Dan u tjednu, kalendar, vrijeme, vlažnost/temperatura s uštedom baterije: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Ovdje je način uštede energije ono što ovaj Instructable razlikuje od drugih primjera koji prikazuju dan u tjednu, mjesec, dan u mjesecu, vrijeme, vlažnost i temperaturu. Upravo ta mogućnost omogućuje da se ovaj projekt pokreće iz baterije, bez zahtjeva za "zidnom bradavicom".

Objavio sam ranije LCD zaslon s uputama, vlagom i temperaturom s načinom uštede energije: minimalni dijelovi, zabava, brzo i vrlo jeftino, a na kraju tog instruktora predstavio sam sliku izborne izmjene. Ta je izmjena uključivala dan u tjednu, kalendar i vrijeme prikazano na istom zaslonu. Primio sam brojne poruke u kojima se traže informacije o tom povećanom zaslonu. Stoga objavljujem ovaj Instructable kao izmjenu i proširenje onog ranijeg.

Kako bih čitateljima spasio problem da moraju pronaći ranije spomenuti Instructable, duplirao sam neke od informacija predstavljenih u tom Instructableu ovdje, i naravno, uključio sam povećane podatke kako bi se omogućilo da Dan u tjednu, Kalendar i Vrijeme također biti predstavljeni uz Relativnu vlažnost i temperaturu. Međutim, nekim čitateljima možda neće trebati dan u tjednu, kalendar i vrijeme, već im je potrebna samo prikazana vlažnost i temperatura. Za te će čitatelje taj raniji Instructable dobro funkcionirati.

Kao što sam spomenuo u ranijem Instructableu, moja studija nije uvijek bila na najboljoj temperaturi, pa sam odlučio da bi bilo korisno prikazati temperaturu okoline na svom stolu. Cijena senzora koji je osiguravao vlagu, osim temperature, nije bila prevelika; stoga je u taj projekt uključen prikaz vlažnosti.

Pojavio se dodatni zahtjev jer me supružnik često pitao za dan u tjednu i/ili dan u mjesecu, pa sam odlučio uključiti i ove u prikaz. Napravio sam dvije kopije ovdje prikazanog projekta. Jedan za moju radnu sobu, a drugi za sobu u našoj kući u kojoj se često nalazi moj suprug. Koristio sam (1) sat u stvarnom vremenu (RTC) i (2) senzor vlage i temperature.

I senzori vlažnosti/temperature DHT11 i DHT22 za koje sam smatrao da daju temperaturne rezultate u Celzijevim stupnjevima. Srećom, to je jednostavna pretvorba u Fahrenheit (format koji se koristi u SAD -u, što je moje mjesto). Skica u nastavku nudi kôd koji se može lako promijeniti tako da prikazuje temperaturu u Celzijevim, ako se to koristi tamo gdje se nalazite.

Razmotrio sam i DHT22 i DTH11 senzore, te sam se odlučio za DHT22, iako nešto skuplji. DHT11 se često može kupiti za manje od 2 USD, dok se DHT22 često nalazi za manje od 5 USD. Ako se kupi izravno iz Kine, cijena može biti i manja. Da sam samo htio prikazati temperaturu, mogao sam upotrijebiti senzor TMP36 umjesto DHT22, i ostvariti neke uštede, a doista sam na ovaj način izgradio još raniji svoj projekt "uradi sam". Međutim, odlučio sam uključiti prikaz relativne vlažnosti među ostale stavke prikazane u ovom projektu.

DHT22 je nešto točniji od DHT11. Dakle, nešto viši trošak DHT22 činio se razumnim. Oba DHT uređaja sadrže kapacitivne senzore vlažnosti. Ovi senzori vlažnosti naširoko se koriste za industrijske i komercijalne projekte. Iako nisu iznimno točni, oni mogu funkcionirati na relativno visokim temperaturama i imaju razumnu otpornost na kemikalije u svom okruženju. Oni mjere promjene dielektrika nastale relativnom vlagom u njihovoj okolini. Srećom, promjene kapacitivnosti su u osnovi linearne u odnosu na vlagu. Relativna točnost ovih senzora može se lako vidjeti postavljanjem dva od njih jedan do drugog. Ako se to učini, vidjet će se da se za relativnu vlažnost zraka razlikuju najviše za 1 ili 2 postotna boda.

