Bezvadu Mēness fāzes izsekotājs: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Mēness fāzes izsekotājs ir maza, daļēji pārnēsājama ierīce, kas ļauj apkopot kritisku informāciju par Mēnesi. Ierīce ziņo par tādiem parametriem kā redzamais apgaismojums, fāze, mēness augšupeja un iestatītais laiks un citi.

Šī ierīce ir būtiska ikvienam, kam interesē zinātne vai astronomija, un tā nodrošina lielisku darbvirsmas biroja rotājumu, un tā noteikti ir sarunas sākums.

Projekts ir diezgan vienkāršs, un tam ir nepieciešama ar internetu savienota ierīce, piemēram, ESP32, taču jūs vienmēr varat pielāgot kodu darbam ar WiFi vairogu, Ethernet vairogu vai jebkuru citu ierīci, kas jums ir pieejama. Mēness fāzes izsekotājs ir paredzēts darbam ar litija polimēru baterijām un ļoti energoefektīvu E-tintes displeju, kas ne tikai nodrošina brīnišķīgu ekrānu, bet arī saglabā pēdējo attēlu pat tad, ja strāvas padeve tiek pārtraukta!

1. darbība. Reģistrēšanās astronomijas informācijai

Šis solis ir absolūti nepieciešams (lai arī garlaicīgs), jo informācijas apkopošanai mēs izmantojam tiešsaistes API. Lai gan ir iespējams aprēķināt mēness fāzes, apgaismojumu utt., Tas ir garlaicīgs uzdevums. Mūsu izmantotā API nodrošina atjauninātu informāciju no laika apstākļu stacijām un uzraudzības sistēmām, tāpēc saņemtie dati ir reālās pasaules rezultāti, nevis aprēķinātās vērtības.

Dodieties uz Weather Underground, noklikšķiniet uz "piereģistrēties" un aizpildiet visu informāciju. Konts ir pilnīgi bezmaksas, tāpat kā jūsu API zvani, ja vien jūs nepieprasāt pārāk daudz rezultātu minūtē vai pārsniedzat 500 pieprasījumus dienā. Noteikti atzīmējiet šo lapu ar grāmatzīmi, jūs vienmēr varat atgriezties vēlāk un izmantot API laika apstākļu statistikai un citai lieliskai informācijai. Kad esat izveidojis savu kontu, dodieties uz API vietni, noklikšķiniet uz "pirkuma atslēga" un atlasiet bezmaksas plānu, jums vienkārši jāievada daži dati, un jums būs problēmas ar devoloper atslēgas ID. Šis ID ir unikāls jums, un tas ir jātur privāti. Es esmu norādījis savu atslēgu Arduino koda piemērā, kuru mēs apskatīsim nedaudz vēlāk. Jūs esat laipni gaidīti, lai testēšanas nolūkos izmantotu manu atslēgas ID, bet es ļoti iesaku reģistrēties savam.

Kad esat ieguvis savu unikālo ID, varat pāriet uz Astronomy API informāciju, kas, godīgi sakot, ir ļoti tukša. Jūs atradīsit vienkāršu piemēru, kas izskatās šādi:

api.wunderground.com/api/8c6dc2e5c6f36de9/a…

Šis URL ir ārkārtīgi svarīgs, jo tieši tas mums rada visu informāciju, kas nepieciešama mūsu projekta īstenošanai. Uz priekšu, noklikšķiniet uz saites, un jūs redzēsit tādus rezultātus par Sidneju kā Mēness fāze, apgaismojums un cita laba informācija. Apskatiet URL, mēs redzēsim Sidneju, Austrāliju un garu kodu, kas sākas ar "8c6dcwe…". Šis kods ir jūsu atslēgas ID, kuru mēs saņēmām iepriekš. Nomainiet šo kodu ar savu unikālo ID un uzziniet, kā tas darbojas, jums vajadzētu iegūt tieši tādu pašu rezultātu. Mēģiniet spēlēties ar atrašanās vietām. Es Dienvidāfrikā izmantoju Johannesburgu un ZA.

