Termómetro RGB con PICO: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Ese fue el resultado final de nuestro esfuerzo hoy. Es un termómetro que te permitirá saber el calor que hace en tu habitación, mediante el uso de una tira de LED RGB colocada en un recipiente acrílico, que se conecta a un sensor de temperatura para leer la temperatura. Y usaremos PICO para darle vida a este proyecto.

Paso 1: componentes

• PICO, disponible en mellbell.cc ($ 17)
• Tira de LED RGB de 1 metro
• 3 transistor Darlington TIP122, un paquete de 10 en ebay ($ 3.31)
• 1 controlador PWM de 12 bits y 16 canales PCA9685, disponible en ebay ($ 2.12)
• Fuente de poder 12v
• 3 resistencias de 1k ohmios, un paquete de 100 en eBay ($ 0,99)
• Una placa de pruebas, disponible en eBay ($ 2.30)
• Cables de puente macho - hembra, un paquete de 40 en ebay ($ 0.95)

Paso 2: Encendido de la tira RGB con transistores y una fuente de alimentación

Las tiras de LED son placas de circuitos flexibles que están llenas de LED. Se usan de muchas maneras, ya que puede usarlos en su casa, su automóvil o bicicleta. Incluso puede crear dispositivos portátiles RGB geniales usándolos.

¿Asique, como trabajan? En realidad, es bastante simple. Todos los LED de la tira de LED están conectados en paralelo y actúan como un enorme LED RGB. Y para ejecutarlo, simplemente necesita conectar la tira a una fuente de alimentación de alta corriente de 12v.

Para controlar la tira de LED con un microcontrolador, debe separar la fuente de alimentación de la fuente de control. Debido a que la tira de LED necesita 12v, y nuestro microcontrolador no puede ofrecer tanto voltaje de salida, es por eso que conectamos una fuente de alimentación externa de alta corriente de 12v, mientras enviamos las señales de control desde nuestro PICO.

Además, el consumo de corriente de cada celda RGB es alto, ya que cada LED que contiene (los LED rojo, verde y azul) necesita 20 mA para funcionar, lo que significa que necesitamos 60 mA para encender una sola celda RGB. Y eso es muy problemático, porque nuestros pines GPIO solo pueden suministrar el máximo de 40 mA por pin, y conectar la tira RGB a PICO directamente lo quemará, así que no lo haga.

Pero hay una solución, y se llama Transistor Darlington, que es un par de transistores que tiene una ganancia de corriente muy alta, lo que nos ayudará a aumentar nuestra corriente para satisfacer nuestras necesidades.

Primero aprendamos más sobre la ganancia actual. La ganancia de corriente es una propiedad de los transistores, lo que significa que la corriente que pasa a través del transistor será multiplicada por ella, y su ecuación se ve así:

corriente de carga = corriente de entrada * ganancia del transistor.

Esto es aún más fuerte en un transistor Darlington, porque es un par de transistores, no uno solo, y sus efectos se multiplican entre sí, lo que nos da enormes ganancias de corriente.

Ahora conectaremos la tira de LED a nuestra fuente de alimentación externa, el transistor y, por supuesto, nuestro PICO.

• Base (transistor) → D3 (PICO)
• Colector (transistor) → B (tira de LED)
• Emisor (transistor) → GND
• +12 (tira de LED) → +12 (fuente de alimentación)

No olvide conectar el GND de PICO a la tierra de las fuentes de alimentación

Paso 3: controlar los colores de la tira de LED RGB

Sabemos que nuestro PICO tiene un solo pin PWM (D3), lo que significa que no puede controlar de forma nativa nuestros 16 LED. Es por eso que presentamos el módulo PWM I2C de 12 bits y 16 canales PCA9685, que nos permite expandir los pines PWM de PICO.

En primer lugar, ¿qué es I2C?

I2C es un protocolo de comunicación que involucra solo 2 cables para comunicarse con uno o más dispositivos al direccionar la dirección del dispositivo y qué datos enviar.

