Первым делом изучил подобные проекты в интернете, и нашел отличную работу Rimidalw. Проанализировав чужой опыт и набравшись уверенности, я приступил к воплощению своего проекта.
Цель:
«Автоматическая подсветка лестницы в тёмное время суток»
Задачи:
1) Собрать электрическую схему управления
- Мозгом всей конструкции является Arduino Mini
- Датчиками служат два PIR-сенсора
- Для увеличения пинов, микросхема 74HC595
- LED-ленты управляются ИМС ULN2003A
- Датчик освещенности фототранзистор
- Блок питания с двумя выходами +12 и +5
2) Изготовить печатную плату схемы и корпус
Проектировать научился быстро, попробовал много CAD программ, самой удобной оказалась EAGLE. А один из способов изготовления объяснил и продемонстрировал друг, увлекающийся этой темой. FILES(brd,sch)
Всё устройство выполнено отдельным блоком с разъемами, чтобы в случае поломки или модернизации, можно было поменять модуль управления или рабочий орган.
Коробку смастерил из гетинакса. Разъемы оторвал от ненужных устройств и приклеил на холодную сварку.
3) Написать программу
int DS_Pin = 11; //pin 14 DS/SDI on the 75HC595 сдвиговый регистр int ST_Pin = 8; //pin 12 ST_CP/RCLK on the 75HC595 сдвиговый регистр int SH_Pin = 12; //pin 11 SH_CP/SRCLK on the 75HC595 сдвиговый регистр const int PIR1 = 5;// Первый ИК-датчик const int PIR2 = 6;// Второй ИК-датчик int sensorPin = A0;// Фототранзистор // ***ПАРМЕТРЫ*** int OverTime =15000; // Время отключения в случае сбоя (мс) const int N=14; //Кол-во ступенек int Qck_tm = 300; // Время включения одной ступеньки int Wt_tm = 2000; // Время ожидания до полного выключения int L=30; // Значение пороговой освещенности // ***ЗНАЧЕНИЯ*** int a1,a2; // Расстояние считанное ультразвуковыми датчиками long pM=0; //Предыдущее значение millis() long pM1=0; //Предыдущее значение millis() long pM10=0; //Предыдущее значение millis() unsigned int sensorValue = 0; // цифровое значение фоторезистора int registers[N+1]; // Массив ступенек boolean b2=false; //Отслеживание была ли включена лестница boolean b3=false; // Если было прерывание во время выключения void setup(){ pinMode(PIR1, INPUT); pinMode(PIR2, INPUT); pinMode(DS_Pin, OUTPUT); pinMode(ST_Pin, OUTPUT); pinMode(SH_Pin, OUTPUT); Serial.begin(9600); clearRegisters(); writeRegisters(); } // Погасить все ступеньки void clearRegisters(){ for(int i = N; i >= 0; i--){ registers[i] = LOW; } } //Включаем ступеньки void writeRegisters(){ digitalWrite(ST_Pin, LOW); for(int i = N; i >= 0; i--){ digitalWrite(SH_Pin, LOW); int val = registers[i]; digitalWrite(DS_Pin, val); digitalWrite(SH_Pin, HIGH); } digitalWrite(ST_Pin, HIGH); } // Выставляем индивидуальные значения ступенек void setRegister(int index, int value){ registers[index] = value; } //Процедура включения лестницы void LightON(boolean a){ b2=true; if(a) for (int k=0;k<=N;) { a1=digitalRead(PIR1); if ( a1==HIGH && millis() - pM1 > 1000) { pM1 = millis(); } if (millis() - pM > Qck_tm) { pM = millis(); setRegister(k, HIGH); writeRegisters(); k++; } } else for (int k=N;k>=0;) { a2=digitalRead(PIR2); if ( a2 == HIGH && millis() - pM1 > 1000) { pM1 = millis(); } if (millis() - pM > Qck_tm) { pM = millis(); setRegister(k, HIGH); writeRegisters(); k--; } } } //Процедура выключения лестницы void LightOFF(boolean a){ b2=false; if(a){ int k=0; while(k<=N) { a1=digitalRead(PIR1); if (a1== HIGH){ LightON(true); break; } if (millis() - pM > Qck_tm){ pM = millis(); setRegister(k, LOW); writeRegisters(); k++; }}} else { int k=N; while(k>=0) { a2=digitalRead(PIR2); if (a2 == HIGH){ LightON(false); break; } if (millis() - pM > Qck_tm){ pM = millis(); setRegister(k, LOW); writeRegisters(); k--; }}} } void loop(){ sensorValue = analogRead(sensorPin); // считываем значение с фоторезистора Serial.println(sensorValue, DEC); if (sensorValue < L){ a1=digitalRead(PIR1); if ( a1 == HIGH && a2== LOW)// Если задет первый датчик { pM=millis(); LightON(true); while (b2) { a2=digitalRead(PIR2); if (a2 == HIGH && millis() - pM10 > 1000 || (millis() - pM > OverTime)) { pM10 = millis(); LightOFF(true); }}} a2=digitalRead(PIR2); if (a2 == HIGH && a1 == LOW) { pM=millis(); LightON(false); while (b2) { a1=digitalRead(PIR1); if (a1== HIGH && millis() - pM10 > 1000 || (millis() - pM > OverTime)) { pM10 = millis(); LightOFF(false); }}}}} Так как лестницы в доступе не было, пришлось экспериментировать на модели из микро-лампочек, к сожалению до этапа написания статьи она не дожила.
4) Произвести монтаж на лестницу
Самый трудоемкий и утомительный этап работы, нужно было проложить 40м кабеля и припаять около 80 проводников.
Управляющее оборудование разместил под лестницей.
Провода убраны в кабель-каналы.
Датчики спрятаны под первыми ступеньками сверху и снизу, их размещение находилось экспериментально, главная задача ограничить угол обзора, чтобы не включать лестницу напрасно.
Фототранзистор установлен по центру лестницы, где хуже всего со светом, поэтому и в пасмурную погоду лестница работает отлично.
Светодиодные ленты приклеены на обратные стороны ступенек, чтобы не били по глазам при подъеме наверх. Так как ленты были разных фирм и IP, пришлось чередовал их через ступеньку, что вышло даже оригинально.
На полную установку всего оборудования ушло 3 дня, есть еще недочёты в дизайне:
- Датчики приклеены на двухсторонний скотч, хочется закрепить их понадежней
- Получше замаскировать проводники под ступеньками
- Перенести блоки питания и управления, чтобы закрыть их шторкой
5) Подсчитать затраты
***ВИДЕО***
6) Вывод:
Получилось даже лучше, чем я это себе представлял. В целом дорабатывать проект можно бесконечно, но на этапе beta-версии он стабильно и надежно работает.
Естественно, это устройство Америку не открывает, но безусловно КРУТО, когда идея из головы рождается на свет и начинает работать. Всем удачи и неиссякаемого творческого вдохновения!
7) Если бы начинал проект сейчас, чтобы сделал по-другому?
- Разъемы должны быть установлены на плату, устройство станет компактней, а пайки станет в два раза меньше.
- Микросхему ULN2003A заменить на нормальный светодиодный драйвер, либо на транзисторную микросхему, чтобы появилась возможность ШИМ (плавного включения).
- Использовать менее навороченный блок питания, вполне подойдет обычный светодиодный на 12V. Arduino питать через стабилизатор на 5V.
- Ну и конечно, в идеале, использовать четыре датчика, либо два дальномера вдоль лестницы, чтобы точно определять количество человек и их поведение на лестнице.
ссылка на оригинал статьи http://habrahabr.ru/post/181336/
Добавить комментарий