Arduino Kontrollü Lambalı Telefon Yuvası: 14 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Fikir yeterince basitti; Yalnızca telefon şarj olurken bir lambayı açan bir telefon şarj istasyonu oluşturun. Ancak, çoğu zaman olduğu gibi, başlangıçta basit görünen şeyler, uygulamada biraz daha karmaşık hale gelebilir. Bu, basit görevimi yerine getiren bir çift telefon şarj istasyonunu nasıl yarattığımın hikayesi.

Adım 1: Ne Kullandım

Bu, kullandığım her şeyin ayrıntılı bir listesi değil, ancak kullandığım ana bileşenler hakkında genel bir fikir vermek istedim. Bu bileşenlerin çoğu için Amazon bağlantıları ekledim. (Bu bağlantıları kullanırsanız Amazon'dan küçük bir komisyon aldığımı unutmayın. Teşekkürler!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V DC Akım Sensörü (x2): https://amzn.to/2citA0S2-Kanal Katı Hal Rölesi: https://amzn.to/2cmKfkA 4 Bağlantı Noktalı USB Kutusu: https://amzn.to/2cmKfkA 1' Panel Montajlı USB Kablosu (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 AB USB Kablosu:

Ayrıca hırdavatçıdan aldığım şu sarf malzemelerini de kullandım:4"x4" Plastik Boru Kutuları (x2)40W Edison Ampuller (x2)Light Bulb SocketTrack Işık BraketiÇeşitli Siyah Demir Boru (3/8")Çeşitli Pirinç Boru Ek Parçaları3 ' Uzatma Kablosu Somunları

2. Adım: Deney, Tasarım ve Kablolama

Telefonun ne zaman şarj olduğunu belirlemek için telefona giden akımın sürekli olarak izlenmesi gerekir. Akımı ölçebilen ve akım seviyesine göre bir röleyi kontrol edebilen devre tasarımları olduğundan emin olsam da, kesinlikle bir elektrik uzmanı değilim ve özel bir devre oluşturmakla uğraşmak istemedim. Bazı deneyimlerden, akımı ölçmek ve ardından ışıkları açıp kapatmak için bir röleyi kontrol etmek için küçük bir mikro denetleyicinin (Arduino) kullanılabileceğini biliyordum. Adafruit'ten küçük bir DC akım sensörü bulduktan sonra, bir telefonu şarj ederken içinden geçen akımı ölçmek için onu bir USB kablosuna bağlamayı denemeye başladım. Tipik bir USB 2.0 kablosu 4 kablo içerir: beyaz, siyah, yeşil ve kırmızı. Siyah ve kırmızı teller kablo üzerinden güç taşıdığından, akım akışını ölçmek için bunlardan biri kullanılabilir - ben kırmızı telleri kullandım. Tipik bir akım sensörünün akım akışıyla aynı hizada yerleştirilmesi gerekir (akımın sensörden geçmesi gerekir) ve Adafruit sensörü bu kuralın bir istisnası değildir. Kırmızı kablo, iki kesik uç akım sensöründeki iki vidalı terminale bağlanarak kesildi. Adafruit sensörü bir Arduino'ya bağlandı ve sensörden geçen akımı bildirmek için bazı basit kodlar yazdım. Bu basit deney bana şarjlı bir telefonun 100 ile 400 mA arasında enerji çektiğini gösterdi. Telefon tamamen şarj olduktan sonra akım 100 mA'nın altına düşüyor ama 0'a ulaşmıyordu.

Arduino ile akımı ölçebildiğimi başarılı bir şekilde gösteren deneyimle, yukarıda gösterilen devreyi tasarladım. İki adet 1' panel montajlı USB uzatma kablosu, 4 bağlantı noktalı bir şarj kutusuna bağlanacaktır. Telefon şarj kabloları bu uzatma kablolarına bağlanarak sistemin her türlü USB şarj kablosunu barındırabilmesini ve umarız onu "gelecekteki telefonlara dayanıklı" hale getirmesini sağlar. Uzatma kablolarının kırmızı telleri kesilerek akım sensörlerine bağlanacaktı. Akım sensörleri, sırayla iki kanallı katı hal rölesini kontrol eden Arduino'ya bilgi sağlar. Röle, 110V gücü ampullere geçirmek için kullanılır. USB kutusuna ve ampullere giden güç, sistemin tek bir çıkış kullanmasına izin verecek şekilde birbirine bağlanabilir. Özellikle, şarj kutusundaki ekstra USB bağlantı noktalarından biri tarafından Arduino'ya nasıl güç sağlanabileceğini seviyorum.

