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Analog Discovery Pro と Pmods でスマートランプを開発

この記事では、Androidスマホ上のアプリからBluetooth Low Energy (BLE) で接続されたランプのオン/オフ、および色や明るさの変更できるシステムの開発に挑戦しています。 ランプはバッテリーで駆動され、Digilent の Analog Discovery Pro (AD Pro) から電力供給されます。  (222-2677) .

このプロジェクトでは、ランプとして 5 mm RGB LED、通信用に Pmod BLE (175-2110) 、周囲光測定用に Pmod ALS  (134-6463) を使用しています。 さらに、制御回路には Pmod DA1 と Pmod OD1 が使用されます。 USB コネクタ、プログラム可能な電流源、オペアンプ、およびいくつかの抵抗器などの他の部品も必要です。 テストとデバッグには、Digilent の無料の WaveForms ソフトウェアが必要です。

Smartphone App Screen for Lamp Control

ライブラリのダウンロードとテスト

最初のステップは、Analog Discovery Pro のハードウェア アブストラクション レイヤー (HAL) ライブラリをダウンロードすることです。 AD Pro は、WaveForms SDK (ソフトウェア開発キット) を介して Python スクリプトによって制御されます。 ライブラリは、Digilent の websiteからダウンロードできます。選択した新しいフォルダーにすべてのファイルをコピーします。 モジュール内のすべての機能がテストされているわけではないため、エラーが発生する可能性があることに注意してください。 責任を持ってパッケージを使用してください。

次に、dwfconstants.py ファイルを WaveForms インストール パスからフォルダーにもコピーします。 このファイルには、すべての WaveForms 計測器に必要なすべての定数が含まれています。 この後、ハードウェアを制御する Pmods のライブラリ ファイル をダウンロードします。 ファイルを新しいフォルダーに配置します。

ここで、ライブラリをテストします。 必要なテスト スクリプトはこちらから入手できます。 これらを HAL および Pmod フォルダーと同じフォルダーに配置して実行します。 Pmod BLE のテスト中は、必ず  BLE Scanner アプリケーションを実行して、Pmod BLE の MAC アドレスと UUID を検出してください。

後で必要になるので、メモしておいてください。

スマホ側アプリケーションの設計

次に、Android アプリケーションを作成します。MIT App Inventorの助けを借りて、目的の UI 要素を仮想スマホにドラッグ アンド ドロップして、ユーザー インターフェイス (UI) を設計します。 すべてを自分で行いたくない場合は、プロジェクト ファイル または最終的なアプリケーションをダウンロードできます。

UI の準備ができたら、App Inventor の [拡張機能] メニューからBluetooth Low Energy by MIT 拡張機能をインポートします。 仮想スマホの画面に BLE コンポーネントをドラッグ アンド ドロップし、前述の MAC アドレスと UUID を使用して接続を確立します。 ブロック ビューで、アプリケーションのイベント ロジックを作成します。 最後に、アプリケーションをビルドしてスマホにインストールします。 スマホの設定で、不明なソースからのインストールが許可されていることを確認してください。

Designing phone application with MIT App Inventor

ハードウェアのセットアップ

最初に、Pmods を Analog Discovery Pro に接続します。 完了したら、Pmod DA1 の 3 つの出力チャネルを OP484 の反転入力にリンクし、波形発生器の 2 番目のチャネルを非反転入力にリンクして、PWM 波形を作成します。 次に、コンパレータの出力を残りの MOSFET ゲートに配線します。

ここで、PWM をテストします。WaveForms でサプライ品の計測器を有効にし、オフセットが 500 mV、振幅が 500 mV の鋸歯信号を生成します。 次に、Protocol 計測器の SPI Master ツールを使用して、生成された波形を表示します。 その後、目的の電圧のデータ ワードを送信します。 最後に、AD Pro からバッテリーを充電できる充電回路を作成します。

Configuration of Pmods to Analog Discovery Pro

すべてが設定され、期待どおりに動作したら、RGB LED を電流リミッタ抵抗と共に、バッテリのプラス リードと Pmod OD1 の残りの 3 つの MOSFET の間に接続します。

ソフトウェアのセットアップ

メインプログラムのファイルをダウンロードします。プロジェクトの実行に必要なすべてのルーチンが含まれています。 次に、スマホでスクリプトとアプリケーションを起動します。 スマホが Pmod BLE を検出したら、それに接続し、アプリケーションのスライダーでランプの色と明るさを設定します。

プロジェクトとさまざまなライブラリ ファイルに実装されている機能の詳細については、こちらを参照してください。

                                                                                            

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