Iluminación ambiental en el hogar con PICO: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

¿Nunca quisiste cambiar el estado de ánimo de tu habitación cambiando el color de la luz? Bueno, hoy aprenderás cómo hacer exactamente eso. Porque con este proyecto crearás un sistema de iluminación ambiental RGB controlado por Bluetooth que podrás colocar en cualquier lugar de tu casa, y tenerlo coloreado como quieras.

Este proyecto utilizará PICO, una tira de LED RGB, algunos transistores y componentes eléctricos, y una aplicación que aprenderá a crear utilizando el inventor de la aplicación MIT.

Paso 1: componentes

Estos son los componentes necesarios para crear este proyecto y son:

• PICO, disponible en mellbell.cc ($ 17.0)
• Una tira de LED RGB de 4 metros (5050 SMD- 60 LED - 1 M)
• 3 transistores Darlington TIP122, un paquete de 10 disponible en ebay ($ 1.22)
• 1 controlador PWM de 12 bits y 16 canales PCA9685, disponible en ebay ($ 2.07)
• 1 módulo Bluetooth HC-05, disponible en ebay ($ 3.51)
• Una fuente de alimentación de 12 voltios y 5 amperios
• 3 resistencias de 1 k ohm, un paquete de 100 en eBay ($ 0,99)
• 1 protoboard, disponible en ebay ($ 2.32)

Paso 2: Encendido de la tira de LED RGB

Por supuesto, queremos conectar la tira de LED a nuestro PICO para encenderlo y controlarlo.

Pero, antes que nada, necesitamos hacer algunos cálculos matemáticos para saber cuánta corriente va a consumir nuestra tira de LED de la fuente de alimentación. En la tira con la que estamos trabajando, cada LED en una sola celda RGB consume 20 mA, para un total de 60 mA para toda la celda RGB. Nuestra tira tiene 20 celdas RGB por metro, y tenemos una de 4 metros de largo. Lo que significa que nuestro consumo total de corriente a máxima intensidad es:

4 (metros) * 20 (celda / metro) * 60 (mA) = 4800mA

Este sorteo variará dependiendo de la intensidad con la que esté trabajando, pero hicimos los cálculos con los números más altos posibles, para que podamos trabajar de forma libre y segura con la tira RGB. Ahora, necesitamos una fuente de energía que pueda proporcionarnos 4.8A.

La mejor fuente de energía que podemos usar es una fuente de alimentación / convertidor que convierte la energía de CA en CC, también la necesitamos para ofrecer 12 voltios y al menos 4.8 amperios. Y tenemos exactamente eso, ya que la fuente de alimentación que estamos usando ofrece 12 voltios y 5 amperios, que es exactamente lo que necesitamos.

Paso 3: Conexión de la tira RGB a la fuente de alimentación

Una fuente de alimentación es un dispositivo eléctrico que convierte un tipo de energía eléctrica en otro. En nuestro caso, lo usaremos para convertir la corriente de 220v AC, a 12v DC.

Los primeros tres terminales son las entradas de la fuente de alimentación de CA:

• L → vivir
• N → neutral
• GND → tierra

Los últimos cuatro terminales son las salidas al dispositivo eléctrico que necesita. Se divide en dos "secciones", una para la salida positiva y la otra para la negativa. En nuestro caso vamos a utilizar lo siguiente:

• V- → negativo
• V + → positivo

Y los conectamos de la siguiente manera:

• Cable marrón (fuente de alimentación de CA) → L (vivo)
• Cable azul (fuente de alimentación de CA) → N (neutro)
• Cable verde (fuente de alimentación de CA) → GND (tierra)

Y los cables rojo y negro son la potencia de salida de 12 V CC:

• Cable rojo → salida positiva (V +)
• Cable negro → salida negativa (V-)

¡Ahora conectemos todos nuestros componentes a PICO!

