रास्पबेरी पाई आपातकालीन प्रकाश अंधेरे और एसी बिजली लाइन डिटेक्टर के साथ

इस सत्र में हम रास्पबेरी पाई और पायथन का उपयोग करके 9WATT आपातकालीन लैंप बनाने जा रहे हैं । यह लैंप स्वचालित रूप से एसी बिजली की आपूर्ति के अंधेरे और अनुपस्थिति का पता लगाएगा, और बिजली की विफलता होने पर प्रकाश और उचित प्रकाश नहीं होगा।

यद्यपि विभिन्न आपातकालीन लैंप उपलब्ध हैं, लेकिन वे शुद्ध रूप से एकल उद्देश्य की सेवा के लिए समर्पित हैं, जैसे कि एक साधारण इमरजेंसी लाइट सर्किट जिसे हमने पहले बनाया था, केवल बिजली की विफलता पर चलाता है। रास्पबेरी पाई के साथ हम इसमें कई अन्य प्रकार की कार्यक्षमता जोड़ सकते हैं, जैसे कि हमने विभिन्न स्तरों पर अंधेरे का पता लगाने के लिए एलडीआर को जोड़ा है। यहां हमने दो स्तरों को जोड़ा है, जब पूर्ण अंधेरा होता है, दीपक पूरी तीव्रता के साथ चमक जाएगा और जब अर्ध अंधेरा होगा, तो यह 30% की क्षमता पर चमक जाएगा। इसलिए यहां हम इस लैंप को डिजाइन करने जा रहे हैं, जब एसी लाइन पावर ऑफ होती है और जब कमरे में प्रकाश की तीव्रता बहुत कम हो जाती है ।

आवश्यक घटक:

यहां हम रास्पबेरी जेसी ओएस के साथ रास्पबेरी पाई 2 मॉडल बी का उपयोग कर रहे हैं । सभी मूल हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर आवश्यकताओं पर पहले से चर्चा की जाती है, आप इसे रास्पबेरी पाई परिचय और रास्पबेरी पीआई एलईडी ब्लिंकिंग को शुरू करने के लिए देख सकते हैं, इसके अलावा, हमें इसकी आवश्यकता है:

• 1000F संधारित्र
• 1WATT एलईडी (9 टुकड़े)
• + 12 V सील की लीड ACID बैटरी
• 6000-10000 mAH पावर बैंक
• + 5 वी डीसी एडाप्टर
• Lm324 ओपी-एएमपी चिप
• 4N25 ऑप्टोकॉप्लर
• IRFZ44N MOSFET
• LDR (लाइट डिपेंडेंट रिसिस्टर)
• एलईडी (1 टुकड़ा)
• प्रतिरोधों: 1Kors (3 टुकड़े), 2.2K 4.7, 4.7KΩ, 100 2 (2 टुकड़े), 10) (9 टुकड़े), 10KΩ, 100KΩ
• 10K 10 पॉट (3 टुकड़े) (सभी प्रतिरोधक 0.25 वाट हैं)

विवरण:

सर्किट कनेक्शंस और उसके कार्य में जाने से पहले, हम सर्किट में घटकों और उनके उद्देश्य के बारे में जानेंगे:

9 वाट एलईडी लैंप:

दीप नौ 1Watt एल ई डी से बना है । बाजार में विभिन्न प्रकार के एलईडी मौजूद हैं लेकिन 1WATT एलईडी हर जगह आसानी से उपलब्ध हैं। ये एलईडी 3.6 वी पर काम करते हैं, इसलिए हम उनमें से तीन को + 12 वी पर काम करने के लिए सुरक्षा डायोड के साथ श्रृंखला में जोड़ेंगे। हम 9WATT एलईडी लैंप बनाने वाले इन स्ट्रिप्स में से तीन को जोड़ेंगे। हम इस लैंप को रास्पबेरी पाई के अनुसार संचालित करेंगे।

LDR (लाइट डिपेंडेंट रिसिस्टर) अंधेरे का पता लगाने के लिए:

हम कमरे में प्रकाश की तीव्रता का पता लगाने के लिए LDR (लाइट डिपेंडेंट रिसिस्टर) का उपयोग करने जा रहे हैं। LDR प्रकाश की तीव्रता के साथ अपने प्रतिरोध को रैखिक रूप से बदलता है। यह LDR वोल्टेज डिवाइडर से जुड़ा होगा। उस के साथ हम चर प्रकाश तीव्रता का प्रतिनिधित्व करने के लिए चर वोल्टेज होगा। यदि प्रकाश की तीव्रता कम है तो वोल्टेज का उत्पादन अधिक होगा और यदि प्रकाश की तीव्रता है तो उच्च वोल्टेज का उत्पादन कम होगा।

LDR आउटपुट की जाँच के लिए Op-amp LM324 IC:

रास्पबेरी पाई में एक आंतरिक एडीसी (एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर) तंत्र नहीं है। इसलिए इस सेटअप को सीधे रास्पबेरी पाई से नहीं जोड़ा जा सकता है। हम LDR से वोल्टेज आउटपुट की जांच करने के लिए ओपी-एएमपी आधारित तुलनाकर्ताओं का उपयोग करेंगे।

यहां हमने op-amp LM324 का उपयोग किया है, जिसके अंदर चार ऑपरेशनल एम्पलीफायर हैं और हमने उन चार में से दो op-amps का उपयोग किया है। इसलिए हमारा पीआई दो स्तरों पर प्रकाश की तीव्रता का पता लगाने में सक्षम होगा । इन स्तरों के आधार पर हम एलईडी लैंप की चमक को समायोजित करेंगे। जब पूरा अंधेरा होता है, तो दीपक पूरी तीव्रता के साथ चमकता है और जब आधा अंधेरा होता है, तो यह 30% क्षमता पर चमकता है। इसे ठीक से समझने के लिए, अंत में पायथन कोड और वीडियो देखें । यहां हमने एलइडी की तीव्रता को नियंत्रित करने के लिए रास्पबेरी पाई में पीडब्लूएम अवधारणा का उपयोग किया है।

रास्पबेरी पाई में 26GPIO हैं, जिनमें से कुछ का उपयोग विशेष कार्यों के लिए किया जाता है। विशेष GPIO को अलग रखने के साथ, हमारे पास 17 GPIO हैं। 17 GPIO पिन में से प्रत्येक + 3.3V से अधिक वोल्टेज नहीं ले सकता है, इसलिए Op-amp आउटपुट 3.3V से अधिक नहीं हो सकता है। इसलिए हमने op-amp LM324 को चुना है , क्योंकि यह चिप + 3.3V प्रदान कर सकती है, जो तर्क आउटपुट + 3.3V से अधिक नहीं प्रदान करती है। रास्पबेरी पाई के GPIO पिन के बारे में अधिक जानें यहाँ। इसके अलावा कुछ अच्छे IoT प्रोजेक्ट्स के साथ हमारी रास्पबेरी पाई ट्यूटोरियल सीरीज़ देखें।

एसी लाइन की जाँच करने के लिए AC से DC एडाप्टर:

हम एसी लाइन की स्थिति का पता लगाने के लिए एसी टू डीसी एडाप्टर आउटलेट वोल्टेज लॉजिक का उपयोग करेंगे । हालांकि एसी लाइन की स्थिति का पता लगाने के लिए विभिन्न तरीके हैं, यह जाने का सबसे सुरक्षित और आसान तरीका है। हम एडेप्टर से + 5V लॉजिक लेंगे और रास्पबेरी पाई को वोल्टेज डिवाइडर सर्किट के माध्यम से + 3.3V हाई लॉजिक से गुप्त 5V हाई लॉजिक के माध्यम से देंगे। बेहतर समझ के लिए सर्किट आरेख देखें।

बिजली की आपूर्ति के लिए पावर बैंक और 12v लीड एसिड बैटरी:

