Bu oturumda Raspberry Pi ve Python kullanarak 9WATT Acil Durum Lambası yapacağız. Bu lamba, AC güç kaynağının karanlığını ve yokluğunu otomatik olarak algılayacak ve elektrik kesintisi olduğunda ve uygun ışık olmadığında yanacaktır.
Mevcut çeşitli acil durum lambaları olmasına rağmen, daha önce oluşturduğumuz bir Basit Acil Durum Işık Devresi gibi tamamen tek bir amaca hizmet etmeye adanmış olsalar da, yalnızca elektrik kesintisi durumunda tetiklenir. Raspberry Pi ile buna çeşitli başka işlevler ekleyebiliriz, burada olduğu gibi Karanlığı çeşitli seviyelerde tespit etmek için LDR ekledik. Burada iki seviye ekledik, tamamen karanlık olduğunda lamba tam yoğunlukta yanacak ve yarı karanlık olduğunda% 30 kapasite ile yanacak. Bu yüzden burada , AC hattı gücü KAPALI olduğunda ve odadaki ışık yoğunluğu çok düştüğünde bu lambayı AÇIK olacak şekilde tasarlayacağız.
Gerekli Bileşenler:
Burada Raspbian Jessie OS ile Raspberry Pi 2 Model B kullanıyoruz. Tüm temel Donanım ve Yazılım gereksinimleri daha önce tartışılmıştır, ihtiyaç duyduğumuz dışında, Raspberry Pi Tanıtımı ve Raspberry PI LED Yanıp Sönüyor bölümlerine bakabilirsiniz:
- 1000µF kapasitör
- 1WATT LED (9 adet)
- + 12V Sızdırmaz KURŞUN ASİT pil
- 6000-10000mAH güç bankası
- + 5V DC adaptör
- Lm324 OP-AMP yongası
- 4N25 Optokuplör
- IRFZ44N MOSFET
- LDR (Işık Bağımlı Direnç)
- LED (1 adet)
- Dirençler: 1KΩ (3 adet), 2.2KΩ, 4.7KΩ, 100Ω (2 adet), 10Ω (9 adet), 10KΩ, 100KΩ
- 10KΩ pot (3 adet) (tüm dirençler 0,25 watt'tır)
Açıklama:
Devre Bağlantılarına ve çalışmasına girmeden önce, devrede bileşenleri ve amaçlarını öğreneceğiz:
9 Watt LED Lamba:
LAMBA dokuz 1Watt LED'lerin oluşur. Piyasada farklı türde LED'ler mevcuttur, ancak 1WATT LED her yerde kolayca bulunabilir. Bu LED'ler 3,6V'de çalışır, bu nedenle üçünü + 12V'de çalışmak için koruma diyotlarıyla birlikte seri olarak bağlayacağız. Biz bağlayacak oluşturan bu şeritlerin üç bir 9WATT LED lamba. Bu lambayı Raspberry Pi ile buna göre çalıştıracağız.
Koyuluğu tespit etmek için LDR (Işığa Bağlı Direnç):
Odadaki ışık yoğunluğunu tespit etmek için LDR (Light Dependent Resistor) kullanacağız. LDR, direncini ışık yoğunluğu ile doğrusal olarak değiştirir. Bu LDR, voltaj bölücüye bağlanacaktır. Bununla, değişken ışık yoğunluğunu temsil etmek için değişken voltajımız olacak. Işık yoğunluğu DÜŞÜK ise voltaj çıkışı YÜKSEK olur ve ışık yoğunluğu ise YÜKSEK voltaj çıkışı DÜŞÜK olur.
LDR çıkışını kontrol etmek için Op-amp LM324 IC:
Raspberry Pi'nin dahili bir ADC (Analogdan Dijitale Dönüştürücü) mekanizması yoktur. Dolayısıyla bu kurulum doğrudan Raspberry Pi'ye bağlanamaz. LDR'den voltaj çıkışlarını kontrol etmek için OP-AMP tabanlı karşılaştırıcılar kullanacağız.
