PixelMeteo (UltraLow Power Forecast Monitor): 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Το IOT είναι ένα υπέροχο πράγμα γιατί σας επιτρέπει να συνδέετε τα πάντα στο διαδίκτυο και να το ελέγχετε από απόσταση, αλλά υπάρχει ένα πράγμα που είναι επίσης δροσερό και οδηγείται… Αλλά υπάρχει ένα ακόμη πράγμα, στους περισσότερους ανθρώπους δεν αρέσουν τα καλώδια, αλλά δεν το θέλουν Δεν μου αρέσει ούτε η αλλαγή των μπαταριών, οπότε θα ήταν φοβερό αν μπορούσε να λειτουργήσει για χρόνια χωρίς να αλλάξει η μπαταρία. Με αυτές τις ιδέες γεννήθηκε αυτό το έργο.

Πριν ξεκινήσετε, αν σας αρέσει αυτό το έργο, σκεφτείτε να ψηφίσετε αυτό το έργο στον ΑΓΩΝΙΣΤΙΚΟ ΚΑΙ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟ LED που θα εκτιμήσω

Αυτό το έργο είναι μια παρακολούθηση καιρού που δείχνει την πρόγνωση του καιρού για την επόμενη ώρα με κινούμενη εικόνα ρετρό pixel και θα μπορούσε να λειτουργήσει έως και 3 χρόνια (σχεδόν θεωρητικά). Αυτή η συσκευή εκτελείται με ένα ESP8266 και συνδέεται με το Accuweather (που είναι ένας ιστό πρόγνωσης καιρού) για να αποκτήσετε τον καιρό στον τόπο που επιλέγετε να εμφανίζει μια αναδρομική κινούμενη εικόνα pixel με τον καιρό και τη θερμοκρασία. Ο αριθμός της αριστερής πλευράς είναι οι δεκάδες και ο αριθμός της δεξιάς πλευράς είναι οι μονάδες της τιμής της θερμοκρασίας. Αφού εμφανίσει τις πληροφορίες, απενεργοποιείται μόνος του για εξοικονόμηση ενέργειας.

It'sρθε η ώρα λοιπόν να ξεκινήσουμε!

Βήμα 1: Τι χρειάζεστε;

Όλα τα στοιχεία είναι εύκολο να βρεθούν στο eBay ή σε κάποιο κινεζικό ιστό, όπως το Aliexpress ή το Bangood. Στην πλειονότητα του ονόματος των εξαρτημάτων επισυνάπτω έναν σύνδεσμο στο προϊόν. Ορισμένα εξαρτήματα όπως οι αντιστάσεις πωλούνται σε συσκευασίες, οπότε αν δεν θέλετε τόσες πολλές αντιστάσεις συνιστάται να αγοράσετε σε τοπικό κατάστημα.

Εργαλεία

• Τρισδιάστατος εκτυπωτής.
• Προγραμματιστής FTDI USB to TTL
• Κόλλα μετάλλων

Συστατικά

• WS2812 61Μπιν δαχτυλίδι: 13 €
• ESP8266-01: 2,75 €
• 2x 2N2222A: 0,04 € (Κάθε παρόμοιος μεταγωγέας NPN θα λειτουργούσε)
• BC547 ή 2N3906: 0,25 € (Οποιοδήποτε παρόμοιο τρανζίστορ PNP θα λειτουργούσε και ίσως βρείτε φθηνότερα σε τοπικό κατάστημα)
• Αντίσταση 3X 220 Ohm: Θα μπορούσε να είναι περίπου 0,1 € ο σύνδεσμος είναι για ένα κιτ αντίστασης.
• Τρυπημένο PCB 40x60mm: 1,10 € (Χρειάζεστε μόνο 40x30mm).
• 1 πυκνωτής 470uF/10V
• Καλώδια
• 3 κύτταρα ΑΑΑ

Βήμα 2: Το ηλεκτρικό κύκλωμα και πώς λειτουργεί

Για να δείξω πώς λειτουργεί, επισυνάπτω δύο φωτογραφίες, η πρώτη είναι η προβολή του πρωτοπόρου στο Fritzing (επίσης ανεβάζω το αρχείο) και η δεύτερη είναι το σχηματικό σχήμα στο Eagle με επίσης σχέδιο PCB. Παρά το ότι έχει μερικά «αναλογικά» στοιχεία, είναι ένα αρκετά απλό κύκλωμα.

