Automatizált otthoni függönyök - Mini projekt a MakerChips BluChip (nRF51 BLE) moduljával: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Képzelje el, hogy felébred, és napsugarat szeretne kapni az ablakain, vagy becsukja a függönyöket, hogy tovább aludhasson, anélkül, hogy a függöny közelébe kerülne, hanem az okostelefon egyetlen gombnyomásával. Az automatizált otthoni függönyrendszerrel ezt 90 dollárnál nem magasabb alkatrészekkel érheti el!

Nézze meg ezt az oktatóanyagot a Githubon

1. lépés: A tervezés

Az automatizált otthoni függönyrendszer középpontjában a MakerChips BluChip modulja áll.

A BluChip egy apró, 16,6x11,15 mm -es Bluetooth modul, amely perifériaként szolgálhat az okostelefonokhoz a BTLE -n keresztül.

Kattintson ide a Bluetooth Low Energy (BTLE) bevezetéséhez.

A modul a Nordic Semiconductors nRF51 SoC -ból áll, amely nagyszerű platform a BLE alkalmazások számára, mivel számos integrált funkciót támogat mind az Android, mind az Apple alkalmazásokban.

2. lépés: BluChip Explorer Kit

Ennek a projektnek az elkészítéséhez beszereztem a BluChip Explorer Kit-et a MakerChips-től, amely 2 külön dobozban érkezett, az egyik a CMSIS-DAP programozóhoz, a másik doboz pedig a BluChip-et tartalmazza, 2 RGB LED-et, egy fényellenállást és egy CR2032 elemet tartalmazó kenyértáblán.

Amint észrevette, a BluChip modul rendkívül apró, így tökéletes a kis beágyazott, alacsony teljesítményű Bluetooth projektekhez. Elfér a kenyérsütő táblán csak 6 x 0,1 hüvelykes fejléceken, és további 0,05 hüvelykes fejlécekkel rendelkezik a tábla tetején, ami lenyűgöző egy kereskedelmi forgalomban kapható FCC tanúsítványú csomag esetében!

Íme néhány fő jellemzője a BluChipnek a MakerChips webhelyéről:

• 14 hozzáférhető GPIO csap
• ARM Cortex M0 32 bites processzor, 256 KB vaku és 32 KB RAM
• 16,6 mm x 11,15 mm A rendelkezésre álló legkisebb kenyérsütő Bluetooth ® modul
• A tápegység támogatja az 1,8 V - 3,6 V feszültséget

• Bluetooth funkciók

  • BTLE - Bluetooth Low Energy - (BLE, BT 4.1)
  • Bluetooth® és Japán, FCC, IC minősítésű
  • Beépített 32 MHz -es rendszeróra
  • Kimeneti teljesítmény: +4dBm jellemző

  • Frekvencia: 2402 - 2480 MHz

    Beépített, nagy teljesítményű mintaantenna

  • Egy módú Bluetooth® intelligens slave/master
• Támogatott interfészek: SPI, UART, I2C és 8/9/10bit ADC

• Két programozótű készlet

  • .05 "fejlécek a könnyű csatlakoztatáshoz a CMSIS-DAP és a J-Link eszközökhöz
  • .1 "fejlécek a kenyértáblákkal való összekapcsoláshoz
• Szoftverrel vezérelhető piros LED

3. lépés: NRF Connect alkalmazás

Amint kinyitja a BluChip felfedező dobozt, látja, hogy a villogó LED -ekkel megelevenedik, egészen lenyűgöző látvány, nem?

Ha meg szeretné tekinteni, hogy mit tartogat ez a BLE modul, menjünk előre, és telepítsük az nRF Connect alkalmazást a Google Playről vagy az App Store -ból.

Telefonunkkal csatlakozni fogunk a BluChiphez, ezért nyissa meg az nRF Connect alkalmazást, böngésszen az üdvözlőképernyőn, és érintse meg az Engedélyezés gombot a Bluetooth bekapcsolásához. Ezután érintse meg a Beolvasás gombot, és hamarosan felfedezi, hogy BluChip -eszköze a Szkenner lapon található.

Mielőtt ténylegesen csatlakoznánk a BluChip-hez, szerezzünk be egy LED-et, és helyezzük a kenyértáblára a 026 (+ve) és a 021 (-ve) csapok mellé. A LED -nek azonnal világítania kell, mert a 026 -os érintkező 3,3 V -ot (logikai szint HIGH) ad ki, míg a 021 -es tű LOGIKUS (föld).

