स्वचालित प्रवेश प्रकाश: 10 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

मैं घर के अंदर प्रवेश द्वार में स्वचालित प्रकाश व्यवस्था स्थापित करना चाहता हूं। ज्यादातर मामलों में, एक पीआईआर (पैसिव इन्फ्रारेड सेंसर) मोशन सेंसिंग स्विच और एक लैंप करेंगे, लेकिन मैं इस विचार को छोड़ देता हूं, क्योंकि बाहर लगा सेंसर अनाड़ी लगता है।

इस परियोजना में मेरा लक्ष्य:

1. प्रकाश का दृष्टिकोण सरल और लो प्रोफाइल दिखना चाहिए।
2. नई चीजों को आजमाने और परियोजना में नए विचारों को सत्यापित करने में भी मेरी दिलचस्पी है:

• जटिल ज्यामिति के लिए 3डी प्रिंटिंग का प्रयोग करें।
• इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सर्किट डिजाइन, पीसीबी (मुद्रित सर्किट बोर्ड) लेआउट और प्रोटोटाइप।
• मैंने पहले वाईफाई-एमसीयू (माइक्रोकंट्रोलर) ईएसपी 32 का उपयोग किया है। चूंकि हम http-सर्वर के माध्यम से एमसीयू के साथ बातचीत कर सकते हैं, क्या यह सुविधाजनक नहीं है यदि हमारे पास सेंसर सिग्नल पढ़ने और प्रकाश पैरामीटर सेट करने के लिए वेब-आधारित इंटरफ़ेस है?

इन विचारों के आधार पर मैंने एक मॉकअप बनाया और सत्यापित किया कि यह काम करता है; मैं प्रकाश व्यवस्था को डिजाइन और बनाता हूं।

ध्यान दें:

• इस परियोजना में बताए गए भौतिक आयाम 1m x 1.5m के क्षेत्र को रोशन करने के लिए हैं। आप इसे अपने डिज़ाइन को स्केल करने के लिए एक संदर्भ के रूप में उपयोग कर सकते हैं।
• इस परियोजना में कुछ कार्य खतरनाक हो सकते हैं, परीक्षण और स्थापना से पहले आवश्यक सावधानी बरतें।
• मेरे पास कलपुर्जे बनाने के लिए सभी उपकरण और उपकरण नहीं हैं। नतीजतन, मैं पेशेवर स्टूडियो को 3डी प्रिंटिंग और पीसीबी निर्माण नौकरियों को आउटसोर्स करता हूं। फ़्यूज़न 360 और ईगल जैसे सीएडी इस परिदृश्य में बहुत मदद करते हैं। मैं बाद के खंडों में और बात करूंगा।

चरण 1: डिजाइन अवलोकन, लेआउट और मॉडल

मेरा विचार लकड़ी के डिब्बे के अंदर एक प्रकाश व्यवस्था को "छिपाना" बनाना है, लेकिन एक उद्घाटन के माध्यम से रोशनी की अनुमति देना है।

मैं पहले पूरे दृश्य को मॉडल करने के लिए Fusion360 का उपयोग करता हूं। आप इसका उपयोग कैसे करें, इस पर ट्यूटोरियल पर जा सकते हैं। सीएडी डिजाइन चरण में बेहतर विज़ुअलाइज़ेशन के लिए बहुत मदद करता है।

उदाहरण के लिए, हम आने वाले किसी भी व्यक्ति को ट्रैक करने और प्रकाश को चालू करने के लिए इन्फ्रारेड सेंसर का उपयोग करते हैं। इसलिए, सेंसर को सटीक स्थिति में लाना होगा। हम मॉडल में सिर्फ इन्फ्रारेड रे पथ खींच सकते हैं। बिना किसी जटिल गणना के सेंसर को किसी भी तरह से घुमाएं और घुमाएं।

अंत में, मैंने इसे इस तरह बनाया:

• एक ओपनिंग बनाएं और उसके ऊपर एक एलईडी असेंबली स्थापित करें।
• एक फोटोरेसिस्टर यह जांचने के लिए कि क्या कमरे में रोशनी के लिए पर्याप्त अंधेरा है।
• मैं 2 लंबी दूरी के इन्फ्रारेड सेंसर का उपयोग यह पता लगाने के लिए करता हूं कि क्या कोई व्यक्ति प्रवेश द्वार पर आ रहा है, अगर वह काफी करीब है तो प्रकाश पर स्विच कर रहा है।
• दरवाजा खुलता है या नहीं यह जांचने के लिए एक और शॉर्ट-रेंज इन्फ्रारेड सेंसर।
• उद्घाटन संकीर्ण है और इस प्रकार हमें सेंसर को सटीक स्थिति में रखना होगा। उद्घाटन के माध्यम से एलईडी प्रकाश को निर्देशित करने के लिए हमें एक परावर्तक की भी आवश्यकता होती है। हम इन 2 उद्देश्यों को पूरा करने के लिए एक भाग (सेंसर धारक) को 3 डी-प्रिंट कर सकते हैं।
• वाईफाई के माध्यम से सिस्टम मॉनिटरिंग और पैरामीटर एडजस्टमेंट: अब सेंसर रीडिंग क्या हैं? प्रकाश चालू करने के कितने करीब? प्रकाश कितना अंधेरा होना चाहिए? दीपक कब तक चालू रहना चाहिए? हम ईएसपी 32 जैसे वाईफाई एमसीयू का उपयोग करके वेब ब्राउज़र के माध्यम से प्रकाश व्यवस्था को नियंत्रित कर सकते हैं।

चरण 2: उद्घाटन करना

उपकरण:

• स्क्वायर शासक
• देखा- हैंड्सॉ या बिजली से चलने वाला।
• ड्रिल - हैंड ड्रिल या लकड़ी और प्लास्टिक में ड्रिलिंग करने में सक्षम कोई भी विद्युत चालक।
• फ़ाइल
• ट्रॉवेल, सैंडपेपर और पेंटब्रश - सतह को उसकी मूल स्थिति और रंग में बहाल करने के लिए।

सामग्री:

• ऐक्रेलिक स्ट्रिप्स - स्क्रैप की गई सामग्री ठीक है बशर्ते यह पर्याप्त मोटी हो (~ 5 मिमी)
• प्लास्टर
• इंटीरियर पेंट

प्रक्रियाएं:

1. उद्घाटन के आयाम को परिभाषित करने के लिए एक ऐक्रेलिक टेम्पलेट बनाएं। मैं 4 ऐक्रेलिक स्ट्रिप्स को ढेर करता हूं और उन्हें एक साथ गोंद देता हूं। यह सुनिश्चित करने के लिए एक वर्ग शासक का उपयोग करें कि वे एक दूसरे से 90 डिग्री पर हैं। उद्घाटन का आकार 365mm X 42mm है।
2. टेम्प्लेट पर 4 बढ़ते छेद बनाएं, फिर इसे स्क्रू का उपयोग करके डिब्बे में ठीक करें।
3. किनारों के साथ ड्रिल छेद और अवांछित क्षेत्र को देखा।
4. अतिरिक्त सामग्री को हटाने के लिए एक फ़ाइल का उपयोग करें और किनारों को टेम्पलेट के साथ सीधा करें।
5. टेम्पलेट निकालें। बढ़ते छेद और लकड़ी की सतह पर प्लास्टर लगाएं।
6. सतह को रेत दें और प्लास्टर लगाएं। इन चरणों को तब तक दोहराएं जब तक सतह चिकनी न हो जाए।
7. सतह को पेंट करें।

चरण 3: एलईडी असेंबली बनाना

उपकरण:

• देखा - हैंड्सॉ या बिजली से चलने वाला।
• ड्रिल - हैंड ड्रिल या लकड़ी और प्लास्टिक में ड्रिलिंग करने में सक्षम कोई भी विद्युत चालक।
• वायर स्ट्रिपर
• सोल्डरिंग आयरन

