Блютуз управление rgb лентой

Разработка Android-контроллера для управления RGB светодиодной лентой. Часть 1

Статья носит ознакомительный характер, и в ней я постараюсь максимально подробно описать процесс создания простой системы, с помощью которой можно удаленно управлять RGB светодиодной лентой (или RGB светодиодами) посредством любого Android-устройства с интегрированным Bluetooth-модулем (Рисунок 1). Материал будет полезен не только начинающим радиолюбителям, осваивающим микроконтроллеры, но и профессионалам, интересующимся простым способом реализации беспроводного обмена данными Android-устройств с микроконтроллерными системами.


Рисунок 1.	*Внешний вид системы управления RGB светодиодной лентой по Bluetooth интерфейсу.*

Общие сведения, состав аппаратной части и принципиальная схема.

Отличительной особенностью данного проекта является простота аппаратной и программой части системы, в состав которой входят Bluetooth-контроллер, портативное Android-устройство с установленным приложением (смартфон, планшет), выполняющее функции пульта ДУ, и источник питания 12 В/3 А (Рисунок 2). В статье мы рассмотрим в некотором роде демонстрационную версию системы, раскрывающей основные ключевые моменты аппаратной и программной реализации.

Bluetooth-контроллер представляет собой компактное устройство, состоящее из AVR микроконтроллера (МК) Atmel ATmega8, миниатюрного Bluetooth-модуля HC-05 [4], силовых N-канальных MOSFET ключей, интегральных регуляторов напряжения, светодиодов статуса и нескольких пассивных элементов.


Рисунок 2.	Блок-схема системы управления RGB светодиодной лентой по Bluetooth интерфейсу.

Программа микроконтроллера очень проста и разработана в интегрированной среде разработки AVR Studio 4 на языке Си.

Программное приложение для Android-устройства разработано в несложном и легким в освоении, но при этом достаточно функциональном графическом редакторе MIT App Inventor Beta.

Основные характеристики системы:

аппаратная часть (Bluetooth-контроллер):

доступный, дешевый и простой в применении Bluetooth-модуль HC-05;
реализованные на МК 3 канала 8-разрядной ШИМ для управления светодиодами;
в качестве силовых ключей используются N-канальные MOSFET в корпусе для поверхностного монтажа;
автономная работа – не требуется постоянная связь по Bluetooth с Android-устройством;
дальность связи 10-15 м;
напряжение питания 12 В;

ток потребления Bluetooth-контроллера (без светодиодной ленты):

Bluetooth-модуль в режиме поиска: 55 … 60 мА;
при установленном соединении с Android-устройством и отсутствии команд: 22 … 27 мА;
прием и обработка команды: 38 … 42 мА;

понятный и достаточно информативный графический пользовательский интерфейс;
отображение МАС адреса подключенного Bluetooth-контроллера;
возможность ручной установки MAC-адреса;
сервисные сообщения об ошибках соединения с Bluetooth-контроллером;
кнопки быстрого выбора цвета свечения;
возможность ручной установки цветовой гаммы;
информирование о состоянии подключения;
возможность наращивания функционала (потребуется модернизация программы микроконтроллера).

Изначально для разработки и отладки системы автор использовал МК серии ATmega128, установленный на отладочную плату собственной разработки. Принципиальная схема доступна для скачивания в дневнике автора на форуме сайта rlocman.ru [3]. Такой подход был обусловлен большим количеством свободных портов МК, достаточным объемом памяти и, самое главное, наличием в микроконтроллере отладочного интерфейса JTAG. При необходимости автор предоставит принципиальную схему и прошивку для этого МК.

Принципиальная схема Bluetooth-контроллера на микроконтроллере ATmega8 изображена на Рисунке 3, список примененных электронных компонентов приведен в Таблице 1. Схема и печатная плата разрабатывались в системе Proteus 7.7 SP2 [1]. Минимальное количество компонентов позволяет собрать схему на макетной плате или навесным монтажом.

Рисунок 3.

Принципиальная схема Bluetooth-контроллера RGB
светодиодной ленты.