Paso 4: Conectando todo a PICO

Como dijimos anteriormente, la tira de LED necesita 12v y 4.8A para funcionar completamente. Y sabemos que la corriente máxima que puede proporcionar cualquier pin PICO es de solo 40 mA, lo cual no es suficiente. Pero hay una solución para esto, y es el transistor Darlington TIP122, que se puede usar para impulsar cargas de alta potencia utilizando pequeñas cantidades de corriente y voltaje.

El cableado es bastante simple, conectaremos la base del transistor al pin D3 de PICO para controlar el brillo de la tira de led usando la técnica PWM, el emisor a GND y el colector con la carga.

• Base (TIP122) → D3 (PICO)
• Colector (TIP122) → B (tira de LED)
• Emisor (TIP122) → GND

También estamos usando un botón para encender o apagar la tira de LED.

Un pulsador es un componente que conecta dos puntos en un circuito solo cuando se presiona, no tiene polaridad, por lo que podemos conectarlo sin preocuparnos por qué pata va a qué lado. En nuestro caso, conectaremos una de las patas del botón pulsador al GND a través de una resistencia desplegable y conectaremos la otra pata al VCC (5 voltios). Después de eso, conectaremos el D2 de PICO con la pata del botón pulsador que está conectada a GND.

Entonces, cuando se presiona el botón, el pin D2 de PICO se leerá ALTO (5 voltios), y cuando no se presiona, el pin D2 de PICO se leerá bajo (0 voltios).

Luego conectaremos el LED a la fuente de alimentación y al transistor TIP122.

• +12 (tira de LED) → salida positiva de 12 voltios (fuente de alimentación)
• B (tira de LED) → colector (TIP122).

No olvide conectar el cable negativo de salida de la fuente de alimentación (cable negro) con el pin GND del PICO

Paso 5: Conexión de la tira RGB con PCA9685

Ahora que podemos controlar un solo color de la tira RGB, hagamos que podamos controlar todos los colores de la tira RGB. Para ello tenemos que utilizar señales PWM para controlar la tira.

Como sabemos, PICO solo tiene una única salida PWM, y la solución para eso es el módulo de expansión de pines PCA9685 PWM. Este módulo expande los pines PWM de su placa, y lo usaremos junto con algunos transistores Darlington TIP122 para solucionar este problema.

El cableado del circuito es muy simple y es el siguiente:

• VCC (PCA9685) → VCC (PICO)
• TIERRA (PCA9685) → TIERRA (PICO)

Tenemos que alimentar el módulo PCA9685 usando PICO, para que funcione correctamente.

• SCL (PCA9685) → D3 (PICO)
• SDA (PCA9685) → D2 (PICO)

Aquí conectamos los pines SCL y SDA del protocolo I2C del PCA9685 a los D3 y D2 de PICO, para que puedan comunicarse entre sí.

Luego conectamos el +12 de la tira RGB con el cable positivo de la fuente de alimentación, y los cables G, R, B de la tira RGB a los pines del controlador TIP122 para alimentar la tira de LED con la energía necesaria de la fuente de alimentación externa.

El código es muy simple, solo necesitamos encender y apagar los tres colores de la tira de LED, cada uno individualmente, por lo que estamos haciendo dos bucles for para cada color, el primero para bucles es para aumentar la luz. intensidad y el segundo es para disminuir la intensidad de la luz,

Paso 6: creación de la aplicación móvil

Ahora queremos crear la aplicación móvil que nos permitirá controlar la intensidad de cada color de forma individual. Y vamos a utilizar la herramienta de inventor de aplicaciones del MIT para hacerlo.

Primero, debe ir al sitio web oficial del inventor de la aplicación MIT y crear una cuenta con su correo electrónico.