3. Adım: Telefon Yuvası

Telefon yuvası 3/8" siyah borudan yapılmıştır. İki erkek-dişi dirsek, bir T, tam dişli kısa bir bölüm ve yuvarlak bir flanş kullandım. Yuvanın üstündeki pirinç parçalar için kestim. yarım 1 1/2 "uzun pirinç boru ve her parça için bir yarım kullanılır. Aydınlatma kablolarının uçlarını barındıracak kadar büyük olan T'de küçük bir delik açılmıştır. Kablolar dirseklerden geçirildi ve pirinç borulara JB Kaynak yapıldı. Bu, dirsekler aydınlatma kablosunun sonuna sığacak kadar büyük olmadığı için göründüğünden çok daha zor oldu. Dirseklerin iç kısımlarını, oturana kadar raybaladım.

Bu dock'u tekrar yapmak zorunda kalsaydım, telefon için daha fazla destek verirdim. Tahmin edeceğiniz gibi telefon dock üzerindeyken hiç itilirse, yıldırım kablosunun uçları çok rahat bir şekilde bükülebiliyor. Apple'ın benzer bir desteklenmeyen konfigürasyona sahip bir dock satmasını garip buluyorum.

Adım 4: Lambalar

Lambaların rıhtımdakine benzer bir endüstriyel görünüme sahip olmasını istedim. İlk lamba için, 3/8 boru flanşının üzerine yerleştirilmiş genel bir ampul soketi kullandım. Bazı küçük pirinç borular, tabanı sokete bağlar ve yuvadaki pirinç aksanları tamamlar. 40W Edison ampul gerçekten yıldızdır. Bu yuvanın tasarımına mükemmel uyum sağladıklarından ve güzel bir açık ampullü lamba oluşturmanıza izin verdikleri için Edison ampullerini kullanmak istedim.

Lowe'dayken, açıklıkta ilginç olduğunu düşündüğüm bir ray lambası braketi buldum. Braketi ters çevirdim ve tabanı yapmak için bir boru flanşı ekledim. Ray lambası yuvasındaki soket, düz yüzlü bir ampul tarafından yerinde tutulacak şekilde tasarlandığından buna takılı değildi. Bir Edison ampulü kullandığım için, soketi ray lambası braketinin dairesel muhafazasının içinde tutmak için küçük bir alüminyum braket yaptım. Sistemin geri kalanını tamamlamak için küçük pirinç düğmeler eklendi.

Rıhtım ve ışıklar tamamlandıktan sonra, pirinç uçlar hariç mat siyaha boyandı.

Adım 5: Arduino Muhafazası

Arduino muhafazası için iki adet 4" x 4" PVC muhafaza kullandım. Havalandırma yuvalarını bir tarafa ve her bir muhafazanın kapağına kestim. Bir muhafazanın yan tarafında, panel montajlı USB kabloları için iki dikdörtgen delik açtım. Bu dikdörtgen deliklerin her iki yanında merkezde 1 1/8" aralıklarla delikler açılmış ve kabloları panoya bağlamak için kullanılmıştır. Her iki panonun bir tarafı kesilerek iki kutunun birleştirildiğinde tek bir kutu oluşturması sağlanmıştır. Bu yan yana konfigürasyonda kutuları tutmak için 3/4" kalınlığında bir ahşap blok kullanıldı ve ayrıca oturmaları için uygun bir taban oluşturdu.

Adım 6: USB Kutusunu Takın

Muhafazaya eklenecek ilk bileşen, 4 Bağlantı Noktalı USB şarj kutusudur. Bunu sadece çift taraflı bantla yerine sabitledim.

Adım 7: Arduino'yu Muhafazaya Monte Edin

Elektronik bileşenleri monte etmek için elektrik kutusu koruyucu çerçeve ara parçalarını kullanmayı seviyorum çünkü bunlar plastikten yapılmıştır ve tutma yeri veya ayrık olarak çalışacak şekilde uyarlanabilir. Onları bıçağımla kestim ve sonra vidaları içlerinden geçirdim. Arduino, Arduino ile kutu arasına monte edilmiş ön yüz ara parçaları ile küçük düz başlı vidalarla bir muhafaza kutusuna monte edildi.

