Controle as luzes fluorescentes com um ponteiro laser e um Arduino: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:41

Alguns membros do Alpha One Labs Hackerspace não gostam da luz forte emitida por luminárias fluorescentes. Eles queriam uma maneira de controlar facilmente as luminárias individuais, talvez com um apontador laser? Desenterrei uma pilha de relés de estado sólido e os trouxe para o laboratório. Eu comprei um Arduino Duemilenova e demonstrei o uso do esboço de exemplo LED Blink para realmente piscar uma lâmpada halógena. Encontrei algumas informações sobre o uso de LEDs como sensores de luz [1] e um esboço do Arduino demonstrando a técnica [2]. Descobri que os LEDs não eram sensíveis o suficiente - o laser tinha que apontar diretamente para a parte emissora de luz, ou o LED não iria registrar. Então mudei para fototransistores. Eles são muito mais sensíveis e em uma faixa mais ampla de frequências. Com o filtro adequado sobre o transistor, eu poderia torná-lo mais sensível à luz vermelha e em uma faixa muito mais ampla de ângulos para o sensor. DISCLARAÇÃO DE RESPONSABILIDADE E AVISO: Este instrutível trata da tensão de linha (rede) em 120 ou 240 volts. Use o bom senso se você construir este circuito - se você tiver dúvidas sobre algo, pergunte a alguém que saiba. Você é responsável por sua segurança (e de outras pessoas) e pela conformidade com os códigos elétricos locais.

Etapa 1: o esboço e alguma teoria

Vou presumir que você sabe como ligar o Arduino e obter um esboço compilado e carregado. Para cada lâmpada, uso cabo telefônico, por ser barato, tem quatro condutores e, de qualquer maneira, tinha um monte por aí. Usei vermelho para comum +, preto para terra, verde para o coletor de fototransistor e amarelo para o controle de relé +. Um fototransistor passa uma quantidade de corrente que varia com a quantidade de luz que incide sobre ele. O conversor analógico para digital (ADC) no arduino mede a tensão no pino em relação ao aterramento. Olhei para a folha de dados do fototransistor e verifiquei com um multímetro se os transistores passam 10mA em plena luz. Usando a lei de Ohm, isso é cerca de 500 ohms a 5V. Para controlar as lâmpadas, usei um módulo de relé de estado sólido. Eles são relativamente baratos na classificação atual de que precisávamos, cerca de US $ 4 para até 4A. Certifique-se de comprar módulos de relé com um detector de cruzamento zero, especialmente se controlar qualquer coisa indutiva, como uma luz fluorescente, motor ou transformador de verruga de parede. Ligá-los ou desligá-los em qualquer lugar que não seja o ponto zero pode causar picos de tensão que, na melhor das hipóteses, reduzem a vida útil do seu aparelho e, na pior, iniciar um incêndio.

Etapa 2: conectando as luzes

Dê uma olhada no teto e decida onde você montará o controlador Arduino. Lembre-se de que ele precisará de uma fonte de alimentação de 7-12v. Corte pedaços de fio telefônico (ou cat5 ou qualquer outro) cerca de 60 centímetros a mais do que a distância do Arduino a cada luz que você deseja controlar. Dê uma olhada na conexão dos cabos de força do interruptor ao reator. Você poderá solicitar conectores (a Newark Electronics vende a série Wago 930, que é o que tínhamos). Então você não precisará cortar os fios existentes e pode remover o sistema se algo der errado. Solde o aterramento (preto) para a entrada do relé -, e o controle (amarelo) para a entrada do relé + (o código de cor na imagem é diferente do que coloquei na primeira página, pois mudei de ideia sobre o que faria sentido). Soldar ou aparafusar (dependendo do seu relé) o fio preto (quente) através do relé. Certifique-se de usar termorretrátil e fita isolante! Empurre os fios pretos em seus conectores e o branco (neutro) e o aterramento (verde) são direto de um conector a outro. A outra extremidade dos fios vai para o Arduino da seguinte maneira: Todos os fios vermelhos (cátodo comum ou coletor) vá para Analógico 0 (porta C0), e todo o preto para terra. Cada verde (ânodo ou emissor) vai para os pinos 8-13 (porta B 0-5) e os fios amarelos vão para os pinos 2-7 (porta D 2-7). Certifique-se de que os fios verde e amarelo combinem, uma vez que o sensor precisa controlar o relé adequado! Se você colocar o amarelo no pino 2, o verde do mesmo acessório vai para o pino 8.

Etapa 3: Testar o esboço e as notas de design

Nesta etapa, falarei sobre algumas provações e tribulações que encontrei no caminho e como as superei, na esperança de que sejam úteis. Sinta-se à vontade para pular para a próxima etapa se o conteúdo da ciência não for o seu lugar:-) A primeira etapa foi decidir se usar sensor capacitivo ou sensor resistivo. A detecção resistiva está conectando o sensor por meio de um resistor a um dos pinos analógicos e fazendo analogRead e comparando com um limite. Isso é mais simples de implementar, mas requer muita calibração. A teoria do sensor capacitivo é que, quando polarizado reversamente (- para o condutor + e vice-versa), um LED não permitirá que a corrente flua, mas os elétrons se acumularão em um lado e deixe o outro lado, efetivamente carregando um capacitor. A luz incidindo sobre o LED na frequência que ele normalmente emite fará com que uma pequena corrente flua, o que descarrega esse capacitor. Portanto, se carregarmos o 'capacitor' do LED e contar quanto tempo leva para descarregar através de um resistor, temos uma ideia aproximada de quanta luz está incidindo sobre o LED. Isso realmente funcionou para ser mais confiável em diferentes dispositivos e até funciona para fototransistores! Como não estamos fazendo uma medição precisa do lúmen e o ponteiro laser deve parecer muito mais brilhante do que o ambiente, procuramos apenas um tempo de descarga limite. A outra parte importante desta aventura é a depuração. Para aqueles familiarizados com a programação de sistemas não embarcados, um método popular é adicionar instruções de impressão em pontos críticos do código. Isso também se aplica a sistemas embarcados, mas quando cada microssegundo conta, a quantidade de tempo para Serial.write ("x é"); Serial.writeln (x); é bastante significativo e você pode perder muitos eventos no processo. Portanto, lembre-se de sempre colocar suas instruções de impressão fora dos loops críticos ou a qualquer momento em que você espera um evento. Às vezes, piscar um LED é o suficiente para que você saiba que chegou a um determinado ponto do código.

Etapa 4: Adicionando Controle da Web

Se você olhou através do esboço, notou que eu também li a porta serial e ajo de acordo com alguns comandos de um único caractere. O caractere 'n' acende todas as luzes e 'f' as apaga. Os números '0' - '5' alternam o estado da luz conectada àquela saída digital. Portanto, você pode facilmente criar um script CGI (ou servlet, ou qualquer tecnologia da web que flutue em seu barco) para controlar suas luzes remotamente. O Serial.writes também gera saída sempre que uma luz é alterada a partir da entrada do usuário, para que a página possa ter atualizações Ajax para mostrar o estado atual. Outra coisa que vou experimentar é detectar movimento em uma sala. As pessoas refletem luz e, à medida que se movem, essa luz muda. Essa é a parte 'delta' das instruções de gravação que tenho.