Atenuador LED inteligente de bricolaje controlado a través de Bluetooth: 7 pasos

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-23 14:39

Este Instructable describe cómo construir un atenuador digital inteligente. Un atenuador es un interruptor de luz común que se usa en casas, hoteles y muchos otros edificios. Las versiones más antiguas de los interruptores de atenuación eran manuales y normalmente incorporaban un interruptor giratorio (potenciómetro) o botones para controlar el nivel de luz. Este Instructable describe cómo construir un atenuador digital que tiene dos formas de controlar la intensidad de la luz; un teléfono inteligente y botones físicos. Los dos modos pueden funcionar juntos a la perfección para que el usuario pueda aumentar o disminuir la luminosidad tanto desde un botón como desde un teléfono inteligente. El proyecto se implementa utilizando un módulo SLG46620V CMIC, HC-06 Bluetooth, pulsadores y LED.

Vamos a utilizar la CMIC SLG46620V ya que ayuda a minimizar los componentes discretos del proyecto. Los circuitos integrados GreenPAK ™ son pequeños y tienen componentes de usos múltiples, lo que permite al diseñador reducir los componentes y agregar nuevas funciones. Además, el costo del proyecto se reduce posteriormente.

El SLG46620V también contiene una interfaz de conexión SPI, bloques PWM, FSM y muchos bloques adicionales útiles en un pequeño chip. Estos componentes permiten al usuario construir un atenuador inteligente práctico que se puede controlar a través de un dispositivo Bluetooth o botones de pared, admite atenuación de tiempo prolongado y la adición de funciones seleccionables sin usar un microcontrolador o componentes costosos.

A continuación, describimos los pasos necesarios para comprender cómo se ha programado la solución para crear un atenuador LED inteligente controlado a través de Bluetooth. Sin embargo, si solo desea obtener el resultado de la programación, descargue el software GreenPAK para ver el archivo de diseño GreenPAK ya completado. Conecte el kit de desarrollo GreenPAK a su computadora y presione el programa para crear el atenuador LED inteligente controlado a través de Bluetooth.

Paso 1: Interfaz y características del proyecto

Características del proyecto:

1. Dos métodos de control; aplicación móvil y botones reales.

2. Suave transición de encendido y apagado de la luz. Esto es más saludable para los ojos del consumidor. También da una sensación más lujosa, que resulta atractiva para los hoteles y otras industrias de servicios.

3. Función de modo de suspensión. Este será un valor agregado para esta aplicación. Cuando el usuario activa este modo, el brillo de la luz disminuye gradualmente en 10 minutos. Esto ayuda a las personas que sufren de insomnio. También es útil para dormitorios de niños y tiendas minoristas (hora de cierre).

Interfaz del proyecto

La interfaz del proyecto tiene cuatro botones, que se utilizan como entradas de GreenPAK:

ENCENDIDO / APAGADO: ENCIENDE / APAGA la luz (arranque suave / parada).

ARRIBA: aumenta el nivel de luz.

Abajo: disminuye el nivel de luz.

Modo de suspensión: al activar el modo de suspensión, el brillo de la luz disminuye gradualmente durante un período de 10 minutos. Esto le da al usuario tiempo antes de dormir y garantiza que la luz no permanecerá encendida toda la noche.

El sistema emitirá una señal PWM, que se pasará a un LED externo y al indicador LED del modo de suspensión.

El diseño de GreenPAK se compone de 4 bloques principales. El primero es un receptor UART, que recibe datos del módulo Bluetooth, extrae pedidos y los envía a una unidad de control. El segundo bloque es una unidad de control, que recibe órdenes provenientes del receptor UART o de los botones externos. La unidad de control decide la acción requerida (encender / apagar, aumentar, disminuir, habilitar el modo de suspensión). Esta unidad se implementa mediante LUT.