Menjen előre, és érintse meg a Csatlakozás gombot, hogy kapcsolatot létesítsen az okostelefon és a BluChip között, amely az alkalmazás kliens lapjára vezet.

A BluChip kliens lapon megjelenik az eszközén elérhető összes szolgáltatás. Itt érdekli a BlueChip GPIO szolgáltatás (ismeretlen szolgáltatásként szerepel). Érintse meg, majd érintse meg a felfelé mutató nyilat a GPIO Modulation Characteristic (Ismeretlen karakterisztika) felirat mellett.

Megjelenik egy írási érték előugró ablak, amely lehetőséget ad arra, hogy adatokat küldjön a BluChip -eszközre. Esetünkben ki akarjuk kapcsolni a LED -et, ezért érintse meg a BYTE ARRAY melletti nyilat, és módosítsa az adatformátumot UINT 8 -ra. Elsőként a PIN -kódot küldjük el, ezért írja be a 21 -et a pin021 -hez. Érintse meg a hozzáadott értéket a következő adat elküldéséhez, amelynek állapotát a tűt be kell állítani (hexadecimális formátum). A LED kikapcsolásához a 021 -es tűt 3,3 V -ra állítjuk (magas logikai szint), ezért írja be a 01 -et, majd érintse meg a Küldés gombot.

A LED azonnal kialszik! A LED visszakapcsolásához küldjön 0x00 értéket (LOW logikai szint) a pin021 címre. Amint az a felsorolt jellemzők alatt látható, megjelenik a (0x) 15-01 elküldött értéke. {[(decimális UINT8) 21 = (hexadecimális BYTE) 0x15] + (hexadecimális BYTE) 0x01 => (hexadecimális BYTE) 0x1501}

Ha úgy dönt, hogy elmenti ezeket az értékeket az Írási érték felugró ablakban úgy, hogy nevet ad neki, majd megérinti a mentést, akkor a későbbiekben betöltheti őket előre beállított beállításként az egyszerű GPIO modulációhoz!

4. lépés: A BluChip programozása

Ön észrevette volna a fenti videóból, hogy a BluChip eszköz neve a telefonomon eltér a tiédtől, tehát hogyan változtassuk meg saját ízlésünk szerint?

A BluChipen futó alkalmazás firmware perifériás eszközként (slave) szolgál a BLE -n keresztül a központi eszközökhöz (master), például a hozzá csatlakoztatott okostelefonokhoz. Eszközünk nevének megváltoztatásához mélyedjünk el az alkalmazás firmware -jének villogásával a BluChip -en.

A BluChip Explorer készlethez tartozik az ARM programozó (CMSIS-DAP). A MakerChips ügyes útmutatót adott a CMSIS-DAP segítségével a BluChip-re villogó firmware részleteiről.

Ahhoz, hogy a firmware -t hexafájlba fordíthassuk és villoghassuk, szükségünk lesz a Keil -re, az nRF51 Software Development Kit -re (SDK) és a BluChip firmware -re. Folytassa, és töltse le őket a MakerChips „A BluChip programozása CMSIS-DAP és Keil oldalon” „Szoftver” szakaszában található linkekről.

Telepítse a Keil programot, majd kövesse a "Hexa fájl létrehozása" szakasz 1-3 lépéseit.

Ezen a ponton folytathatja a 4. lépést, az összes célfájl újjáépítését.

Ha hibaüzenetet kap a "core_cm0.h" kapcsán, akkor hozzá kell adnia annak útvonalát a projekthez a fordításhoz.

Egyszerűen meg kell keresnünk a fájlt, és meg kell találnunk a könyvtárát, amely a "\ components / toolchain / gcc".

Vegyük ezt az utat a projektünkbe. Kattintson a Cél beállításai lehetőségre, lépjen a C/C ++ fülre, majd adja meg a 16. ábrán látható elérési utat.

A szükséges függőségek beillesztése után a projektünk lefordítja, és most megtekinthetjük az összeállított kimenetet, egy egyéni hexadecimális fájlt a "nRF51_SDK_10.0.0_dc26b5e" example / ble_peripheral / ble_app_ahc-master / bluchip / s110_with_dfu / arm4 / _buildnrf51410_xxac_s "címen.

A hex fájl BluChip-re történő villanásához kövesse a "Hex fájl átvitele" szakasz 1-8. Lépéseit.