2. darbība: sastāvdaļas

Tātad tagad par interesantajām lietām. Mums būs vajadzīgas dažas sastāvdaļas, nevis daudzas, un neviena no tām nav ārkārtīgi dārga, un es esmu nodrošinājis Amazon saites izmantotajām sastāvdaļām. Paturiet prātā, ja jums labi padodas programmēšana, droši izmantojiet jebkuru pieejamo displeju vai interneta ierīci. Savai būvei es izmantoju sekojošo:

Waveshare E-Ink SPI 4,2 collu SPI displejs

• ESP32 izstrādātāju padome (vispārīga)
• Adafruit Power Boost 500
• 5000mAh Lipo akumulators
• Stripboard (protoboard)

Jums, iespējams, būs nepieciešami pamata rīki, piemēram:

• Lodāmurs
• Lodēt
• Multimetrs
• Suporti
• Urbis, lai atdalītu trases protoboardā
• Vads
• Vadu spraugas
• Līme (karstā līme derēs)
• Klēpjdators ar instalētu Arduino IDE

Vienīgais uzlabotais rīks, kas jums var būt nepieciešams, ir 3D printeris korpusa izgatavošanai. Ja jums tāda nav, dariet to no koka, rokas zāģiem vai visa, kas jums ir pieejams. Un jā, mans 3D printeris ir vecs un putekļains.

3. darbība. Datora programmatūra

Pirms mēs varam sākt strādāt pie shēmas un programmēšanas, mums vispirms būs nepieciešama jaunākā Arduino IDE versija, kuru var atrast šeit.

Tā kā mēs izmantojam ESP32 ar Arduino kodolu, mums būs jāinstalē šis kodols Arduino IDE. Izpildiet šo vienkāršo Github rokasgrāmatu, kas parāda, kāda programmatūra un konfigurācija jums būs nepieciešama, lai jūs varētu izmantot savu ESP32 dev dēli Arduino IDE.

Mums būs vajadzīgas arī divas papildu bibliotēkas, lai sistēma darbotos. Pirmais ir Arduino JSON bibliotēka, kas ļauj mums lasīt un parsēt JSON pieprasījumus, kas ir tieši tas, ko mēs iegūstam no Weather Underground. Šīs divas bibliotēkas varat lejupielādēt no manas personīgās Dropbox vai zemāk. Kad esat ieguvis failus, izvelciet tos un ievietojiet to savā Arduino bibliotēkas mapē. Tā parasti atrodas bibliotēkās C: / Users / YOUR_NAME / Documents / Arduino \. Pārliecinieties, ka restartējat IDE, pretējā gadījumā Arduino nepieņems jaunos papildinājumus. Šajā mapē ir arī galvenais Arduino SRC kods. Bibliotēkā ir arī modificēta parauga versija, kas tiek nodrošināta no Waveshare displejiem. Faili ir mainīti, lai tie darbotos ESP32 modulī ar viņu GPIO, un es esmu ieviesis jaunu "fontu", kas satur visus attēlus dažādām mēness fāzēm.

4. solis: ķēde

Labi, tāpēc ķēde tam ir ārkārtīgi vienkārša un prasa tikai dažas sastāvdaļas un vadus.

Vispārējā ideja ir tāda, ka mums ir Lipo lādētāja ķēde, pastiprinātāja pārveidotājs, kas mums dod 5 V, un pēc tam ESP32 Dev Kit, kas samazina spriegumu līdz 3,3 V. Šo 3.3V izmanto arī Waveshare E-Ink displejam. Jā, tas ir nedaudz neefektīvi, pateicoties pastiprināšanai un atkāpšanai ar lineāro regulatoru, bet ESP32 darbojas ļoti šausmīgā sprieguma diapazonā. Kaut kur ap 2.5 - 3.6V. Tas nav piemērots akumulatoru projektiem, jo īpaši tiem, kas izmanto litija polimēru šūnas.

