Arduino telefonska priključna stanica s lampama: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Ideja je bila dovoljno jednostavna; stvorite priključnu stanicu za punjenje telefona koja će paliti lampu samo dok se telefon punio. Međutim, kako to često biva, stvari koje se u početku čine jednostavnima 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: Ono što sam koristio

Ovo nipošto 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 istosmjerni osjetnik istosmjerne struje (x2): https://amzn.to/2citA0S2- polukanalni relej u čvrstom stanju: 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":

Također sam upotrijebio sljedeće zalihe koje sam nabavio u željezariji: 4 "x4" plastične kutije za vodove (x2) Edison žarulje od 40 W (x2) Sijalica sa utičnicom, svjetlosna konzola, crna željezna cijev (3/8 "), različiti fitinzi od mesinga3 'Matice produžnog kabela

Korak 2: Eksperimentiranje, projektiranje i ožičenje

Kako bi se utvrdilo kada se telefon puni, potrebno je stalno pratiti trenutni tok do telefona. Iako sam siguran da postoje projekti sklopova koji mogu mjeriti struju i kontrolirati relej na temelju trenutne razine, ja nikako nisam stručnjak za elektriku i nisam se htio baviti izgradnjom prilagođenog kruga. Iz nekog sam iskustva znao 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 spajanjem 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 njih može se koristiti za mjerenje protoka struje - ja sam koristio crvene žice. Tipični osjetnik struje treba postaviti u skladu s protokom struje (struja mora teći kroz senzor), a senzor Adafruit nije iznimka od ovog pravila. Crvena žica je prerezana tako da su dva odrezana kraja pričvršćena na dva vijčana priključka na osjetniku struje. Senzor Adafruit bio je spojen na Arduino i napisao sam jednostavan kod za izvješćivanje 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, struja bi pala ispod 100 mA, ali ne bi dosegla 0.

S mojim eksperimentom koji je uspješno pokazao da mogu mjeriti protok struje s Arduinom, dizajnirao sam gornji krug. Dva USB produžna kabela 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 sustav mogao prihvatiti bilo koju vrstu USB kabela za punjenje - i nadamo se da će to biti "dokaz za buduće telefone". Crvene žice produžnih kabela bile bi prerezane i spojene na trenutne senzore. Trenutni senzori dostavljaju informacije Arduinu, koji pak kontrolira dvokanalni relej u čvrstom stanju. Relej se koristi za prebacivanje napajanja 110V na žarulje. Napajanje USB kutije i žarulja može se povezati zajedno dopuštajući sustavu da koristi jednu utičnicu. Posebno mi se sviđa kako se napajanje Arduinu može opskrbiti jednim od dodatnih USB priključaka u kutiji za punjenje.

Korak 3: Priključna stanica za telefon

Telefonska priključna stanica izrađena 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 -u je izbušena mala rupa, koja je bila dovoljno velika da primi krajeve svjetlosnih kabela. Kablovi su se provlačili kroz koljena i bili su zavareni JB u mjedene cijevi. To 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 razvrtao unutrašnjost laktova dok mi nisu pristali.

Kad bih morao ponovno 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, krajevi munjevitog kabela mogu se 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 pristanište. Za prvu svjetiljku koristio sam generički nastavak za žarulju postavljen na prirubnici cijevi 3/8 . Neke male mjedene cijevi spajaju bazu s utičnicom i nadopunjuju mjedene akcente na doku. Edison žarulja od 40 W zaista je zvijezda Željela sam upotrijebiti Edisonove žarulje jer se savršeno uklapaju u dizajn ove priključne stanice i omogućuju vam stvaranje lijepe svjetiljke s otvorenom žaruljom.

Dok sam bio u Lowe's -u, pronašao sam nosač svjetla na tragu 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 projektirana tako da je drži na mjestu žarulja s ravnim licem. Budući da sam koristio Edisonovu žarulju, napravio sam mali aluminijski držač za držanje utičnice unutar kružnog kućišta držača svjetla na kolosijeku. Dodani su mali mjedeni gumbi koji su upotpunili ostatak sustava.

Kad su pristanište i svjetla dovršeni, obojeni su u mat crnu boju - osim mjedenih bitova.

