Contrôler les lumières fluorescentes avec un pointeur laser et un Arduino : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

Quelques membres de l'Alpha One Labs Hackerspace n'aiment pas la lumière crue émise par les luminaires fluorescents. Ils voulaient un moyen de contrôler facilement les appareils individuels, peut-être avec un pointeur laser ? J'ai tout de suite compris. J'ai déterré une pile de relais à semi-conducteurs et les ai apportés au labo. J'ai acheté un Arduino Duemilenova et démontré l'utilisation de l'exemple de croquis LED Blink pour faire clignoter une lampe halogène. J'ai trouvé des informations sur l'utilisation des LED comme capteurs de lumière [1] et un croquis Arduino démontrant la technique [2]. J'ai trouvé que les LED n'étaient pas assez sensibles - le laser devait pointer directement vers la partie émettrice de lumière, ou la LED ne s'enregistrerait pas. Je suis donc passé aux phototransistors. Ils sont beaucoup plus sensibles, et sur une gamme de fréquences plus large. Avec le filtre approprié sur le transistor, je pourrais le rendre plus sensible à la lumière rouge et à partir d'une plage d'angles beaucoup plus large par rapport au capteur. AVERTISSEMENT ET AVERTISSEMENT: cette instructable traite de la tension de ligne (secteur) à 120 ou 240 volts. Faites preuve de bon sens si vous construisez ce circuit - si vous avez un doute sur quelque chose, demandez à quelqu'un qui sait. Vous êtes responsable de votre sécurité (et de celle des autres) et du respect des codes électriques locaux.

Étape 1: Le croquis et un peu de théorie

Je suppose que vous savez comment alimenter votre Arduino et obtenir un croquis compilé et chargé. Pour chaque lampe, j'utilise un câble téléphonique, car il est bon marché, a quatre conducteurs et j'en avais un tas de toute façon. J'ai utilisé le rouge pour le + commun, le noir pour la masse, le vert pour le collecteur du phototransistor et le jaune pour le contrôle du relais +. Un phototransistor fait passer une quantité de courant qui varie avec la quantité de lumière qui tombe dessus. Le convertisseur analogique-numérique (ADC) de l'arduino mesure la tension à la broche par rapport à la terre. J'ai regardé la fiche technique du phototransistor et vérifié avec un multimètre que les transistors passent à 10mA en pleine lumière. En utilisant la loi d'Ohm, c'est environ 500 ohms à 5V, pour contrôler les lampes, j'ai utilisé un module de relais à semi-conducteurs. Ceux-ci sont relativement bon marché à la cote actuelle dont nous avions besoin, environ 4 $ pour un maximum de 4A. Assurez-vous d'acheter des modules de relais avec un détecteur de passage à zéro, surtout si vous contrôlez quoi que ce soit d'inductif, comme une lampe fluorescente, un moteur ou un transformateur mural. Les allumer ou les éteindre ailleurs que le point zéro pourrait provoquer des pointes de tension qui réduiront au mieux la durée de vie de votre appareil, et au pire déclencher un incendie.

Étape 2: Câblage des lumières

Jetez un œil au plafond et décidez où vous allez monter le contrôleur Arduino. N'oubliez pas qu'il aura besoin d'une alimentation 7-12v. Coupez des longueurs de fil téléphonique (ou cat5 ou autre) d'environ deux pieds plus longues que la distance entre l'Arduino et chaque lumière que vous souhaitez contrôler. Jetez un œil à la connexion des lignes électriques de l'interrupteur au ballast. Vous pourrez peut-être commander des connecteurs (Newark Electronics vend la série Wago 930, ce que nous avions). Ensuite, vous n'aurez pas besoin de couper les fils existants et pourrez retirer le système si quelque chose ne va pas. Soudez la masse (noir) à l'entrée relais -, et la commande (jaune) à l'entrée relais + (le code couleur sur l'image est différent de ce que j'ai mis sur la première page, puisque j'ai changé d'avis sur ce qui aurait du sens). Soudez ou vissez (selon votre relais) le fil noir (chaud) à travers le relais. Assurez-vous d'utiliser du ruban thermorétractable et du ruban électrique ! Poussez les fils noirs dans vos connecteurs et le blanc (neutre) et la terre (vert) sont tout droit d'un connecteur à l'autre. L'autre extrémité des fils va à l'Arduino comme suit: Tous les fils rouges (cathode commune ou collecteur) allez à Analog 0 (port C0), et tout le noir à la terre. Chaque vert (anode ou émetteur) va aux broches 8-13 (port B 0-5) et les fils jaunes vont aux broches 2-7 (port D 2-7). Assurez-vous que les fils vert et jaune correspondent, car le capteur doit contrôler le bon relais ! Si vous mettez le jaune dans la broche 2, le vert du même appareil va à la broche 8.

