Arduino -kontrollert telefondokk med lamper: 14 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Ideen var enkel nok; lag en ladestasjon for telefonen som bare ville slå på en lampe når telefonen lades. Men som ofte er tilfelle, kan ting som i utgangspunktet virker enkle ende opp med å bli litt mer komplekse i utførelsen. Dette er historien om hvordan jeg opprettet en ladestasjon for to telefoner som utfører min enkle oppgave.

Trinn 1: Hva jeg brukte

Dette er på ingen måte en uttømmende liste over alt jeg brukte, men jeg ønsket å gi en generell ide om de viktigste komponentene jeg brukte. Jeg har inkludert Amazon -lenker for de fleste av disse komponentene. (Vær oppmerksom på at jeg får en liten provisjon fra Amazon hvis du bruker disse koblingene. Takk!)

Arduino Uno: https://amzn.to/2c2onfeAdafruit 5V DC Current Sensor (x2): https://amzn.to/2citA0S2-Channel Solid State Relay: https://amzn.to/2cmKfkA 4-port USB-boks: https://amzn.to/2cmKfkA 1 'panelmontert USB -kabel (x2): https://amzn.to/2cmKfkA 6 AB USB -kabel:

Jeg brukte også følgende rekvisita som jeg hentet i jernvarehandelen: 4 "x4" plastrørbokser (x2) 40W Edison lyspærer (x2) lyspære SocketTrack lysbrakett Assortert svart jernrør (3/8 ") Assorterte messingrørfittings3 'Forlengelse CordWire Nuts

Trinn 2: Eksperimentering, design og ledninger

For å finne ut når telefonen lades, må strømmen til telefonen overvåkes kontinuerlig. Selv om jeg er sikker på at det finnes kretskonstruksjoner som kan måle strøm og kontrollere et relé basert på gjeldende nivå, er jeg på ingen måte en elektrisk ekspert og ville ikke takle å bygge en tilpasset krets. Av litt erfaring visste jeg at en liten mikrokontroller (Arduino) kan brukes til å måle strøm og deretter kontrollere et relé for å slå lysene på og av. Etter å ha funnet en liten likestrømssensor fra Adafruit, begynte jeg å eksperimentere med å koble den til en USB -kabel for å måle strømmen som strømmer gjennom den mens den lader en telefon. En typisk USB 2.0 -kabel inneholder 4 ledninger: hvit, svart, grønn og rød. Siden de svarte og røde ledningene bærer strøm gjennom kabelen, kan en av disse brukes til å måle strømmen - jeg brukte de røde ledningene. En typisk strømsensor må plasseres på linje med strømmen (strømmen må strømme gjennom sensoren), og Adafruit -sensoren er ikke et unntak fra denne regelen. Den røde tråden ble kuttet med de to avskårne endene festet til de to skrueterminalene på strømføleren. Adafruit -sensoren var koblet til en Arduino, og jeg skrev en enkel kode for å rapportere strømmen gjennom sensoren. Dette enkle eksperimentet viste meg at en ladetelefon trakk mellom 100 og 400 mA. Etter at telefonen var fulladet, ville strømmen falle til under 100 mA, men den ville ikke nå 0.

Da eksperimentet mitt viste at jeg kunne måle strømmen med en Arduino, designet jeg kretsen vist ovenfor. To 1 'panelmonterte USB-forlengelseskabler vil være koblet til en 4-ports ladeboks. Telefonens ladekabler vil være koblet til disse skjøteledningene, noe som gjør systemet i stand til å ta imot alle slags USB -ladekabler - og forhåpentligvis gjøre det til "fremtidssikker telefon". De røde ledningene til forlengelseskablene ville bli kuttet og koblet til de nåværende sensorene. De nåværende sensorene leverer informasjon til Arduino, som igjen styrer et to-kanals solid state-relé. Reléet brukes til å bytte 110V strøm til lyspærene. Strøm til USB -boksen og lyspærer kan bindes sammen slik at systemet kan bruke en enkelt stikkontakt. Jeg liker spesielt hvordan strøm til Arduino kan leveres av en av de ekstra USB -portene i ladeboksen.

