LED Dizileri Kullanan Kendin Yap IoT Cihazları: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

(Feragatname: Ana dili İngilizce olan biri değilim.)

Bir süre önce karım, geceleri bahçeyi aydınlatmak için bazı LED dize ışıkları aldı. Çok güzel bir atmosfer yarattılar. Ağaçların etrafına konmuşlar ama bilin bakalım ne olmalı, ağaçları keserken ipleri kestik…

Bugün size göstermek istediğim şey, bu LED dizileri gibi bozuk şeyleri nasıl kurtaracağınız ve akıllı telefonunuzla kontrol edebileceğiniz ilginç bağlantılı cihazlar yaratmanız.

LED'leri sürmek için bir mikro denetleyici ve bir transistör kullanmayı, cihazınızı internete nasıl bağlayacağınızı ve cihazı akıllı telefonunuzdan nasıl kontrol edeceğinizi öğreneceksiniz. Ohm Yasasını nasıl uygulayacağınız gibi bazı temel elektronik bilginiz olduğunu varsayıyorum. Daha önce bir Arduino programladıysanız, daha da iyidir.

Yapmak istediğim cihazlarla başlayalım. Kesik iplerle ilgili iyi olan şey, en az iki parça olmasıdır. Böylece en az iki cihaz kurabilirim. Bir masaya koyacağım bağlı bir lamba ve ardından yeni yatak odamı aydınlatmak için kullanacağım bağlı bir LED dizisi ile başlayacağım. Tek istediğim akıllı telefonumu kullanarak ışıkları AÇMAK ve KAPATMAK.

Ama her şeyden önce, ışıkları yeniden kullanmak için işlerin nasıl yürüdüğünü görmemiz gerekiyor.

Adım 1: Tersine Mühendislik

İki LED dizimiz var ama dizi pinlerindeki voltaj düşüşünü ve ihtiyaç duydukları akımı bilmiyoruz. Ne yazık ki, bu değerleri almak için bir veri sayfam yok.

Bu gibi durumlarda, her şeyi kendimiz çözmemiz gerekecek. Muhafazayı ayıralım.

Birkaç vidayı tornavidayla söktükten sonra çok basit bir devre görebiliriz. İlginç olan kısım LED string pinlerinin etrafında, bir voltaj regülatörü (3 pinli bileşen), bir direnç (üzerinde 100 bulunan kara kutu) ve LED string pinlerini görüyoruz. Biraz daha yakından baktığımızda (devre tasarımı), regülatör çıkışının LED dizisine bağlı olduğunu ve bunun da 10 ohm'luk bir dirençle (100, 10x10e0) toprağa bağlı olduğunu görüyoruz. Biraz pil koyalım ve dize pimleri boyunca ve regülatör çıkışı ile toprak arasındaki voltaj düşüşünü ölçelim.

Bir multimetre kullanarak, dize pimleri boyunca yaklaşık 3V'luk bir voltaj düşüşünü ölçebiliriz (resimlerde gösterildiği gibi). Regülatör çıkışı ile toprak arasını da 4.5V olarak ölçüyoruz. Böylece, 10 ohm'luk direnç boyunca 1,5V'luk bir voltaj düşüşü olduğu sonucuna varıyoruz; aslında onu da ölçebiliriz. Ohm Yasasını (U = RI) kullanarak, daldan geçen akımın 1.5V / 10 ohm = 0.150A veya 150mA olduğunu biliyoruz. Yine akımı ölçebiliriz, ancak multimetreyi diziyle seri hale getirmemiz gerekecek, bu kolay değil.

Artık LED dizilerini nasıl kullanacağımızı biliyoruz. Cihazımızı oluşturalım.