Hay dos tipos de dispositivos: el primero es el dispositivo maestro, que es el responsable de enviar datos, y el otro es el dispositivo esclavo, que recibe los datos. Aquí están los pines del módulo PCA9685:

• VCC → Este es el poder de la placa en sí. 3-5v máx.
• GND → Este es el pin negativo y debe estar conectado al GND para completar el circuito.
• V + → Este es un pin de alimentación opcional que suministrará energía a los servos si tiene alguno de ellos conectado a su módulo. Puede dejarlo desconectado si no está utilizando ningún servos.
• SCL → Pin de reloj serial, y lo conectamos al SCL de PICO.
• SDA → Pin Serial Data, y lo conectamos al SDA de PICO.
• OE → pin de salida habilitada, este pin está activo BAJO, cuando el pin está BAJO todas las salidas están habilitadas, cuando está ALTO todas las salidas están deshabilitadas. Y este pin opcional se utiliza para habilitar o deshabilitar rápidamente los pines del módulo.

Hay 16 puertos, cada puerto tiene V +, GND, PWM. Cada pin PWM se ejecuta de forma completamente independiente y están configurados para servos, pero puede usarlos para LED fácilmente. Cada PWM puede manejar 25 mA de corriente, así que tenga cuidado.

Ahora que sabemos cuáles son los pines de nuestro módulo y qué hace, usémoslo para aumentar el número de pines PWM de PICO, de modo que podamos controlar nuestra tira de LED RGB.

Vamos a utilizar este módulo junto con los transistores TIP122, y así es como debes conectarlos a tu PICO:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO).
• GND (PCA9685) → GND.
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO).
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO).
• PWM 0 (PCA9685) → BASE (primer TIP122).
• PWM 1 (PCA9685) → BASE (segundo TIP122).
• PWM 2 (PCA9685) → BASE (tercer TIP122).

No olvide conectar el GND de PICO con el GND de la fuente de alimentación. Y asegúrese de NO conectar el pin VCC PCA9685 con los +12 voltios de la fuente de alimentación o se dañará

Paso 4: controle el color de la tira de LED RGB según la lectura del sensor

Este es el último paso de este proyecto, y con él nuestro proyecto pasará de ser "estúpido" a ser inteligente y tener la capacidad de comportarse en función de su entorno. Para ello vamos a conectar nuestro PICO con el sensor de temperatura LM35DZ.

Este sensor tiene un voltaje de salida analógico que depende de la temperatura que lo rodea. Comienza en 0v correspondiente a 0 Celsius, y el voltaje aumenta en 10 mV por cada grado por encima de 0c. Este componente es muy simple y solo tiene 3 patas, y están conectadas de la siguiente manera:

• VCC (LM35DZ) → VCC (PICO)
• TIERRA (LM35DZ) → TIERRA (PICO)
• Salida (LM35DZ) → A0 (PICO)

Paso 5: el código final

Ahora que tenemos todo conectado a nuestro PICO, comencemos a programarlo para que los LED cambien de color según la temperatura.

Para ello, necesitamos lo siguiente:

Una const. variable denominada "tempSensor" con el valor A0 que recibe su lectura del sensor de temperatura

Una variable entera llamada "sensorReading" con valor inicial 0. Esta es la variable que guardará la lectura del sensor sin procesar

Una variable flotante denominada "voltios" con el valor inicial 0. Esta es la variable que guardará el valor de lectura sin procesar del sensor convertido en voltios

Una variable flotante llamada "temp" con valor inicial 0. Esta es la variable que guardará las lecturas de voltios del sensor convertidas y las convertirá en temperatura

Una variable entera llamada "mapeada" con valor inicial 0. Esto guardará el valor PWM en el que mapeamos la variable temporal, y esta variable controla el color de la tira de LED

Usando este código, PICO leerá los datos del sensor de temperatura, los convertirá en voltios, luego en Celsius, y finalmente mapeará el grado Celsius en un valor PWM que puede ser leído por nuestra tira de LED, y eso es exactamente lo que necesitamos.

Paso 6: ¡Listo

También hicimos un recipiente acrílico para la tira de LED para que se levante de una manera agradable. Puede encontrar los archivos CAD aquí si desea descargarlos.

Ahora tiene un termómetro LED de aspecto impresionante que le indica automáticamente la temperatura cuando lo mira, lo cual es bastante conveniente por decir lo menos: P

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