Most, hogy a firmware -t betöltötte a BluChip készülékre egyéni eszköznévvel, indítsa el az nRF Connect alkalmazást, és keresse meg az eszközt. Észre fogja venni, hogy most a firmware -ben a DEVICE_NAME eszközben megadott név alapján nevezték el!

A következő lépésben megkezdjük az automatizált otthoni függönyrendszer hardverének, elektronikájának és szoftverének beállítását.

5. lépés: Az automatikus függönyök építése

Miután áttekintettük a firmware összeállításának és villogásának folyamatát, folytassuk a saját bluetooth függönyök építésével!

Léptetőmotorral vezérlik a vezérműszíjat, amely mozgatja a függönyöket nyitva és zárva. A léptetőmotort egy Half-H meghajtó IC hajtja, amelyet a BluChip fog vezérelni.

Az áramellátáshoz 12V AC-DC feszültségszabályozót használunk, amelyet a motor táplál, és egy LM317 DC-DC feszültségszabályozót, hogy lekapcsoljuk a 12V-ról 3.3V-ra, amely táplálja a BluChip és a Stepper Driver IC-t.

Saját BluChip modulját beszerezheti a MakerChips vadonatúj üzletében a Tindie -ben, vagy a MakerChips webhelyéről.

Szerezzük be az alább felsorolt alkatrészeket a BluChip Explorer Kit mellett az automatikus függönyök összeszerelésének megkezdéséhez:

• 12V 1A hálózati adapter $ 3.40
• Hordó Jack 0,68 dollár
• LM317T feszültségszabályozó $ 0.80
• Ellenállások (200 és 330 Ohm) 1,69 USD
• L293D léptetőgép 1,63 dollár
• Unipoláris léptetőmotor 8,00 USD (vagy 1,66 USD <= módosítsa ezt a kisebb egypólusúat bipoláris léptetővé)
• 6 mm -es vezérműszíj $ 7.31
• 6 mm -es fogaskerék $ 0,54 (vagy 3D nyomtatható a Thingiverse -től)
• 6 mm -es szíjtárcsa 1,17 USD (vagy 3D nyomtatható a Thingiverse -től)
• X2 végálláskapcsoló (opcionális) $ 1.34
• Projekt szekrény (opcionális) $ 1.06
• Breadboard jumper vezetékek $ 2.09
• Dupont Jumper vezetékek 2,80 USD
• Gumiszalagok 1,13 USD
• Twist Ties $ 3.22
• 22 AWG huzal (opcionális) 1,22 USD
• Cipzár (opcionális) $ 0.63
• Zsugorcső (opcionális) 1,97 USD

Eszközök (opcionális):

• Forró ragasztópisztoly $ 3.75
• Forrasztópáka $ 6.79

Töltse le az anyagjegyzéket a GitHub -ról (Amazon)

A 20. ábra azt mutatja, hogyan fogja bekötni a rendszert, attól függően, hogy mely funkciókat választja. Ha pontosabb mozgást szeretne, akkor vegyen fel végálláskapcsolókat a projektbe.

A végálláskapcsolók a függöny végpontjai, amelyek jelzik a BluChip -et, amikor kinyitják vagy bezárják. A végkapcsolók nélkül be kell állítania a firmware -t annak jelzésére, hogy a függönyök milyen messze mozognak a következő "Firmware konfiguráció" részben.

A 20. ábra egy opcionális fotóellenállást is tartalmaz, amely lehetővé teszi a nappali és éjszakai észlelést, és a "Firmware konfigurálása" részben konfigurálható.

Indítsa el a hardver összeszerelését úgy, hogy a léptetőmotort, a szíjtárcsát és a vezérműszíjat a függöny tetejére szereli fel. (21. ábra)

A vezérműszíjat ideiglenesen húzza meg gumiszalaggal. Később, mielőtt befejezi a projektet, össze fogja kötni, hogy véglegesen megtartsa.

A függönyök vezérműszíjhoz való rögzítéséhez húzza meg a drótkötéleket az öv és a függönyhorog körül.

Ahhoz, hogy jobban megértse, hogyan kell a függönyöket az övre rögzíteni, kövesse a 22. ábrát. A bal függönyt drótkötéllel a vezérműszíj hátuljához köti, a jobb függönyt pedig a vezérműszíj elejéhez drótkötéllel.

