设计物联网模块化灯 - 第 2 部分

1.前言

在这个由两部分组成的系列的第一部分中，我谈到了我对一个可以在新生儿房间使用的项目的启发性想法：物联网 (IoT) 模块化灯。我已经完成了准备工作，现在让我们创建原型。

2.创建原型

如上一篇文章的图 1 中的框图所示，连接到 TPS92512 的TI SimpleLink™ Wi-Fi® CC3200 无线微控制器 (MCU) LaunchPad™ 开发套件可驱动发光二极管 (LED) 阵列。我使用 12V 开关模式电源作为电源，并使用 Energia 为 CC3200 编写固件。你们也可以使用 Code Composer Studio™ 集成开发环境 (IDE) 软件编写固件，这是我最喜欢的工具，但在这种情况下，示例代码和类似 Arduino 的界面极大地加速了原型设计阶段。

我使用最新固件设置了 CC3200 无线 MCU LaunchPad 套件，并对该套件进行了编程，以与消息队列遥测传输 (MQTT) 代理中的特定主题进行对话。MQTT 是一种开销很小的协议，它允许服务器/客户端拓扑在 Internet 上创建通信连接。Facebook Messenger 使用 MQTT，它是更流行的协议项目之一，正在调整以支持未来的物联网。

对于我的项目，我还设计了一个小型印刷电路板 (PCB)，我将其设计为 Booster Pack™ 插件模块；结果如图 1 所示。你们可以堆叠多个此类 PCB，以实现所需数量的 LED 驱动通道。

图 1：TPS92512 BoosterPack 原理图的屏幕截图

我能够将设计融入 50 毫米 x 50 毫米的外形尺寸，如果批量生产，这将降低制造成本。图 2 显示了最终布局的屏幕截图，该布局具有四个安装孔以及 BoosterPack 模块引脚一致性。

图 2：TPS92512 BoosterPack 最终布局的屏幕截图

我使用评估模块中的原理图和布局作为指导。

Würth Elektronik 提供了线圈和机电部件，这是一个很大的帮助，因为他们还为所有可用部件制作了足迹。准备好电路板设计是轻而易举的事。如图 3 所示，打印布局并检查封装，确认一切都井井有条。

图 3：通过 1:1 纸质版面打印的布局验证足迹

Web 客户端设计

凭借对 HTML、Code Composer Studio IDE 和 JavaScript® 的基本了解，我能够为我的项目创建一个简单的用户界面 (UI)。这个想法是在 Web 界面中创建按钮，然后使用 JavaScript 通过 MQTT 将命令发送到代理，最后发送到 IoT 灯。我在 JavaScript 中使用了 Paho 库，并通过 Code Composer Studio 进行了一些整容手术，以创建一个看起来不错的网页；图 4 是屏幕截图。

图 4：远程控制的实时网页

我有点过度使用家庭自动化前端，但你明白了。我想要一种我愿意花钱购买的外观和感觉。最后，我只需要四个按钮，而且效果很好。该页面使用 Twitter Bootstrap，这意味着相同的网页在不同的屏幕尺寸上看起来会有所不同。

3.爱情和浪漫

我已经制定了该项目的技术细节，但它或多或少是一个科学项目。当我的妻子建议我将原型变成一个真正的产品供我们自己使用时，真正的进化来了。我们当时正怀着一个婴儿，她要求我们可以远程控制其亮度的房间灯。同一盏灯可用作室内灯、夜灯和午夜换尿布灯。我决定回收旧的液晶显示器、一些玻璃和一张我们结婚前的生日贺卡，而不是 3D 打印外壳或其他东西。浪漫还活着，是时候点亮事情了。机箱内组件的手动布局如图 5 所示。

图 5：在回收的 PC 显示器中布置的各种模块

把矮胖子放在一起很有趣，成品如图 6 所示。

图 6：最终产品

最终产品与其说是一种产品，不如说是一种融合了个性化人工制品的技术。我们的宝宝目前喜欢盯着婴儿床上方的最终结果，我们对此表示感谢。

4.未来的工作

我目前正在基于相同的概念为室内水培农业创造一种生长灯，因此代表了一种额外的应用。

安全性对于这个演示来说从来都不是重要的，但对于物联网产品来说却是至关重要的，所以我正在努力实施一个更安全的解决方案。我正在尝试将 Raspberry Pi 作为本地代理，并考虑将整个 Web UI 移植到 SimpleLink Wi-Fi CC3200 设备本身。这两种解决方案都是可行的，但不能成为物联网解决方案，因为它们不再需要互联网连接，也不再需要通过互联网访问。

5.结论

该项目是概念验证，但具有个人风格。我有很多朋友要求为他们制作一个。到目前为止，我拒绝了，但也许将来我可以提供 Phillips Hues 的替代品。

这个项目的重要之处在于它证明了使用可用资源量快速轻松地提出物联网原型是很容易的。感谢德州仪器、Würth Elektronik 和 element14 的支持。未来确实是光明的。