Bluetooth-модуль HC-05 подключается к МК ATmega8 посредством интерфейса UART (порты PD0/RXD и PD1/RXD). О текущем режиме работы Bluetooth-модуля (поиск, установление соединения, режим AT команд) пользователя информируют два светодиода D1 и D2.

Стоит отметить, что в продаже доступны несколько вариантов Bluetooth-модулей, отличающихся конструктивным исполнением (Рисунок 4) и прошивкой. Чаще всего встречаются модули установленные на переходную плату с собственным регулятором напряжения, светодиодами статуса и выводами для подключения к МК. В авторском варианте схемы и печатной платы используется Bluetooth-модуль без переходной платы, который подключается к основной плате Bluetooth-контроллера с помощью гибкого шлейфа (Рисунок 5). Другими словами, для такого решения потребуются установка микросхемы регулятора напряжения 3.3 В, светодиодов статуса и разъема для подключения к МК.


Рисунок 4.	Внешний вид Bluetooth-модуля HC-05, установленного на переходную плату с регулятором напряжения и разъемом для подключения.


Рисунок 5.	*Bluetooth-модуль HC-05 в авторском варианте подключается к плате с помощью гибкого шлейфа.*

На принципиальной схеме участок с регулятором напряжения 3.3 В на микросхеме серии UTC1117Y33 (или аналогичной, например, CYT8117T33) отмечен надписью «Опционально» именно из-за этих конструктивных особенностей Bluetooth-модулей. Если вы используете модуль с переходной платой, то указанный участок исключается из схемы, изменяется разводка разъема подключения и, соответственно, немного видоизменяется печатная плата [2]. Распайка гибкого шлейфа для подключения Buetooth-модуля к разъему на печатной плате изображена на Рисунке 6.

Несмотря на то, что Bluetooth-модуль имеет напряжения питания 3.3 В, его цифровые входы/выходы являются 5 В совместимыми и могут подключаться к МК с напряжением питания 5 В без схем преобразования логических уровней.

Микросхема стабилизатора 5 В серии LM7805 используется для питания МК, а также в качестве предварительного понижающего регулятора напряжения для микросхемы стабилизатора 3.3 В (максимальное входное напряжение для этих микросхем не должно превышать 9 В). Однако возможно применение микросхемы серии LM78L05, ввиду того, что потребляемый МК и Bluetooth-модулем ток не превышает 65 мА. (Максимальный выходной ток LM78L05 составляет 100 мА). В ходе тестирования был выявлен незначительный нагрев микросхемы регулятора, когда Bluetooth-модуль находится в режиме поиска.

После программной инициализации периферии МК выходами 8-разрядных аппаратных блоков ШИМ назначаются порты PB1 (OC1A), PB2 (OC1B), PB3 (ОС2), к которым подключаются силовые N-канальные MOSFET ключи APM3055L с соответствующими резисторами в цепях затворов и между истоком и затвором. При работе с RGB светодиодной лентой длиной 5 м (светодиоды типоразмера 5050) нагрева силовых ключей не происходит. Также возможно применение любых мощных MOSFET в корпусе для поверхностного монтажа, например, транзисторов серии K3918. В процессе тестирования схемы в трех каналах ШИМ автор использовал указанные силовые ключи (один APM3055L и два K3918, что бросается в глаза на Рисунке 9), и разницы в установке цветовой гаммы и яркости не заметил.

Тактирование МК осуществляется от внутреннего осциллятора 8 МГц, однако на схеме указан опциональный кварцевый резонатор 11.0592 МГц. Кварцевый резонатор позволит повысить надежность обмена данными по UART. Испытания системы при тактовой частоте МК 8 МГц и скорости работы UART 9600 бит/с показали, что обмен данными ведется достаточно надежно, и сбоев обнаружено не было.

Также на схеме изображена перемычка (джампер) J1, предназначеная для перевода Bluetooth-модуля в режим AT команд с целью его конфигурирования и определения текущих параметров.

