Station d'accueil téléphonique contrôlée par Arduino avec lampes : 14 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

L'idée était assez simple; créer une station de chargement de téléphone qui allumerait une lampe uniquement lorsque le téléphone était en charge. Cependant, comme c'est souvent le cas, des choses qui semblent initialement simples peuvent finir par devenir un peu plus complexes dans leur exécution. C'est l'histoire de la façon dont j'ai créé une station de chargement de téléphone double qui accomplit ma tâche simple.

Étape 1: ce que j'ai utilisé

Ce n'est en aucun cas une liste exhaustive de tout ce que j'ai utilisé, mais je voulais donner une idée générale des principaux composants que j'ai utilisés. J'ai inclus des liens Amazon pour la plupart de ces composants. (Notez que je reçois une petite commission d'Amazon si vous utilisez ces liens. Merci !)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit Capteur de courant 5V CC (x2): https://amzn.to/2citA0S2-Channel Relais statique: https://amzn.to/2cmKfkA Boîtier USB 4 ports: https://amzn.to/2cmKfkA Câble USB 1' pour montage sur panneau (x2): https://amzn.to/2cmKfkA Câble USB AB 6 :

J'ai également utilisé les fournitures suivantes que j'ai récupérées à la quincaillerie: boîtes à conduits en plastique de 4 po x 4 po (x2) ampoules Edison de 40 W (x2) douille d'ampoule support d'éclairage sur rail ' Écrous de rallonge

Étape 2: Expérimentation, conception et câblage

Afin de déterminer quand le téléphone était en charge, le flux de courant vers le téléphone devrait être surveillé en permanence. Bien que je sois sûr qu'il existe des conceptions de circuits qui peuvent mesurer le courant et contrôler un relais en fonction du niveau de courant, je ne suis en aucun cas un expert en électricité et je ne voulais pas m'attaquer à la construction d'un circuit personnalisé. Par expérience, je savais qu'un petit microcontrôleur (Arduino) pouvait être utilisé pour mesurer le courant, puis contrôler un relais pour allumer et éteindre les lumières. Après avoir trouvé un petit capteur de courant continu d'Adafruit, j'ai commencé à expérimenter en le connectant à un câble USB pour mesurer le courant qui le traverse pendant qu'il charge un téléphone. Un câble USB 2.0 typique contient 4 fils: blanc, noir, vert et rouge. Étant donné que les fils noir et rouge transportent l'alimentation à travers le câble, l'un ou l'autre peut être utilisé pour mesurer le flux de courant - j'ai utilisé les fils rouges. Un capteur de courant typique doit être placé en ligne avec le flux de courant (le courant doit traverser le capteur), et le capteur Adafruit ne fait pas exception à cette règle. Le fil rouge a été coupé avec les deux extrémités coupées attachées aux deux bornes à vis du capteur de courant. Le capteur Adafruit était connecté à un Arduino et j'ai écrit un code simple pour signaler le flux de courant à travers le capteur. Cette simple expérience m'a montré qu'un téléphone en charge consommait entre 100 et 400 mA. Une fois le téléphone complètement chargé, le flux de courant tomberait en dessous de 100 mA, mais n'atteindrait pas 0.

Avec mon expérience démontrant avec succès que je pouvais mesurer le flux de courant avec un Arduino, j'ai conçu le circuit illustré ci-dessus. Deux câbles d'extension USB à montage sur panneau de 1' seraient connectés à un boîtier de charge à 4 ports. Les câbles de charge du téléphone seraient connectés à ces câbles d'extension, ce qui rendrait le système capable d'accueillir n'importe quel type de câble de charge USB - et, espérons-le, le rendrait "à l'épreuve du futur téléphone". Les fils rouges des rallonges seraient coupés et connectés aux capteurs de courant. Les capteurs de courant fournissent des informations à l'Arduino, qui à son tour contrôle un relais à semi-conducteurs à deux canaux. Le relais est utilisé pour commuter l'alimentation 110V vers les ampoules. L'alimentation du boîtier USB et les ampoules peuvent être reliées ensemble, ce qui permet au système d'utiliser une seule prise. J'aime particulièrement la façon dont l'alimentation de l'Arduino peut être fournie par l'un des ports USB supplémentaires du boîtier de charge.