Adım 2: Malzemeler ve Araçlar

Cihazları oluşturmak için ihtiyacınız olacak:

- bazı şeyleri sökmek için tornavidalar, bu tür kitleri severim

- Cihazları çoğaltmak istiyorsanız, bazı LED dize ışıkları

- bir ESP8266, cihazımızın beyni olacak

- bir devre tahtası ve bazı teller, bunları prototipi oluşturmak için kullanacağız

- bir direnç çeşitleri kiti ve bir transistör çeşitleri kiti, ayrıca çok sayıda faydalı bileşen içeren daha büyük bir kit satın alabilirsiniz, sadece gerekli bileşenleri satın almak da bir seçenektir

Kalıcı bir devre oluşturmak istiyorsanız, bazı araçlara ve bazı protokollere ihtiyacınız olacak:

- Başlamak için oldukça ucuza bir lehimleme kiti satın alabilirsiniz, kendi malzemelerinizi tersine mühendislik yapmak için kullanılabilecek bir multi-metre bulacaksınız, sadece ana şebekeye bağlı cihazları ve hatta 30V DC'den daha fazla kullanan cihazları manipüle etmemeye dikkat edin.

- kesici, kabloları ve bileşen uçlarını kesmek için çok kullanışlıdır

- bazı protokoller

- biraz sağlam tel

Başlamak için çok fazla görünebilir, ancak sahip olabileceğiniz diğer herhangi bir proje için biraz stok oluşturacaksınız. Beklemekte sakınca yoksa, Aliexpress'deki her şeyi çok daha düşük bir maliyetle sipariş edebilirsiniz. Alternatif olarak, bu araçları satın almak istemiyorsanız, en yakın hackerspace'e de gidebilirsiniz.

Son olarak, her şeyi inşa etmek için birkaç saate ihtiyacınız olacak (sadece bu öğreticiyi takip ederseniz daha az).

Adım 3: Transistör Nasıl Kullanılır

LED dizisinin 150mA gerektirdiğini biliyoruz, ancak bu, ESP8266'nın çıkış pinlerinde güvenle sunabileceğinden çok daha fazlası. Mikrodenetleyicideki GPIO pinleri başına 12mA'dan fazla sürmek istemezsiniz. Bu sınırlamayı aşmak için mikrodenetleyici tarafından kontrol edilebilen bir çeşit anahtara ihtiyaç duyulacaktır. En yaygın anahtarlar röle ve transistördür. Bir röle kesinlikle işe yarayacaktır, ancak daha hacimli, daha pahalı olacaktır ve çoğu zaman bir röleyi sürmek için bir transistör kullanmak isteyeceksiniz.

Her iki cihaz için de transistör kullanacağız. Bir transistörü anahtar gibi kullanmak için, tabanından akım geçirmeliyiz. LED dizisinden akan akım, tabandan akan akımla orantılı olacaktır.

İşlerin nasıl yürüdüğünü anlamak için Tinkercad'de bir Arduino ve bir transistör ile oynayabilirsiniz. İnce ayar yapabileceğiniz temel bir simülasyon oluşturdum. Tinkercad hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, bu harika öğreticiyi takip edebilirsiniz: Donanımınızı Test Etmek ve Uygulamak İçin Tinkercad Nasıl Kullanılır.

Transistörün GPIO çıkışı yüksek olduğunda kapalı bir anahtar gibi, GPIO çıkışı düşük olduğunda ise açık bir anahtar gibi çalıştığını görebilirsiniz. Direnç değerleriyle de oynayabilirsiniz. LED'e seri bağlanan direnç, LED'den geçen akımı sınırlayacak ve transistörün tabanına bağlı direnç, LED'den geçen maksimum akımı kontrol edecektir. Temel direnci arttırırsanız, LED için yeterli akım sürmezsiniz ve ışık daha kısılır.

Cihazlar için hangi direnç değerlerini seçtiğimi görmek için notlarıma göz atabilirsiniz. 5V çıkış yerine 3.3V çıkışı kullanabilirdim ama o zaman devreyi oluşturmak için karşılık gelen dirençlere sahip olmazdım. Transistör kazancını aramak için transistör veri sayfasını okumaktan çekinmeyin.

Şimdi bir prototip oluşturalım.