ध्यान रखें कि रास्पबेरी पाई बिजली की अनुपस्थिति में काम कर रही होगी, इसलिए हम पावर बैंक (A बैटरी पैक 10000mAH) का उपयोग करके PI चलाएंगे और 9WATT एलईडी लैंप + 12V, 7AH सील की गई LEID बैटरी द्वारा संचालित होगा । एलईडी लैंप पावर बैंक द्वारा संचालित नहीं किया जा सकता है क्योंकि वे बहुत अधिक शक्ति खींचते हैं, इसलिए उन्हें एक अलग बिजली स्रोत से संचालित किया जाना चाहिए।

आप रास्पबेरी पाई को + 12 वी बैटरी से पावर कर सकते हैं यदि आपके पास एक कुशल + 12 वी से + 5 वी कनवर्टर है। उस कनवर्टर के द्वारा आप पावर बैंक को खोद सकते हैं और पूरे सर्किट को एक बैटरी स्रोत के साथ पावर कर सकते हैं।

सर्किट स्पष्टीकरण:

रास्पबेरी पाई इमरजेंसी लाइट का सर्किट आरेख नीचे दिया गया है:

यहाँ हमने LM324 IC के अंदर चार में से तीन तुलनित्र का उपयोग किया है। उनमें से दो का उपयोग प्रकाश की तीव्रता के स्तर का पता लगाने के लिए किया जाएगा और तीसरे का उपयोग + 12 वी बैटरी के निम्न वोल्टेज स्तर का पता लगाने के लिए किया जाएगा।

1. ओपी-एएमपी 1 या यू 1 ए: इस तुलनित्र का नकारात्मक टर्मिनल 1.2V (वोल्टेज प्राप्त करने के लिए RV2 समायोजित करें) और सकारात्मक टर्मिनल LDR वोल्टेज विभक्त नेटवर्क से जुड़ा है। जैसे ही छाया LDR पर आती है, इसका आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है। एलडीआर के आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि के साथ, ओपी-एएमपी 1 के सकारात्मक टर्मिनल पर वोल्टेज गिरता है। एक बार जब यह वोल्टेज 1.2V से अधिक हो जाता है, तो OP-AMP1 + 3.3V आउटपुट प्रदान करता है। रास्पबेरी पाई द्वारा ओपी-एएमपी के इस उच्च तर्क आउटपुट का पता लगाया जाएगा।

2. ओपी-एएमपी 2 या यू 1 बी: इस तुलनित्र का नकारात्मक टर्मिनल 2.2V (वोल्टेज प्राप्त करने के लिए RV3 समायोजित करें) के साथ प्रदान किया जाता है और सकारात्मक टर्मिनल LDR वोल्टेज विभक्त नेटवर्क से जुड़ा होता है। जैसे-जैसे एलडीआर पर पड़ने वाली छाया बढ़ती जाती है, इसका आंतरिक प्रतिरोध भी अधिक होता जाता है। एलडीआर के आंतरिक प्रतिरोध में और वृद्धि के साथ, ओपी-एएमपी 2 के सकारात्मक टर्मिनल पर वोल्टेज गिरता है। एक बार जब यह वोल्टेज 2.2V से अधिक हो जाता है, तो OP-AMP2 + 3.3V आउटपुट प्रदान करता है। रास्पबेरी पाई द्वारा ओपी-एएमपी के इस उच्च तर्क आउटपुट का पता लगाया जाएगा।

3. ओपी- एएमपी 3 या यू 1 सी: इस ओपी-एएमपी का उपयोग + 12 वी बैटरी पैक के निम्न वोल्टेज स्तर का पता लगाने के लिए किया जाएगा। इस तुलनित्र के ऋणात्मक टर्मिनल को 2.1V (RV1to को वोल्टेज प्राप्त करें) और सकारात्मक टर्मिनल एक वोल्टेज विभक्त सर्किट से जुड़ा हुआ है। यह विभक्त बैटरी वोल्टेज को 1 / 5.7 गुना से विभाजित करता है, इस प्रकार 12.5V बैटरी वोल्टेज के लिए हमारे पास ओपी-एएमपी 3 के सकारात्मक टर्मिनल पर 2.19 वी होगा। जब बैटरी वोल्टेज 12.0V से नीचे चला जाता है, तो सकारात्मक टर्मिनल पर वोल्टेज <2.1V होगा। तो नकारात्मक टर्मिनल पर 2.1v के साथ, ओपी-एएमपी आउटपुट कम हो जाता है। इसलिए जब बैटरी वोल्टेज 12V से नीचे चला जाता है (सकारात्मक टर्मिनल पर 2.1v से नीचे का मतलब है), ओपी-एएमपी आउटपुट को नीचे खींचता है, इस तर्क का पता रास्पबेरी पाई द्वारा लगाया जाएगा।