Korak 5: Arduino kućište

Koristio sam dva kućišta od 4 "x 4" PVC za Arduino kućište. Izrezao sam ventilacijske otvore na jednu stranu i poklopac svakog kućišta. Sa strane 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 odrezana tako da bi dvije kutije činile jednu kutiju kad 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 podlogu za njihovo sjedenje.

Korak 6: Priključite USB kutiju

Prva komponenta koja se dodaje u kućište 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 ugradnju 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 dotjerati savijeni plastični dijelovi koji okružuju žicu na kraju kabela tako da stane.

Korak 8: Ožičenje i postavljanje releja

Kablovi do svjetiljki provučeni su kroz rupe u kućištu. Po jedna žica iz svakog kabela bila je spojena na izlaze (sa uključenom stranom od 120 V) 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 će se žice koristiti za napajanje 120V strane releja.

Na istosmjernoj strani releja priključene su 4 žice prema prikazanoj konfiguraciji. Dvije žice opskrbljuju + i - istosmjerni napon potreban 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 osjetnika struje

Komunikacijske i strujne 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 se Adafruitovim osjetnicima struje može dodijeliti jedinstvena adresa, ovisno o tome kako su njihove iglice spojene zajedno. Ako na ploči nema lemljenih 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. Ako su spojeni samo pinovi adrese A1, ploča bi bila 0x44, a ako su spojena i pinovi A0 i A1, adresa bi bila 0x45. Budući da koristimo samo dva trenutna senzora, morao sam samo lemiti kontaktne pinove na ploči 1 kao što je prikazano.

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

Žice SDA (plava) i SCL (žuta) 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: Spojite USB produžne kabele

Kao što je prethodno spomenuto, USB produžni kabeli moraju propustiti struju kroz osjetnike 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 osjetnike struje. 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 (tzv. 120V strana releja). Crne žice koje vode izravno 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 prerezan 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 s plavom žicom iz USB kutije za punjenje.

Korak 12: Dovršeni sustav

Nakon što je kutija potpuno sastavljena, poklopci kućišta mogu se zamijeniti. Sada kada je hardver za ovaj sustav 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 odgovarajući 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 točka, 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 je potrebno nadolijevati svakih nekoliko minuta.

Da bih riješio ovaj problem, razvio sam strategiju u kojoj bi svaki kanal mogao biti u jednom od tri stanja. Stanje 0 definirano je kada je telefon uklonjen iz priključne stanice za punjenje. U praksi sam otkrio da gotovo nikakva struja ne teče kada je telefon izvađen, ali sam postavio gornju granicu struje ovog stanja na 10mA. Stanje 1 je stanje u kojem je telefon potpuno napunjen, ali još uvijek na priključnoj stanici. Ako trenutni protok padne ispod 90mA i iznad je 10mA, sustav 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 tijekom punjenja. Nakon što punjenje završi i struja padne ispod 90 mA, sustav je u stanju 1. U ovom je trenutku dana uvjetna izjava tako da sustav ne može izravno preći iz stanja 1 u stanje 2. Time se sustav održava u stanju 1 sve dok telefon ne uklonjen, u tom trenutku prelazi u stanje 0. Budući da sustav može prijeći iz stanja 0 u stanje 2, kada se telefon vrati na punjač, a protok struje poraste iznad 90 mA, stanje 2 se ponovno pokreće. Tek kada je sustav 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. To bi sustav dovelo u stanje 1 prije nego što je trebalo. Da bih to ispravio, prosjek tekućih podataka iznosim tijekom 10 sekundi, a samo ako prosječna vrijednost struje padne ispod 90 mA, sustav 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 sustav prelazi u stanje 0 kada je telefon još priključen i potpuno napunjen. To znači da će se svako malo svjetlo upaliti na nekoliko sekundi (kad pređe u stanje 2), a zatim će se ugasiti. Valjda nešto na čemu treba raditi u budućnosti.

Korak 14: Gotov sustav

Instalirao sam priključnu stanicu za punjenje na našu policu s knjigama, 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 kad vidim kako se svjetla pale i gase, pa sam se čak i oslonila na njih da vidim hoće li se telefon puniti.