Senzori DHT11/22 lako se mogu zamijeniti. Ovisno o ograničenjima troškova, ako postoje, može se odabrati bilo koji senzor. Obojica dolaze u sličnim 4-pinskim paketima koji su zamjenjivi, a kako ćemo uskoro vidjeti samo 3 od 4 pina na oba paketa bit će potrebna za izradu prikazanog prikaza vlažnosti i temperature radne površine. Iako su za korištenje potrebna samo tri igle, četiri igle pružaju dodatnu stabilnost kada su ti DHT osjetnici postavljeni/montirani na ploču s ploču.

Na sličan način razmatrao sam i DS1307 i DS3231 RTC. Kako temperatura okoline može utjecati na DS1307, odlučio sam se za DS3231. Iako se DS1307 može opcionalno koristiti. U raznim testovima koji su uspoređivali RTC -ove u odnosu na zanošenje (tj. Pogrešno vrijeme), DS3231 se pokazao točnijim, ali razlika u korištenju oba senzora nije tako velika.

Naravno, ako se u svom projektu možete jednostavno povezati s internetom, možete izravno preuzeti vrijeme i tako vam ne treba sat u stvarnom vremenu. Međutim, ovaj projekt pretpostavlja da laka internetska veza nije dostupna te je dizajniran za rad bez nje.

Ako koristite "zidnu bradavicu", dodatna potrošnja energije možda neće biti od velike važnosti. Međutim, ako zaslon napajate iz baterije, smanjena potrošnja energije produljit će vijek trajanja baterije. Dakle, ovaj Instructable i skica u nastavku pružaju način, pomoću gumba “Lijevo” na LCD ekranu, za uključivanje i isključivanje pozadinskog osvjetljenja kako bi se smanjila potrošnja energije.

Kao što će se vidjeti u ovom Instructable -u, projekt zahtijeva relativno malo komponenti jer većinu "teškog podizanja" izvode senzori i skica.

Radije koristim eksperimentalnu platformu za mnoge svoje projekte, osobito za one koji će završiti kao prikazi, jer ova platforma omogućuje da se projekti obrađuju i prikazuju kao jedna cjelina.

Korak 1: Potrebne stavke

Potrebne stavke su:

- Eksperimentalna platforma, iako se projekt mogao izgraditi bez nje, olakšava prikaz konačne konstrukcije.

- Matična ploča s 400 bodova

- LCD štit s gumbima

- DHT22 (AOSONG AM2302) digitalni senzor temperature i vlažnosti.

- Sat u stvarnom vremenu, odabrao sam DS3231 (Međutim, DS1307 će raditi s ovdje navedenim kodom, samo budite sigurni da su pinovi GND, VCC, SDA i SCL povezani na način sličan DS3231. To jest, DS1307 može se zamijeniti DS3231 jednostavnim osiguravanjem da odgovarajući pinovi na DS1307RTC odgovaraju odgovarajućim utičnicama na ploči, Dupont žice za spajanje neće se morati pomicati.) Primarna razlika između ova dva RTC -a je njihova točnost, jer Na DS1307 može utjecati temperatura okoline koja može promijeniti frekvenciju ugrađenog oscilatora. Oba RTC -a koriste I2C povezivost.

- Ženska zaglavlja za lemljenje na LCD ekranu. Koristio sam 5 i 6-pinske ženske zaglavlje (iako ako odaberete alternativni štit, također prikazan ovdje, zaglavlja neće biti potrebna). Muški klinovi zaglavlja mogu se zamijeniti utičnicama, a ako se koriste, samo će se morati promijeniti spol jedne strane nekih od Dupont žica za spajanje.

- Dupont žice za spajanje

- Arduino UNO R3 (drugi Arduini se mogu koristiti umjesto UNO -a, ali trebaju biti sposobni emitirati i rukovati 5v)

- USB kabel za prijenos skice s računala na UNO

Uređaj poput "zidne bradavice" ili baterije za napajanje UNO -a nakon programiranja. Možda imate mnogo potrebnih predmeta na radnom stolu, iako ćete ih možda morati kupiti. Ako imate prvih nekoliko, moguće je početi dok čekate ostale. Svi su ti artikli lako dostupni putem interneta putem web stranica poput Amazon.com, eBay.com, Banggood.com i mnogih drugih

Korak 2: Priprema eksperimentalne platforme

Eksperimentalna platforma dolazi u vinil vrećici koja sadrži pleksiglasni list dimenzija 120 mm x 83 mm i malu plastičnu vrećicu koja sadrži 5 vijaka, 5 plastičnih držača (odstojnika), 5 matica i list s četiri odbojnika, samoljepljivim nogama. Bit će potrebna sva četiri odbojnika, kao i četiri od svake druge stavke. Dodatni vijak, držač i matica nisu potrebni. Međutim, vrećica ne sadrži upute.