सामग्री:

• Ø20 मिमी पीवीसी ट्यूबिंग और धारक।
• 5W G4 एलईडी लाइट बल्ब और सॉकेट x5
• विद्युत केबल
• सोल्डर तार
• संकोचन ट्यूब सुनें

प्रक्रियाएं:

1. दीपक शरीर के रूप में एक पीवीसी टयूबिंग लंबाई 355 मिमी काटें।
2. स्टैंड के रूप में दोनों सिरों पर दो ट्यूब होल्डर स्थापित करें।
3. एलईडी सॉकेट के लिए पीवीसी ट्यूबिंग पर पांच 17mm छेद ड्रिल करें।
4. एलईडी सॉकेट डालें और सुनिश्चित करें कि केबल ट्यूब से बाहर आने के लिए पर्याप्त लंबी हैं, यदि वे बहुत कम हैं तो केबल का विस्तार करें। जैसा कि हम प्रकाश स्रोतों के रूप में 5W G4 एलईडी लैंप का उपयोग करेंगे, 220VAC स्रोत के लिए वर्तमान ~ 23mA होगा। मैं मूल केबल को मिलाप करने के लिए AWG#24 रिबन तारों का उपयोग करता हूं। संयुक्त क्षेत्र की रक्षा के लिए संकोचन ट्यूब का प्रयोग करें।
5. एलईडी बल्ब को एलईडी सॉकेट में स्थापित करें।
6. एलईडी लैंप को समानांतर में कनेक्ट करें।

चरण 4: सेंसर धारक बनाना

मैं पहले सेंसर धारक को मॉडल करने के लिए Fusion360 का उपयोग करता हूं। स्थापना और निर्माण को सरल बनाने के लिए, सेंसर धारक प्रकाश परावर्तक के रूप में भी कार्य करता है और वे एक ही भाग होते हैं। सेंसर होल्डर के पास माउंटिंग कैविटी होनी चाहिए जो IR रेंज सेंसर के आकार से मेल खाती हो। Fusion360 का उपयोग करते समय इसे आसानी से किया जा सकता है:

1. सेंसर और सेंसर धारक को उनकी वांछित स्थिति में आयात और स्थिति दें [जैसा कि चरण 2 में दिखाया गया है]
2. होल्डर और सेंसर के बीच ओवरलैप किए गए वॉल्यूम की जांच के लिए इंटरफेरेंस कमांड का उपयोग करें।
3. सेंसर रखें और होल्डर में ओवरलैप किए गए वॉल्यूम को हटा दें।
4. मॉडल को एक नए हिस्से के रूप में सहेजें। बढ़ते गुहाओं में अब सेंसर का आकार है!
5. हमें विनिर्माण सहिष्णुता का भी हिसाब देना चाहिए: सेंसर आयाम सहिष्णुता ± 0.3 मिमी है और 3 डी प्रिंटिंग की विनिर्माण सहनशीलता ± 0.1 मिमी है। मैंने क्लीयरेंस फिट सुनिश्चित करने के लिए गुहाओं की सभी संपर्क सतहों पर 0.2 मिमी की बाहरी ऑफसेट बनाई।

मॉडल को 3डी प्रिंटिंग के लिए एक स्टूडियो में भेजा जाता है। निर्माण लागत को कम करने के लिए, मैं 2 मिमी की एक छोटी मोटाई का उपयोग करता हूं और सामग्री को बचाने के लिए खाली पैटर्न बनाता हूं।

3D प्रिंटिंग का टर्नअराउंड समय लगभग 48 घंटे है और इसकी लागत ~ US$32 है। जब मैं प्राप्त करता हूं तो तैयार हिस्सा पहले ही रेत हो चुका होता है, लेकिन यह बहुत मोटा होता है। इसलिए मैं सतहों को 400 ग्रिट वेट सैंडपेपर से परिष्कृत करता हूं, इसके बाद सफेद पेंट के साथ इंटीरियर को स्प्रे करता हूं।

