Gradateur LED intelligent DIY contrôlé via Bluetooth: 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Ce Instructable décrit comment construire un gradateur numérique intelligent. Un gradateur est un interrupteur d'éclairage commun utilisé dans les maisons, les hôtels et de nombreux autres bâtiments. Les anciennes versions des gradateurs étaient manuelles et intégraient généralement un commutateur rotatif (potentiomètre) ou des boutons pour contrôler le niveau de lumière. Ce Instructable décrit comment construire un gradateur numérique qui a deux façons de contrôler l'intensité lumineuse; un smartphone et des boutons physiques. Les deux modes peuvent fonctionner ensemble de manière transparente afin que l'utilisateur puisse augmenter ou diminuer la luminosité à la fois à partir d'un bouton et d'un smartphone. Le projet est mis en œuvre à l'aide d'un CMIC SLG46620V, d'un module Bluetooth HC-06, de boutons-poussoirs et de LED.

Nous allons utiliser le CMIC SLG46620V car il aide à minimiser les composants discrets du projet. Les circuits intégrés GreenPAK™ sont petits et ont des composants multi-usages, ce qui permet à un concepteur de réduire les composants et d'ajouter de nouvelles fonctionnalités. De plus, le coût du projet est par la suite réduit.

Le SLG46620V contient également une interface de connexion SPI, des blocs PWM, FSM et de nombreux blocs supplémentaires utiles dans une petite puce. Ces composants permettent à un utilisateur de créer un gradateur intelligent pratique qui peut être contrôlé via un appareil Bluetooth ou des boutons muraux, prennent en charge la gradation prolongée et l'ajout de fonctionnalités sélectionnables sans utiliser de microcontrôleur ou de composants coûteux.

Ci-dessous, nous avons décrit les étapes nécessaires pour comprendre comment la solution a été programmée pour créer un gradateur LED intelligent contrôlé via Bluetooth. Cependant, si vous souhaitez simplement obtenir le résultat de la programmation, téléchargez le logiciel GreenPAK pour afficher le fichier de conception GreenPAK déjà terminé. Branchez le kit de développement GreenPAK à votre ordinateur et appuyez sur programme pour créer le gradateur LED intelligent contrôlé via Bluetooth.

Étape 1: Fonctionnalités et interface du projet

Caractéristiques du projet:

1. Deux méthodes de contrôle; application mobile et vrais boutons.

2. Transition marche-arrêt en douceur pour la lumière. C'est plus sain pour les yeux du consommateur. Cela donne également une sensation plus luxueuse, ce qui est attrayant pour les hôtels et autres industries de services.

3. Fonction mode veille. Ce sera une valeur ajoutée pour cette application. Lorsque l'utilisateur active ce mode, la luminosité de la lumière diminue progressivement en 10 minutes. Cela aide les personnes qui souffrent d'insomnie. Il est également utile pour les chambres d'enfants et les magasins de détail (heure de fermeture).

Interface de projet

L'interface du projet dispose de quatre boutons poussoirs, qui sont utilisés comme entrées GreenPAK:

ON\OFF: allumez/éteignez la lumière (démarrage/arrêt progressif).

UP: augmente le niveau d'éclairage.

Bas: diminue le niveau d'éclairage.

Mode veille: en activant le mode veille, la luminosité de la lumière diminue progressivement sur une période de 10 minutes. Cela donne à l'utilisateur le temps de dormir et garantit que la lumière ne restera pas allumée toute la nuit.

Le système produira un signal PWM, qui sera transmis à une LED externe et à un indicateur LED de mode veille.

La conception GreenPAK est composée de 4 blocs principaux. Le premier est un récepteur UART, qui reçoit les données du module Bluetooth, extrait les commandes et les envoie à une unité de contrôle. Le deuxième bloc est une unité de contrôle, qui reçoit les ordres provenant du récepteur UART ou des boutons externes. La centrale décide de l'action requise (Allumer/éteindre, Augmenter, diminuer, activer le mode veille). Cette unité est implémentée à l'aide de LUT.