El tercer bloque alimenta los generadores CLK. En este proyecto, se utiliza un contador FSM para controlar el PWM. El valor del FSM cambiará (hacia arriba, hacia abajo) de acuerdo con las órdenes dadas por 3 frecuencias (alta, media y baja). En esta sección se generarán las tres frecuencias y el CLK requerido pasa a FSM según el orden requerido; Al encender / apagar la operación, la alta frecuencia pasa a FSM para iniciar / detener suavemente. Durante la atenuación, pasa la frecuencia media. La baja frecuencia pasa al modo de suspensión para reducir el valor de FSM más lentamente. Entonces, el brillo de la luz también disminuye lentamente. El cuarto bloque es la unidad PWM, que genera pulsos a LED externos.

Paso 2: Diseño GreenPAK

La mejor manera de construir un atenuador usando GreenPAK es usando el FSM de 8 bits y un PWM. En el SLG46620, FSM1 contiene 8 bits y se puede utilizar con PWM1 y PWM2. El módulo Bluetooth debe estar conectado, lo que significa que debe usarse la salida paralela SPI. Las conexiones de los bits 0 a 7 de salida paralela SPI se mezclan con las salidas DCMP1, DMCP2 y LF OSC CLK, OUT1, OUT0 OSC. PWM0 obtiene su salida de FSM0 (16 bits). FSM0 no se detiene en 255; aumenta hasta 16383. Para limitar el valor del contador a 8 bits, se agrega otro FSM; FSM1 se utiliza como puntero para saber cuándo el contador llega a 0 o 255. Se utilizó FSM0 para generar el pulso PWM. Como los valores de los dos FSM deben cambiarse al mismo tiempo para tener el mismo valor, el diseño se vuelve un poco complejo donde en ambos FSM tienen un CLK predefinido, limitado y seleccionable. CNT1 y CNT3 se utilizan como mediadores para pasar el CLK a ambos FSM.

El diseño consta de las siguientes secciones:

- Receptor UART

- Unidad de control

- Generadores CLK y multiplexor

- PWM

Paso 3: Receptor UART

Primero, necesitamos configurar el módulo Bluetooth HC06. El HC06 utiliza el protocolo UART para la comunicación. UART son las siglas de Universal Asynchronous Receiver / Transmitter. UART puede convertir datos de un lado a otro entre formatos paralelos y seriales. Incluye un receptor de serie a paralelo y un convertidor de paralelo a serie que se sincronizan por separado. Los datos recibidos en el HC06 se transmitirán a nuestro dispositivo GreenPAK. El estado inactivo del Pin 10 es ALTO. Cada carácter enviado comienza con un bit lógico de inicio BAJO, seguido de un número configurable de bits de datos y uno o más bits lógicos de parada ALTA.

El HC06 envía 1 bit de INICIO, 8 bits de datos y un bit de PARADA. Su tasa de baudios predeterminada es 9600. Enviaremos el byte de datos del HC06 al bloque SPI del GreenPAK SLG46620V.

Dado que el bloque SPI no tiene control de bit START o STOP, esos bits se utilizan en su lugar para habilitar y deshabilitar la señal de reloj SPI (SCLK). Cuando el Pin 10 pasa a BAJO, el IC ha recibido un bit de INICIO, por lo que usamos el detector de flanco descendente PDLY para identificar el inicio de la comunicación. Ese detector de flanco descendente sincroniza DFF0, lo que permite que la señal SCLK sincronice el bloque SPI.

Nuestra velocidad en baudios es de 9600 bits por segundo, por lo que nuestro período SCLK debe ser 1/9600 = 104 µs. Por lo tanto, configuramos la frecuencia OSC en 2 MHz y usamos CNT0 como divisor de frecuencia.

2 MHz - 1 = 0,5 µs

(104 µs / 0,5 µs) - 1 = 207

Por lo tanto, queremos que el valor del contador CNT0 sea 207. Para garantizar que no se pierdan datos, se agrega un retardo de medio ciclo en el reloj SPI para que el bloque SPI se sincronice en el momento adecuado. Esto se logra utilizando CNT6, LUT1 de 2 bits y el reloj externo del bloque OSC. La salida de CNT6 no aumenta hasta 52 µs después de que se sincroniza DFF0, que es exactamente la mitad de nuestro período SCLK de 104 µs. Cuando sube, la puerta AND LUT1 de 2 bits permite que la señal OSC de 2 MHz pase al EXT. Entrada CLK0, cuya salida está conectada a CNT0.

