لامپ بی سیم با سنسور حرکت دست 

پروژه لامپ بی سیم مبتنی بر حرکت دست براساس حسگر شتاب‌سنج MPU6050 و Arduino ساخته شده است تا روشنایی نور را به صورت بی سیم کنترل کند. شتاب‌سنج MPU6050 موقعیت‌های شیب دست شما را در محور X و Y تشخیص داده و قرائت‌های دیجیتالی را فراهم می‌کند. آردوینو نانو این داده‌ها را می‌خواند و آنها را با استفاده از ماژول RF 433MHz انتقال می‌دهد. این داده‌ها در انتهای گیرنده دریافت می‌شوند و برای کنترل روشنایی نور در هنگام حرکت دست استفاده می‌شوند.

شما می‌توانید برای کنترل روشنایی نور و همچنین سرعت فن از این مدار استفاده کنید. این مدار مخصوصاً برای یک افراد با توانایی متفاوت مفید است.

ساز و کار لامپ بی سیم

مدار دیمر نور بی سیم AC مبتنی بر ژست شامل یک فرستنده و یک گیرنده است.

فرستنده لامپ بی سیم

مودار مدار فرستنده در شکل 1 نشان داده شده است که دارای برد Arduino Nano (Board1)، ماژول فرستنده RF 433MHz (TX1)، باتری 9 ولت و سنسور شتاب‌سنج MPU6050 است.

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، ماژول فرستنده (TX1) دارای چهار پایه است، یعنی Vcc ،data ،ground (GND) و آنتن (ANT). پین Vcc می‌تواند ولتاژ ورودی وسیعی از 3 ولت تا 12 ولت داشته باشد. این فرستنده حداقل جریان 9 میلی‌آمپر را مصرف می‌کند که در هنگام انتقال می‌تواند تا 40 میلی‌آمپر نیز برسد.

داده‌هایی که باید منتقل شوند به پین داده‌ها منتقل می‌شوند. سپس این سیگنال با استفاده از ASK (کلید تغییر دامنه) مدوله شده و از طریق هوا با فرکانس 433 مگاهرتز ارسال می‌شود. سرعت انتقال داده در حدود 10kbps است.

سنسور MPU6050 دارای شتاب‌سنج 3 محوره MEMS (سیستم مکانیکی میکرو الکتریکی) و ژیروسکوپ MEMS 3 محوره است. MPU6050 یک سنسور 6 DOF (درجه آزادی) یا 6 محور IMU (واحد اندازه‌گیری اینرسی) است. شش مقدار در خروجی می‌دهد – سه مقدار از شتاب‌سنج و سه مقدار دیگر از ژیروسکوپ. این سنسور از پروتکل I2C برای برقراری ارتباط استفاده می‌کند. شتاب‌سنج بر اساس اصل اثر پیزوالکتریک کار می‌کند.

آردوینو نانو دارای سی پایه است. پایه VIN آن به ترمینال مثبت باتری 9 ولت متصل است. پین GND به ترمینال منفی باتری متصل است.

MPU6050 یک سنسور 8 پین است. پایه VCC آن به 5 ولت Arduino Nano متصل است. پین GND به پین GND آردوینو متصل است. پین‌های SCL و SDA سنسور به ترتیب به پایه‌های A5 و A4 آردوینو متصل می‌شوند. پایه 1 ماژول TX1 به GND، پایه 2 به پایه D11 Arduino Nano و پایه 3 به + 9V متصل است. پین 4 (ANT) برای انتقال از راه دور به آنتن متصل است.

نرم افزار

Arduino IDE برای برنامه‌نویسی Arduino Nano استفاده می‌شود. با استفاده از کابل USB Arduino را به کامپیوتر / لپ‌تاپ وصل کنید. کد منبع / طرح (xyz_tx.ino) را باز کنید. فراموش نکنید که کتابخانه‌های مرتبط مانند Adafruit MPU6050 ، کتابخانه رشته‌ای و کتابخانه سیم مجازی را نیز در آن قرار دهید. کد منبع را وارد کنید پورت و برد COM را از فهرست Tools در Arduino IDE انتخاب کنید. اکنون، کد منبع xyz_tx.ino را در Board1 بارگذاری کنید.

با باز کردن Serial Monitor در Arduino IDE می‌توانید کد را تست کنید. اگر ارتباطات شما درست و صحیح باشد، پیام “اتصال موفقیت‌آمیز” نشان داده می‌شود. می‌توانید داده‌های محور X و محور Y را در سریال مانیتور خود مشاهده کنید. اگر چیزی در سریال مانیتور نمایش داده نمی‌شود، کد منبع xyz_tx.ino را در خط شماره 14 در //Serial.begin(9600) مشاهده کنید. برش مضاعف را برداشته، کامپایل، بارگذاری کنید و سپس داده‌ها را دوباره در Serial Monitor بررسی کنید.