Trinn 3: Telefondokken

Telefonbryggen ble bygget av 3/8 "svart rør. Jeg brukte to albuer av hann-hunn, en T, en kort seksjon som var helt gjenget, og en rund flens. For messingdelene øverst på kaien klippet jeg et 1 1/2 "langt messingrør i to og brukte en halvdel for hver del. Det ble boret et lite hull i T, som var stort nok til å romme endene på belysningskablene. Kablene ble arbeidet gjennom albuene og ble JB Sveiset inn i messingrørene. Dette endte med å bli mye vanskeligere enn det ser ut som albuene ikke var store nok innvendig til å passe belysningskabelen gjennom. Det endte med at jeg brøt innsiden av albuene til de passet.

Hvis jeg måtte lage denne dokken igjen, ville jeg gi den mer støtte for telefonen. Som du kanskje forventer, hvis telefonen er trykket i det hele tatt når den er på kaien, kan lynkabelendene bøyes veldig enkelt. Jeg synes det er rart at Apple faktisk selger en dock med en lignende konfigurasjon som ikke støttes.

Trinn 4: Lampene

Jeg ville at lampene skulle ha et lignende industrielt utseende som på brygga. For den første lampen brukte jeg en generisk lyspære sett på toppen av en 3/8 rørflens. Noen små messingrør kobler sokkelen til sokkelen og utfyller messingaksentene på dokken. En 40W Edison -pære er virkelig stjernen Jeg ønsket å bruke Edison-pærer ettersom de passet perfekt til designet på denne dokken, og de lar deg lage en vakker lyspære.

Mens jeg hos Lowe fant en sporlysbrakett på klarering som jeg syntes var interessant. Jeg snudde braketten opp ned og la til en rørflens for å lage basen. Sokkelen i sporlysfeste var ikke festet til den, da den var designet for å holdes på plass av en flat pære. Siden jeg brukte en Edison -pære, laget jeg en liten aluminiumsbrakett for å holde kontakten inne i det sirkulære huset til sporlysbraketten. Små messingknapper ble lagt til for å utfylle resten av systemet.

Når kaien og lysene var ferdig, ble de malt matt svart - bortsett fra messingbitene.

Trinn 5: Arduino -kabinettet

Jeg brukte to 4 "x 4" PVC -skap for Arduino -huset. Jeg kutter ventilasjonsåpninger i den ene siden og dekselet til hvert kabinett. På siden av den ene kappen kuttet jeg to rektangulære hull for panelmonterte USB -kabler. Hull på 1 1/8 "på midten ble boret på begge sider av disse rektangulære hullene og ble brukt til å feste kablene til kabinettet. Den ene siden av begge skapene ble skåret bort slik at de to kassene skulle danne en enkelt boks når de ble settes side om side. En 3/4 "tykk trekloss ble brukt til å holde boksene i denne side ved side -konfigurasjonen og danner også en praktisk base for dem å sitte på.

Trinn 6: Fest USB -boksen

Den første komponenten som skal legges til kabinettet, er 4-ports USB-ladeboks. Jeg fikset dette rett og slett med dobbeltsidig tape.

Trinn 7: Monter Arduino i kabinett

Jeg liker å bruke avstandsstykker til elektriske bokser for å montere elektroniske komponenter, ettersom de er laget av plast og kan tilpasses for å fungere som nedstengninger eller avstander. Jeg kutter dem bare med kniven min og skyver deretter skruer gjennom dem. Arduino ble montert i den ene skapboksen med små skruer med flatt hode med avstandsstykker på frontplaten montert mellom Arduino og boksen.