Miután rögzítette az övet és lekötötte a függönyt, távolítsa el a léptetőmotort, hogy elkezdhessük összeszerelni és tesztelni az azt vezérlő elektronikus áramkört. Kezdje el az elektronika építését úgy, hogy a Bluchip, L293d IC és LM317t feszültségszabályozót a kenyérsütő táblára helyezi. a 20. ábrához.

Helyezze be a 200 és 330 ohmos ellenállásokat a 20. ábra szerint. Az ellenállások úgy állítják be az LM317 kimenetét, hogy ~ 3.3V feszültséget biztosítson. (24. ábra)

Helyezze be az áthidaló vezetéket, majd egy huzalozott csőcsonkot a 26. ábra szerint.

Csatlakoztassuk a hálózati adaptert a fali aljzathoz, és csatlakoztassuk az adaptert a csőcsatlakozóhoz, hogy teszteljük a feszültségeket a 27. ábrán látható módon.

Miután megállapította a megfelelő feszültséget, húzza ki a tápkábelt, és kezdje el elhelyezni a fennmaradó kenyérpult -áthidaló vezetékeket a 20. ábra szerint.

Következő lépésként bekötjük a bipoláris léptetőmotorunkat az L293d IC -hez.

Először helyezze a Dupont áthidaló vezetékeket a léptetőmotor csatlakozójába, a 29. ábra szerint.

Ahhoz, hogy megtudja, melyik vezeték hova megy, kövesse a 30. ábra sematikus ábráját.

Amint az a sematikus ábrán látható, az egyik tekercs vezetékei az L293D Pin2 és Pin6 csatlakozóira mennek. A másik tekercsből származó vezetékek a 11 -es és a 14 -es csaphoz kerülnek.

A módosított 28BYJ-48 bipoláris léptetőmotor négy használható színes vezetékkel rendelkezik, amint a 31. ábrán látható.

Az L293d -n a kéket a Pin3 -ra, a sárgát a Pin6 -ra, a narancsot a Pin11 -re és a rózsaszínt a Pin14 -re kötjük.

Az alapvető áramkör most kész!

Ha végálláskapcsolókat szeretne megvalósítani, kösse az NO & C vezetékeket egy 22AWG vezetékhez. A másik végén rögzítse a DuPont áthidalókat a kenyérlapra illeszkedő vezetékek kialakításához. (32. ábra)

Rögzítheti őket a függönyrúdra a 33. ábrán látható módon, gumiszalaggal, vagy ha kéznél van egy forró ragasztópisztoly, akkor cipzárral kötheti a sínhez, majd kenje be jó mennyiségű forró ragasztóval, hogy ne mozduljon el körül.

Ha szeretné elképzelni, hol kell elhelyezni őket, olvassa el a 34. ábrát.

Az egyik végálláskapcsoló a függönyléc bal szélső végéhez van rögzítve, az első sínhorog és a második között, így amikor a függöny kinyílik, a kampó a kapcsolóhoz nyomja és aktiválja. A másik végálláskapcsoló közvetlenül a sín közepén, balra néz. Így a függöny bezárásakor aktiválódik.

Illessze a végálláskapcsoló vezetékeket a kenyérlapra a 20. ábra szerint.

Végül, ha azt szeretné, hogy a függönyök kinyíljanak, amikor a nap felkel, és bezárul, amikor lenyugszik, be kell kötni a fotóellenállást, amint az a 36. ábrán látható, és közel ahhoz, ahol hajnalban napfény érhető el.

Miután befejezte a kenyérpirító áramkör beállítását, készüljön fel, és csatlakoztassa a programozót a BluChiphez a firmware frissítéséhez. Töltse le a firmware -t a GitHub -ból, és bontsa ki az SDK könyvtárába, mint korábban.

Töltse le a ble_app_ahc.zip fájlt a Github webhelyről.

Nyissa meg a projektet, majd fordítsa le és töltse fel a firmware -t a BluChip -re.

Mielőtt kipróbálnánk, bezárjuk a kenyeretáblát egy dobozba, és lyukakat készítünk a vezetékekhez és a függöny állapot LED -hez.

Helyezze a kenyeretáblát a szekrény dobozának aljára, és tegyen egy nyílást a vezetékekhez. A nyílás arra is szolgál, hogy a BluChip az antennáján keresztül kommunikáljon más eszközökkel. (37. ábra)

Fúrjon egy lyukat a LED méretére a ház oldalán, és szerelje rá a LED -et. Csatlakoztassa a LED -et a 20. ábra szerint.