Все предлагаемые варианты печатных плат являются односторонними (Рисунки 7, 8). Коннектор для внутрисхемного программирования в авторских вариантах схем отсутствует, что связано с желанием минимизировать размеры платы, поэтому микроконтроллер устанавливается в DIP колодку, чтобы его можно было его извлечь для программирования.

Рисунок 7.

Вид печатной платы для схемы, изображенной на Рисунке 3.

Рисунок 8.

Вид печатной платы при использовании микросхемы регулятора напряжения 78L05 и варианта Bluetooth-модуля на
переходной плате.

Внешний вид готовой платы со стороны установки smd компонентов изображен на Рисунке 9. Как видно, печатная плата изготавливалась в домашних условиях по ЛУТ-технологии без лужения печатных проводников.


Рисунок 9.	Вид авторского варианта печатной платы с установленными компонентами.

Принципиальные схемы и рисунки печатных плат для варианта Bluetooth-модуля без переходной платы (Proteus 7.7 SP2) – скачать
Принципиальная схема и печатная плата для варианта Bluetooth-модуля на переходной плате (Proteus 7.7 SP2) — скачать
Документация на модуль HC-05 и утилита для его настройки — скачать
Отладочная плата на микроконтроллере ATmega128
Калькулятор Fuse-битов AVR микроконтроллеров

Источник

Bluetooth RGB контроллер и его возможности

Почему именно блютуз контроллер? Самым очевидным преимуществом Bluetooth является то, что ему не требуется пульт. Вместо него вы сможете использовать приложение на смартфоне. В современном доме и без того много техники, управляемой пультами. Если добавить к ним еще один, а то и несколько, не запутаться будет просто невозможно.

Недавно в нашем интернет-магазине появилась новинка: bluetooth RGB контроллер. Сегодня мы бы хотели презентовать этот товар и рассказать вам о тех возможностях, которые предоставляет это устройство.

Начнем издалека: почему именно блютуз контроллер? Самым очевидным преимуществом Bluetooth является то, что ему не требуется пульт. Вместо него вы сможете использовать приложение на смартфоне. В современном доме и без того много техники, управляемой пультами. Если добавить к ним еще один, а то и несколько, не запутаться будет просто невозможно.

Кроме того, пульты от RGB ленты компактны и их легко потерять. Если учитывать, что отдельно они не продаются, такая потеря приведет к необходимости покупать новый контроллер. В отличие от них, ваш смартфон почти всегда под рукой. В крайнем случае, если вы забудете куда его положили, вы сможете просто попросить кого-нибудь вам позвонить. В случае с обычным RGB пультом, так просто вы его не найдете.

Наконец, RGB пульт требует батареек для работы. Этот небольшой на первый взгляд минус может вырасти в проблему, если ваш контроллер «зашит» в потолок, на улице ночь, а батарейки от пульта внезапно сели.

Основные функции RGB блютуз контроллера:

Кроме этих очевидных и привычных для каждого контроллера функций, bluetooth контроллер обладает некоторыми особыми возможностями, недоступными обычным контроллерам. Например:

Работа по расписанию. Например, включение утром по будням на два часа, когда вы собираетесь на работу и вечером, в то время, когда вы приходите домой.
Улавливание звуков. Лента будет реагировать на звуки, хлопки, разговоры, пение. Улавливает не только громкость но и тональность звука.
Музыкальный режим. В этом режиме контроллер регулирует яркость и цвет ленты в такт музыке.

Раздельное управление несколькими контроллерами, или их группировка с помощью одного смартфона.

Как видите, есть ряд интересных функций, доступ к которым открывают нам Bluetooth контроллеры. Наша модель является пятиконтактной, т.е. может быть использована как с обычной лентой, так и с RGB+W моделью. Вы также можете установить RGB и просто белую ленту в два ряда и управлять всем с помощью этого контроллера. Это будет не менее удобно, зато гораздо дешевле, чем ставить RGB+W ленту. Если у вы хотите почитать технические характеристики или купить блютуз контроллер, вы можете сделать это здесь.

Если у вас уже есть bluetooth контроллер, скачать драйвер для управления вы можете здесь:
Android
IOS

Команда Giant4.ru

Источник