Клаппер (от английского — хлопать в ладоши) был очень популярным устройством в 80 и 90-е годы. Он позволял включать и выключать устройства простым хлопком в ладоши. Это было полезное изобретение, но оно имело ряд ограничений. Во-первых, при очень громком шуме устройство могло случайно сработать и отключить свет. Во-вторых, вы не могли контролировать одновременно несколько устройств независимо друг от друга.
Потому я решил создать версию подобного устройства на базе микроконтроллера Arduino, которое позволит устанавливать код для каждой розетки, исключая ложные срабатывания, и, позволяя контролировать сразу несколько розеток. Ваш светильник может быть включен и выключен одной последовательностью хлопков, а ваш вентилятор контролироваться другой последовательностью.
Arduino также позволит запрограммировать продолжительность включения и выключения розеток. К примеру, если ваш роутер нужно перезапустить, то вам необходимо запрограммировать ваше устройство на отключение в течение десяти секунд и повторное автоматическое включение. Или, вы можете включить нагреватель на несколько минут, после чего автоматически его выключить.
Шаг #1: Разработка схемы
Данный проект можно разделить на два этапа: сборка схемы управления микрофона и релейного модуля.
Схема управления микрофона в сборе состоит из самого микрофона, 2-х резисторов и конденсатора. Когда микрофон улавливает звуковые вибрации, то соответственно меняется выходное напряжение. Данный сигнал подается на один из аналоговых входов микроконтроллера Arduino.
Релейный модуль состоит из МОП-транзистора, диода и реле. Силовой транзистор добавлен в схему, поскольку для управления реле необходимо обеспечить больший ток, чем выдает цифровой выход микроконтроллера Arduino. Потому сигнал, выдаваемый цифровым выходом, активирует транзистор, который в свою очередь подает питание на реле и включает его. Реле коммутирует напряжение переменного тока и соответственно включает и выключает бытовое устройство. Диод действует как блокирующий элемент и защищает микроконтроллер Arduino от всплесков напряжения, которые происходят при отключении устройства. Если вы не хотите собирать релейный модуль, тогда можете воспользоваться готовым решением – промышленным релейным шилдом или платой PowerSwitch Tail.
Если вы захотите перепрограммировать последовательность хлопков без модификации кода, тогда подключите выключатель к цифровому выводу 2. Данный выключатель подключает вывод 2 к земле в обычном рабочем режиме, и к источнику питания напряжением 5В для внесения изменений в программном режиме.
Шаг #2: Программный код
Вы можете загрузить код по ссылке ниже и залить его в Arduino без каких-либо изменений. По желанию можно изменить пороговые значения, которые определяют чувствительность используемого датчика.
Шаг #3: Прототип схемы, собранный на макетной плате
- Любой электронный проект сначала собирается на макетной плате, а уже далее паяется на печатной плате. Это дает возможность выполнить необходимые настройки или изменения в программном коде.
- Сначала я проверил схему управления микрофона в сборе вместе с Arduino. Для проверки выхода я подключил светодиоды к цифровым выводам с 3 по 5. Если последовательность хлопков была правильная, то светодиоды загорались.
- Также вам потребуется выполнить регулировку чувствительности датчика хлопков. Для этого измените значение переменной «threshold» (порог) в программном коде.
- Как лишь вы удостоверитесь в правильности работы данного блока, необходимо перейти к сбору релейного модуля. Для данной части схемы нет необходимости для выполнения дополнительных регулировок.
- МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ: Не подключайте устройство к источнику напряжения переменного тока, пока плата не будет установлена в защитный корпус. Открытые соединения источника 120VAC очень опасны.
Шаг #4: Пайка элементов схемы на печатной плате
Как лишь вы проверили работоспособность схемы, можно приступать к ее пайке на печатной или перфорированной плате. Далее подсоедините плату к микроконтроллеру Arduino с помощью проволочных перемычек.
Шаг #5: Установка компонентов внутри изолированного корпуса
- Нам необходимо установить компоненты внутри изолированного корпуса. Важно, чтобы корпус был электрически изолирован, поскольку мы будем работать с опасным напряжением 120VAC.
- Я использовал горячий клей для прикрепления платы внутри корпуса.
- Далее необходимо вырезать несколько отверстий для кабелей. Разместите кабели и выключатель на своих местах, и пометьте их положение по обеим сторонам. Затем используя нож или пилочку для тонкого пропила, вырежьте прорези, которые немного больше, чем диаметр проводов. Сделайте прорезь для выключателя. Далее поместите провода и выключатель в прорезанные посадочные места, и зафиксируйте на месте горячим клеем, после чего закройте корпус.
- В некоторых случая необходимо просверлить дополнительные отверстия в корпусе для того, чтобы звук достигал микрофона.
Шаг #6: Управление вашим устройством с помощью простого хлопка в ладоши
- Теперь можно проконтролировать работу устройства с помощью хлопка в ладоши. Просто подключите устройство и похлопайте закодированную последовательность.
- Можно также создать и другой шум. Постучите по стене или полу, или свистните. Любой шум, который превысит пороговое значение, должен активировать ваше устройство.
- Последовательность хлопков по умолчанию в проверочном коде напоминает «собачий вальс». Для данного кода устройство должно включиться на десять секунд и далее автоматически выключиться.
- Вы можете модифицировать код в соответствии со своими предпочтениями, например, увеличить продолжительность включения для нагревателя или вентилятора. Все зависит от вашего воображения.
Шаг #7: Опциональные улучшения
- Поскольку розетка активируется специальной последовательностью хлопков в ладоши, вы можете независимо контролировать несколько розеток с помощью одного Arduino. Также можно управлять несколькими релейными модулями.
- Кроме того существует возможность модернизации устройства, например, вы можете запитать основную схему от источника напряжения переменного тока. Для этого нам понадобится простой 5В USB преобразователь, который необходимо установить внутрь корпуса. И не забудьте проверить, что все соединения надежно заизолированы.
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
Плата ArduinoArduino Uno1
Полевой транзистор1
Диод1
Конденсатор0.1 мкФ1
Резистор10 кОм2
Резистор100 кОм1
Elektret Mikrophone
Микрофон1
Реле1
Выключатель1
Розетка1
Вилка1
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Clap_Controlled_Outlet.ino (9 Кб)