Keresse meg a megfelelő helyet a szekrény dobozának felszerelésére a függönyléc bal oldalán, közel a konnektorhoz. Szerelje vissza a motort, és végezze el a vezérműszíj utolsó feszítési vizsgálatát, ügyelve arra, hogy ne legyen laza. (39. ábra)

Most itt az ideje, hogy teszteljük az összeállított rendszert. Helyezze be a hálózati adaptert, és kapcsolja be az nRF Connect alkalmazást. Felfedez egy Curtains. BluChip nevű eszközt.

Csatlakozzon hozzá, küldjön UINT8 1 (Nyitott függöny) értéket az Ismeretlen karakterisztikához az Ismeretlen szolgáltatás alatt, és nézze meg, hogyan nyílnak a függönyök!

Most, hogy sikeresen tesztelte a rendszerét, nézzük meg a BluChipen a műsort futtató kód néhány konfigurálását.

6. lépés: A BluChip firmware konfigurálása

Az Automated Home Curtain firmware projekt főleg 4 fájlból áll: main.c, ahc.c, ble_ahc_service.c és ble_ahc_service.h.

Az elektronika és a hardver építése során választhattunk, hogy szeretnénk -e végálláskapcsolókat növelni automatizált rendszerünk pontosságát.

Az ahc.h kódból a #define kifejezést láthatjuk a LIMIT_SWITCHES számára.

A kód összeállítása és villogása a #define LIMIT_SWITCHES funkcióval lehetővé teszi mindkét végálláskapcsoló használatát a függönyök nyitásának és zárásának észlelésére.

Átnevezése #undef LIMIT_SWITCHES névre van szükség, ha úgy döntött, hogy nem tartalmazza a végálláskapcsolókat a projekthez. Ebben az esetben a CURTAIN_OPEN_STEPS és CURTAIN_CLOSE_STEPS változókban finomhangolnia kell a függöny által megtett távolságot. Állítsa be ezeket az értékeket, hogy meghosszabbítsa vagy lerövidítse a függöny haladási távolságát.

A másik lehetőség, a fényellenállás hozzáadása, engedélyezhető az #undef LDR módosításával #define LDR értékre. Az LDR a fényfüggő ellenállást jelenti, más néven fotoellenállást. Amikor engedélyezzük az LDR -t, a fotorezisztor tudja, hogy kint világos vagy sötét van, és segít lezárni vagy kinyitni a függönyöket a nap elején vagy végén.

A végálláskapcsolók és a fotorezisztor beállítása mellett nézzünk meg néhány egyéb kódtömböt, amelyek lehetővé teszik a függönyök automatikus kinyitását és bezárását.

A ble_ahc_service.c és ble_ahc_service.h fájlok olyan kódot tartalmaznak, amely adatokat továbbít a telefonról a BluChip -re.

Amikor a BluChip megkapja az adatokat, akkor annak megfelelően elemzi, hogy 0 -t vagy 1 -et küld. Ezután aktiválja az állapotjelző LED -et, végrehajtja a motor mozgását, majd kikapcsolja a LED -jelzés befejezését.

Az ahc.h ahc_init () függvényét a fő hurok elején futtatja, inicializálva a BluChip összes csapját.

7. lépés: Összefoglalás

Összefoglalva, ez egy rendkívül szórakoztató és meglehetősen könnyű projekt volt a BLE alapjainak elsajátításához. Az a tény, hogy a BluChip kitörési modulja szorosan illeszkedik a kenyérsütő táblára, megkönnyíti a prototípus gyors elkészítését bármilyen kenyérsütőn, amelyet esetleg lefektet.

Azt mondanám, hogy az automatikus függönyök megépítése után már sok más dologra is gondoltam, amellyel összekapcsolhatom a BluChip -et, beleértve az intelligens neopixeleket, egy OLED -et digitális óra létrehozásához, egy okostelefonnal vezérelt robotot és sok más alacsony energiafogyasztású elektronikus projektet. ötletek, amelyekhez kompakt vezeték nélküli kommunikációra lenne szükség!

Bárki, akit érdekel az elektronika és a programozás, kellemesen meglepődne a BluChip kínálatán, valamint a BLE beállításának és megvalósításának kényelmén, hogy a projektek még hűvösebbekké váljanak.

Mostantól kezdve újra élvezhetem a praktikus, automatizált otthoni függönyöket.