Adım 4: Devrenin Prototipini Oluşturun

LED dizi telini hazırlamamız gerekecek. İlk önce pil yuvasını ayırmak için ilk yarısını keselim. Ardından kabloyu soyun, LED dizisini devre tahtasına bağlamak için bir terminal bloğu kullandım. Ayrıca ESP8266'ya ihtiyacımız olacak, bir D1 mini klon, iki direnç ve bir transistör kullandım.

Transistör için bir p2222a seçiyorum ama herhangi bir NPN transistörünü seçebilirsiniz. Transistör veri sayfasında bulabileceğiniz transistör kazancına göre direnç değerlerini gözden geçirmeniz yeterli olacaktır. 1k ohm'luk bir taban direnci ve 15 ohm'luk bir LED direnci seçiyorum. Taban, GPIO5 veya D1 tarafından tahrik edilir.

Pil tutucuyu, başka bir proje için veya hatta yeni oluşturduğunuz cihazlarınıza güç sağlamak için yararlı olabileceğinden saklayın.

Arduino IDE ile ESP8266'ya bir programın nasıl yükleneceğine ilişkin bir öğreticiyi izleyin, LED_BUILTIN'i D1 ile değiştirerek yanıp sönen programı yükleyin ve artık yanıp sönen bir LED dizisinin keyfini çıkarabilirsiniz.

Devre sizin için çalışmıyorsa, anodu LED direncine bağlamanız gerektiğinden LED kablolarını değiştirmeyi deneyin. Ben her zaman telleri ters çeviririm…

Bağlantıyı ve voltaj düşüşünü kontrol etmek için multimetrenizi kullanın. Çıkış yüksek olduğunda D1 ile toprak arasında 3,3V görmelisiniz. Ayrıca LED dizi kabloları arasında 3V'luk bir voltaj görmelisiniz.

Yanıp sönen bir LED dizisine sahip olmak iyidir, ancak LED dizisini akıllı telefonumuzla nasıl kontrol edebiliriz?

Adım 5: LED Şerit Işıkları Sürmek için Akıllı Telefonunuzu Kullanma - Bölüm I

Akıllı telefonunuza Blynk uygulamasını yüklemeniz gerekecek.

Uygulama yüklendikten sonra yeni bir proje oluşturun. Blynk, size ESP8266 programınız için ihtiyaç duyacağınız bir belirteç (onaltılık karakter dizisi) içeren bir e-posta gönderecektir. Anahtar görevi görecek bir düğme oluşturun. Düğme, ESP8266'nın GPIO5 veya D1 pinini çalıştırmalıdır. Artık projenizi oynayabilirsiniz. Uygulamanın size cihazın çevrimdışı olduğunu söyleyeceğini unutmayın.

Işıkları kontrol edecek zamanlayıcılar eklemek için projeyi daha sonra düzenleyebilirsiniz.

Adım 6: LED Şerit Işıkları Sürmek için Akıllı Telefonunuzu Kullanma - Bölüm II

Arduino IDE'nizi açın. Blynk kitaplığını kurmanız gerekecek; Bunun için yaptığım ekran görüntülerini takip etmeniz yeterli. "Araçlar" menüsüne gidin, "Kütüphaneleri Yönet"e tıklayın, "Blynk"i arayın ve en son sürümü yükleyin.

Artık sizin için ESP8266'da Blynk'i kuracak bir örnek açabilirsiniz. Örnek ekran görüntülerinde gösterilmiştir.

Benim durumumda doğru kartı, "D1 mini"yi ve doğru bağlantı noktasını seçtiğinizden emin olun.

Kodu wifi SSID'niz ve şifrenizle (genellikle İnternet kutusundaki WPA veya WEP anahtarı) güncelleyin, ayrıca e-posta ile aldığınız jetonu da doldurmanız gerekir.

Artık kodu ESP8266'ya yükleyebilirsiniz. Kod yüklendikten sonra, cihazınızın WiFi üzerinden İnternet yönlendiricinize bağlı olduğundan emin olmak için birkaç saniye bekleyin; oluşturduğunuz Blynk düğmesini kullanarak ışıkları kontrol edebileceksiniz.

