PixelMeteo (UltraLow Power Forecast Monitor): 6 soļi (ar attēliem)

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

IOT ir forša lieta, jo ļauj jums visu savienot ar internetu un vadīt to attālināti, taču ir viena lieta, ka tas ir arī forši un ir gaismas diodes … Bet ir vēl viena lieta, lielākajai daļai cilvēku nepatīk vadi, bet viņi to nedara nepatīk mainīt akumulatora elementus, tāpēc būtu lieliski, ja tas varētu darboties gadiem ilgi, nemainot akumulatoru. Ar šīm idejām radās šis projekts.

Pirms sākat, ja jums patīk šis projekts, lūdzu, apsveriet iespēju balsot par šo projektu BEZVADU UN LED KONKURSĀ, ko es novērtēšu

Šis projekts ir laika apstākļu monitors, kas ar retro pikseļu animāciju parāda laika prognozi nākamajai stundai un varētu darboties līdz 3 gadiem (gandrīz teorētiski). Šī ierīce darbojas ar ESP8266 un izveido savienojumu ar Accuweather (kas ir laika prognozes tīmeklis), lai iegūtu laika apstākļus jūsu izvēlētajā vietā, parādot pikseļu retro animāciju ar laika apstākļiem un temperatūru. Kreisās puses skaitlis ir desmiti, bet labās puses skaitlis - temperatūras vērtības vienības. Pēc informācijas parādīšanas tas pats izslēdzas, lai taupītu enerģiju.

Tāpēc ir pienācis laiks sākt!

1. darbība. Kas jums nepieciešams?

Visas sastāvdaļas ir viegli atrast vietnē eBay vai kādā ķīniešu tīmeklī, piemēram, Aliexpress vai Bangood. Lielākajā daļā sastāvdaļu nosaukuma es pievienoju saiti uz produktu. Daži komponenti, piemēram, rezistori, tiek pārdoti iepakojumā, tādēļ, ja nevēlaties, lai tik daudz rezistoru būtu ieteicams iegādāties vietējā veikalā.

Rīki

• 3D printeris.
• FTDI USB uz TTL programmētājs
• Lodēt

Sastāvdaļas

• WS2812 61Bits gredzens: 13 €
• ESP8266-01: 2,75 €
• 2x 2N2222A: 0,04 € (derētu jebkurš līdzīgs NPN tranzitors)
• BC547 vai 2N3906: 0,25 € (derētu jebkurš līdzīgs PNP tranzistors, un jūs, iespējams, varētu atrast lētāku vietējā veikalā)
• 3X 220 omu rezistors: tas varētu būt aptuveni 0,1 €, saite ir paredzēta rezistora komplektam.
• Urbta PCB 40x60mm: 1,10 € (Jums nepieciešami tikai 40x30mm).
• 1 kondensators 470uF/10V
• Vadi
• 3 AAA šūnas

2. darbība: elektriskā ķēde un tā darbība

Lai parādītu, kā tas darbojas, es pievienoju divus fotoattēlus, pirmais ir protoboard skats Fritzing (arī es augšupielādēju failu), bet otrais ir shematisks Eagle ar arī PCB dizainu. Neskatoties uz dažiem “analogiem” komponentiem, tā ir diezgan vienkārša shēma.

Šīs ķēdes darbība ir šāda: Nospiežot pogu, NPN un PNP tranzistoru ķēde baro ESP8266 un gaismas diodes. Šāda veida ķēde tiek saukta par “aizvēršanas pogu”, jūs varat redzēt jauku šāda veida shēmas skaidrojumu šeit vai šeit. Kad viss ir pabeigts (animācija ir parādīta), mikrokontrolleris piešķir tranzistora pamatnei augstu stāvokli un izslēdz ķēdi. Tāpēc tas savieno otrā NPN tranzitora pamatni ar zemi.

Šīs shēmas izmantošanas iemesls ir tas, ka mēs vēlamies minimālu patēriņu, un ar šo konfigurāciju mēs varētu sasniegt aptuveni 0,75 µA, kad tas ir izslēgts, kas vairāk vai mazāk … nekas. Šis strāvas patēriņš ir tāpēc, ka tranzistoram ir noplūdes strāva.

Ja nevēlaties mazliet teorijas, pārejiet uz nākamo rindu:

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

Es nevēlos tik dziļi iedziļināties teorijā, bet, manuprāt, ir labi zināt, kā aprēķināt, cik liela autonomija var būt ar šādu ierīci. Tātad, nedaudz teorijas.

IOT ierīcēs ir sasniegts milzīgs akumulatora darbības laiks, kas ir 50% no ierīces, tāpēc ir veids, kā sasniegt gadiem ilgu autonomiju: ieslēdzot tikai tad, kad tas ir nepieciešams un uz ļoti mazu laiku, un taimeris vai sensors nosaka, kad ieslēgt vēlreiz. Es domāju, ka ar piemēru tas ir skaidrs.

Mitruma sensora attēlošana mežā, kas uztver mitruma līmeni meža zonā un šajā zonā, tas ir diezgan pēkšņs, tāpēc jums ir nepieciešams kaut kas tāds, kas varētu darboties gadiem ilgi bez cilvēku mijiedarbības, un tam ir jābūt 30 sekundēm (kas tas ir laiks, kas nepieciešams informācijas mērīšanai un nosūtīšanai) ik pēc 12 stundām. Tātad shēma būtu šāda: taimeris, kas ir izslēgts 12 stundas un 30 sekundes ar taimera izeju, tiek pievienots mikrokontrollera barošanas ieejai. Šis taimeris vienmēr ir ieslēgts, taču tas patērē nanoamperus.