U početku se vinilna vrećica razreže kako bi se uklonio pleksiglas i mala vrećica. List od pleksiglasa prekriven je s obje strane papirom radi zaštite pri rukovanju i prijevozu.

Prvi korak je odlijepiti papir sa svake strane platforme i ukloniti dva lista. Nakon što se papir ukloni sa svake strane, lako se vide četiri rupe za postavljanje Arduina na platformu. Najjednostavnije je ako akrilni list nakon što odlijepite papir postavite s četiri rupe s desne strane i rupama koje su najbliže zajedno s jednim rubom akrilne ploče, prema vama (kao što se može vidjeti na priloženoj slici).

Korak 3: Montiranje Arduino UNO ili Clone na eksperimentalnu platformu

Arduino UNO R3 ploča ima četiri montažne rupe. Prozirni odstojnici postavljeni su između donje strane UNO R3 i gornje strane akrilne ploče. Radeći na svojoj prvoj eksperimentalnoj ploči pogriješio sam pretpostavljajući da su odstojnici podloške koje treba postaviti ispod ploče od pleksiglasa kako bi matice držale na mjestu - ne bi trebale. Odstojnici su postavljeni ispod Arduino UNO ploče, oko vijaka nakon što vijci prođu kroz montažne rupe UNO -a. Nakon prolaska kroz ploču, vijci prolaze kroz odstojnike, a zatim kroz rupe na ploči od akrilnog pleksiglasa. Vijci su završeni maticama koje su zatvorene u malom pakiranju. Vijake i matice treba zategnuti kako bi se osiguralo da se Arduino neće pomicati tijekom uporabe.

Bilo mi je najlakše započeti s rupom koja je najbliža gumbu za resetiranje (pogledajte fotografije) i kretati se u smjeru kazaljke na satu oko Arduina. UNO je pričvršćen na ploču, što se moglo i očekivati, koristeći jedan po jedan vijak.

Za okretanje vijaka trebat će vam mali odvijač s Phillips glavom. Otkrio sam da je utičnica za držanje matica bila od velike pomoći, iako nije potrebna. Koristio sam upravljačke programe Wiha i dostupne na Amazonu [a Wiha (261) PHO x 50 i Wiha (265) 4.0 x 60]. Međutim, svaki mali odvijač s Phillips glavom trebao bi raditi bez problema, a kao što je prethodno spomenuto, odvijač matica zapravo nije potreban (iako čini montažu bržom, lakšom i sigurnijom).

Korak 4: Montiranje polovice veličine, 400 točaka vezanja, pločice na eksperimentalnu platformu

Donja strana pola veličine ploče prekrivena je papirom utisnutim na ljepljivu podlogu. Uklonite ovaj papir i pritisnite ploču s sada izloženom ljepljivom podlogom na eksperimentalnu platformu. Pokušajte jednu stranu ploče postaviti paralelno sa stranicom Arduina kojoj je najbliža. Jednostavno pritisnite samoljepljivu stranu pločice na akrilnu ploču.

Zatim okrenite platformu i montirajte četiri uključene plastične nožice na četiri ugla donje strane platforme.

Koju god eksperimentalnu platformu upotrijebili, kad završite, trebali biste na nju postaviti i Arduino UNO R3 i ploču polovice veličine, te četiri stope s donje strane kako biste omogućili postavljanje platforme i ploče na bilo koju ravnu površinu bez oštećenja te površine, pružajući pritom čvrstu podršku montaži

Korak 5: LCD zaslon

Možete koristiti štit, poput onog prikazanog ranije s već zalemljenim iglama. Međutim, takav štit ima utičnice, a ne utičnice, pa se Dupontovi kabeli za matičnu ploču moraju odabrati na odgovarajući način. Ako je tako, trebate ga samo montirati na UNO. Prilikom montaže pazite da štit montirate u ispravnoj orijentaciji, s iglama sa svake strane štita poravnatim s utičnicama na UNO -u.