Pamata elektroinstalācija ir šāda:

• Palielināt pārveidotāja 5V izeju Vin & GND uz ESP32 Dev Kit
• ESP32 3.3V 3.3V & GND e-tintes displejs
• ESP32 PIN 18 CLK e-tintes displejs
• ESP32 PIN 23 DIN/MOSI e-tintes displejs
• ESP32 PIN 5 CS/SS e-tintes displejs
• ESP32 PIN 32 DC e-tintes displejs
• ESP32 PIN 33 RST e-tintes displejs
• ESP32 PIN34 aizņemts e-tintes displejs

Jūs varat redzēt, ka elektroinstalācija ir ļoti vienkārša, un manu DIY dēļu izgatavošana prasīja tikai apmēram 15 minūtes. Pirms barošanas nodrošināšanas noteikti pārbaudiet, vai nav īssavienojumu ar multimetru.

Es arī noņēmu gaismas diodes no ESP32 un Lipo pastiprināšanas paneļa, lai miega režīmā ietaupītu aptuveni 40 mA. Tas palīdzēs baterijām kalpot nedaudz ilgāk. Ja vēlaties, varat ieviest strāvas slēdzi, enerģijas taupīšanas ķēdi, automātisku atvienošanu utt. Jūs varat paplašināt šo projektu un padarīt to tik sarežģītu, cik vēlaties.

5. darbība: kods

Kods ir atrodams piegādātajā mapē, veicot 3. darbību, vai arī varat lejupielādēt.ino failu no apakšas. Lai viss darbotos kopā, jums būs jāinstalē saistītās bibliotēkas, kā minēts 3. darbībā. Šim solim nav daudz ko teikt, jo kods tiek piegādāts darba stāvoklī. Pirms programmas pārbaudes noteikti ievadiet savu SSID un tīkla paroli, jūs vienmēr varat palaist ESP32 WiFi skenēšanu, lai noteiktu tuvumā esošos bezvadu tīklus, tomēr manā programmā tīkla informācija ir iestatīta tikai ar kodu un kodu. Varbūt varat to modificēt, lai pajautātu, ar kuru tīklu vēlaties izveidot savienojumu:)

Kods ir diezgan vienkāršs, un nākamo nedēļu laikā es pavadīšu kādu laiku, komentējot un pilnveidojot to. Mēs būtībā izveidojam savienojumu ar tīklu, manā gadījumā, manu mājas tīklu. Pēc tam mēs mēģinām izveidot savienojumu ar Weather Underground un saņemt JSON tekstu no tīmekļa lapas. Pēc tam ArduinoJSON bibliotēku izmanto, lai iegūtu. vai parsēt, JSON kodu simbolu masīvos vai virknēs, kas ļauj mums manipulēt ar vērtībām pirms tā parādīšanas lietotājam. Pēdējais koda bits ir paredzēts tikai GUI programmēšanai, un to veica izmēģinājumi un kļūdas. Es paskatījos uz displeju, palielināju vai samazināju aktīvu pozīciju un vēlreiz palaidu kodu, līdz biju apmierināts ar fonta lieluma, izkārtojuma un attēlu izskatu.

Es ieviesu ESP32 dziļā miega režīmu, lai taupītu enerģiju. Noklusējuma vērtība ir 60 sekundes, tomēr es iesaku jums mainīt vērtību uz stundu vai divām, jo atjauninājumi nenotiek vismaz dažas stundas. Piemērs pieņem sekundes, tāpēc pārliecinieties, ka veicat reklāmguvumus pareizi.

Es arī izmantoju programmu Dot Factory, lai ģenerētu sešstūra masīvus jaunam fontam. Šo fontu izmanto, lai ģenerētu "attēlus" Mēness fāzēm. Ja vēlaties rediģēt fontu failu, pārliecinieties, ka ģenerēšanai izmantojat iepriekš minēto programmu. Tas ir nedaudz mulsinoši, jo E-Ink bibliotēka nav labi dokumentēta, un lielākā daļa manu panākumu bija pateicoties izmēģinājumiem un kļūdām. Kad es pavadīšu vairāk laika ar šo kodu, es atjaunināšu Instructable, lai sniegtu vairāk informācijas par saviem atklājumiem.