Étape 3: la station d'accueil téléphonique

La station d'accueil téléphonique a été construite à partir d'un tuyau noir de 3/8". J'ai utilisé deux coudes mâle-femelle, un T, une section courte entièrement filetée et une bride ronde. Pour les pièces en laiton en haut de la station d'accueil, j'ai coupé un tuyau en laiton de 1 1/2" de long en deux et utilisé une moitié pour chaque partie. Un petit trou a été percé dans le T, qui était assez grand pour accueillir les extrémités des câbles d'éclairage. Les câbles ont été travaillés à travers les coudes et ont été soudés JB dans les tuyaux en laiton. Cela a fini par être beaucoup plus difficile qu'il n'y paraît car les coudes n'étaient pas assez grands à l'intérieur pour faire passer l'extrémité du câble d'éclairage. J'ai fini par aléser l'intérieur des coudes jusqu'à ce qu'ils s'adaptent.

Si je devais refaire ce dock, je lui donnerais plus de support pour le téléphone. Comme vous pouvez vous y attendre, si le téléphone est poussé du tout lorsqu'il est sur la station d'accueil, les extrémités du câble Lightning peuvent être pliées très facilement. Je trouve étrange qu'Apple vende en fait un dock avec une configuration similaire non prise en charge.

Étape 4: Les lampes

Je voulais que les lampes aient un look industriel similaire à celui du quai. Pour la première lampe, j'ai utilisé une douille d'ampoule générique posée sur une bride de tuyau de 3/8 . Quelques petits tuyaux en laiton relient la base à la douille et complètent les accents en laiton sur le quai. Une ampoule Edison de 40W est vraiment la star J'ai voulu utiliser des ampoules Edison car elles s'intègrent parfaitement au design de ce quai et elles permettent de créer une belle lampe à ampoule apparente.

Alors que chez Lowe's, j'ai trouvé un support d'éclairage sur rail sur le dégagement que j'ai trouvé intéressant. J'ai retourné le support et ajouté une bride de tuyau pour faire la base. La douille du support d'éclairage sur rail n'y était pas fixée car elle était conçue pour être maintenue en place par une ampoule à face plate. Comme j'utilisais une ampoule Edison, j'ai fabriqué un petit support en aluminium pour maintenir la douille à l'intérieur du boîtier circulaire du support d'éclairage sur rail. De petits boutons en laiton ont été ajoutés pour compléter le reste du système.

Une fois le quai et les lumières terminés, ils ont été peints en noir mat - à l'exception des pièces en laiton.

Étape 5: Le boîtier Arduino

J'ai utilisé deux boîtiers en PVC de 4 "x 4" pour le boîtier Arduino. J'ai découpé des fentes d'aération sur un côté et le couvercle de chaque enceinte. Sur le côté du boîtier, j'ai découpé deux trous rectangulaires pour les câbles USB à montage sur panneau. Des trous espacés de 1 1/8" au centre ont été percés des deux côtés de ces trous rectangulaires et ont été utilisés pour attacher les câbles au boîtier. Un côté des deux boîtiers a été coupé de sorte que les deux boîtes forment une seule boîte lorsqu'elles étaient mis côte à côte. Un bloc de bois de 3/4" d'épaisseur a été utilisé pour maintenir les boîtes dans cette configuration côte à côte et constitue également une base pratique sur laquelle ils peuvent s'asseoir.

Étape 6: connectez le boîtier USB

Le premier composant à ajouter au boîtier est le boîtier de chargement USB à 4 ports. J'ai simplement fixé cela en place avec du ruban adhésif double face.

Étape 7: Montez Arduino dans le boîtier

J'aime utiliser des entretoises de plaque frontale de boîtier électrique pour monter des composants électroniques car ils sont en plastique et peuvent être adaptés pour fonctionner comme supports ou entretoises. Je les ai simplement coupés avec mon couteau, puis j'ai poussé des vis à travers eux. L'Arduino a été monté dans le boîtier à un boîtier avec de petites vis à tête plate avec les entretoises de la plaque frontale montées entre l'Arduino et le boîtier.