Arduino monte edildikten sonra, Arduino'nun USB portu ile şarj kutusunun en yakın portu arasına kısa bir (6 ) AB tipi USB kablosu bağlandı. Bu, kablo için gerçekten sıkı bir uyumdu ve aslında geri kesmek zorunda kaldım. kablonun ucundaki kabloyu saran bükülebilir plastik parçalar, böylece yerine oturacaktır.

Adım 8: Rölenin Kablolanması ve Montajı

Lambalara giden kablolar, muhafazadaki deliklerden beslendi. Her kablodan bir tel, katı hal rölesinin her iki kanalının çıkışlarına (anahtarlı 120V tarafı) bağlandı. Kısa (4 ) kablo bölümleri, bu lamba kablolarının bağlandığı yerdeki kalan vidalı terminallere bağlanmıştır. Bu kablolar, rölenin 120V tarafına güç sağlamak için kullanılacaktır.

Rölenin DC tarafına, gösterilen konfigürasyona göre 4 kablo bağlanmıştır. Tellerden ikisi rölenin çalışması için gerekli olan + ve - DC voltajını sağlarken, kalan iki tel ise kanalların açılıp kapanmasını söyleyen dijital sinyalleri taşır.

Bu 4 kablo daha sonra Arduino'ya şu şekilde bağlandı: Kırmızı kablo (DC+) 5V pinine bağlanır. Siyah kablo (DC-) GND pinine bağlanır. Kahverengi kablo (CH1) dijitale bağlanır. çıkış pimi 7Turuncu kablo (CH2) dijital çıkış pimi 8'e bağlanır

Tüm teller röleye bağlandıktan sonra, küçük düz başlı vidalar kullanılarak kasaya monte edildi.

Adım 9: Akım Sensörlerini Kablolama ve Monte Etme

Sensörlerden Arduino'ya giden iki kablo setini birleştirerek iki akım sensörü için iletişim ve güç kabloları oluşturuldu. Daha önce olduğu gibi, sensörlere güç sağlamak için kırmızı ve siyah teller kullanılır. Bu teller Arduino'nun Vin (kırmızı tel) ve GND (siyah tel) pinlerine bağlanır. Şaşırtıcı bir şekilde, iletişim kabloları (SDA ve SDL kabloları) bile birbirine eklenebilir. Bunun nedeni, Adafruit akım sensörlerinin her birine, adres pinlerinin nasıl lehimlendiğine bağlı olarak benzersiz bir adres verilebilmesidir. Kartın birlikte lehimlenmiş adres pinlerinden herhangi biri yoksa, kart 0x40 olarak adreslenir ve Arduino kodunda bu şekilde referans alınır. A0 adres pinlerini şemada görüldüğü gibi birbirine lehimleyerek kartın adresi 0x41 olur. Sadece A1 adres pinleri bağlıysa kart 0x44, hem A0 hem de A1 pinleri bağlıysa adres 0x45 olur. Sadece iki akım sensörü kullandığımız için, sadece kart 1'deki adres pinlerini gösterildiği gibi lehimlemek zorunda kaldım.

Kartlar doğru adreslendikten sonra küçük pirinç vidalar kullanılarak muhafazaya bağlandı.

Sensörlerden gelen SDA (mavi) ve SCL (sarı) kabloları Arduino üzerindeki SDA ve SCL pinlerine bağlanır. Bu pinler Arduino'mda etiketli değildi ama kartın dijital tarafında bulunan AREF pininden sonraki son iki pin.

Adım 10: USB Uzatma Kablolarını Bağlayın

Daha önce belirtildiği gibi, USB uzatma kablolarının akım sensörlerinden akım geçirmesi gerekir. Bu, kabloların kırmızı kablolara eklenmesiyle kolaylaştırılmıştır. USB kabloları muhafazaya monte edildikten sonra, eklerden gelen bu teller akım sensörlerine bağlanır. Her bir USB kablosu için, içinden akan akım bu kablolardan sensörden aşağı akacak ve ardından kablodan şarj olan telefona devam etmek için geri dönecektir. USB kablolarının erkek uçları, USB şarj kutusunun açık bağlantı noktalarından ikisine takıldı.

