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不用網(wǎng)關(guān)!直接用WiFi來盤LED

得捷電子DigiKey ? 來源:未知 ? 2023-05-25 13:45 ? 次閱讀
Q A &問:利用光子模塊和Blynk 平臺(tái),實(shí)現(xiàn) WiFi 控制 LED 物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代,有很多平凡的項(xiàng)目可以通過添加互聯(lián)網(wǎng)連接變得更有趣。LED照明就是一個(gè)這樣的例子。有各種預(yù)制的商業(yè)解決方案,例如Philips Hue。其中大多數(shù)使用Zigbee無線協(xié)議,需要設(shè)備和WiFi路由器之間的額外網(wǎng)關(guān)。該項(xiàng)目使用粒子光子實(shí)現(xiàn)了一個(gè)純基于WiFi的系統(tǒng)。光子可以直接連接到家庭WiFi網(wǎng)絡(luò),無需網(wǎng)關(guān)。Blynk用于創(chuàng)建可在AndroidiOS設(shè)備上使用的自定義遠(yuǎn)程。

本項(xiàng)目的目標(biāo)包括:

  1. 創(chuàng)建一個(gè)可以通過WiFi從智能手機(jī)控制的RGB LED控制器。

  2. 具有多種效果模式,如呼吸、變色等。

  3. 能夠?qū)ED的閃爍與附近音樂源的音樂同步。

2c804930-fabd-11ed-90ce-dac502259ad0.png

所需資源

  • Particle Dev IDE云版本ParticleBuild也可以工作,但我發(fā)現(xiàn)使用桌面版本更容易。

  • Blynk App

  • LED-Controller-Source.zip-包括KiCad原理圖/布局、gerber文件、源代碼和外殼STL文件。

物料清單

數(shù)量

標(biāo)號(hào)

型號(hào)

6

C1, C2, C5, C6, C7, C8

445-173583-1-ND

1u

5

C3, C9, C10, C11, C12

490-8809-ND

0.1u

1

C4

478-1883-ND

0.33u

1

J1

CP-050AH-ND

套管 - 電源連接器

1

J2

S5479-ND

4 位置 接頭 連接器

1

MK1

102-1721-ND

麥克風(fēng)

3

Q1, Q2, Q3

FDP8880FS-ND

NMOS

1

R1

2.2KH-ND

2.2k

3

R2, R3, R4

10KH-ND

10k

1

R5

1.0MH-ND

1M

2

R6, R7

1KH-ND

1k

1

R8

680QBK-ND

680

1

RV1

PDB12-H4301-105BF-ND

1M

1

U1

296-1857-5-ND

TLC555

1

U2

MCP601-I/P-ND

MCP601P

1

U3

1878-1000-ND

光子模塊

1

U4

MC78M05CTGOS-ND1

MC78M05CDT

3

U5, U6, U7

MCP1407-E/AT-ND

MCP1407

1

1647-1035-2-ND

RGB LED 燈帶

1

102-3665-ND

12V 60W 電源

2

S6100-ND

1 2 位置 0.1" 母形插口

4

1772-1337-ND

#4-40六角支座3/16"

4

36-9901-ND

Phillips#4-40機(jī)械螺釘

1. 物料清單

硬件

如下圖1所示,電路有3個(gè)主要部分和4個(gè)輔助部分。每個(gè)部分總結(jié)如下。

12V通過電源連接器接入,并通過線性調(diào)節(jié)器U4,然后輸出到LED連接器。

  • 在麥克風(fēng)部分:

  1. 麥克風(fēng)MK1用于拾取背景音樂,光子可以使用它來同步LED。

  2. 電阻R2和R3為音頻信號(hào)添加約1.65V的直流偏壓。

  3. R6和C12產(chǎn)生具有2400Hz頻率截止的低通濾波器。由于光子將使LED與音樂的“脈沖”同步,因此只需要低頻(100-1 kHz)。

  4. 運(yùn)算放大器U2以取決于R5和電位計(jì)RV1的增益放大信號(hào)。基本增益設(shè)置為1000,但可以通過將電位計(jì)設(shè)置為其最大值來增加到2000。根據(jù)需要調(diào)整R5的值以增加或降低靈敏度。

  5. 運(yùn)算放大器反饋路徑中的電容C2確保信號(hào)中只有AC分量被放大,而DC分量不受影響。

  • 在左下角,處于穩(wěn)定模式的555定時(shí)器產(chǎn)生4.8 kHz的方波,用于建立光子ADC的采樣率。

  • 光子接收放大的音頻信號(hào)和來自555定時(shí)器的觸發(fā)器以設(shè)置采樣率。它還為L(zhǎng)ED生成PWM信號(hào)。

  • 來自光子的PWM信號(hào)被傳遞到MOSFET驅(qū)動(dòng)器U5、U6和U7。這些驅(qū)動(dòng)器允許輸出MOSFET(Q1、Q2、Q3)的柵極以更高的電壓驅(qū)動(dòng),從而降低Rdson,同時(shí)也在LED的12V信號(hào)和光子之間提供額外的隔離屏障。