Une fois l'Arduino monté, un court câble USB de type AB (6 ) a été connecté entre le port USB de l'Arduino et le port le plus proche du boîtier de charge. C'était un ajustement très serré pour le cordon et j'ai dû couper en arrière les morceaux de plastique courbés entourant le fil à l'extrémité du câble afin qu'il s'adapte.

Étape 8: Câblage et montage du relais

Les cordons des lampes étaient passés à travers des trous dans l'enceinte. Un fil de chaque cordon était connecté aux sorties (côté 120 V commuté) des deux canaux du relais à semi-conducteurs. Des sections de fil courtes (4 ) ont été connectées aux bornes à vis restantes adjacentes à l'endroit où ces fils de lampe ont été connectés. Ces fils seront utilisés pour alimenter le côté 120 V du relais.

Du côté DC du relais, 4 fils ont été attachés selon la configuration indiquée. Deux des fils fournissent la tension continue + et - nécessaire au fonctionnement du relais, tandis que les deux autres fils transportent les signaux numériques, qui indiquent aux canaux de s'allumer ou de s'éteindre.

Ces 4 fils ont ensuite été attachés à l'Arduino comme suit: Le fil rouge (DC+) est connecté à la broche 5V. Le fil noir (DC-) est connecté à la broche GND. Le fil marron (CH1) est connecté au numérique broche de sortie 7Le fil orange (CH2) est connecté à la broche de sortie numérique 8

Une fois tous les fils connectés au relais, celui-ci a été monté dans le boîtier à l'aide de petites vis à tête plate.

Étape 9: Câblage et montage des capteurs de courant

Des fils de communication et d'alimentation ont été créés pour les deux capteurs de courant en épissant les deux ensembles de fils reliant les capteurs à l'Arduino. Comme précédemment, les fils rouge et noir sont utilisés pour alimenter les capteurs. Ces fils sont connectés aux broches Vin (fil rouge) et GND (fil noir) de l'Arduino. Étonnamment, même les fils de communication (les fils SDA et SDL) peuvent être épissés ensemble. En effet, les capteurs de courant Adafruit peuvent chacun recevoir une adresse unique en fonction de la manière dont leurs broches d'adresse sont soudées ensemble. Si la carte n'a aucune des broches d'adresse soudées ensemble, la carte est adressée en tant que carte 0x40 et sera référencée comme telle dans le code Arduino. En soudant les broches d'adresse A0 ensemble, comme le montre le schéma, l'adresse de la carte devient 0x41. Si seules les broches d'adresse A1 sont connectées, la carte serait 0x44, et si les deux broches A0 et A1 étaient connectées, l'adresse serait 0x45. Comme nous n'utilisons que deux capteurs de courant, je n'ai eu qu'à souder les broches d'adresse sur la carte 1 comme indiqué.

Une fois les cartes adressées correctement, elles étaient fixées au boîtier à l'aide de petites vis en laiton.

Les fils SDA (bleu) et SCL (jaune) des capteurs sont connectés aux broches SDA et SCL de l'Arduino. Ces broches n'étaient pas étiquetées sur mon Arduino, mais ce sont les deux dernières broches après la broche AREF sur le côté numérique de la carte.

Étape 10: connectez les câbles d'extension USB

Comme mentionné précédemment, les câbles d'extension USB doivent faire passer le courant à travers les capteurs de courant. Cela a été facilité par l'épissage des fils dans les fils rouges des câbles. Une fois les câbles USB montés dans le boîtier, ces fils des épissures sont connectés aux capteurs de courant. Pour chaque câble USB, le courant qui le traverse passera par ces fils, à travers le capteur, puis reviendra pour continuer à travers le câble jusqu'au téléphone de charge. Les extrémités mâles des câbles USB étaient branchées sur deux des ports ouverts du boîtier de chargement USB.