Adım 11: Gücü Bağlayın

Elektronik kutusundaki son adım, güç kablosunu USB kutusuna ve lambalara (diğer bir deyişle rölenin 120V tarafı) bağlamaktır. Doğrudan lambalara giden siyah teller, şarj kutusundan gelen kahverengi tel ile birlikte güç kablosunun bir teline bağlanır. Şarj kutusuna giden güç kablosu, içerideki iki kablo (mavi ve kahverengi kablolardır) geri sıyrılarak basitçe kesildi. Son olarak, röleden gelen iki beyaz kablo, USB şarj kutusundan gelen mavi kabloyla birlikte güç kablosunun diğer kablosuna vidalanır.

Adım 12: Tamamlanmış Sistem

Kutu tamamen monte edildikten sonra muhafaza kapakları değiştirilebilir. Artık bu sistemin donanımı tamamlandığında, yazılıma geçme zamanı.

Adım 13: Arduino Kodu

Arduino kodunun geliştirilmesi oldukça basitti, ancak doğru olması için birkaç test yapılması gerekti. En basit haliyle, kod, 90mA veya daha büyük bir akım akışını okuduğunda uygun röle kanalına güç sağlamak için bir sinyal gönderir. Bu basit kod iyi bir başlangıç noktası olsa da, cep telefonları %100'e kadar şarj olmuyor ve ardından çok az akım çekerek orada oturuyor. Bunun yerine, telefonun şarj edildiğinde birkaç dakikada bir kısa bir süre için birkaç yüz mA çekeceğini buldum. Sanki telefon, birkaç dakikada bir doldurulması gereken sızdıran bir kova gibi.

Bu sorunu çözmek için her kanalın üç durumdan birinde olabileceği bir strateji geliştirdim. Durum 0, telefonun şarj yuvasından çıkarıldığı zaman olarak tanımlanır. Pratikte, telefon çıkarıldığında neredeyse hiç akım akmadığını gördüm, ancak bu durumun üst akım sınırını 10mA olarak ayarladım. Durum 1, telefonun tamamen şarj olduğu, ancak yine de bağlantı istasyonunda olduğu durumdur. Akım akışı 90mA'nın altına düşerse ve 10mA'nın üzerindeyse sistem 1 durumundadır. Durum 2, telefonun 90mA veya daha fazlasını çektiği şarj durumudur.

Telefon dock'a yerleştirildiğinde durum 2 başlatılır ve şarj sırasında devam eder. Şarj işlemi sona erip akım 90mA'nın altına düştüğünde sistem 1 durumundadır. Bu noktada sistemin durum 1'den durum 2'ye doğrudan ilerleyememesi için koşullu bir açıklama yapılmıştır. Bu, telefon kapanana kadar sistemi durum 1'de tutar. kaldırılır, bu noktada 0 durumuna geçer. Sistem 0 durumundan 2 durumuna geçebildiğinden, telefon tekrar şarj cihazına takıldığında ve akım akışı 90mA'nın üzerine çıktığında durum 2 yeniden başlatılır. Sadece sistem 2 durumundayken, ışığı yakmak için röleye sinyal gönderilir.

Karşılaştığım bir diğer sorun da, telefon tamamen şarj olmadan önce akımın bazen kısa bir süre 90mA'nın altına düşmesiydi. Bu, sistemi olması gerekenden önce durum 1'e getirecektir. Bunu düzeltmek için, 10 saniye boyunca mevcut verilerin ortalamasını alıyorum ve yalnızca ortalama akım değeri 90mA'nın altına düşerse sistem durum 1'e girecek.

Bu kodla ilgileniyorsanız, içinde daha fazla açıklama bulunan bir Arduino.ino dosyası ekledim. Genel olarak, oldukça iyi çalışıyor, ancak telefon hala takılı ve tamamen şarj olduğunda sistemin bazen 0 durumuna geçtiğini fark ettim. Bu, ışığın ara sıra birkaç saniye yanacağı (durum 2'ye geçtiğinde) ve sonra söneceği anlamına gelir. Sanırım gelecek için üzerinde çalışılacak bir şey.

Adım 14: Bitmiş Sistem

Şarj istasyonunu kitaplığımıza, Arduino kutusu bazı kitapların arkasına yerleştirdim. Sadece bir göz atarsanız, bunun için harcanan emeği asla fark edemezsiniz - ve onu çalışırken görmek bile hakkını vermez. Sonra tekrar, ışıkların açılıp söndüğünü görmek beni mutlu ediyor ve hatta telefonun şarj olup olmadığını görmek için onlara güvenmeye başladım.