2c95ae6a-fabd-11ed-90ce-dac502259ad0.png

1.電路示意圖

下圖2顯示了PCB布局。所有部件都是通孔,以便于手動(dòng)組裝,但使用表面安裝部件可以大大減小尺寸。

2cb99a3c-fabd-11ed-90ce-dac502259ad0.png

2. PCB布局

Blynk設(shè)置

該項(xiàng)目的Blynk遠(yuǎn)程程序使用7個(gè)小部件,對(duì)于一個(gè)免費(fèi)用戶,要求獲得所有可得的積分。布局如圖3所示。

2cdebf2e-fabd-11ed-90ce-dac502259ad0.png

圖3.Blynk遠(yuǎn)程應(yīng)用程序

小部件配置如下所示。為所有小部件啟用了發(fā)布時(shí)發(fā)送,以最大限度地減少數(shù)據(jù)使用。每個(gè)設(shè)置都分配了自己的虛擬引腳,當(dāng)更改設(shè)置時(shí),將調(diào)用光子上的用戶定義函數(shù)。

  • 顏色調(diào)制菜單(V0)

常亮

彩虹-不斷地在彩色光譜中循環(huán)。

  • 亮度調(diào)制菜單(V1)

常亮

呼吸-逐漸消失。

音頻同步-與音樂節(jié)拍同步。

  • 亮度滑塊(V2)

設(shè)置最大總亮度

范圍:0→ 100%

默認(rèn)值:25%

  • 亮度速度滑塊(V3)

設(shè)置呼吸或音頻模式下亮度變化的速率

范圍:80→ 5毫秒

默認(rèn)值:30毫秒

  • 聲音閾值滑塊(V4)

調(diào)整在音頻模式下觸發(fā)LED所需的級(jí)別

范圍:0→ 2048

默認(rèn)值:1500

  • 顏色速度滑塊(V5)

設(shè)置彩虹模式下顏色變化的速率

范圍:80→ 5毫秒

默認(rèn)值:30毫秒

  • zeRGBa顏色選擇器(V6)

將輸出合并到單個(gè)虛擬引腳

范圍:0→ 每種顏色255

軟件

光子的完整應(yīng)用程序代碼以及用于生成濾波器系數(shù)頭文件的Octave/MMatlab腳本如下所示。總結(jié)如下:

  • 應(yīng)用程序代碼通過使用SYSTEM_THREAD(ENABLED)與后臺(tái)粒子任務(wù)并行運(yùn)行。這允許setup()運(yùn)行,直到需要WiFi連接而不被阻止為止。

  • RGB控制器程序的主循環(huán)只需調(diào)用Blynk.run()來獲取應(yīng)用程序的更新。所有其他處理都在亮度和顏色計(jì)時(shí)器的回調(diào)函數(shù)中執(zhí)行。

  • BLYNK_WRITE()宏定義了當(dāng)從BLYNK應(yīng)用程序中的小部件檢測(cè)到更改時(shí)要采取的操作,如圖3所示。

  • update_leds()在每次調(diào)用一個(gè)計(jì)時(shí)器回調(diào)函數(shù)時(shí)修改PWM占空比。

  • get_sample()以~4800 Hz的速率調(diào)用。當(dāng)選擇音頻模式時(shí),此功能將讀取ADC,并使用以下八倍頻腳本創(chuàng)建的100階FIR帶通濾波器對(duì)輸入進(jìn)行濾波。

  • 使用具有20位小數(shù)精度的定點(diǎn)算法執(zhí)行計(jì)算。fixed_mult()用于執(zhí)行乘法運(yùn)算,并包含獲得正確結(jié)果所需的額外類型轉(zhuǎn)換和移位。

附件

一個(gè)簡(jiǎn)單的盒子被3D打印以容納PCB。板和支座的安裝孔的尺寸對(duì)于M3或#4-40螺釘來說是寬松的。STL文件可以在下面下載

2d054e3c-fabd-11ed-90ce-dac502259ad0.png

總結(jié)

該項(xiàng)目允許用戶設(shè)置相對(duì)簡(jiǎn)單的無線LED照明系統(tǒng)。通過WiFi使用Blynk應(yīng)用程序控制LED。顏色和亮度可以通過應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)整,還可以選擇一些特殊模式。該系統(tǒng)還包括一個(gè)麥克風(fēng),以創(chuàng)建音頻同步效果。這些功能應(yīng)該為任何想要?jiǎng)?chuàng)建自己的WiFi控制LED系統(tǒng)的人打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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