Étape 11: Connectez l'alimentation

La dernière étape dans le boîtier électronique consiste à connecter le cordon d'alimentation au boîtier USB et aux lampes (c'est-à-dire le côté 120 V du relais). Les fils noirs menant directement aux lampes sont connectés à un fil du cordon d'alimentation avec le fil marron du boîtier de charge. Le câble d'alimentation du boîtier de charge a simplement été coupé, les deux fils à l'intérieur (ce sont les fils bleu et marron) ont été dénudés. Enfin, les deux fils blancs du relais sont vissés à l'autre fil du cordon d'alimentation avec le fil bleu du boîtier de chargement USB.

Étape 12: Le système terminé

Une fois le boîtier complètement assemblé, les couvercles du boîtier peuvent être remplacés. Maintenant que le matériel de ce système est terminé, il est temps de passer au logiciel.

Étape 13: Le code Arduino

Le développement du code Arduino a été assez simple, bien qu'il ait fallu quelques tests pour le faire correctement. Dans sa forme la plus simple, le code envoie un signal pour alimenter le canal de relais approprié chaque fois qu'il lit un flux de courant supérieur ou égal à 90 mA. Bien que ce code simple soit un bon point de départ, les téléphones portables ne se chargent pas à 100% et restent assis là en tirant très peu de courant. Au contraire, j'ai découvert qu'une fois le téléphone chargé, il consommait plusieurs centaines de mA pendant une courte période toutes les quelques minutes. C'est comme si le téléphone était un seau qui fuit qui doit être rempli toutes les quelques minutes.

Pour résoudre ce problème, j'ai développé une stratégie où chaque canal pourrait être dans l'un des trois états. L'état 0 est défini comme lorsque le téléphone a été retiré de la station de charge. En pratique, j'ai constaté que pratiquement aucun courant ne circulait lorsque le téléphone a été retiré, mais j'ai défini la limite de courant supérieure de cet état à 10 mA. L'état 1 est l'état où le téléphone est complètement chargé, mais toujours sur la station d'accueil. Si le flux de courant tombe en dessous de 90 mA et est supérieur à 10 mA, le système est à l'état 1. L'état 2 est l'état de charge, où le téléphone consomme 90 mA ou plus.

Lorsque le téléphone est placé sur la station d'accueil, l'état 2 est lancé et se poursuit pendant la charge. Une fois que la charge est terminée et que le courant tombe en dessous de 90 mA, le système est dans l'état 1. Une déclaration conditionnelle a été faite à ce stade afin que le système ne puisse pas passer directement de l'état 1 à l'état 2. Cela maintient le système dans l'état 1 jusqu'à ce que le téléphone soit retiré, auquel cas il passe à l'état 0. Étant donné que le système peut passer de l'état 0 à l'état 2, lorsque le téléphone est replacé sur le chargeur et que le flux de courant dépasse 90 mA, l'état 2 est redémarré. Ce n'est que lorsque le système est dans l'état 2 que le signal est envoyé au relais pour allumer la lumière.

Un autre problème que j'ai rencontré est que le courant tombait parfois brièvement en dessous de 90 mA avant que le téléphone ne soit complètement chargé. Cela mettrait le système dans l'état 1 avant qu'il n'aurait dû. Pour résoudre ce problème, je fais la moyenne des données actuelles sur 10 secondes et ce n'est que si la valeur moyenne du courant tombe en dessous de 90 mA que le système entrera dans l'état 1.

Si vous êtes intéressé par ce code, j'ai joint un fichier Arduino.ino avec quelques descriptions supplémentaires. Dans l'ensemble, cela fonctionne plutôt bien, mais j'ai remarqué que parfois le système semble passer à l'état 0 lorsque le téléphone est toujours connecté et complètement chargé. Cela signifie que de temps en temps, le voyant s'allume pendant quelques secondes (lorsqu'il passe à l'état 2), puis s'éteint. Quelque chose sur quoi travailler pour l'avenir, je suppose.

Étape 14: Le système fini

J'ai installé la station de charge sur notre étagère, avec la boîte Arduino située derrière certains livres. Si vous y jetiez simplement un coup d'œil, vous ne réaliseriez jamais le travail qui y a été consacré - et même le voir fonctionner ne lui rend pas justice. Là encore, cela me fait plaisir de voir les lumières s'allumer et s'éteindre, et j'en suis même venu à compter sur elles pour voir si le téléphone est en charge.