Paso 4: Unidad de control

En esta sección, los comandos se ejecutarán según el byte recibido del receptor UART, o según las señales de los botones externos. Los pines 12, 13, 14, 15 se inicializan como entradas y están conectados a botones externos.

Cada pin está conectado internamente a una entrada de puerta OR, mientras que la segunda entrada de la puerta está conectada con la señal correspondiente que proviene del teléfono inteligente a través de Bluetooth y que aparecerá en la salida SPI Parallel.

DFF6 se usa para activar el modo de suspensión donde su salida cambia a alta con el borde ascendente proveniente de LUT4 de 2 bits, mientras que DFF10 se usa para mantener el estado de iluminación, y su salida cambia de baja a alta y viceversa con cada borde ascendente que viene. desde la salida LUT10 de 3 bits.

FSM1 es un contador de 8 bits; da un pulso alto en su salida cuando su valor llega a 0 o 255. En consecuencia, se usa para evitar que FSM0 (16 bits) exceda el valor 255, ya que su salida restablece los DFF y cambia el estado de DFF10 de encendido a apagado y viceversa si la iluminación se controla con los botones +, - y se ha alcanzado el nivel máximo / mínimo.

Las señales conectadas a las entradas FSM1 se mantienen, hasta llegarán a FSM0 a través de P11 y P12 para sincronizar y mantener el mismo valor en ambos contadores.

Paso 5: Generadores y multiplexor CLK

En esta sección, se generarán tres frecuencias, pero solo una registrará las FSM a la vez. La primera frecuencia es RC OSC, que se obtiene de la matriz 0 a P0. La segunda frecuencia es LF OSC, que también se obtiene de la matriz 0 a P1; la tercera frecuencia es la salida CNT7.

LUT9 de 3 bits y LUT11 de 3 bits permiten que pase una frecuencia, de acuerdo con la salida LUT14 de 3 bits. Después de eso, el reloj elegido transmite a FSM0 y FSM1 a través de CNT1 y CNT3.

Paso 6: PWM

Finalmente, el valor FSM0 se transforma en señal PWM para aparecer a través del pin 20 que se inicializa como salida y se conecta a los LED externos.

Paso 7: aplicación de Android

La aplicación de Android tiene una interfaz de control virtual similar a la interfaz real. Tiene cinco botones; ENCENDIDO / APAGADO, ARRIBA, ABAJO, Modo de suspensión y Conectar. Esta aplicación de Android podrá convertir las pulsaciones de botones en un comando y enviará los comandos al módulo Bluetooth para que se ejecuten.

Esta aplicación se creó con MIT App Inventor, que no requiere ninguna experiencia en programación. App Inventor permite al desarrollador crear una aplicación para dispositivos con sistema operativo Android utilizando un navegador web conectando bloques de programación. Puede importar nuestra aplicación en MIT App Inventor haciendo clic en Proyectos -> Importar proyecto (.aia) desde mi computadora y seleccionando el archivo.aia incluido con esta nota de aplicación.

Para crear la aplicación de Android, se debe iniciar un nuevo proyecto. Se requieren cinco botones: uno es un selector de lista para dispositivos Bluetooth y los otros son los botones de control. También necesitamos agregar un cliente Bluetooth. La figura 6 es una captura de pantalla de la interfaz de usuario de nuestra aplicación de Android.

Después de agregar los botones, asignaremos una función de software para cada botón. Usaremos 4 bits para representar el estado de los botones. Un bit por cada botón, por lo tanto, al presionar el botón, se enviará un número específico vía Bluetooth al circuito físico.

Estos números se muestran en la Tabla 1.

Conclusión

Este Instructable describe un atenuador inteligente que se puede controlar de dos maneras; una aplicación de Android y botones reales. Se describen cuatro bloques separados dentro del GreenPAK SLG46620V que controlan el flujo del proceso para aumentar o disminuir el PWM de una luz. Además, una función de modo de suspensión se describe como un ejemplo de modulación adicional disponible para la aplicación. El ejemplo que se muestra es de bajo voltaje, pero se puede modificar para implementaciones de mayor voltaje.