Arduino Multi Light Controller - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Ein Kollege und Künstler Jim Hobbs plante für eine von ihm zusammengestellte Ausstellung eine freistehende Installation zu bauen. Diese Installation würde aus 8 Regalen bestehen, die eine parabolische Form bilden. An jedem der 8 Regale sollten 10 Glühbirnen angebracht werden. Diese 8 Gruppen/Regale von Glühbirnen müssten automatisch und einzeln geschaltet werden, damit wir Beleuchtungsmuster erstellen können. Das Stück bezieht sich auf die Lichtprüfgestelle bei General Electric.

Wir haben an der technischen Seite des Stücks zusammengearbeitet und beschlossen, den Controller zentral auf der Struktur zu platzieren und auf einem Arduino Nano zu basieren.

Obwohl dies alles sehr spezifisch ist, bieten die Prinzipien und der Code in diesem Tutorial einen guten Ausgangspunkt für die Verwendung von Arduino mit Relais zur Steuerung höherer Spannungs- oder Stromlasten. Es gibt auch viele Möglichkeiten mit einem solchen Controller, wenn man ihn in eine etwas andere Richtung schieben würde. Werfen Sie einen Blick auf den letzten Schritt 'Umfang und Möglichkeiten' für einige Ideen!

Hochspannungselektrik kann gefährlich sein und sollte nur von sachkundigen Personen durchgeführt werden. Sollten Sie auf diesem Gebiet unerfahren oder unsicher sein, lassen Sie bitte die Elektrik vor dem Anschließen von einer Elektrofachkraft überprüfen.

Lieferungen

Teile (Alternativen zu den verlinkten Teilen sind verfügbar)

- Arduino Nano

- 5V Relaismodul 8 Kanäle

- Mini-Steckbrett

- [30x] Klemmenblöcke 2,5mm

- 1,5 mm Single-Core-Flex (Kabel) - in Braun, Blau, Gelb/Grün

- [8x] Steckdosen

- abgesicherte Eingangsbuchse

- Crimpkontakte

- 1A 12V Netzteil

- 20cm Überbrückungskabel männlich-weiblich

-Gehege

Werkzeuge

- Präzisionsschraubendreher-Set

- Feinschnittsäge

- Dremel / rotierendes Multitool

- Bohren

- Multimeter

- Lineal oder Kombinationsquadrat

- Inbus-/Sechskantschlüssel

- Schraubenschlüssel/Steckschlüsselsatz

- Crimp-Terminal-Tool

- Abisolierzange

- Spitzzange

Schritt 1: Herstellung der Montageplatte und des Layouts

Wir müssen eine Platte machen, die unten in unserem Gehäuse sitzt, um unsere Komponenten zu montieren. Ich habe ein Stück 6 mm Sperrholz verwendet, Sie können fast jedes Plattenmaterial verwenden, aber stellen Sie sicher, dass es starr und nicht leitfähig ist. Dünnere Materialien erleichtern die Montage und nehmen weniger Platz ein. Einige Gehäuse werden mit Grundplatten geliefert, die verschiedenen Normen in Bezug auf Leitfähigkeit und Brandeigenschaften entsprechen.

Jetzt haben Sie Ihre Montageplatte in der richtigen Größe und können die Komponenten darauf platzieren, um ein Layout zu erstellen. Dieser Schritt richtig zu machen ist entscheidend, um sicherzustellen, dass der Rest des Builds einfach ist und die Verkabelung sauber ist. Denken Sie an Kabelwege, genügend Platz zwischen den Teilen, Höhe der Steckdose usw.

Wenn Sie mit der Positionierung zufrieden sind, markieren Sie die Positionen, bohren Sie die entsprechenden Löcher und montieren Sie Ihre Komponenten. Ich habe das Sperrholz vor der Montage geölt.

Schritt 2: Schneiden Sie Löcher für Ein- / Auslässe im Gehäuse

Die Steckdosen sind am Gehäuse selbst montiert. Ich habe mich für IEC-Buchsen entschieden, da sie zuverlässig und relativ universell sind, jedoch eine schwierige Form haben, wenn es darum geht, die Löcher für die Montage zu schneiden. Für beide hier verwendeten Steckdosentypen habe ich eine PDF-Vorlage angehängt. Diese kann ausgedruckt und vor dem Zuschneiden zum Anzeichnen verwendet werden, alternativ können Sie Ihre eigene Schablone aus Pappe herstellen, wie ich es getan habe.

Es gibt ein Werkzeug zum Ausschneiden dieser Steckdosen, aber wenn Sie dieses Instructable lesen, haben Sie wahrscheinlich keinen Zugriff auf einen. Ich besitze keine, also bohrte ich stattdessen Löcher in die Mitte des markierten Bereichs und benutzte einen Dremel, um den Umfang herauszuknabbern.