Étape 3: Tester les notes d'esquisse et de conception

Dans cette étape, je vais parler de certaines des épreuves et des tribulations que j'ai rencontrées sur le chemin, et de la façon dont j'ai travaillé dessus, dans l'espoir que cela sera utile. N'hésitez pas à passer à l'étape suivante si le contenu scientifique n'est pas votre truc:-) La première étape consistait à décider d'utiliser la détection capacitive ou la détection résistive. La détection résistive connecte le capteur via une résistance à l'une des broches analogiques et effectue une lecture analogique et une comparaison par rapport à un seuil. C'est le plus simple à mettre en œuvre, mais nécessite beaucoup d'étalonnage. La théorie de la détection capacitive est que lorsqu'elle est polarisée en inverse (- vers le + et vice versa), une LED ne permettra pas au courant de circuler, mais les électrons s'accumuleront d'un côté et laissez l'autre côté, chargeant efficacement un condensateur. La lumière tombant sur la LED à la fréquence qu'elle émet normalement provoquera en fait un petit courant qui décharge ce condensateur. Donc, si nous chargeons le « condensateur » de la LED et comptons le temps qu'il faut pour se décharger à travers une résistance, nous avons une idée approximative de la quantité de lumière qui tombe sur la LED. Cela s'est en fait avéré plus fiable sur différents appareils, et fonctionne même pour les phototransistors ! Comme nous ne faisons pas une mesure précise du lumen et que le pointeur laser devrait apparaître beaucoup plus lumineux que l'ambiance, nous recherchons simplement un temps de décharge seuil. L'autre partie importante de cette aventure est le débogage. Pour ceux qui sont familiarisés avec la programmation de systèmes non embarqués, une méthode courante consiste à ajouter des instructions print à des points critiques du code. Cela s'applique également aux systèmes embarqués, mais lorsque chaque microseconde compte, le temps nécessaire à Serial.write("x est "); Serial.writeln(x); est en fait assez important et vous risquez de manquer de nombreux événements au cours du processus. N'oubliez donc pas de toujours placer vos instructions d'impression en dehors des boucles critiques ou à chaque fois que vous vous attendez à un événement. Parfois, il suffit de faire clignoter une LED pour vous faire savoir que vous êtes arrivé à un certain point dans le code.

Étape 4: Ajout du contrôle Web

Si vous avez parcouru le croquis, vous avez remarqué que je lis également le port série et que j'agis sur quelques commandes à un seul caractère. Le caractère « n » allume toutes les lumières et « f » les éteint. Les chiffres « 0 » à « 5 » basculent l'état de la lumière connectée à cette sortie numérique. Vous pouvez donc facilement créer un script CGI (ou un servlet, ou toute autre technologie Web sur laquelle flotte votre bateau) pour contrôler vos lumières à distance. Le Serial.writes sort également chaque fois qu'une lumière est modifiée à partir d'une entrée utilisateur, de sorte que la page peut avoir des mises à jour Ajax pour montrer l'état actuel. Une autre chose que je vais expérimenter est la détection de mouvement dans une pièce. Les gens réfléchissent la lumière, et au fur et à mesure qu'ils se déplacent, cette lumière changera. C'est la partie "delta" des instructions d'écriture que j'ai.