Η λειτουργία αυτού του κυκλώματος είναι: Όταν πατάτε το κουμπί, το κύκλωμα των τρανζίστορ NPN και PNP, τροφοδοτείτε το ESP8266 και τα LEDS. Αυτό το είδος κυκλώματος ονομάζεται "Κουμπί ασφάλισης" μπορείτε να δείτε μια ωραία εξήγηση αυτού του είδους κυκλώματοςεδώ ή εδώ. Όταν τελειώσουν όλα (Έχει εμφανιστεί η κίνηση), ο μικροελεγκτής δίνει υψηλή κατάσταση στη βάση του τρανζίστορ και απενεργοποιούν το κύκλωμα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο συνδέει τη βάση του δεύτερου μεταγωγέα NPN με τη γείωση.

Ο λόγος για τη χρήση αυτού του κυκλώματος είναι επειδή θέλουμε να έχουμε την ελάχιστη κατανάλωση και με αυτήν τη διαμόρφωση θα μπορούσαμε να επιτύχουμε περίπου 0,75 μA όταν είναι απενεργοποιημένο, το οποίο λίγο πολύ … τίποτα. Αυτή η τρέχουσα κατανάλωση οφείλεται στο ότι το τρανζίστορ έχει ρεύμα διαρροής.

Εάν δεν θέλετε λίγη θεωρία, μεταβείτε στην επόμενη γραμμή:

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

Δεν θέλω να ασχοληθώ τόσο πολύ με τη θεωρία, αλλά νομίζω ότι είναι καλό να γνωρίζουμε πώς να υπολογίσουμε πόση αυτονομία μπορεί να έχει μια συσκευή όπως αυτή. Λίγο θεωρία λοιπόν.

Στις συσκευές IOT επιτυγχάνεται τεράστια διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι το 50% της συσκευής, οπότε υπάρχει ένας τρόπος για να επιτευχθούν χρόνια αυτονομίας: Ενεργοποίηση μόνο όταν είναι απαραίτητο και για πολύ λίγο χρόνο και ο χρονοδιακόπτης ή ο αισθητήρας αποφασίζουν πότε θα ενεργοποιηθεί πάλι. Νομίζω ότι είναι σαφές με ένα παράδειγμα.

Απεικόνιση ενός αισθητήρα υγρασίας σε ένα δάσος που καταγράφει το επίπεδο υγρασίας σε μια ζώνη του δάσους και εκείνη η ζώνη είναι αρκετά απότομη, οπότε χρειάζεστε κάτι που θα μπορούσε να λειτουργήσει για χρόνια χωρίς ανθρώπινη αλληλεπίδραση και πρέπει να είναι σε 30 δευτερόλεπτα (το οποίο είναι ο χρόνος που χρειάζεται για τη μέτρηση και την αποστολή των πληροφοριών) κάθε 12 ώρες. Έτσι, το σχηματικό θα ήταν: Ένας χρονοδιακόπτης που είναι απενεργοποιημένος 12 ώρες και 30 δευτερόλεπτα με την έξοδο του χρονοδιακόπτη συνδέεται με την είσοδο τροφοδοσίας του μικροελεγκτή. Αυτός ο χρονοδιακόπτης είναι πάντα ενεργοποιημένος, αλλά έχει κατανάλωση νανοαμπέρ.

