Prikaz stenskega merilnika: 4 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Pri eBayu sem kupil poceni števec žepnih ur, saj sem mislil, da bo zanimiva novost. Izkazalo se je, da števec, ki sem ga kupil, ni primeren, toda do takrat sem se zavezala, da bom izdelala nekaj, kar bi viselo na steni in bi bilo govora.

Središče zaslona je analogni ampermeter, ki se napaja z napolnjenim kondenzatorjem, ki se izprazni skozi števec in pri tem animira kazalko kazalca.

LED zaslon odraža gibanje kazalca, kar pritegne pozornost.

Celoto nadzira mikroprocesor Atmel 328, neposredno razvit na Arduino Uno, ki meri trenutne ravni svetlobe v prostoru in naključno sproži zaslon, vse napajajo tri baterije AA.

Zaloge

Arduino Uno s procesorjem Atmel 328 … glej ostalo besedilo

Izbira LED, rdeče, zelene in rumene z eno belo

7 upori 330R

1 x LDR

1 x 220uF kondenzator

1 x 220R upor

2 x 10k uporov

1 x usmerniška dioda

Primerno star ampermeter, običajno 100uA po celotni lestvici

1. korak: Koncept

Slike pripovedujejo kratko zgodbo, prvotni števec je bil zasnovan za uporabo na radijskih ventilih in je zahteval več kot 100 mA, zato ga Arduino preprosto ni mogel upravljati. To so zgodnje ideje postavitve zaslona. Na koncu sem merilnik razstavil z namenom zamenjave mehanizma, kar ni bilo zelo uspešno.

Sčasoma sem vzel star voltmeter z mehanizmom 100uA, popoln.

2. korak: vezje

Prvotna zgradba je uporabljala Arduino za povezovanje bitov v precej preprost sistem. Šest digitalnih zatičev poganja barvne LED preko uporov 330R.

En digitalni zatič se uporablja za napajanje delilnika napetosti LDR, napetost se meri na enem od zatičev ADC in se uporablja za oceno trenutne ravni svetlobe in časa dneva.

En digitalni pin se uporablja za polnjenje kondenzatorja preko diode in upora 220R.

Merilnik je povezan preko kondenzatorja preko 10k upora. To vrednost bo morda treba spremeniti glede na celotno merilo merilnika na uporabljenem ampermetru.

Priključil sem tudi gumb za ponastavitev, ki ga je treba namestiti na stran vitrine.

Nazadnje se izvede dodatna povezava z anode ene od LED, da se zagotovi referenca napetosti za preverjanje napetosti akumulatorja. To vezje še nikoli ni bilo zelo uspešno in ga bom naslednjič, ko se baterije izpraznijo in zaslon odklopi od stene, spremenil v preprost delilec napetosti.

3. korak: Izvajanje

Zagon zaslona iz baterij z uporabo Arduino Uno ni bil praktičen, trenutna poraba bi bila previsoka, saj je velik del plošče ves čas aktiven, in želel sem, da je zaslon na steni nedotaknjen vsaj šest mesecev pri čas.

Da bi zmanjšali trenutno porabo, so bila vezja zaslona razvita z Arduinom in ploščo, vezja so prenesena na matrično ploščo, nato pa končno programiran procesor odstranjen iz Arduina in skupaj z xtalom vstavljen v vtičnico na majhnem kosu matrične plošče, in združene s tračnim kablom.

Na koncu zaslon deluje polnih 12 mesecev z enim kompletom baterij.

Koristna zvijača je, da procesor Atmel v Arduino Uno zamenjate z vtičnico ZIF, ta se odlično prilega, nato pa znova vstavite procesor. Ko je projekt pripravljen za delo, je procesor že programiran in ga je treba odstraniti in vstaviti v vtičnico na zadnji plošči. Ko kupim prazne procesorje, porabim eno uro, da na vse naložim zagonske nalagalnike, tako da so kadar koli pripravljeni za uporabo.

4. korak: Koda

Kot si lahko predstavljate, koda za izvajanje osnovnega zaslona ni zelo zapletena, ključno področje pa je zmanjšanje porabe energije. Obstajata dva pristopa k temu, eden je, da zaslon zaženete le, ko ga bo verjetno kdo videl, in drugič, da zmanjšate porabo energije v tokokrogih na minimum.

Program mora pred namestitvijo namestiti narkoleptične knjižnice.

Vse zamude v sistemu se izvajajo s pomočjo narkoleptične knjižnice za polno nizko porabo procesorja, poraba energije pa se meri v nekaj nanoamperih.

Procesor spi štiri sekunde naenkrat in ob prebujanju zažene naključno rutino, da ugotovi, ali se bo sistem zbudil. V nasprotnem primeru sistem spi še štiri sekunde.

Če je naključna rutina resnična, se aktivira vezje LDR in izvede meritev ravni svetlobe. LDR vezje se takoj zatem izključi zaradi varčevanja z energijo.

Sistem deluje v štirih predvidenih časovnih obdobjih.

• Noč - zelo temna in verjetno je ne bo nihče gledal - ne naredite ničesar in pojdite nazaj spat
• Zgodaj zjutraj - v prvem delu verjetno ne bo opazovalcev, vendar statistiko vzdržujte kot podnevi
• Podnevi - opazovalci so lahko, vendar aktivirajte le analogni števec, ne LED
• Večer - verjetno bodo opazovalci, zato aktivirajte celoten zaslon

Sistem ocenjuje, da se bo dolžina dneva spreminjala glede na letne čase, zato se večer podaljša na tisto, kar bi sicer bilo noč, saj je dolžina dni krajša, vendar ko bodo opazovalci še vedno prisotni.

Če je čas dneva primeren, se za polnjenje kondenzatorja uporabi digitalni izhod, ki se nato izklopi. Pri analognem prikazovalniku se sistem vrne v stanje spanja z izklopljenimi izhodi in kondenzator se izprazni skozi števec, katerega kazalec, ki se je obrnil na polno lestvico, se vrne na nič.

Ko je LED zaslon aktiven, sistem meri napetost na kondenzatorju in prikazuje prikaz luči na podlagi izmerjene napetosti, dokler ne pade pod prag, ko sistem spi.

Drugi naključni izbor se izvede proti koncu zaslona, da se ugotovi, ali se bo prikaz ponovil ali ne, kar opazovalcu prinaša več zanimanja.

Aktivira se bela LED -lučka, ki osvetli obraz merilnika, ko je LED -prikazovalnik aktiven.

Knjižnica narkoleptikov, ki jo je ustvaril Peter Knight, preklopi procesor v način polnega spanja, kjer bodo izhodi ostali v stanju, v katerem so bili ob vstopu v stanje spanja, vendar se vse notranje ure ustavijo, razen časovnika za spanje, ki je omejen na štiri sekunde. To je mogoče preizkusiti v Arduinu, vendar zaradi napajalnih vezij Arduino in vezij USB ne doseže enakega prihranka energije.

Sistem še vedno vsebuje kodo, ki naj bi upoštevala zmanjšanje zmogljivosti baterij, vendar se to ni izkazalo za uporabno. Naslednjič, ko bo od stene, bom spremenil program in tako zagotovil nekakšno stanje baterije prek LED ali ampermetra.

Končna različica ima gumb za ponastavitev, nameščen na strani vitrine. Glavni razlog za to je omogočanje predstavitev obiskovalcem, da bo sistem 10 -krat po ponastavitvi opravil svojo osnovno rutino, preden se vrne na običajno naključno rutino.