PixelMeteo (UltraLow Power Forecast Monitor): 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

IOT je kul stvar, saj vam omogoča, da vse povežete z internetom in ga upravljate na daljavo, vendar je ena stvar tudi kul in so svetleče diode … Obstaja pa še ena stvar, večina ljudi ne mara žic, vendar ne Ne maram zamenjati baterijskih celic, zato bi bilo super, če bi lahko deloval več let brez menjave baterije. S temi idejami se je rodil ta projekt.

Če vam je projekt všeč, ga pred začetkom prosim razmislite o glasovanju na brezžičnem in LED natečaju, ki ga bom cenil

Ta projekt je vremenski monitor, ki prikazuje vremensko napoved za naslednjo uro z animacijo retro slikovnih pik in bi lahko deloval do 3 leta (skoraj teoretično). Ta naprava deluje z ESP8266 in se poveže z omrežjem Accuweather (ki je splet za vremensko napoved), da dobi vreme na izbranem mestu in prikazuje retro animacijo slikovnih pik z vremenom in temperaturo. Število na levi strani je desetica, na desni pa enota vrednosti temperature. Ko prikaže podatke, se izklopi, da prihrani energijo.

Torej je čas za začetek!

1. korak: Kaj potrebujete?

Vse komponente je enostavno najti na eBayu ali v kakšnem kitajskem spletu, kot sta Aliexpress ali Bangood. V večini imen komponent sem priložil povezavo do izdelka. Nekatere komponente, kot so upori, se prodajajo v pakiranjih, zato, če ne želite toliko uporov, je priporočljivo kupiti v lokalni trgovini.

Orodja

• 3D tiskalnik.
• Programer FTDI USB v TTL
• Spajkanje

Sestavni deli

• WS2812 61Bitni obroč: 13 €
• ESP8266-01: 2,75 €
• 2x 2N2222A: 0,04 € (Vsak podoben tranzitor NPN bi deloval)
• BC547 ali 2N3906: 0,25 € (Vsak podoben tranzistor PNP bi deloval in morda bi ga v lokalni trgovini našli ceneje)
• 3X 220 ohmski upor: lahko je okoli 0,1 €, povezava je za komplet uporov.
• Vrtana PCB 40x60mm: 1,10 € (potrebujete le 40x30mm).
• 1 Kondenzator 470uF/10V
• Žice
• 3 celice AAA

2. korak: Električno vezje in kako deluje

Za prikaz, kako deluje, sem priložil dve fotografiji, prva je pogled protoboarda v Fritzingu (naložim tudi datoteko), druga pa shema v Eaglu z obliko PCB. Kljub temu, da ima nekaj "analognih" komponent, je precej preprosto vezje.

Delovanje tega vezja je: Ko pritisnete gumb, vezje tranzistorjev NPN in PNP napaja ESP8266 in LED. Tovrstno vezje se imenuje "Latching Button". Lepo razlago tovrstnega vezja lahko vidite tukaj ali tukaj. Ko je vse končano (prikazana je animacija), mikrokrmilnik poda visoko stanje na bazo tranzistorja in izklopijo vezje. Zato povezuje osnovo drugega tranzitorja NPN z maso.

Razlog za uporabo tega vezja je, ker želimo imeti minimalno porabo in s to konfiguracijo bi lahko dosegli okoli 0,75 µA, ko je izklopljen, kar bolj ali manj … nič. Ta poraba toka je posledica uhajanja tranzistorja.

Če ne želite malo teorije, pojdite na naslednjo vrstico:

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

Ne želim se tako poglobiti v teorijo, vendar se mi zdi dobro vedeti, kako izračunati, koliko avtonomije ima lahko naprava, kot je ta. Torej, malo teorije.

V napravah IOT je baterija dosegla ogromno življenjsko dobo 50% naprave, zato obstaja način, da dosežete leta avtonomije: vklopite jo le, ko je to potrebno in za zelo malo časa, pri čemer se časovnik ali senzor odločita, kdaj se vklopi ponovno. Mislim, da je s primerom jasno.

Slikanje senzorja vlažnosti v gozdu, ki zajema raven vlažnosti v gozdnem pasu in to območje je precej nenadno, zato potrebujete nekaj, kar bi lahko delovalo več let brez človeške interakcije in mora biti v 30 sekundah (kar je čas, ki je potreben za merjenje in pošiljanje podatkov) vsakih 12 ur. Shema bi bila torej: Časovnik, ki je izklopljen 12 ur in 30 sekund z izhodom časovnika, se poveže z napajalnim vhodom mikrokrmilnika. Ta časovnik je vedno vklopljen, vendar porabi nanoampere.