Artık bir IoT cihazınız var! İsterseniz orada durabilirsiniz ama "Kaynaklar" bölümünü okumayı unutmayın. Daha fazla eğlenmek ve kalıcı bir devre ve muhafaza oluşturmak istiyorsanız okumaya devam edin.

7. Adım: Kalıcı Devre Oluşturun (bonus)

Kalıcı bir devre oluşturmanın zamanı geldi. Lehimleme hakkında bilgi edinmek için bunu ve bu videoyu izleyebilirsiniz. ESP8266 için bazı başlıklara sahip standart bir proto kartı kullandım. Bu şekilde, mikrodenetleyiciyi başka bir proje için yeniden kullanmak istersem yapabilirim. Mikrodenetleyiciyi doğrudan proto kartınıza lehimlemeyi seçebilirsiniz. Kendinizden emin değilseniz, breadboard'a benzeyen bir proto board seçin; breadboard bağlantılarınızı yeniden kullanabileceksiniz.

İlk cihazımda iki hata yaptım. LED dizisi için terminal bloğu kullanmadım… ve kabloları ters çevirdim. Negatif veya pozitif kabloyu işaretleyebilirsiniz ancak bir terminal bloğu kullanılması önerilir. İkinci hata, daha düşük bir ışıkla sonuçlanan LED dizisini sürmek için 3.3V'u kullanmamdı. Siz de benim gibi hata yapıyorsanız merak etmeyin lehimi çıkarıp direnç değerlerini değiştirmek veya bağlantıları güncellemek çok kolay. Daha sonra daha fazla bileşen bile ekleyebilirsiniz!

Artık kalıcı devreniz olduğuna göre, muhafazasını inşa etme zamanı.

8. Adım: Bir Muhafaza Oluşturun (bonus)

Cihazlarım için bir muhafaza oluşturmak için Tinkercad'de bir sparkfun öğreticisini takip ettim. Muhafazayı, yeni aldığım Prusa i3 MK3'ü bir miktar PLA filamentli (%20 dolgu ve 0,2 mm) kullanarak yazdırdım. Aslında benim için bir ilk ve resimlerde görebileceğiniz iki hata daha yaptım. İlk kasamda USB fişi için gerekli alan yoktu ve delikler hizalanmamıştı. Daha sonra bir kapağı da destekleyebilen daha iyi oturan yeni bir versiyon tasarladım. Devre ile uyumu test etmek için sadece kasanın gerekli kısmını yazdırarak biraz zaman ve paradan tasarruf edebilirsiniz.

Artık Blynk kullanarak kontrol edebileceğiniz iki IoT cihazınız var. Gökyüzü sınırdır. Işıkları kontrol eden bir varlık dedektörü, belirli bir süre sonra ışıkları kapatan bir zamanlayıcı veya hatta LED dizi ışıklarını bildirim sistemi olarak kullanarak projeyi tamamen genişletebilirsiniz; örneğin bir e-posta aldığınızda yanıp sönebilirler.

Mutlu hack!

9. Adım: Kaynaklar

Bu kitabı yeterince tavsiye edemem: Yapım: Elektronik: Keşif Yoluyla Öğrenme. Transistörler, kapasitörler ve elektronikle ilgili birçok ilginç şey hakkında bilgi edinebilirsiniz. Elektronik bileşenlerle uğraşmaya başlamak için gerekli bilgiye sahiptir. ESP8266, Blynk ve Tinkerpad hakkında yeni edindiğiniz bilgilerle birleştiğinde, çok ilginç şeyler inşa edebileceksiniz.

Youtube videolarını izleyerek çok şey öğrenebilirsiniz. Aşağıdaki kanalları tavsiye ederim:

- EEVblog

- Harika Scott!

- Khan Academy

Yeterince cesursan, IoT veya elektronik hakkında edx veya Coursera kurslarını takip ederek daha fazla bilgi edinebilirsin.