Burada, içinde dört operasyonel amplifikatör bulunan op-amp LM324'ü kullandık ve bu dördünden iki op-amp kullandık. Böylece, PI'mız ışık yoğunluğunu iki seviyede tespit edebilecek. Bu seviyelere bağlı olarak LED lambanın parlaklığını ayarlayacağız. Tamamen karanlık olduğunda, lamba tam yoğunlukta yanar ve yarı karanlık olduğunda% 30 kapasitede yanar. Doğru anlamak için Python kodunu ve videoyu en sonunda kontrol edin. Burada, LED'lerin yoğunluğunu kontrol etmek için Raspberry Pi'de PWM konseptini kullandık.
Raspberry Pi, bazıları özel işlevler için kullanılan 26GPIO'ya sahiptir. Özel GPIO bir kenara bırakıldığında, 17 GPIO'muz var. 17 GPIO pininin her biri + 3.3V'den daha yüksek voltaj alamaz, bu nedenle Op-amp çıkışları 3.3V'den yüksek olamaz. Bu nedenle op-amp LM324'ü seçtik , çünkü bu çip + 3.3V'de çalışarak + 3.3V'den fazla olmayan mantıksal çıktılar sağlayabilir. Raspberry Pi'nin GPIO Pinleri hakkında daha fazla bilgiyi buradan edinebilirsiniz. Raspberry Pi Eğitim Serimize ve bazı iyi IoT Projelerine de göz atın.
AC Hattını kontrol etmek için AC - DC Adaptörü:
Biz kullanacağız DC adaptörü için AC AC hat durumunu tespit etmek için çıkış gerilimi mantık. AC hat durumunu algılamanın çeşitli yolları olsa da, bu en güvenli ve en kolay yoldur. Adaptörden + 5V mantığı alıp + 5V yüksek mantığı + 3.3v YÜKSEK mantığa dönüştürmek için bir voltaj bölücü devresi aracılığıyla Raspberry Pi'ye vereceğiz. Daha iyi anlamak için devre şemasına bakın.
Güç Kaynağı için Güç Bankası ve 12v Kurşun asit Akü:
Raspberry Pi'nin güç yokken çalışması gerektiğini unutmayın, bu nedenle PI'yi bir Güç Bankası (Bir pil paketi 10000mAH) kullanarak kullanacağız ve 9WATT LED lamba + 12V, 7AH sızdırmaz LEAD ACID pil ile çalıştırılacaktır. LED lamba, çok fazla güç çektikleri için güç bankası tarafından çalıştırılamaz, bu nedenle ayrı bir güç kaynağından güç almaları gerekir.
Verimli bir + 12V ila + 5v dönüştürücünüz varsa, Raspberry Pi'yi + 12V pil ile çalıştırabilirsiniz. Bu dönüştürücü ile güç bankasını kaldırabilir ve tüm devreye tek bir pil kaynağıyla güç verebilirsiniz.
Devre Açıklaması:
Raspberry Pi Acil Işık Devre Şeması aşağıda verilmiştir:
Burada LM324 IC içinde dört karşılaştırıcıdan üçünü kullandık. Bunlardan ikisi ışık yoğunluğu seviyelerini tespit etmek için kullanılacak ve üçüncüsü + 12V bataryanın düşük voltaj seviyesini tespit etmek için kullanılacaktır.
1. OP-AMP1 veya U1A: Bu karşılaştırıcının negatif terminali 1,2V ile sağlanır (voltajı almak için RV2'yi ayarlayın) ve Pozitif terminal LDR voltaj bölücü ağına bağlanır. Gölge LDR'ye düştüğünde, iç direnci yükselir. LDR'nin iç direncindeki artışla, OP-AMP1'in pozitif terminalindeki voltaj düşüşü yükselir. Bu voltaj 1,2V'nin üzerine çıktığında, OP-AMP1 + 3,3V çıkış sağlar. OP-AMP'nin bu YÜKSEK mantık çıkışı Raspberry Pi tarafından tespit edilecektir.
2. OP-AMP2 veya U1B: Bu karşılaştırıcının negatif terminali 2.2V ile sağlanır (voltajı elde etmek için RV3'ü ayarlayın) ve Pozitif terminal LDR voltaj bölücü ağına bağlanır. LDR'ye düşen gölge daha da arttıkça, iç direnci daha da artar. LDR'nin iç direncindeki daha fazla artışla, OP-AMP2'nin pozitif terminalindeki voltaj düşüşü artar. Bu voltaj 2,2V'nin üzerine çıktığında, OP-AMP2 + 3,3V çıkış sağlar. OP-AMP'nin bu YÜKSEK mantık çıkışı Raspberry Pi tarafından tespit edilecektir.