Wir verwenden eine männliche Buchse für den Stromeingang und weibliche Buchsen für die Steckdosen. Dies soll die Möglichkeit ausschließen, freiliegende stromführende Pins zu haben. Stromführende Pins sollten verdeckt sein, da sie sich auf den Buchsen befinden. Dieses Prinzip sollte normalerweise angewendet werden, wenn Steckverbinder mit hohen Spannungen verwendet werden.

Schritt 3: Hochspannungsseite verdrahten

WARNUNG - Hochspannungselektrik kann gefährlich sein und sollte nur von sachkundigen Personen ausgeführt werden. Sollten Sie auf diesem Gebiet unerfahren oder unsicher sein, lassen Sie bitte die Elektrik vor dem Anschließen von einer Elektrofachkraft überprüfen.

Verwenden Sie die 1,5-mm-Tri-Rating-Flexkabel für alle der folgenden Anwendungen. Verwenden Sie Farben, die den Standards in Ihrem Land entsprechen. In Großbritannien verwenden wir im Allgemeinen Braun, Blau und Gelb/Grün für Live, Neutral und Erde - dies kann je nach Standort unterschiedlich sein.

Beginnen Sie mit der Verdrahtung Ihrer Sammelschienen mit Reihen von 8x-Klemmblöcken. Diese verteilen den Strom an jede der Steckdosen. Wir tun dies, indem wir Sprungkabel herstellen, um jedes Terminal auf einer Seite zu verbinden.

Nachdem Sie Ihre Sammelschienen hergestellt haben, führen Sie ein Kabel von jedem der Klemmen (Live, Neutral, Erde) am Stromeingang zum ersten Anschluss der jeweiligen L-, N- und E-Klemmenblock-Sammelschienen.

Sie können Kabel von den Live- und Neutral-Sammelschienen direkt zu den Steckdosen führen, indem Sie Crimpanschlüsse an den Enden verwenden, um sie mit den Anschlüssen der Steckdose zu verbinden.

Wir verwenden den Neutralleiter zum Schalten, also verlegen Sie die Verkabelung zwischen dem zentralen (gemeinsamen) Anschluss jedes Relais zu jedem der Anschlüsse an der neutralen Sammelschiene.

Sie müssen dann ein weiteres Kabel von der NO-Klemme (Normally Open) an jedem der Relais zu jeder der Steckdosen verlegen. Dies bedeutet, dass der Stromkreis "normalerweise geöffnet" ist und wir das Relais mit dem Arduino aktivieren müssen, um es zu "schließen" und somit die Lichter einzuschalten.

Sie müssen die braunen und blauen Kabel an Ihrem 12-V-Netzteil anschließen, um es mit Strom zu versorgen. Diese können in die Klemmen gecrimpt werden, die direkt mit dem Hauptstromeingang C14 verbunden sind, oder können an die L + N-Sammelschienen angeschlossen werden.

Sauberkeit ist hier das A und O.

Schritt 4: Verdrahtung der Niederspannungsseite

Der Arduino wird verwendet, um die Relais zu aktivieren und den Stromkreis zu schließen. Der Arduino arbeitet mit einer "Logikpegelspannung", was bedeutet, dass er etwa 5 V ausgibt, wenn ein Pin auf "HIGH" (ein) gesetzt ist. Wir können jedoch den Arduino selbst mit 9-12 V in den VIN-Pin mit Strom versorgen. Ich entscheide mich oft für eine 12-V-Versorgung, wie ich es in diesem Fall getan habe, da dies ein ziemlicher Standard ist und es viele Komponenten gibt, die mit 12 V laufen. Sie können den Arduino auch mit einem USB-Anschluss betreiben, der eine 5-V-Versorgung bereitstellt.

Wir haben uns für die Verwendung eines 5-V-Relaismoduls entschieden, da dies dem 5-V-Ausgang entspricht, den das Arduino zur Stromversorgung und zum Schalten gibt.

Um zu beginnen, schieben Sie den Arduino Nano auf das Steckbrett und stellen Sie sicher, dass er die Mitte kreuzt, damit die Stifte auf beiden Seiten nicht verbunden sind.

Hinweis - Sie können sehen, dass ich meine Überbrückungskabel auf das Relaismodul gelötet habe, die Verwendung von Überbrückungskabeln von männlich zu weiblich ist einfacher, aber ich hatte keine.

Drücken Sie die roten und schwarzen Drähte von der 12-V-Stromversorgung in die Steckbrettreihen neben den VIN- und GND-Pins, um den Arduino mit Strom zu versorgen.

Führen Sie ein schwarzes Überbrückungskabel von einem Steckplatz im Steckbrett in der GND-Reihe des Arduino zum GND-Pin des Relaismoduls

Führen Sie ein rotes Überbrückungskabel von 5 V auf dem Arduino zu VCC auf dem Relaismodul.

Führen Sie (wenn verfügbar) Überbrückungskabel von D2-D9 auf dem Arduino zu 1-8 auf dem Relaismodul. Diese werden verwendet, um die Relais zu aktivieren/schalten.

