PixelMeteo (UltraLow Power Forecast Monitor): 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

IOT je super stvar jer vam omogućuje da sve povežete na internet i daljinski upravljate njime, ali postoji jedna stvar koja je također cool i LED diode … No postoji još jedna stvar, većina ljudi ne voli žice, ali oni to ne znaju Ne volim mijenjati baterije, pa bi bilo sjajno kad bi mogao raditi godinama bez mijenjanja baterije. S tim idejama rođen je ovaj projekt.

Prije početka, ako vam se sviđa ovaj projekt, molimo vas da razmislite o glasovanju za ovaj projekt na BEŽIČNOM I LED KONKURSU

Ovaj projekt je monitor vremena koji prikazuje vremensku prognozu za sljedećih sat vremena s retro piksel animacijom i mogao bi raditi do 3 godine (gotovo teoretski). Ovaj uređaj radi s ESP8266 i povezuje se s Accuweatherom (koji je web s vremenskom prognozom) radi dobivanja vremena na odabranom mjestu s retro animacijom piksela s vremenom i temperaturom. Broj lijeve strane su desetice, a broj desne strane jedinice vrijednosti temperature. Nakon što prikaže informacije, sam se isključuje radi uštede energije.

Dakle, vrijeme je za početak!

Korak 1: Što vam treba?

Sve se komponente lako nalaze na eBayu ili nekom kineskom webu, poput Aliexpressa ili Bangooda. U većini naziva komponenti priložio sam vezu na proizvod. Neke komponente poput otpornika prodaju se u pakiranjima pa ako ne želite toliko otpornika preporučuje se kupnja u lokalnoj trgovini.

Alati

• 3D pisač.
• FTDI USB na TTL programer
• Lem

Komponente

• WS2812 61Bit prsten: 13 €
• ESP8266-01: 2,75 €
• 2x 2N2222A: 0,04 € (Bilo koji sličan NPN tranzitor bi radio)
• BC547 ili 2N3906: 0,25 € (Bilo koji sličan PNP tranzistor bi funkcionirao i možda biste ga mogli pronaći jeftinije u lokalnoj trgovini)
• 3X 220 Ohm otpornik: To bi moglo biti oko 0,1 € veza je za komplet otpornika.
• Izbušena PCB ploča 40x60 mm: 1,10 € (potrebno vam je samo 40x30 mm).
• 1 Kondenzator 470uF/10V
• Žice
• 3 AAA ćelije

Korak 2: Električni krug i kako radi

Da bih pokazao kako to funkcionira, priložio sam dvije fotografije, prva je pogled na protoboard u Fritzingu (također učitavam datoteku), a druga je shema u Eagleu s dizajnom PCB -a. Unatoč tome što ima nekoliko „analognih“komponenti, prilično je jednostavan sklop.

Rad ovog kruga je: Kada pritisnete gumb, krug NPN i PNP tranzistora napaja ESP8266 i LED diode. Ova vrsta sklopa naziva se "Latching Button" (Lijepo dugme). Lijepo objašnjenje ove vrste sklopova možete vidjeti ovdje ili ovdje. Kad sve završi (prikazana mu je animacija), mikrokontroler daje visoko stanje bazi tranzistora i oni isključuju krug. Zato povezuje bazu drugog NPN tranzitora sa zemljom.

Razlog za korištenje ovog kruga je zato što želimo imati minimalnu potrošnju, a s ovom konfiguracijom mogli bismo postići oko 0,75 µA kad je isključeno, što manje -više … ništa. Ova potrošnja struje je zbog toga što tranzistor ima struju curenja.

Ako ne želite malo teorije, prijeđite na sljedeći redak:

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ne želim tako duboko ulaziti u teoriju, ali mislim da je dobro znati izračunati koliku autonomiju može imati uređaj poput ovog. Dakle, malo teorije.

U IOT uređajima postignuto je ogromno trajanje baterije od 50% uređaja, pa postoji način da se postignu godine autonomije: uključuje se samo kad je potrebno i na vrlo kratko vrijeme, a mjerač vremena ili senzor odlučuju kada se uključe opet. Mislim da je to jasno s primjerom.

Snimanje senzora vlažnosti u šumi koji bilježi razinu vlage u zoni šume i ta je zona prilično nagla, pa vam je potrebno nešto što bi moglo raditi godinama bez ljudske interakcije, a potrebno je na 30 sekundi (što je vrijeme potrebno za mjerenje i slanje podataka) svakih 12 sati. Dakle, shema bi bila sljedeća: Mjerač vremena koji je isključen 12 sati i na 30 sekundi s izlazom timera spaja se na ulaz napajanja mikrokontrolera. Tajmer je uvijek uključen, ali troši nanoampere.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kraj teorije

Nakon što smo vidjeli ovaj primjer, mogli smo vidjeti da je prilično sličan ovom projektu, samo što smo odlučili o slobodnom vremenu. Dakle, za izračunavanje trajanja baterije moramo primijeniti formulu priloženu na slici, a to su vrijednosti koje trebamo koristiti:

