetooth conectado ao PICO, vamos editar nosso programa para que possamos controlar a faixa de LED de nosso telefone.

Etapa 8: Codificando o Módulo Bluetooth

De acordo com nosso plano, queríamos a capacidade de controlar as faixas de LED de nosso telefone. E não queríamos apenas controlar a faixa de LED, mas queríamos controlar cada cor individualmente.

E faremos isso fazendo com que cada controle deslizante de nosso aplicativo envie um conjunto diferente de valores para o PICO:

• O controle deslizante de cor vermelha envia um valor entre 1000 e 1010
• O controle deslizante de cor verde envia um valor entre 2000-2010
• O controle deslizante de cor azul envia um valor entre 3000-3010

Usaremos uma condição "if" para verificar os dados e saber qual intervalo de valores está mudando. Por exemplo: se o valor estiver mudando entre 1000 e 1010, o PICO saberá que estamos mudando a cor vermelha e o remapeia de acordo. Ele também fará isso para todos os valores que você criou, permitindo que você controle cada cor separadamente com seu controle deslizante.

Etapa 9: Seu projeto está aceso

Aprendemos como calcular a potência necessária para uma faixa de LED RGB, como usar transistores para manipular valores de corrente e como decidir sobre a fonte de alimentação necessária para fazer tudo isso. Também aprendemos como criar um aplicativo móvel usando a ferramenta de inventor de aplicativos do MIT e como conectá-lo via Bluetooth ao PICO.

E com todas as suas novas habilidades, você foi capaz de criar uma faixa de LED que você pode colocar em qualquer lugar da sua casa, e acendê-la com a cor que você quiser, não é legal?

Não se esqueça de fazer qualquer pergunta, se tiver alguma, e nos vemos em breve no próximo projeto: D