Schritt 5: Codieren und Testen

Zum Testen können Sie den beigefügten Code herunterladen (öffnen Sie ihn mit der kostenlos herunterladbaren Arduino IDE-Software). Es ist sehr einfach, legt aber die Grundlage für Modifikationen. Dieser Code schaltet einfach jede Steckdose (von 1 bis 8) in 10-Sekunden-Intervallen ein und schaltet schließlich alle aus, bevor er wiederholt wird. Dies ermöglichte einfache Tests. Da Jim alle Glühbirnen hat, die ich mit einem Multimeter an den Pins getestet habe, wäre es einfach genug, eine Testbirne zu verdrahten, die zuverlässiger sein könnte.

Jim wollte, dass die Lichtschaltung einer „Choreografie“folgt, also habe ich einfach die Schaltung und die Dauer geändert, um seinen Anforderungen gerecht zu werden. Der Code dafür ist ähnlich und nicht komplexer als der Testcode, allerdings mit längeren Schleifen.

Schritt 6: Endgültige Installation

Wir montierten den Schaltkasten in der Mitte der Beleuchtungsstruktur und mussten einfach die Zuleitungen zu den Beleuchtungsregalen von ihren Anschlusskästen in Flex verdrahten und in eine männliche IEC c14-Buchse enden, diesmal keine IEC-Einbaumontage.

Wir haben diese Stecker/Buchsen-Kombinationen verwendet, um die Installation einfach zu montieren und zu demontieren, da sie in zukünftigen Shows installiert werden kann. Es wäre jedoch kein Problem, die Leuchten fest zu verdrahten und die Kosten für die Steckdosen zu vermeiden, wenn es sich um eine feste Einrichtung handelt.

Schritt 7: Umfang + Möglichkeiten

Dieses Projekt ist ein guter erster Schritt in die Verwendung von Relaismodulen und das Erlernen, Split-Voltage-Systeme mit dem Arduino zu verbinden. Aber ich denke, es ist auch eine gute Grundlage, um Projekte zu erstellen, die mit ein paar Ergänzungen und Modifikationen noch etwas weiter gehen. Der Arduino ist sehr vielseitig und einfach zu bedienen, hier sind einige schnelle Ideen für Projekte, die auf diesem basieren, auf die ich beim Schreiben dieses Tutorials gekommen bin…

- Andere Elemente kontrollieren. Die Relaismodule können viel Strom aufnehmen. Ein Setup wie dieses könnte verwendet werden, um alle möglichen Dinge zu steuern. 8 Küchenmaschinen anschließen und umschalten, um einen Soundtrack zu erstellen? Wasserkocher zum Aufwachen einschalten?

- Verwenden eines Sensors und Erstellen einer Rückkopplungsschleife. Der Arduino hat analoge Eingänge für die Verwendung von Sensoren. Es sind viele verfügbar, die auf die Verwendung mit dem Arduino ausgerichtet sind, wodurch sie einfach zu bedienen sind. Eine Steuerbox wie diese mit einem Lichtsensor könnte verwendet werden, um eine Vielzahl von Lichtern einzuschalten, wenn das Außenlicht bestimmte Punkte erreicht, Bewegungssensoren können verschiedene Glühbirnen einschalten, wenn Sie in verschiedene Bereiche eines Raums oder Gebäudes ziehen, Stromsensoren kann verwendet werden, um eine Waschmaschine einzuschalten, wenn Ihr Telefon vollständig aufgeladen ist. Ein Summer könnte ertönen, wenn Ihr Hund einen Umkreis durchbricht usw. Sehen Sie sich hier einige Sensoren an, um Ihre Ideen zum Fließen zu bringen

- Nutzung von Daten aus dem Internet. Verschiedene Organisationen und Websites geben API-Schlüssel (Application Programming Interface) frei, mit denen Sie ihre verschiedenen Dienste und Daten für Ihre eigene Anwendung nutzen können. Sie können verschiedene Live-Datensätze verwenden, um Daten für eine Feedback-Schleife für Ihr Arduino bereitzustellen. Sie könnten zum Beispiel das Luftqualitätsnetzwerk von LAQN verwenden, um die Luftqualität in Ihrer Nähe zu messen, was dazu führen kann, dass sich eine Glühbirne einschaltet, wenn der Kohlendioxidgehalt niedrig ist, sodass Sie bei optimaler Luftqualität einen Besuch in den Geschäften machen können. Weitere nützliche Ideen sind verfügbar. Schau es dir hier an

- Mit Tasten oder einer Tastatur - Die an den Controller angeschlossenen Lichter können mit einer Reihe von Tasten (am offensichtlichsten 8) geschaltet werden. Diese Funktionalität könnte in einen Synthesizer eingebaut werden, der beim Abspielen Töne erzeugt und Lichter umschaltet, um ein vollständiges visuelles, hörbares Erlebnis zu erzielen.