Når Arduino var montert, ble en kort (6 ) USB -kabel av typen AB koblet mellom USB -porten på Arduino og den nærmeste porten på ladeboksen. Dette passet veldig godt til ledningen, og jeg måtte faktisk trimme tilbake de bøyde plastbitene som omgir ledningen i enden av kabelen, slik at den passer.

Trinn 8: Kabling og montering av reléet

Ledningene til lampene ble ført gjennom hull i kabinettet. En ledning fra hver ledning ble koblet til utgangene (den skiftede 120V -siden) til begge kanalene på solid state -reléet. Korte (4 ) ledningsseksjoner ble koblet til de gjenværende skrueterminalene ved siden av hvor disse lampetrådene ble koblet til. Disse ledningene vil bli brukt til å levere strøm til 120V -siden av reléet.

På DC -siden av reléet ble 4 ledninger festet i henhold til konfigurasjonen vist. To av ledningene leverer + og - DC spenning som er nødvendig for reléets drift, mens de to resterende ledningene bærer de digitale signalene, som sier at kanalene skal slås på eller av.

Disse 4 ledningene ble deretter festet til Arduino på følgende måte: Den røde ledningen (DC+) er koblet til 5V-pinnen. Den svarte ledningen (DC-) er koblet til GND-pinnen. Den brune ledningen (CH1) er koblet til den digitale utgangspinne 7 Den oransje ledningen (CH2) er koblet til den digitale utgangspinnen 8

Når alle ledningene var koblet til reléet, ble det montert i kabinettet ved hjelp av små skruer med flatt hode.

Trinn 9: Kabling og montering av strømfølere

Kommunikasjon og strømledninger ble opprettet for de to nåværende sensorene ved å splitte de to settene med ledninger som fører fra sensorene til Arduino. Som før brukes de røde og svarte ledningene til å drive sensorene. Disse ledningene er koblet til Vin (rød ledning) og GND (svart ledning) pinne på Arduino. Overraskende nok kan selv kommunikasjonskablene (SDA- og SDL -ledningene) skjøtes sammen. Dette er fordi Adafruit nåværende sensorer hver kan få en unik adresse, avhengig av hvordan adressepinnene deres er loddet sammen. Hvis tavlen ikke har noen av adressepinnene loddet sammen, blir brettet adressert som tavle 0x40 og vil bli referert som sådan i Arduino -koden. Ved å lodde A0 -adressepinnene sammen, som vist på diagrammet, blir brettets adresse 0x41. Hvis bare A1 -adressepinnene er tilkoblet, ville kortet være 0x44, og hvis både A0- og A1 -pinnene var koblet til, ville adressen være 0x45. Siden vi bare bruker to nåværende sensorer, måtte jeg bare lodde adressepinnene på bord 1 som vist.

Når platene var adressert riktig, ble de festet til kabinettet med små messingskruer.

SDA (blå) og SCL (gul) ledninger fra sensorene er koblet til SDA- og SCL -pinnene på Arduino. Disse pinnene var ikke merket på min Arduino, men de er de to siste pinnene etter AREF -pinnen på den digitale siden av brettet.

Trinn 10: Koble til USB -forlengelseskablene

Som tidligere nevnt må USB -forlengelseskablene føre strøm gjennom de nåværende sensorene. Dette ble lettere ved å spleise ledninger inn i kablernes røde ledninger. Når USB -kablene er montert i kabinettet, kobles disse ledningene fra skjøtene til de nåværende sensorene. For hver USB -kabel vil strømmen som strømmer gjennom den strømme nedover disse ledningene, gjennom sensoren, og deretter gå tilbake for å fortsette gjennom kabelen til ladetelefonen. Hanendene på USB -kablene ble plugget inn i to av de åpne portene på USB -ladeboksen.