3. OP-AMP3 veya U1C: Bu OP-AMP, + 12v pil paketinin düşük voltaj seviyesini tespit etmek için kullanılacaktır. Bu karşılaştırıcının negatif terminali 2.1V ile sağlanır (voltajı almak için RV1'i ayarlayın) ve pozitif terminal bir voltaj bölücü devresine bağlanır. Bu bölücü, pil voltajını 1 / 5.7 kat böler, böylece 12.5V pil voltajı için OP-AMP3'ün pozitif terminalinde 2.19V olacaktır. Akü voltajı 12.0V'nin altına düştüğünde, pozitif terminaldeki voltaj <2.1V olacaktır. Yani negatif terminaldeki 2.1v ile OP-AMP çıkışı düşük olur. Yani akü voltajı 12V'nin altına düştüğünde (pozitif terminalde 2.1v'nin altına düştüğü anlamına gelir), OP-AMP çıkışı aşağı çeker, bu mantık Raspberry Pi tarafından algılanacaktır.
Çalışma Açıklaması:
Bu Raspberry Pi Acil Durum Lambasının tüm işlevi şu şekilde ifade edilebilir:
İlk olarak Raspberry Pi, AC adaptöründen + 3.3V'nin alındığı GPIO23'te mantığı algılayarak AC gücünün olup olmadığını tespit eder. Güç KAPATILDIĞINDA, adaptörden gelen + 5V KAPALI konuma geçer ve Raspberry Pi bir sonraki adıma yalnızca bu DÜŞÜK mantık tespit edilirse gider, değilse PI bir sonraki adıma geçmez. Bu DÜŞÜK mantık yalnızca AC gücü KAPALI olduğunda gerçekleşir.
Sonraki PI, LEAD ACID pil seviyesinin DÜŞÜK olup olmadığını kontrol eder. Bu mantık, GPIO16'da OP-AMP3 tarafından sağlanmaktadır. Mantık DÜŞÜK ise, PI bir sonraki adıma geçmez. Akü voltajı + 12V'den yüksek olduğunda PI bir sonraki adıma geçer.
Daha sonra Raspberry Pi odadaki karanlığın YÜKSEK olup olmadığını kontrol eder, bu mantık GPIO20'de OP-AMP2 tarafından sağlanır. Evet ise, PI% 99 görev döngüsü ile PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) çıkışı sağlar. Bu PWM sinyali, MOSFET'i çalıştıran opto-kuplörü çalıştırır. MOSFET, şekilde gösterildiği gibi 9WATT LED kurulumuna güç sağlar. Tam karanlık yoksa, PI bir sonraki adıma geçer. Raspberry Pi'de PWM hakkında daha fazla bilgiyi buradan edinebilirsiniz.
Daha sonra Raspberry Pi odadaki karanlığın DÜŞÜK olup olmadığını kontrol eder, bu mantık GPIO21'de OP-AMP1 tarafından sağlanır. Evet ise, PI% 30'luk bir görev döngüsü ile PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) çıkışı sağlar. Bu PWM sinyali, MOSFET'i çalıştıran opto-kuplörü çalıştırır. MOSFET, şekilde gösterildiği gibi 9WATT LED kurulumuna güç sağlar. Odada uygun ışık varsa Raspberry Pi PWM çıkışı sağlamadığından LAMBA tamamen KAPALI olacaktır.
Bu nedenle, bu Acil Durum Lambasını açmak için her iki koşul da Doğru olmalı, AC hattının kapalı olması ve odada karanlık olması gerektiği anlamına gelir. Aşağıdaki Python Kodu ve Videonun tamamını kontrol ederek net bir anlayış elde edebilirsiniz.
Bu Acil durum lambasına daha ilginç işlevler ve karanlık seviyeleri ekleyebilirsiniz. Ayrıca Güç Elektroniği devrelerimizi de kontrol edin:
- LM338 kullanan 0-24v 3A Değişken Güç Kaynağı
- LM317 kullanan 12v Pil Şarj Devresi
- 12v DC - 220v AC Çevirici Devresi
- Cep Telefonu Şarj Devresi