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

Konec teorije

Ko smo videli ta primer, smo lahko videli, da je ta projekt precej podoben, le da smo se odločili za prosti čas. Za izračun življenjske dobe baterije moramo uporabiti formulo, prikazano na sliki, in to so vrednosti, ki jih je treba uporabiti:

• Ion: Tok, ki se porabi, ko je vklopljen (v tem primeru je odvisno od vremena, ker ima vsaka animacija porabo, ki se lahko giblje od 20 mA do 180 mA in a)
• Ton: Čas, v katerem je. (V tem primeru bo naprava ob vsakem zagonu vklopljena 15 sekund)
• Izklop: trenutna poraba, ko je izklopljena.
• Toff: Prosti čas. (To je ves dan (v sekundah) manj 15 sekund, če vklopimo samo enkrat).
• Zmogljivost baterije. (V tem primeru 3 AAA celice zaporedno s kapaciteto 1500mAh).

Življenjska doba baterije je odvisna od tega, kolikokrat jo vklopite podnevi in od vremena, kajti ko je sončno z oblakom, je trenutni odtok okoli 180 mA, ko dežuje ali sneži pa le 50 mA.

Končno v tem projektu lahko dosežemo 2,6 leta, ko te vrednosti uporabimo po formuli:

• Kapaciteta baterije: 1000 mAh.
• Ion: 250 mA (najslabši primer-> sončen oblak)
• Ioff: 0,75uA
• Ton: 15 seg (vklopi samo enkrat na dan)
• Toff: 24 ur manj 15 sekund.

Zadnja fotografija je dokončana tiskana vezja, vendar jo lahko preprosto naredite tudi v izvrtani PCB, kar je bolje, če ne veste, kako narediti bakreno vezje.

3. korak: Kako deluje koda?

Ta projekt poteka z ESP8266-01 in Arduino IDE

Priložil sem video z vsako animacijo in uporabo ohišja. Kakovost videa ni najboljša, saj ga je bilo malo težko snemati na rahlo premikanje. Ko vidiš z očmi, je videti veliko bolje.

Koda je v celoti dokumentirana, tako da si lahko ogledate vse podrobnosti, vendar bom razložil, kako deluje na "shematski" način in kaj je potrebno za pravilno delovanje.

Potek dela te programske opreme je:

1. Poveže se z vašim omrežjem Wi-Fi. Medtem ko se poveže, prikaže animacijo v LED diodah.
2. Ustvarite odjemalca http in se povežite z Accuweather Web.
3. Pošljite zahtevo JSON Get podjetju Accuweather. To v bistvu sprašuje splet o napovedi za naslednjo uro na mestu. Dodatni podatki: To je zelo zanimivo za veliko projektov, saj s tem dobite podatke iz lokalnega avtobusa, podzemne železnice, vlaka … ali vrednosti zalog. S temi podatki lahko naredite vse, kar želite, na primer vklopite zvočni signal, ko prihaja vaš avtobus, ali pa se vrednost delnice zniža.
4. Ko podatke prejmemo iz spleta, jih je treba "razdeliti" in shraniti v spremenljivko. Spremenljivke, ki se uporabljajo na tej točki, so: temperatura in ikona, ki se v spletu uporablja za prikaz napovedi.
5. Ko imamo temperaturo, se moramo preoblikovati v število LED, ki jih je treba vklopiti, in katero barvo je treba uporabiti. Če je temperatura višja od 0 ° C, je barva oranžna, v drugem primeru pa modra.
6. Odvisno od vrednosti spremenljivke ICON izberemo, katera animacija ustreza.
7. Nazadnje 5 sekund kasneje se bo naprava sama izklopila.

Ko vemo, kako deluje, je treba v kodo zapisati nekaj podatkov, vendar je to precej enostavno. Na priloženi fotografiji lahko vidite, katere podatke morate spremeniti in v kateri vrstici

Prvi korak: Za pridobitev Api ključa Acuweather pojdite na ta splet in se registrirajte-> API Acuweather

Drugi korak: Ko se prijavite, pojdite na to spletno mesto in sledite tem korakom. Morate dobiti brezplačno licenco in ustvariti kateri koli APP, želite le ključ API.

Tretji korak: Če želite dobiti lokacijo, morate v Accuweatherju poiskati samo želeno mesto, ti pa vidijo URL in kopirajo številko, ki je v primeru krepko označena:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (Ta številka je specifična za vsako mesto)

Zadnji korak: Predstavite svoje podatke Wi-Fi in kodo naložite v mikrokrmilnik.

4. korak: Tiskanje ohišja

Za tiskanje delov, ki sem jih uporabil v Curi:

Zgornji in spodnji del:

-0,1 mm na plast.

-60 mm/s.

-Brez podpore.

Srednji del:

-0,2 mm na plast

-600 mm/s

-Podpora 5%.

Vsi deli morajo biti usmerjeni, kot je na priloženi fotografiji

5. korak: Pridružite se vsemu

Prva nagrada na brezžičnem natečaju