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

Τέλος της θεωρίας

Μόλις είδαμε αυτό το παράδειγμα, θα μπορούσαμε να δούμε ότι είναι αρκετά παρόμοιο με αυτό το έργο μόνο με τη διαφορά που αποφασίσαμε τον χρόνο διακοπής. Για να υπολογίσουμε τον χρόνο ζωής της μπαταρίας πρέπει να εφαρμόσουμε τον τύπο που επισυνάπτεται στην εικόνα και αυτές είναι οι τιμές που πρέπει να χρησιμοποιηθούν:

• Ιόν: Το ρεύμα που καταναλώνει όταν είναι ενεργοποιημένο (Σε αυτή την περίπτωση εξαρτάται από τον καιρό επειδή κάθε κινούμενη εικόνα έχει μια κατανάλωση που μπορεί να πάει από 20mA σε 180mA και a)
• Ton: Η ώρα που έχει ξεκινήσει. (Σε αυτήν την περίπτωση κάθε φορά που ξεκινάτε η συσκευή θα είναι ενεργοποιημένη για 15 δευτερόλεπτα)
• Ioff: Τρέχουσα κατανάλωση όταν είναι απενεργοποιημένη.
• Toff: Χρόνος διακοπής. (Αυτό είναι όλη την ημέρα (σε δευτερόλεπτα) λιγότερο 15 δευτερόλεπτα εάν ενεργοποιήσουμε μόνο μία φορά).
• Η χωρητικότητα της μπαταρίας. (Σε αυτή την περίπτωση 3 κυψέλες AAA σε σειρά με χωρητικότητα 1500mAh).

Ο χρόνος ζωής της μπαταρίας εξαρτάται από τον αριθμό των φορών που ενεργοποιείτε την ημέρα και τον καιρό, γιατί όταν έχει ηλιοφάνεια με σύννεφο η τρέχουσα αποστράγγιση είναι περίπου 180 mA αλλά όταν βρέχει ή χιονίζει είναι μόνο 50 mA.

Τέλος σε αυτό το έργο μπορούμε να επιτύχουμε 2,6 χρόνια εφαρμόζοντας αυτές τις τιμές στον τύπο:

• Χωρητικότητα μπαταρίας: 1000mAh.
• Ιόν: 250mA (Η χειρότερη περίπτωση-> Ηλιόλουστο σύννεφο)
• Ioff: 0,75uA
• Τόνος: 15 seg (Ενεργοποίηση μόνο μία φορά την ημέρα)
• Toff: 24 ώρες λιγότερο 15 sec.

Η τελευταία φωτογραφία είναι το τελειωμένο PCB, αλλά μπορείτε επίσης εύκολα να το κάνετε σε ένα τρυπημένο PCB, το οποίο είναι καλύτερο εάν δεν ξέρετε πώς να κάνετε ένα PCB cooper.

Βήμα 3: Πώς λειτουργεί ο κώδικας;

Αυτό το έργο τρέχει με ESP8266-01 και Arduino IDE

Επισυνάπτω ένα βίντεο με κάθε κινούμενη εικόνα και χρήση θήκης. Η ποιότητα του βίντεο δεν είναι η καλύτερη, επειδή ήταν λίγο δύσκολο να εγγραφεί σε μια κίνηση που κινείται. Όταν βλέπεις με τα μάτια σου φαίνεται πολύ καλύτερα.

Ο κωδικός είναι πλήρως τεκμηριωμένος, ώστε να μπορείτε να δείτε όλες τις λεπτομέρειες, αλλά θα εξηγήσω πώς λειτουργεί με "σχηματικό" τρόπο και τι είναι απαραίτητο για να λειτουργήσει σωστά.