चरण 5: सर्किट डिजाइन

लक्ष्य और विचार

• मेरे पास सोल्डर रिफ्लो ओवन नहीं है, इसलिए डीआईपी पैकेज में केवल भागों पर विचार किया जाता है।
• सिंगल बोर्ड डिजाइन: पीसीबी में एसी-डीसी बिजली आपूर्ति इकाई सहित सभी घटक शामिल थे।
• ऊर्जा की बचत: सेंसर और एलईडी लैंप तभी चालू करें जब प्रवेश द्वार पर्याप्त अंधेरा हो।
• रिमोट कॉन्फ़िगरेशन: वाईफाई के माध्यम से एमसीयू पैरामीटर सेट करें।

सर्किट कैसे काम करता है

• फ्यूज प्रोटेक्शन (XF1) के साथ टर्मिनल बॉक्स (TB1) के माध्यम से AC पावर इनपुट।
• ESP32 MCU (JP1&2) बोर्ड और सेंसर को 5VDC बिजली की आपूर्ति के लिए एक लघु एसी-डीसी बिजली की आपूर्ति (PS1) का उपयोग किया जाता है।
• वाईफाई MCU ESP32 (NodeMCU-32S) ADC चैनल (ADC1_CHANNEL_7) का उपयोग करके Photoresistor (PR) से वोल्टेज सिग्नल पढ़ता है। यदि सिग्नल थ्रेशोल्ड से कम है, तो सभी 3 इन्फ्रा-रेड सेंसर को पावर देने के लिए GPIO pin22 के माध्यम से MOSFET (Q1) चालू करें।
• 3 इन्फ्रा-रेड सेंसर सिग्नल आउटपुट (IR_Long_1, IR_Long_2, IR_Short) के लिए अन्य 3 ADC चैनल (ADC1_CHANNEL_0, ADC1_CHANNEL_3, ADC1_CHANNEL_6)। यदि सिग्नल थ्रेशोल्ड से अधिक है, तो GPIO पिन 21 के माध्यम से MOSFET (Q2) चालू करें, जो SSR (K1) को चालू करता है और TB1 से जुड़े एलईडी लैंप को हल्का करता है।
• एमसीयू जांचता है कि वाईफाई टॉगल (एस 1) को एमसीयू में सेट पैरामीटर की अनुमति देने के लिए वाईफाई टास्क चलाकर (ADC1_CHANNEL_4) के माध्यम से चालू किया गया है या नहीं।

सूची का हिस्सा

1. नोडएमसीयू-32एस x1
2. मीन वेल IRM-10-5 बिजली की आपूर्ति X1
3. Omron G3MC-202P-DC5 सॉलिड स्टेट रिले X1
4. STP16NF06L एन-चैनल MOSFET x2
5. तीव्र GP2Y0A710K0F दूरी मापने वाला सेंसर x2
6. तीव्र GP2Y0A02YK0F दूरी मापने वाला सेंसर x1
7. महिला हैडर 2.54 मिमी -19 पिन x2 (या हेडर का कोई भी संयोजन इसे 19pins बनाने के लिए)
8. HB-9500 9.mm स्पेसिंग टर्मिनल ब्लॉक 4-पिन2 (HP-4P) X1
9. KF301 5.08mm रिक्ति टर्मिनल ब्लॉक कनेक्टर 2-पिन X1
10. KF301 5.08mm रिक्ति टर्मिनल ब्लॉक कनेक्टर 3-पिन x3
11. SS-12D00 1P2T टॉगल स्विच X1
12. BLX-A फ्यूज होल्डर X1
13. 500mA फ्यूज
14. फोटोरेसिस्टर X1
15. 1k ओम रेसिस्टर्स x3
16. 0.1uF कैपेसिटर x3
17. 10uF संधारित्र X1
18. M3X6mm नायलॉन शिकंजा x6
19. M3X6mm नायलॉन काउंटरसंक स्क्रू x4
20. M3X8mm नायलॉन स्पेसर x4
21. M3 नायलॉन नट x2
22. प्लास्टिक संलग्नक (86 मिमी x 84 मिमी से बड़ा आकार)
23. 2W 33k ओम रेसिस्टर X1 (वैकल्पिक)