Le troisième bloc alimente les générateurs CLK. Dans ce projet, un compteur FSM est utilisé pour contrôler le PWM. La valeur du FSM changera (haut, bas) selon les ordres donnés par 3 fréquences (haute, moyenne et basse). Dans cette section, les trois fréquences seront générées et le CLK requis passe à FSM selon l'ordre requis; Lors de la mise sous/hors tension, la haute fréquence passe au FSM pour démarrer/arrêter en douceur. Pendant la gradation, la fréquence moyenne passe. La basse fréquence passe en mode veille pour réduire plus lentement la valeur FSM. Ensuite, la luminosité de la lumière diminue également lentement. Le quatrième bloc est l'unité PWM, qui génère des impulsions vers des LED externes.

Étape 2: Conception GreenPAK

La meilleure façon de construire un gradateur à l'aide de GreenPAK est d'utiliser le FSM 8 bits et un PWM. Dans le SLG46620, FSM1 contient 8 bits et peut être utilisé avec PWM1 et PWM2. Le module Bluetooth doit être connecté, ce qui signifie que la sortie parallèle SPI doit être utilisée. Les connexions des bits de sortie parallèle SPI 0 à 7 sont multiplexées avec les sorties DCMP1, DMCP2 et LF OSC CLK, OUT1, OUT0 OSC. PWM0 obtient sa sortie de FSM0 (16 bits). FSM0 ne s'arrête pas à 255; il augmente jusqu'à 16383. Pour limiter la valeur du compteur à 8 bits, un autre FSM est ajouté; FSM1 est utilisé comme pointeur pour savoir quand le compteur atteint 0 ou 255. FSM0 a été utilisé pour générer l'impulsion PWM. Comme les deux valeurs de FSM doivent être modifiées en même temps pour avoir la même valeur, la conception devient un peu complexe où dans les deux FSM ont un CLK prédéfini, limité et sélectionnable. CNT1 et CNT3 sont utilisés comme médiateurs pour transmettre le CLK aux deux FSM.

La conception comprend les sections suivantes:

- Récepteur UART

- Unité de contrôle

- Générateurs CLK et multiplexeur

-PWM

Étape 3: Récepteur UART

Tout d'abord, nous devons configurer le module Bluetooth HC06. Le HC06 utilise le protocole UART pour la communication. UART signifie Universal Asynchronous Receiver / Transmitter. UART peut convertir les données entre les formats parallèle et série. Il comprend un récepteur série-parallèle et un convertisseur parallèle-série qui sont tous deux cadencés séparément. Les données reçues dans le HC06 seront transmises à notre appareil GreenPAK. L'état inactif de la broche 10 est HAUT. Chaque caractère envoyé commence par un bit de démarrage logique BAS, suivi d'un nombre configurable de bits de données et d'un ou plusieurs bits d'arrêt logique HAUT.

Le HC06 envoie 1 bit START, 8 bits de données et un bit STOP. Son débit en bauds par défaut est de 9600. Nous enverrons l'octet de données du HC06 au bloc SPI du GreenPAK SLG46620V.

Étant donné que le bloc SPI n'a pas de contrôle de bit START ou STOP, ces bits sont à la place utilisés pour activer et désactiver le signal d'horloge SPI (SCLK). Lorsque la broche 10 passe au niveau bas, le CI a reçu un bit START, nous utilisons donc le détecteur de front descendant PDLY pour identifier le début de la communication. Ce détecteur de front descendant cadence DFF0, ce qui permet au signal SCLK de cadencer le bloc SPI.

Notre débit en bauds est de 9600 bits par seconde, notre période SCLK doit donc être de 1/9600 = 104 µs. Par conséquent, nous avons réglé la fréquence OSC à 2 MHz et utilisé CNT0 comme diviseur de fréquence.

2 MHz - 1 = 0,5 µs

(104 µs / 0,5 µs) - 1 = 207

Par conséquent, nous voulons que la valeur du compteur CNT0 soit de 207. Pour garantir que les données ne soient pas manquées, un délai d'un demi-cycle d'horloge sur l'horloge SPI est ajouté afin que le bloc SPI soit synchronisé au bon moment. Ceci est accompli en utilisant CNT6, LUT1 à 2 bits et l'horloge externe du bloc OSC. La sortie de CNT6 ne monte pas jusqu'à 52 µs après la synchronisation de DFF0, ce qui correspond exactement à la moitié de notre période SCLK de 104 µs. Lorsqu'il passe au niveau haut, la porte LUT1 AND à 2 bits permet au signal OSC de 2 MHz de passer dans l'EXT. Entrée CLK0, dont la sortie est connectée à CNT0.