گیرنده لامپ بی سیم

نمودار مدار گیرنده لامپ بی سیم در شکل 2 نشان داده شده است. این مدار دارای یک ماژول گیرنده RF Arduino Uno (برد 2)، 433 مگاهرتز (RX1)، optocoupler MOC3020 (IC1) ،BT139 (TRIAC1)، آمپ LM393 (IC2) ، 230V است AC ، لامپ 100 وات (B1) و برخی از اجزای اساسی الکترونیکی می‌باشد.

تریاک یک دستگاه نیمه‌هادی سه ترمینال است. این دو جهته است و می‌تواند ولتاژ و جریان سیگنال‌های متناوب را تغییر دهد. این دستگاه به طور گسترده‌ای در برنامه‌های کنترل قدرت AC استفاده می‌شود.

ماژول گیرنده RF (RX1) سیگنال RF مدوله شده را دریافت کرده و سپس آن را از حالت عیب‌یابی می‌کند. از هشت پایه تشکیل شده است. پایه‌های VCC و GND آن به ترتیب به پایه‌های 5 ولت و GND آردوینو متصل می‌شوند. پین داده به پایه 12 Arduino Uno متصل است.

از آپ‌امپ LM393 برای تشخیص عبور صفر سیگنال‌های AC استفاده می‌شود. مقاومت R4 به عنوان مقاومت کششی استفاده می‌شود، در حالی که مقاومت R2 و R3 برای افت ولتاژ AC استفاده می‌شود. از دیودهای D1 و D2 برای محافظت از op-amp در برابر آسیب ناشی از افزایش ولتاژ ورودی استفاده می‌شود. سیگنال موج مربعی در پایه 1 IC2 بدست می‌آید.

در مدار شلیک تریاک، پایه 1 IC1 را به 5 ولت از طریق مقاومت R1 و پایه 2 را به پایه 3 آردوینو وصل کنید. مقاومت R5 بین ترمینال IC1 و MT2 تریاک متصل است. خروجی سیگنال کنترل در پایانه‌های MT1 و MT2 تریاک موجود است.

هنگامی که یک منبع تغذیه 5 ولت به آردوینو متصل می‌شود، شروع به دریافت داده‌های ارسالی از طریق ماژول RX1 می‌کند. این داده‌های دریافت شده برای کنترل triac با استفاده از سیگنال‌های PWM استفاده می‌شود.

از ولتاژ خروجی روی triac می‌توان برای کنترل وسایل برقی مانند لامپ (B1) یا فن استفاده کرد. به عنوان مثال، می‌توان از آن برای کنترل سرعت فن یا روشنایی لامپ استفاده کرد. می‌توانید سیگنال‌های خروجی دریافتی را در سریال مانیتور بررسی کنید.

نرم‌افزار: قبل از اتصال مدار گیرنده به Arduino Uno، باید کد xyz_rx.ino را روی صفحه Arduino Uno (Board2) بارگذاری کنید. Arduino IDE برای برنامه‌نویسی Arduino Uno استفاده می‌شود. کد منبع / اسکچ را باز کنید، آن را کامپایل کنید و پورت و صفحه COM را از فهرست Tools در Arduino IDE انتخاب کنید. کد منبع را در صفحه Arduino Uno بارگذاری کنید.

ساخت لامپ بی سیم و تست آن

طرح PCB برای فرستنده در شکل 3 و طرح اجزای آن در شکل 4 نشان داده شده است. پس از جمع‌آوری مدار بر روی PCB و بارگذاری کد منبع xyz.tx.ino در Arduino Nano ، 9V DC را در CON1 متصل کنید. فرستنده شما اکنون آماده استفاده است.

یک طرح PCB برای مدار گیرنده لامپ بی سیم در شکل 5 و طرح اجزای آن در شکل 6 نشان داده شده است. قبل از استفاده از Arduino Uno، فراموش نکنید که xyz_rx.ino را بارگذاری کنید. پس از جمع‌آوری مدار بر روی PCB ، 5V DC را در CON3 وصل کنید. 230 ولت متناوب، شبکه 50 هرتز را از طریق CON4 وصل کنید و لامپ 230 وات، 100 وات را از طریق CON5 متصل کنید. اکنون مدار گیرنده شما آماده استفاده است.

برای دانلود PDF طرح‌های PCB و مولفه‌ها  کلیک کنید

همچنین برای دانلود Source Code کلیک کنید.

بین واحدهای فرستنده و گیرنده لامپ بی سیم فاصله داشته باشید. واحد فرستنده را در دست بگیرید و واحد را به سمت بالا و پایین متمایل کنید. شدت لامپ بسته به موقعیت و زاویه شیب سنسور MUP6050 در واحد فرستنده افزایش یا کاهش می‌یابد.