Η ροή εργασίας αυτού του λογισμικού είναι:

1. Συνδέεται στο δίκτυό σας Wi-Fi. Εν τω μεταξύ το συνδέει και δείχνει μια κίνηση στα LED.
2. Δημιουργήστε έναν πελάτη http και συνδέεται στο Accuweather Web.
3. Στείλτε ένα αίτημα JSON Get στην Accuweather. Αυτό βασικά ζητά από τον ιστό την πρόβλεψη για την επόμενη ώρα σε ένα μέρος. Πρόσθετα δεδομένα: Αυτό είναι πολύ ενδιαφέρον για πολλά έργα, διότι με αυτό το πράγμα παίρνετε δεδομένα από το τοπικό λεωφορείο, υπόγειο, τρένο… ή τις αξίες των μετοχών σας. Και με αυτά τα δεδομένα μπορείτε να κάνετε ό, τι θέλετε, για παράδειγμα, ενεργοποιήστε ένα βομβητή όταν φτάνει το λεωφορείο σας ή όταν η αξία της μετοχής μειώνεται.
4. Μόλις λάβουμε τις πληροφορίες από τον ιστό, χρειάζεται "Διαίρεση" των πληροφοριών και αποθήκευση στη μεταβλητή. Οι μεταβλητές που χρησιμοποιούνται σε αυτό το σημείο είναι: η θερμοκρασία και το εικονίδιο που χρησιμοποιούνται στον ιστό για την εμφάνιση της πρόβλεψης.
5. Μόλις έχουμε τη θερμοκρασία, είναι απαραίτητο να μετατραπεί σε αριθμό led που πρέπει να ανάψει και ποιο χρώμα είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί. Εάν η θερμοκρασία είναι υψηλότερη από 0º Κελσίου, το χρώμα είναι πορτοκαλί και στην άλλη περίπτωση είναι μπλε.
6. Ανάλογα με την τιμή της μεταβλητής ICON, επιλέγουμε ποια κίνηση ταιριάζει.
7. Τελικά 5 δευτερόλεπτα αργότερα η συσκευή θα απενεργοποιηθεί μόνη της.

Μόλις μάθουμε πώς λειτουργεί, χρειάζεται να γράψουμε κάποια δεδομένα στον κώδικα, αλλά είναι αρκετά εύκολο. Στη συνημμένη φωτογραφία μπορείτε να δείτε ποια δεδομένα πρέπει να αλλάξετε και σε ποια γραμμή βρίσκονται

Πρώτο βήμα: Είναι απαραίτητο να πάρετε ένα Api Key of Acuweather μεταβείτε σε αυτόν τον ιστό και εγγραφείτε-> API Acuweather

Δεύτερο βήμα: Μόλις συνδεθείτε, μεταβείτε σε αυτόν τον ιστότοπο και ακολουθήστε αυτά τα βήματα. Πρέπει να αποκτήσετε δωρεάν άδεια και να δημιουργήσετε οποιαδήποτε εφαρμογή, θέλετε μόνο το κλειδί API.

Τρίτο βήμα: Για να λάβετε την τοποθεσία, είναι απαραίτητο μόνο να αναζητήσετε την πόλη που θέλετε στο Accuweather και να δείτε τη διεύθυνση URL και να αντιγράψετε τον αριθμό που είναι έντονη στο παράδειγμα:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (Αυτός ο αριθμός είναι συγκεκριμένος για κάθε πόλη)

Τελικό βήμα: Εισαγάγετε τα δεδομένα Wi-Fi και ανεβάστε τον κωδικό στον Μικροελεγκτή.

Βήμα 4: Εκτύπωση του περιβλήματος

Για να εκτυπώσω τα μέρη χρησιμοποίησα αυτές τις ρυθμίσεις στο Cura:

Πάνω και κάτω κομμάτια:

-0,1mm ανά στρώση.

-60 mm/s

-Χωρίς υποστήριξη.

Μεσαίο μέρος:

-0,2mm ανά στρώση

-600mm/s

-Υποστήριξη 5%.

Όλα τα μέρη πρέπει να είναι προσανατολισμένα όπως στη συνημμένη φωτογραφία

Βήμα 5: Συμμετοχή σε όλα

Πρώτο βραβείο στον διαγωνισμό ασύρματης σύνδεσης