Kontrol Lampu Neon Dengan Laser Pointer dan Arduino: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Beberapa anggota Alpha One Labs Hackerspace tidak menyukai cahaya keras yang diberikan oleh lampu neon. Mereka menginginkan cara untuk dapat dengan mudah mengontrol perlengkapan individu, mungkin dengan laser pointer? Saya benar. Saya menggali setumpuk relay solid state dan membawanya ke Lab. Saya membeli Arduino Duemilenova dan mendemonstrasikan penggunaan sketsa contoh LED Blink untuk benar-benar mengedipkan lampu halogen. Saya menemukan beberapa info tentang penggunaan LED sebagai sensor cahaya [1] dan sketsa Arduino yang menunjukkan tekniknya [2]. Saya menemukan bahwa LED hampir tidak cukup sensitif - laser harus mengarah langsung ke bagian pemancar cahaya, atau LED tidak akan mendaftar. Jadi saya beralih ke fototransistor. Mereka jauh lebih sensitif, dan pada rentang frekuensi yang lebih luas. Dengan filter yang tepat di atas transistor, saya dapat membuatnya lebih sensitif terhadap cahaya merah, dan dari jangkauan sudut yang jauh lebih luas ke sensor. PENAFIAN DAN PERINGATAN: Instruksi ini berkaitan dengan tegangan saluran (listrik) pada 120 atau 240 volt. Gunakan akal sehat jika Anda membangun sirkuit ini - jika Anda memiliki keraguan tentang sesuatu, tanyakan pada seseorang yang tahu. Anda bertanggung jawab atas keselamatan Anda (dan orang lain), dan kepatuhan terhadap peraturan kelistrikan setempat.

Langkah 1: Sketsa dan Beberapa Teori

Saya akan menganggap Anda tahu cara memberi daya pada Arduino Anda, dan mendapatkan sketsa yang dikompilasi dan dimuat. Untuk setiap lampu saya menggunakan kabel telepon, karena murah, memiliki empat konduktor, dan saya memiliki banyak yang tergeletak di sekitar. Saya menggunakan merah untuk + umum, hitam untuk tanah, hijau untuk kolektor fototransistor, dan kuning untuk kontrol relai +. Sebuah fototransistor melewatkan sejumlah arus yang bervariasi dengan jumlah cahaya yang jatuh di atasnya. Analog to Digital Converter (ADC) pada arduino mengukur tegangan pada pin relatif terhadap ground. Saya melihat lembar data fototransistor dan memverifikasi dengan multimeter bahwa transistor melewati 10mA pada cahaya penuh. Menggunakan hukum Ohm, yaitu sekitar 500 ohm pada 5V, Untuk mengontrol lampu saya menggunakan modul solid state relay. Ini relatif murah pada peringkat saat ini yang kami butuhkan, sekitar $ 4 hingga 4A. Pastikan untuk membeli modul relai dengan detektor zero-crossing, terutama jika mengontrol apa pun yang bersifat induktif, seperti lampu neon, motor, atau transformator kutil dinding. Mengaktifkan atau menonaktifkannya di mana saja tetapi titik nol dapat menyebabkan lonjakan tegangan yang paling baik akan mengurangi masa pakai alat Anda, dan paling buruk memicu kebakaran.

Langkah 2: Menghubungkan Lampu

Lihat di langit-langit dan putuskan di mana Anda akan memasang pengontrol Arduino. Ingat bahwa itu akan membutuhkan catu daya 7-12v. Potong panjang kabel telepon (atau cat5 atau apa pun) sekitar dua kaki lebih panjang dari jarak dari Arduino ke setiap lampu yang ingin Anda kendalikan. Lihat sambungan dari saluran listrik dari sakelar ke pemberat. Anda mungkin dapat memesan konektor (Newark Electronics menjual seri Wago 930, yang kami miliki). Maka Anda tidak perlu memotong kabel yang ada dan dapat melepas sistem jika terjadi kesalahan. Solder ground (hitam) ke input relay -, dan kontrol (kuning) ke input relay + (kode warna pada gambar adalah berbeda dari apa yang saya taruh di halaman depan, karena saya berubah pikiran tentang apa yang masuk akal). Solder atau kencangkan (tergantung pada relai Anda) kabel hitam (panas) melalui relai. Pastikan untuk menggunakan heat shrink dan pita listrik! Dorong kabel hitam ke konektor Anda dan kabel putih (netral) dan ground (hijau) langsung dari konektor ke konektor. Ujung kabel lainnya menuju Arduino sebagai berikut: Semua kabel merah (katoda umum atau kolektor) pergi ke Analog 0 (port C0), dan semua hitam ke tanah. Setiap hijau (anoda atau emitor) menuju ke pin 8-13 (port B 0-5) dan kabel kuning menuju ke pin 2-7 (port D 2-7). Pastikan kabel hijau dan kuning cocok, karena sensor perlu mengontrol relai yang tepat! Jika Anda memasukkan kuning ke pin 2, hijau dari perlengkapan yang sama masuk ke pin 8.