Ako koristite štitnik, poput ovog koji ja ovdje koristim, bez igle koje su već zalemljene. Odložite ženska zaglavlja s 5 i 6 utičnica za lemljenje na štit. Utičnice ovih zaglavlja trebaju biti na komponentnoj strani štita kada ih lemite (pogledajte fotografije). Nakon što su zaglavlja zalemljena, možete postupiti na sličan način kao za štit kupljen s već zalemljenim iglama. Odlučio sam se za korištenje M-M Dupont kabela za razliku od M-F kabela, jer općenito preferiram M-M kabele. Međutim, možete odabrati korištenje igle na LCD ekranu, a ne ženskih zaglavlja, u tom slučaju trebate promijeniti spol samo s jedne strane Dupont priključnih kabela.

S kojeg god štita se odlučite za početak, kad završite trebali biste imati štit montiran na vrhu Arduino UNO -a. Bilo da štit, onaj s prethodno lemljenim iglama ili onaj koji ste sami lemili ženskim zaglavljima (ili muškim zaglavljima ako odaberete) koristi dosta digitalnih pinova. Štit ne koristi digitalne pinove D0 do D3 i D11 do D13, ali se ovdje neće koristiti. Štit koristi analognu utičnicu A0 za držanje rezultata pritiskanja tipki. Dakle, analogni pinovi A1 do A5 mogu se slobodno koristiti. U ovom projektu, kako bi LCD zaslon ostao potpuno neometan, koristio sam samo analogne utičnice i nisam koristio nikakve digitalne ulaze.

Bilo mi je najlakše koristiti ploču s muškim zaglavljima za držanje ženskih zaglavlja za lemljenje (vidi fotografije).

Digitalni pin 10 koristi se za LCD zaslon s pozadinskim osvjetljenjem, a mi ćemo ga koristiti u našoj skici za kontrolu napajanja LCD -a kada se zaslon ne koristi. Točnije, upotrijebit ćemo gumb "LIJEVO" na štitu za uključivanje i isključivanje pozadinskog osvjetljenja radi uštede energije kada zaslon nije potreban.

Korak 6: Upotreba DHT22 osjetnika vlage i temperature

Umetnite četiri igle DHT22 u ploču polovice veličine, čime se senzor montira na ploču.

Numerirao sam DHT22 pinove 1 do 4 kao što je prikazano na priloženoj fotografiji. Napajanje senzora osigurava se preko pinova 1 i 4. Konkretno, pin 1 osigurava +5v napajanje, a pin 4 se koristi za uzemljenje. Pin 3 se ne koristi, a pin 2 se koristi za pružanje informacija potrebnih za naš zaslon.

Spojite tri pina koji se koriste na DHT22, pomoću pripadajućih utičnica na ploči, za spajanje na štit, a time i na Arduino UNO na sljedeći način:

1) Pin 1 senzora ide u utičnicu za napajanje 5v na štitu, 2) Pin 4 senzora ide na jedan od GND konektora štita, 3) Pin 2 senzora, izlaz za izlaz podataka, ide u analognu utičnicu A1 (usporedite ovo s mojim ranijim Instructable -om gdje je otišao u digitalnu utičnicu 2 na štitu). Ovdje sam upotrijebio analognu utičnicu, a ne digitalnu, kako bih LCD zaslon ostavio potpuno neometan. Korisno je zapamtiti da se svi analogni pinovi mogu koristiti i kao digitalni pinovi. Iako je ovdje A0 rezerviran za gumbe štita.

Senzor DHT22 može pružiti ažurirane informacije samo svake 2 sekunde. Dakle, ako postavite senzor više od jednom svake dvije sekunde, što se ovdje može dogoditi, možda ćete dobiti rezultate koji su malo zastarjeli. Za domove i urede to nije problem, pogotovo jer se relativna vlažnost i temperatura prikazuju kao cijeli brojevi bez decimalnih mjesta.

Korak 7: Dodavanje sata u stvarnom vremenu (RTC)

Koristio sam stranu DS3231 sa šest pinova, iako su potrebna samo četiri pina. To je trebalo pružiti još veću stabilnost ovom RTC -u kada je uključen u matičnu ploču. Na priloženoj slici prikazana je baterija CR2032 koju je potrebno priključiti u DS3231 RTC kako bi joj se omogućilo zadržavanje podataka čak i kad je isključena iz drugog izvora napajanja. I DS1307 i DS3231 prihvaćaju bateriju s gumbom CR2031 istog stila.

Priključci za DS3231 su sljedeći:

- GND na DS3231 do GND na LCD ekranu

- VCC na DS3231 do 5V na LCD ekranu

- SDA na DS3231 do A4 na LCD ekranu

- SCL na DS3231 do A5 na LCD ekranu

Kad završite, imat ćete priključene Dupont kabele A1 (za DHT22) i A4 i A5 za SDA i SCL pinove RTC -a.