ध्यान दें कि सॉलिड स्टेट रिले के बंद होने पर भी लो पावर एलईडी चमक सकती है, यह सॉलिड-स्टेट रिले के अंदर स्नबर के कारण है। इस समस्या को हल करने के लिए आपको एलईडी लैंप के समानांतर एक रेसिस्टर और कैपेसिटर कनेक्ट की आवश्यकता हो सकती है।

चरण 6: पीसीबी लेआउट और असेंबली

हम सर्किट बनाने के लिए प्रोटोटाइप यूनिवर्सल पीसीबी का उपयोग कर सकते हैं। लेकिन मैं योजनाबद्ध और लेआउट को डिजाइन करने के लिए ईगल सीएडी का उपयोग करने का प्रयास करता हूं। बोर्ड छवियों (गेरबर फ़ाइल) को निर्माण के लिए पीसीबी प्रोटोटाइप स्टूडियो में भेजा जाता है।

1oz तांबे के साथ 2-लेयर FR4 बोर्ड का उपयोग किया जाता है। माउंटिंग होल, प्लेटेड थ्रू होल्स, हॉट एयर सोल्डर लेवलिंग, सोल्डर मास्क लेयर, सिल्कस्क्रीन टेक्स्ट (अच्छी तरह से.. अब वे इंक-जेट प्रिंटिंग का उपयोग करते हैं) जैसी विशेषताएं शामिल हैं। 10 पीसी (एमओक्यू) पीसीबी बनाने की लागत ~ यूएस $ 4.2 है - काम की ऐसी गुणवत्ता पर उचित मूल्य।

पीसीबी डिजाइन के लिए ईएजीएलई का उपयोग करने पर अच्छे ट्यूटोरियल हैं।

स्पार्कफुन से:

• ईगल का उपयोग करना: योजनाबद्ध
• ईगल का उपयोग करना: बोर्ड लेआउट

इल्या मिखेलसन द्वारा एक अच्छा यूट्यूब ट्यूटोरियल:

• ईगल पीसीबी ट्यूटोरियल: योजनाबद्ध
• ईगल पीसीबी ट्यूटोरियल: लेआउट
• ईगल पीसीबी ट्यूटोरियल: डिजाइन को अंतिम रूप देना
• ईगल पीसीबी ट्यूटोरियल: कस्टम लाइब्रेरी

पीसीबी में कंपोनेंट्स डालें और पीछे की तरफ सोल्डरिंग करें। सॉलिड स्टेट रिले, फ्यूज बॉक्स और कैपेसिटर को गर्म गोंद के साथ सुदृढ़ करें। प्लास्टिक के बाड़े के नीचे छेद ड्रिल करें और नायलॉन स्पेसर स्थापित करें। केबल कनेक्शन की अनुमति देने के लिए साइड की दीवारों पर उद्घाटन करें। स्पेसर्स के ऊपर PCB असेंबली को माउंट करें।

चरण 7: सेंसर केबल्स बढ़ाएँ

मूल सेंसर केबल बहुत छोटे हैं और उन्हें विस्तार की आवश्यकता है। मैं सिग्नल वोल्टेज के साथ हस्तक्षेप से शोर को कम करने के लिए परिरक्षित 22AWG सिग्नल केबल का उपयोग करता हूं। परिरक्षण को सेंसर ग्राउंड से जोड़ा, जबकि Vcc और Vo को अन्य तारों से जोड़ा। सिकुड़न ट्यूब के साथ जोड़ को सुरक्षित रखें।