Langkah 3: Menguji Sketsa dan Catatan Desain

Dalam langkah ini saya akan berbicara tentang beberapa cobaan dan kesengsaraan yang saya temui dalam perjalanan, dan bagaimana saya mengatasinya, dengan harapan dapat bermanfaat. Jangan ragu untuk melompat ke langkah berikutnya jika Konten Sains bukan milik Anda:-)Langkah pertama adalah memutuskan apakah akan menggunakan penginderaan kapasitif atau penginderaan resistif. Penginderaan resistif menghubungkan sensor melalui resistor ke salah satu pin analog dan melakukan analogRead dan membandingkan terhadap ambang batas. Ini paling sederhana untuk diterapkan, tetapi membutuhkan banyak kalibrasi. Teori penginderaan kapasitif adalah bahwa ketika bias terbalik (- ke + memimpin dan sebaliknya), LED tidak akan membiarkan arus mengalir, tetapi elektron akan terkumpul di satu sisi dan meninggalkan sisi lain, secara efektif mengisi kapasitor. Cahaya yang jatuh pada LED pada frekuensi yang biasanya dipancarkannya sebenarnya akan menyebabkan arus kecil mengalir, yang melepaskan kapasitor ini. Jadi jika kita mengisi 'kapasitor' LED dan menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk melepaskan melalui resistor, kita mendapatkan gambaran kasar tentang berapa banyak cahaya yang jatuh pada LED. Ini benar-benar berhasil menjadi lebih andal di berbagai perangkat, dan bahkan berfungsi untuk fototransistor! Karena kami tidak melakukan pengukuran lumen yang tepat, dan penunjuk laser akan tampak jauh lebih terang daripada ambient, kami hanya mencari waktu pengosongan ambang batas. Bagian penting lainnya dari petualangan ini adalah debugging. Bagi mereka yang akrab dengan pemrograman sistem non-embedded, metode yang populer adalah menambahkan pernyataan cetak pada titik-titik kritis dalam kode. Ini juga berlaku untuk sistem tertanam, tetapi ketika setiap mikrodetik penting, jumlah waktu untuk Serial.write("x adalah "); Serial.writeln(x); sebenarnya cukup signifikan, dan Anda mungkin melewatkan banyak peristiwa dalam prosesnya. Jadi ingatlah untuk selalu meletakkan pernyataan cetak Anda di luar loop kritis, atau kapan pun Anda mengharapkan suatu peristiwa. Terkadang berkedip LED sudah cukup untuk memberi tahu Anda bahwa Anda telah mencapai titik tertentu dalam kode.

Langkah 4: Menambahkan Kontrol Web

Jika Anda melihat melalui sketsa, Anda melihat bahwa saya juga membaca port serial, dan bertindak berdasarkan beberapa perintah karakter tunggal. Karakter 'n' menyalakan semua lampu, dan 'f' mematikannya. Angka '0'-'5' mengubah status lampu yang terhubung ke output digital tersebut. Jadi Anda dapat dengan mudah menggabungkan skrip CGI (atau servlet, atau teknologi web apa pun yang mengapungkan perahu Anda) untuk mengontrol lampu Anda dari jarak jauh. Serial.writes juga menampilkan setiap kali lampu diubah dari input pengguna, sehingga halaman dapat memiliki pembaruan Ajax untuk menunjukkan keadaan saat ini. Hal lain yang akan saya coba adalah mendeteksi gerakan di sebuah ruangan. Orang memantulkan cahaya, dan saat mereka bergerak cahaya itu akan berubah. Itulah bagian 'delta' dari pernyataan tulis yang saya miliki.