Trinn 11: Koble til strømmen

Det siste trinnet i elektronikkboksen er å koble strømledningen til USB -boksen og lamper (aka. 120V -siden av reléet). De svarte ledningene som fører direkte til lampene, er koblet til den ene ledningen på strømledningen sammen med den brune ledningen fra ladeboksen. Strømkabelen til ladeboksen ble ganske enkelt kuttet med de to ledningene inne (de er de blå og brune ledningene) som ble fjernet. Til slutt blir de to hvite ledningene fra reléet ledet til den andre ledningen på strømledningen sammen med den blå ledningen fra USB -ladeboksen.

Trinn 12: Det fullførte systemet

Når esken er ferdig montert, kan dekslene på kabinettet skiftes ut. Nå som maskinvaren for dette systemet er fullført, er det på tide å gå videre til programvaren.

Trinn 13: Arduino -koden

Utviklingen av Arduino -koden var ganske grei, selv om det tok noen tester for å få det helt riktig. I sin enkleste form sender koden et signal for å drive den riktige relékanalen når den leser en strøm som er større enn eller lik 90mA. Selv om denne enkle koden var et godt utgangspunkt, lader ikke mobiltelefoner til 100% og sitter der og trekker veldig lite strøm. Jeg fant heller ut at når telefonen var ladet, ville den trekke flere hundre mA for en kort stund hvert par minutter. Det er som om telefonen er en lekk bøtte som må toppes hvert par minutter.

For å løse dette problemet utviklet jeg en strategi der hver kanal kan være i en av tre stater. Stat 0 er definert som når telefonen er fjernet fra ladestasjonen. I praksis fant jeg ut at det nesten ikke strømmet strøm da telefonen ble fjernet, men jeg satte den øvre strømgrensen for denne tilstanden til 10mA. Stat 1 er staten der telefonen er fulladet, men fortsatt på kaien. Hvis strømmen faller under 90mA og er over 10mA, er systemet i tilstand 1. Stat 2 er ladetilstanden, der telefonen tegner 90mA eller mer.

Når telefonen er plassert på kaien, starter tilstand 2 og fortsetter under lading. Når ladingen er avsluttet og strømmen faller under 90mA, er systemet i tilstand 1. En betinget uttalelse ble avgitt på dette tidspunktet, slik at systemet ikke kan gå direkte fra tilstand 1 til tilstand 2. Dette holder systemet i tilstand 1 til telefonen er fjernet, og da går det i tilstand 0. Siden systemet kan gå fra tilstand 0 til tilstand 2, når telefonen settes tilbake på laderen og strømmen stiger over 90mA, starter tilstand 2 igjen. Bare når systemet er i tilstand 2, sendes signalet til reléet for å slå på lyset.

Et annet problem jeg løp inn i er at strømmen noen ganger ville falle under 90mA før telefonen var fulladet. Dette ville sette systemet i tilstand 1 før det burde ha. For å fikse dette, gjennomsnitter jeg gjeldende data over 10 sekunder, og bare hvis gjennomsnittlig nåværende verdi faller under 90mA, vil systemet gå inn i tilstand 1.

Hvis du er interessert i denne koden, har jeg lagt ved en Arduino.ino -fil med noen flere beskrivelser i den. Totalt sett fungerer det ganske bra, men jeg har lagt merke til at systemet noen ganger ser ut til å fortsette til tilstand 0 når telefonen fremdeles er tilkoblet og fulladet. Dette betyr at av og til vil lyset tennes i noen sekunder (når det går videre til tilstand 2) og deretter slukke. Noe å jobbe med for fremtiden antar jeg.

Trinn 14: Det ferdige systemet

Jeg installerte ladestasjonen på bokhyllen vår, med Arduino -boksen bak noen bøker. Hvis du bare ser på det, ville du aldri innse arbeidet som gikk inn i det - og selv å se det i drift gjør det ikke rettferdighet. Så igjen, det gjør meg glad å se lysene tennes og slukke, og jeg har til og med kommet til å stole på dem for å se om telefonen lades.