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

Teorijas beigas

Kad mēs esam redzējuši šo piemēru, mēs varētu redzēt, ka tas ir diezgan līdzīgs šim projektam tikai ar atšķirību, ka mēs nolēmām brīvo laiku. Tātad, lai aprēķinātu akumulatora darbības laiku, mums jāpiemēro attēlā pievienotā formula, un šīs ir izmantojamās vērtības:

• Jons: strāva, kas patērē, kad tā ir ieslēgta (šajā gadījumā ir atkarīgs no laika apstākļiem, jo katras animācijas patēriņš var būt no 20 mA līdz 180 mA un a)
• Ton: Laiks, kad tas ir ieslēgts. (Šajā gadījumā katru reizi, kad ieslēdzat ierīci, ierīce tiks ieslēgta 15 sekundes)
• Ioff: pašreizējais patēriņš, kad tas ir izslēgts.
• Tofs: Brīvais laiks. (Tas ir visu dienu (sekundēs) mazāk par 15 sekundēm, ja ieslēdzam tikai vienu reizi).
• Akumulatora ietilpība. (Šajā gadījumā 3 AAA šūnas sērijveidā ar jaudu 1500 mAh).

Akumulatora darbības laiks ir atkarīgs no dienas laikā ieslēgto reižu skaita un laika apstākļiem, jo, ja ir saulains laiks ar mākoņiem, strāvas noplūde ir aptuveni 180 mA, bet lietus vai sniega gadījumā tas ir tikai 50 mA.

Visbeidzot, šajā projektā mēs varam sasniegt 2,6 gadus, piemērojot šīs vērtības formulai:

• Akumulatora ietilpība: 1000 mAh.
• Jons: 250 mA (sliktākais gadījums-> saulains mākonis)
• Ioff: 0,75uA
• Ton: 15 seg (ieslēdziet tikai vienu reizi dienā)
• Izslēgšanās: 24 stundas mazāk nekā 15 sekundes.

Pēdējā fotogrāfija ir pabeigta PCB, taču to var viegli izdarīt arī urbtā PCB, kas ir labāk, ja nezināt, kā izveidot PCB.

3. darbība: kā tas darbojas ar kodu?

Šis projekts darbojas ar ESP8266-01 un Arduino IDE

Es pievienoju videoklipu ar katru animāciju un lietu izmantošanu. Video kvalitāte nav tā labākā, jo bija nedaudz grūti ierakstīt gaismas kustībā. Kad redzat ar acīm, tas izskatās daudz labāk.

Kods, ja tas ir pilnībā dokumentēts, lai jūs varētu redzēt visu informāciju, bet es izskaidrošu, kā tas darbojas “shematiski” un kas nepieciešams, lai pareizi darbotos.

Šīs programmatūras darbplūsma ir šāda:

1. Izveido savienojumu ar jūsu Wi-Fi tīklu. Tikmēr savienojuma laikā gaismas diodēs tiek parādīta animācija.
2. Izveidojiet http klientu un izveidojiet savienojumu ar Accuweather Web.
3. Nosūtīt JSON Get pieprasījumu Accuweather. Tas būtībā prasa tīmeklim prognozi nākamajai stundai noteiktā vietā. Papildu dati: tas ir ļoti interesanti daudziem projektiem, jo ar šo lietu jūs iegūstat datus no vietējā autobusa, metro, vilciena… vai krājumu vērtībām. Izmantojot šos datus, jūs varat darīt visu, ko vēlaties, piemēram, ieslēgt skaņas signālu, kad autobuss ierodas vai kāda akciju vērtība samazinās.
4. Kad esam saņēmuši informāciju no interneta, tā ir jāsadala un jāsaglabā mainīgajā. Šajā brīdī izmantotie mainīgie ir: temperatūra un ikonu izmantošana tīmeklī, lai parādītu prognozi.
5. Kad temperatūra ir sasniegta, ir jāpārveido to gaismas diožu skaits, kurām jāieslēdzas un kura krāsa ir jāizmanto. Ja temperatūra ir augstāka par 0ºC, krāsa ir oranža, bet otrā gadījumā - zila.
6. Atkarībā no mainīgā ICON vērtības mēs izvēlamies piemērotu animāciju.
7. Visbeidzot, pēc 5 sekundēm ierīce pati izslēgsies.

Kad mēs zinām, kā tas darbojas, kodā ir jāraksta daži dati, taču tas ir diezgan vienkārši. Pievienotajā fotoattēlā varat redzēt, kuri dati ir jāmaina un kurā rindā tie ir

Pirmais solis: ir nepieciešams iegūt Acuweather Api atslēgu, dodieties uz šo tīmekli un reģistrējieties-> API Acuweather

Otrais solis: kad esat pieteicies, dodieties uz šo vietni un veiciet šīs darbības. Jums ir jāiegūst bezmaksas licence un jāizveido jebkura APP, jūs vēlaties tikai API atslēgu.

Trešais solis: lai iegūtu atrašanās vietu, Accuweather ir tikai jāmeklē vajadzīgā pilsēta, un viņi redz vietrādi URL un nokopē piemērā treknrakstā norādīto numuru:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (šis skaitlis ir raksturīgs katrai pilsētai)

Pēdējais solis: iepazīstiniet ar Wi-Fi datiem un augšupielādējiet kodu mikrokontrollerī.

4. darbība: korpusa drukāšana

Lai izdrukātu detaļas, Cura izmantoju šos iestatījumus:

Augšējie un apakšējie gabali:

-0,1 mm uz slāni.

-60 mm/s.

-Bez atbalsta.

Vidējā daļa:

-0,2 mm uz slāņa

-600 mm/s

-Atbalsts 5%.

Visām detaļām jābūt orientētām kā pievienotajā fotoattēlā

5. solis: pievienoties visam

Pirmā balva bezvadu konkursā