不用網(wǎng)關(guān)！直接用WiFi來盤LED

Q A &問：利用光子模塊和Blynk 平臺，實現(xiàn) WiFi 控制 LED 在物聯(lián)網(wǎng)的時代，有很多平凡的項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)。該項目使用粒子光子實現(xiàn)了一個純基于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Android和iOS設(shè)備上使用的自定義遠(yuǎn)程。

本項目的目標(biāo)包括：

1. 創(chuàng)建一個可以通過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。

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	型號	值
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

表1. 物料清單

硬件

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

• 上排包含電源電路。

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RV1的增益放大信號?；驹鲆嬖O(shè)置為1000，但可以通過將電位計設(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和來自555定時器的觸發(fā)器以設(shè)置采樣率。它還為LED生成PWM信號。

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

圖1.電路示意圖

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

圖2. PCB布局

Blynk設(shè)置

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

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)布時發(fā)送，以最大限度地減少數(shù)據(jù)使用。每個設(shè)置都分配了自己的虛擬引腳，當(dāng)更改設(shè)置時，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?？偨Y(jié)如下：

• 應(yīng)用程序代碼通過使用SYSTEM_THREAD（ENABLED）與后臺粒子任務(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時器的回調(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到更改時要采取的操作，如圖3所示。

• update_leds（）在每次調(diào)用一個計時器回調(diào)函數(shù)時修改PWM占空比。

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

• 使用具有20位小數(shù)精度的定點算法執(zhí)行計算。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

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

總結(jié)

該項目允許用戶設(shè)置相對簡單的無線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)該為任何想要創(chuàng)建自己的WiFi控制LED系統(tǒng)的人打下堅實的基礎(chǔ)。

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