Étape 4: Unité de contrôle

Dans cette section, les commandes seront exécutées en fonction de l'octet reçu du récepteur UART, ou en fonction des signaux des boutons externes. Les broches 12, 13, 14, 15 sont initialisées en tant qu'entrées et sont connectées à des boutons externes.

Chaque broche est connectée en interne à une entrée de porte OU, tandis que la deuxième entrée de la porte est connectée au signal correspondant provenant du smartphone via Bluetooth qui va apparaître sur la sortie SPI Parallel.

DFF6 est utilisé pour activer le mode veille où sa sortie passe à haut avec le front montant provenant de LUT4 2 bits, tandis que DFF10 est utilisé pour maintenir l'état d'éclairage, et sa sortie passe de bas à haut et vice versa avec chaque front montant à venir à partir de la sortie LUT10 3 bits.

FSM1 est un compteur 8 bits; il donne une impulsion haute sur sa sortie lorsque sa valeur atteint 0 ou 255. Par conséquent, il est utilisé pour empêcher le FSM0 (16 bits) de dépasser la valeur 255, car sa sortie réinitialise les DFF et change l'état du DFF10 de activé à désactivé et vice versa si l'éclairage est commandé par les boutons +, - et que le niveau maximum/minimum est atteint.

Les signaux connectés aux entrées FSM1 gardent, up atteindront FSM0 via P11 et P12 pour se synchroniser et garder la même valeur sur les deux compteurs.

Étape 5: Générateurs et multiplexeurs CLK

Dans cette section, trois fréquences seront générées, mais une seule cadencera les FSM à la fois. La première fréquence est RC OSC, qui est extraite de la matrice 0 à P0. La deuxième fréquence est LF OSC qui est également extraite de la matrice 0 à P1; la troisième fréquence est la sortie CNT7.

LUT9 3 bits et LUT11 3 bits permettent à une fréquence de passer, selon la sortie LUT14 3 bits. Après cela, l'horloge choisie transmet à FSM0 et FSM1 via CNT1 et CNT3.

Étape 6: PWM

Enfin, la valeur FSM0 se transforme en signal PWM pour apparaître via la broche 20 qui est initialisée en tant que sortie et elle est connectée aux LED externes.

Étape 7: Application Android

L'application Android dispose d'une interface de contrôle virtuelle similaire à l'interface réelle. Il a cinq boutons; ON\OFF, UP, DOWN, mode veille et connexion. Cette Application Android pourra convertir les appuis sur les boutons en une commande et enverra les commandes au module Bluetooth à exécuter.

Cette application a été créée avec MIT App Inventor, qui ne nécessite aucune expérience en programmation. L'App Inventor permet au développeur de créer une application pour les appareils Android OS à l'aide d'un navigateur Web en connectant des blocs de programmation. Vous pouvez importer notre application dans le MIT App Inventor en cliquant sur Projets -> Importer un projet (.aia) depuis mon ordinateur et en sélectionnant le fichier.aia inclus avec cette note d'application.

Pour créer l'application Android, un nouveau projet doit être démarré. Cinq boutons sont nécessaires: l'un est un sélecteur de liste pour les appareils Bluetooth et les autres sont les boutons de contrôle. Nous devons également ajouter un client Bluetooth. La figure 6 est une capture d'écran de l'interface utilisateur de notre application Android.

Après avoir ajouté les boutons, nous allons attribuer une fonction logicielle à chaque bouton. Nous allons utiliser 4 bits pour représenter l'état des boutons. Un bit pour chaque bouton, donc, lorsque vous appuyez sur le bouton, un numéro spécifique sera envoyé via Bluetooth au circuit physique.

Ces chiffres sont indiqués dans le tableau 1.

Conclusion

Ce Instructable décrit un gradateur intelligent qui peut être contrôlé de deux manières; une application Android et de vrais boutons. Quatre blocs distincts sont décrits dans le GreenPAK SLG46620V qui contrôlent le flux de processus pour augmenter ou diminuer le PWM d'une lumière. De plus, une fonction de mode veille est présentée comme un exemple de modulation supplémentaire disponible pour l'application. L'exemple illustré est une basse tension, mais peut être modifié pour des implémentations de tension plus élevée.