कार्य स्पष्टीकरण:

इस रास्पबेरी पाई इमरजेंसी लैंप के पूरे कार्य को निम्नानुसार कहा जा सकता है:

GPIO23 में तर्क शक्ति द्वारा एसी पावर मौजूद है या नहीं, पहले रास्पबेरी पाई पता लगाता है, जहां एसी एडाप्टर से + 3.3V लिया जाता है। एक बार जब पावर बंद हो जाती है, तो एडॉप्टर से + 5V ऑफ हो जाता है और रास्पबेरी पाई अगले चरण में जाती है, जब यह LOW लॉजिक का पता चलता है, यदि PI अगले चरण में नहीं जाएगा। यह LOW तर्क तभी होता है जब AC पॉवर बंद हो जाता है।

अगला PI जाँच करता है कि LEAD ACID बैटरी स्तर कम है या नहीं । यह तर्क GPIO16 में OP-AMP3 द्वारा प्रदान किया गया है। यदि तर्क कम है, तो पीआई अगले कदम पर नहीं जाता है। बैटरी वोल्टेज + 12 वी से अधिक होने के कारण, पीआई अगले चरण पर जाता है।

अगला रास्पबेरी पाई जाँचता है कि कमरे में अंधेरा अधिक है या नहीं, यह तर्क GPIO20 में OP-AMP2 द्वारा प्रदान किया गया है। यदि हाँ, तो PI 99% के कर्तव्य चक्र के साथ PWM (पल्स चौड़ाई मॉडुलन) आउटपुट प्रदान करता है। यह PWM सिग्नल ऑप्टो-कपलर को ड्राइव करता है जो MOSFET को ड्राइव करता है । MOSFET 9WATT एलईडी सेटअप को दिखाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। यदि पूर्ण अंधेरा नहीं है, तो पीआई अगले चरण पर जाता है। यहां रास्पबेरी पाई में पीडब्लूएम के बारे में अधिक जानें।

तब रास्पबेरी पाई जाँचता है कि कमरे में अंधेरा कम है या नहीं, यह तर्क GPIO21 में OP-AMP1 द्वारा प्रदान किया गया है। यदि हाँ, तो PI 30% के कर्तव्य चक्र के साथ PWM (पल्स चौड़ाई मॉडुलन) आउटपुट प्रदान करता है। यह PWM सिग्नल ऑप्टो-कपलर को ड्राइव करता है जो MOSFET को ड्राइव करता है। MOSFET 9WATT एलईडी सेटअप को दिखाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। यदि कमरे में उचित प्रकाश है, तो रास्पबेरी पाई पीडब्लूएम आउटपुट प्रदान नहीं करती है, इसलिए एलएएमपी पूरी तरह से बंद हो जाएगा।

इसलिए इस इमरजेंसी लैम्प को चालू करने के लिए दोनों की स्थिति सही होनी चाहिए, इसका मतलब है कि एसी लाइन बंद होनी चाहिए और कमरे में अंधेरा होना चाहिए। आप नीचे दिए गए संपूर्ण पायथन कोड और वीडियो की जांच करके स्पष्ट समझ प्राप्त कर सकते हैं ।

आप आगे इस इमरजेंसी लैंप में और अधिक दिलचस्प कार्यशीलता और अंधेरे स्तर जोड़ सकते हैं। इसके अलावा हमारे अधिक पावर इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट की जाँच करें:

• 0-24v 3 ए LM338 का उपयोग करके परिवर्तनीय विद्युत आपूर्ति
• LM317 का उपयोग कर 12v बैटरी चार्जर सर्किट
• 12 वी डीसी से 220 वी एसी इन्वर्टर सर्किट
• सेल फोन चार्जर सर्किट