En el diseño que usaremos tenemos:

• Un selector de listas, "Conéctese a su sistema de iluminación ambiental". Al presionar esta lista / botón se abrirá un menú con los dispositivos emparejados Bluetooth donde elegiremos nuestro dispositivo Bluetooth.
• Tres controles deslizantes para controlar los colores individuales
• Una etiqueta encima de cada control deslizante que se actualizará según la posición del control deslizante.
• Agregar el componente de cliente Bluetooth, para otorgarle a la aplicación el permiso para usar el Bluetooth del dispositivo

El código se dividirá en dos partes:

Conectividad Bluetooth

Las dos primeras líneas del código manejan el proceso de comunicación Bluetooth, ya que le brindan la posibilidad de agregar dispositivos y elegir con qué emparejar.

Enviando datos

El resto del código es para enviar datos. Como controla lo que significa deslizar los controles deslizantes para PICO, también actualiza las lecturas de las etiquetas del control deslizante.

Puede descargar la aplicación si no desea crearla usted mismo. También puede descargarlo y luego importarlo junto con el diseño en la herramienta inventor de la aplicación MIT y personalizarlo a su gusto.

Paso 7: Interfaz del módulo Bluetooth HC-05

Ahora solo necesitamos agregar conectividad Bluetooth a nuestro PICO, y lo haremos usando el módulo Bluetooth HC-05.

Este módulo es muy simple y fácil de usar, ya que es un módulo SPP (Serial Port Protocol), lo que significa que solo necesita dos cables (Tx y Rx) para comunicarse con PICO. Este módulo también funciona como esclavo y maestro, y tiene un alcance de conectividad de unos 15 metros.

Salidas de clavijas del módulo Bluetooth HC-05:

• EN o KEY → Si se lleva a HIGH antes de que se aplique la energía, fuerza el modo de configuración de los comandos AT.
• VCC → +5 potencia
• GND → Negativo
• Tx → Transmita los datos del módulo HC-05 al receptor serial de PICO
• Rx → Recibe datos en serie del transmisor en serie de PICO
• Estado → Indica si el dispositivo está conectado o no

Y así es como se conecta a PICO:

• VCC (HC-05) → VCC (PICO)
• TIERRA (HC-05) → TIERRA (PICO)
• Tx (HC-05) → Rx (PICO)
• Rx (HC-05) → Tx (PICO)

Ahora que tenemos el módulo Bluetooth conectado a PICO, editemos nuestro programa para que podamos controlar la tira de LED desde nuestro teléfono.

Paso 8: codificación del módulo Bluetooth

De acuerdo con nuestro plan, queríamos tener la capacidad de controlar las tiras de LED desde nuestro teléfono. Y no solo queríamos controlar la tira de LED, sino que queríamos controlar cada color individualmente.

Y lo haremos haciendo que cada control deslizante de nuestra aplicación envíe un conjunto diferente de valores a PICO:

• El control deslizante de color rojo envía un valor entre 1000 y 1010
• El control deslizante de color verde envía un valor entre 2000-2010
• El control deslizante de color azul envía un valor entre 3000-3010

Usaremos una condición "si" para verificar los datos y saber qué rango de valores está cambiando. Por ejemplo: si el valor cambia entre 1000 y 1010, PICO sabrá que estamos cambiando el color rojo y lo reasignará en consecuencia. También hará esto para todos los valores que creó, lo que le permitirá controlar cada color por separado con su control deslizante.

Paso 9: ¡Su proyecto está iluminado

Aprendimos cómo calcular la potencia necesaria para una tira de LED RGB, cómo usar transistores para manipular los valores actuales y cómo decidir la fuente de alimentación necesaria para hacer todo eso. También aprendimos cómo crear una aplicación móvil utilizando la herramienta de inventor de aplicaciones del MIT y cómo conectarla a través de Bluetooth a PICO.

Y con todas tus nuevas habilidades pudiste crear una tira de LED que puedes colocar en cualquier lugar de tu casa y hacer que se ilumine con el color que desees, ¿qué tan genial es eso?

No olvide hacer cualquier pregunta si tiene alguna, y nos vemos pronto en el próximo proyecto: D