Uključio sam i sliku opcijskog DS1307 koji prikazuje pinove koje je potrebno spojiti. Iako se ne može pročitati sa fotografije, mali IC najbliži raspajanim "rupama" je DS1307Z, odnosno RTC. Drugi mali IC koji se može vidjeti je EEPROM koji se može koristiti za pohranu; nije upotrijebljen na donjoj skici.

Oba RTC -a troše vrlo malo energije, u rasponu nanopojačala, pa će satovi u stvarnom vremenu zadržati informacije i neće im nedostajati energije ako rade samo od unutarnjih baterija. Vjerojatno je najbolje mijenjati bateriju s gumbom svake godine, iako je trenutna potrošnja toliko niska za oba RTC -a da bi mogli zadržati napunjenost nekoliko godina.

Korak 8: Skica

Ova web stranica uklanja manje i veće od simbola i teksta između ovih simbola. Stoga se nisam umorio uključiti skicu u tekst ovdje. Da biste skicu vidjeli napisanu, preuzmite priloženu tekstualnu datoteku. Sekunde se ne prikazuju na skici, već se šalju u skrivene međuspremnike na LCD -u 1602 odmah iza međuspremnika zaslona. Stoga, ako želite prikazati sekunde, samo se neprestano pomičite po zaslonu lijevo, a zatim desno.

U skicu sam uključio datoteku zaglavlja za DS3231 i definiram objekt tipa DS3231. Ovaj se objekt koristi u skici za povremeno dohvaćanje potrebnih dana u tjednu, mjesecu, danu i vremenu. Ove informacije za dan u tjednu, mjesec i dan u mjesecu dodjeljuju se varijablama char, a zatim se rezultati pohranjeni u tim varijablama ispisuju na LCD -u. Vrijeme se ispisuje u cijelosti, ali dio vremena u sekundama, kako je ranije rečeno, šalje se u međuspremnike od 24 znaka koji se ne prikazuju na LCD-u 1602, odmah iza prikazanih znakova. Kao što je gore navedeno, samo su sati i minute prikazani, a sekunde su skrivene u početnom dijelu ovih međuspremnika od 24 znaka.

Pozadinsko osvjetljenje LCD -a može se uključiti po potrebi, a inače isključiti. Budući da je zaslon i dalje aktivan čak i kad je pozadinsko osvjetljenje isključeno, može se čitati pri jakom svjetlu čak i ako je isključeno. To jest, pozadinsko osvjetljenje ne mora biti uključeno za čitanje informacija prikazanih na LCD -u, koje se nastavlja ažurirati čak i ako je isključeno.

Na skici ćete vidjeti redak:

RTC.adjust (DateTime (2016, 07, 31, 19, 20, 00));

Ovo koristi objekt tipa RTC_DS1307 i omogućuje nam jednostavno postavljanje trenutnog datuma i vremena. Molimo vas da prilikom pokretanja skice unesete odgovarajući datum i vrijeme u ovaj redak. Otkrio sam da je unos minute iza trenutnog vremena, prikazanog na mojem računalu, rezultirao prilično bliskom aproksimacijom stvarnog vremena (IDE -u je potrebno malo vremena za obradu skice, te još oko 10 sekundi za pokretanje skice).

Korak 9: Prikaz sastavljenog projekta

Montirao sam svoj sastavljeni projekt na držač posjetnice (vidi fotografiju). Vlasnik posjetnice bio je dostupan u mojoj zbirci ‘koeficijenti i ciljevi’. Kako imam mnoge od ovih držača, ovdje sam ih upotrijebio. Međutim, sastavljeni projekt mogao bi se jednako lako prikazati na držaču mobilnog telefona itd. Svaki držač koji sklopi projekt iz ravnog položaja pod kutom od 30-60 stupnjeva trebao bi također raditi.

Korak 10: Nakon toga

Čestitamo, ako ste slijedili gore navedene korake, sada imate vlastiti zaslon koji prikazuje dan u tjednu, kalendar, vrijeme, relativnu vlažnost i temperaturu.

Ako ste pronašli ovaj Instruktiv vrijedan, a posebno ako imate prijedloge za poboljšanje ili povećanje mog znanja u ovom području, bit će mi drago čuti vas. Možete me kontaktirati na [email protected]. (molimo zamijenite drugi 'i' sa 'e' da me kontaktirate.