इसी तरह फोटोरेसिस्टर को बढ़ाएं।

चरण 8: विधानसभा

1. एलईडी असेंबली स्थापित करें, स्टैंड पर सिलिकॉन या गर्म गोंद लागू करें और इसे डिब्बे पर ठीक करें।
2. एलईडी असेंबली को कवर करने के लिए सेंसर धारक को स्थापित करें। सेंसर धारकों के लिए 3 इन्फ्रा-रेड सेंसर माउंट करें।
3. कोने के पास डिब्बे में Ø6.5mm का छेद ड्रिल करें। फोटोरेसिस्टर डालें, गर्म गर्मी गोंद का उपयोग करके इसे और केबल को ठीक करें।
4. दीवार पर नियंत्रण सर्किट वाले बाड़े को माउंट करें।
5. निम्नलिखित तार कनेक्शन बनाएं:

• एसी पावर स्रोत सर्किट के "एसी इन" के लिए।
• सर्किट के "एसी आउट" के लिए एलईडी लैंप की शक्ति।
• इन्फ्रारेड सेंसर: सर्किट में Vcc से "5V", GND से "GND", Vo से "Vout"
• सर्किट में "पीआर" के लिए फोटोरेसिस्टर।

चरण 9: फर्मवेयर और सेटअप

इस GitHub लिंक में फर्मवेयर स्रोत कोड डाउनलोड किया जा सकता है।

वाईफाई टॉगल बटन पर स्विच करें और डिवाइस को पावर दें। MCU डिफ़ॉल्ट रूप से सॉफ्टएपी मोड में प्रवेश करेगा और आप वाईफाई के माध्यम से एक्सेस प्वाइंट "ESP32_Entrance_Lighting" से जुड़ सकते हैं।

ब्राउज़र में 192.168.10.1 पर जाएं और निम्नलिखित कार्यों तक पहुंचें:

1. ब्राउज़र अपलोड के माध्यम से ओटीए फर्मवेयर अपडेट।
2. पैरामीटर सेटिंग:

• फोटोरेसिस्टर - फोटोरेसिस्टर ट्रिगर स्तर जिसके नीचे सेंसर पावर करेंगे (12 बिट एडीसी रेंज 0-4095)
• IR_Long1 - वह दूरी जिसके नीचे लॉन्ग रेंज इन्फ्रारेड सेंसर 1 लैंप पर स्विच करेगा (12 बिट ADC रेंज 0-4095)
• IR_Long2 - वह दूरी जिसके नीचे लॉन्ग रेंज इन्फ्रारेड सेंसर 2 लैंप पर स्विच करेगा (12 बिट ADC रेंज 0-4095)
• IR_Short - वह दूरी जिसके नीचे शॉर्ट रेंज इन्फ्रारेड सेंसर लैंप पर स्विच करेगा (12 बिट एडीसी रेंज 0-4095)
• समय पर प्रकाश - वह अवधि जिस पर दीपक रहता है (मिलीसेकंड)

"अपडेट" पर क्लिक करने से ट्रिगर स्तर टेक्स्ट बॉक्स में मानों पर सेट हो जाएगा।

"सेंसर पोलिंग" पर क्लिक करें, वर्तमान सेंसर रीडिंग हर सेकंड अपडेट की जाएगी, बशर्ते कि प्रकाश स्तर फोटोरेसिस्टर के ट्रिगर स्तर से कम हो।

चरण 10: समाप्त करें

आगे सुधार पर कुछ विचार:

• ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए एमसीयू डीप स्लीप मोड/अल्ट्रा लो पावर कोप्रोसेसर।
• तेजी से प्रतिक्रिया के लिए पारंपरिक HTTP संदेश के बजाय वेबसोकेट/सुरक्षित वेबसोकेट का उपयोग करना।
• लेजर रेंज सेंसर जैसे कम लागत वाले घटकों का उपयोग।

इस परियोजना के लिए सामग्री की लागत लगभग यूएस $ 91 है - थोड़ा महंगा है लेकिन मुझे लगता है कि यह नई चीजों को आजमाने और तकनीक का पता लगाने के योग्य है।

प्रोजेक्ट पूरा हुआ और यह काम कर गया। आशा है कि आप इस निर्देश का आनंद लेंगे।