Mēness fāzēm izmantotais fonts jāizdara saskaņā ar standarta ASCII izkārtojumu. Atverot font24 mapē EPD-master, jūs varat redzēt izkārtojumu, kur 1. grafiku identificē ar atstarpi, otrais ir "!" (izsaukuma zīme) un tā tālāk. Jūs redzēsit, ka es izvelku saistīto fontu, izmantojot numuru 3 vai hashtag simbolu pēdējā koda bitā (funkcija getLunarChar). Tas ir tāpēc, ka Arduino sagaida ASCII standartu no 32 līdz 127. Tā kā mēs izmantojam fontus, kuriem nav nekāda sakara ar faktiskajiem fontiem, un drīzāk mēness fāzes grafisko matricu, mums ir jānodrošina, lai ASCII rakstzīme atsaucas uz mūsu izvēlēto mēness fāzes attēlu. Tas nozīmē, ka, izmantojot! zīme, mūsu Mēness fāzes fonts parāda mums otrā mēness fāzes grafiku šajā sarakstā. Ja paskatās uz Mēness fāzes fontu, jūs redzēsit veselu virkni Mēness fāžu, kurām visiem ir atšķirīgs apgaismojuma līmenis. Nākotnē es pievienošu vairāk koda, lai izmantotu visu mūsu ieviesto grafiku. Pašlaik mēs izmantojam tikai dažus, taču grafika jau ir ieviesta Mēness fāzes fontu, un tā ir tikai jāievieš kodā, lai to izmantotu.

6. solis: galīgā montāža

Uzbūves pēdējā un visapmierinošākā daļa ir montāžas process. Es izstrādāju un 3D izdrukāju korpusu, kas atbilst manam dēlim. Projekts ir ļoti DIY, nav profesionālu PCB vai viena standarta izkārtojuma. Lielākoties manis izmantotā kaste ir pietiekami liela, lai tajā varētu ievietot jebkuru lipo lādētāju vai pastiprinātāja pārveidotāju. Kamēr tie nodrošina to pašu pamatfunkciju, kas minēta šajā pamācībā, jums vajadzētu būt kārtībā.

Es izmantoju 4 skrūves, lai turētu kopā korpusa augšējo un apakšējo pusi, un karstu līmi, lai uzstādītu manu DIY shēmu. Es izmantoju dažus ļoti mazus līmes pilienus, lai turētu akumulatoru, bet, ja man būtu vairāk laika, es būtu izgatavojis pielāgotu kronšteinu visai elektronikai.

Es arī nolēmu aizmugurē izveidot caurumu fiksējošai spiedpogai. Tas atvieno akumulatoru no pastiprinātāja pārveidotāja, kas ir noderīgi, ja neplānojat ierīci darbināt visu diennakti. Diemžēl palielinājuma pārveidotājs joprojām izmanto enerģiju, pat ja jūsu ESP32 ir dziļā miega režīmā.

Kopumā esmu ļoti apmierināts ar rezultātu. Lietojot ESP32, es uzzināju daudz jauna un redzu, ka nākotnē to izmantoju dažādiem projektiem.

Ja jums ir kādi jautājumi, lūdzu, jautājiet, es būšu gatavs palīdzēt, un, ja šajā pamācībā atradīsit kļūdas, lūdzu, informējiet mani.

EDIT: Es faktiski CNC mašīnā izveidoju nelielu korpusu, nevis 3D drukāto versiju, kas ir redzama piedāvātajos attēlos.

EDIT: Piedāvātajos attēlos mēs redzam pilnmēnesi ar 99% apgaismojumu. Līdz ar to baltais aplis, kad Mēness iziet savas tipiskās fāzes, attiecīgi mainīsies arī Mēness attēls. Turpmākie attēli tiks augšupielādēti, kad Mēness tuvojas fāzēm, lai jūs varētu iegūt grafikas attēlojumu.

Otrās vietas ieguvējs kosmosa izaicinājumā