• Ion: Struja koja se troši dok je uključena (u ovom slučaju ovisi o vremenskim uvjetima jer svaka animacija ima potrošnju koja može ići od 20mA do 180mA i a)
• Ton: Vrijeme u kojem je uključeno. (U ovom slučaju uređaj će svaki put kad pokrenete biti uključen 15 sekundi)
• Ioff: Trenutna potrošnja kada je isključena.
• Toff: Slobodno vrijeme. (Ovo je cijeli dan (u sekundama) manje 15 sekundi ako uključimo samo jednom).
• Kapacitet baterije. (U ovom slučaju 3 AAA ćelije u seriji kapaciteta 1500mAh).

Trajanje baterije ovisi o broju uključivanja po danu i vremenu, jer kada je sunčano uz oblak, trenutni odvod je oko 180 mA, ali kada pada kiša ili snijeg to je samo 50 mA.

Konačno u ovom projektu možemo postići 2,6 godina primjenjujući ove vrijednosti na formulu:

• Kapacitet baterije: 1000mAh.
• Ion: 250mA (najgori slučaj-> sunčani oblak)
• Ioff: 0,75uA
• Tona: 15 seg (uključuje se samo jednom dnevno)
• Toff: 24 sata manje 15 sek.

Posljednja fotografija je gotova PCB, ali možete je jednostavno napraviti i u izbušenoj PCB -i, što je bolje ako ne znate napraviti bakrenu PCB.

Korak 3: Kako funkcionira kod?

Ovaj projekt radi s ESP8266-01 i Arduino IDE

Priložio sam video sa svakom animacijom i upotrebom kućišta. Kvaliteta videa nije najbolja, jer je bilo malo teško snimiti na lagani pokret. Kad vidiš očima izgleda mnogo bolje.

Kôd je u potpunosti dokumentiran tako da možete vidjeti sve pojedinosti, ali objasnit ću kako radi na "shematski" način i što je potrebno za ispravan rad.

Tijek rada ovog softvera je:

1. Povezuje se s vašom Wi-Fi mrežom. U međuvremenu se povezuje prikazuje animaciju u LED diodama.
2. Izradite http klijenta i povežite se s Accuweather Webom.
3. Pošaljite zahtjev za JSON Get Accuweatheru. Ovo u osnovi traži od weba prognozu za sljedećih sat vremena na nekom mjestu. Dodatni podaci: Ovo je vrlo zanimljivo za mnoge projekte jer pomoću ove stvari dobivate podatke iz vašeg lokalnog autobusa, podzemne željeznice, vlaka … ili vrijednosti dionica. S tim podacima možete učiniti što god želite. Na primjer, uključite zvučni signal kada vam autobus stiže ili se smanji vrijednost neke dionice.
4. Nakon što primimo podatke s weba, potrebno ih je "podijeliti" i spremiti u varijablu. Varijable koje se u ovom trenutku koriste su: temperatura i ikona koje se koriste na webu za prikaz prognoze.
5. Kad dobijemo temperaturu, potrebno je pretvoriti u broj LED dioda koje treba uključiti i koju boju je potrebno koristiti. Ako je temperatura viša od 0º Celzijusa, boja je narančasta, au drugom slučaju plava.
6. Ovisno o vrijednosti ICON varijable, biramo koja animacija odgovara.
7. Konačno 5 sekundi kasnije uređaj će se sam isključiti.

Kad saznamo kako to funkcionira, potrebno je unijeti neke podatke u kôd, ali to je prilično jednostavno. Na priloženoj fotografiji možete vidjeti koje podatke trebate promijeniti i u kojem se redu nalaze

Prvi korak: Potrebno je nabaviti Api ključ Acuweathera, posjetite ovu web stranicu i registrirajte se-> API Acuweather

Drugi korak: Nakon što se prijavite, idite na ovu web lokaciju i slijedite ove korake. Morate nabaviti besplatnu licencu i stvoriti bilo koju aplikaciju, samo želite API ključ.

Treći korak: Za dobivanje lokacije potrebno je samo potražiti željeni grad u Accuweatheru, a oni će vidjeti URL i kopirati broj koji je podebljan u primjeru:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (Ovaj broj je specifičan za svaki grad)

Posljednji korak: Predstavite svoje Wi-Fi podatke i prenesite kôd na mikrokontroler.

Korak 4: Ispis kućišta

Za ispis dijelova koristio sam ove postavke u Curi:

Gornji i donji komadi:

-0,1 mm po sloju.

-60 mm/s.

-Bez podrške.

Srednji dio:

-0,2 mm po sloju

-600 mm/s

-Podrška 5%.

Svi dijelovi moraju biti orijentirani kao na priloženoj fotografiji

Korak 5: Pridruživanje svemu

Prva nagrada na bežičnom natjecanju