Deň v týždni, kalendár, čas, vlhkosť/teplota s šetričom batérie: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Režim úspory energie je tým, čo odlišuje tento návod od ostatných príkladov zobrazujúcich deň v týždni, mesiac, deň v mesiaci, čas, vlhkosť a teplotu. Práve táto schopnosť umožňuje, aby bol tento projekt spustený z batérie bez požiadavky na „bradavicu na stene“.

Zverejnil som predchádzajúci inštruovateľný LCD displej s vlhkosťou a teplotou v režime úspory energie: Minimálne diely, Zábavný, Rýchly a Veľmi lacný a na konci tohto pokynu som predstavil obrázok voliteľnej úpravy. Táto úprava zahŕňala deň v týždni, kalendár a čas, ktoré sa tiež zobrazovali na rovnakom displeji. Na tomto rozšírenom displeji som dostal niekoľko správ so žiadosťou o informácie. Preto zasielam tento návod ako úpravu a rozšírenie k predchádzajúcemu.

Aby som čitateľom ušetril problém s hľadaním vyššie uvedeného Instructable, duplikoval som tu niektoré informácie uvedené v tomto Instructable a samozrejme sem pridávam aj rozšírené informácie, aby Deň v týždni, Kalendár a Čas tiež byť prezentované okrem relatívnej vlhkosti a teploty. Niektorí čitatelia však nemusia potrebovať deň v týždni, kalendár a čas a potrebujú iba zobrazenú vlhkosť a teplotu. Pre týchto čitateľov bude predchádzajúci Instructable fungovať dobre.

Ako som už spomenul v predchádzajúcom návode, moja štúdia nemala vždy najlepšiu teplotu, a tak som sa rozhodol, že by bolo užitočné zobraziť teplotu okolia na stole. Náklady na snímač, ktorý okrem teploty poskytoval aj vlhkosť, neboli neúnosné; preto bol do tohto projektu zahrnutý displej vlhkosti.

Vyvstala ďalšia požiadavka, pretože sa ma môj manžel často pýta na deň v týždni a/alebo deň v mesiaci, a tak som sa rozhodol zahrnúť ich aj na displej. Vytvoril som dve kópie tu zobrazeného projektu. Jeden pre moju pracovňu a jeden pre izbu v našom dome, kde sa často nachádza môj manželský partner. Použil som (1) hodiny v reálnom čase (RTC) a (2) snímač vlhkosti a teploty.

Senzory vlhkosti/teploty DHT11 a DHT22, ktoré som zvažoval, poskytujú teplotné výsledky v stupňoch Celzia. Našťastie je to jednoduchá konverzia na Fahrenheit (formát používaný v USA, kde sa nachádzam). Nasledujúca skica poskytuje kód, ktorý je možné ľahko upraviť tak, aby zobrazoval teplotu v stupňoch Celzia, ak sa to používa tam, kde sa nachádzate.

Zvažoval som snímače DHT22 aj DTH11 a usadil som sa na DHT22, aj keď o niečo drahšie. DHT11 je často možné kúpiť za menej ako 2 doláre, zatiaľ čo DHT22 je často k dispozícii za menej ako 5 dolárov. Pri nákupe priamo z Číny môžu byť náklady ešte nižšie. Ak by som chcel zobrazovať iba teplotu, mohol by som namiesto DHT22 použiť snímač TMP36 a dosiahnuť určité úspory, a skutočne takto som postavil ešte svoj skôr svojpomocný projekt. Rozhodol som sa však zahrnúť zobrazenie relatívnej vlhkosti medzi ďalšie položky zobrazené v tomto projekte.

DHT22 je o niečo presnejší ako DHT11. Mierne vyššie náklady na DHT22 sa teda zdali rozumné. Oba zariadenia DHT obsahujú kapacitné snímače vlhkosti. Tieto snímače vlhkosti sú široko používané v priemyselných a komerčných projektoch. Aj keď nie sú extrémne presné, sú schopné fungovať pri relatívne vysokých teplotách a vo svojom okolí majú primeranú odolnosť voči chemikáliám. Merajú zmeny v dielektriku, ktoré sú spôsobené relatívnou vlhkosťou ich okolia. Našťastie zmeny kapacity sú vo vzťahu k vlhkosti v podstate lineárne. Relatívnu presnosť týchto senzorov je možné ľahko zistiť umiestnením dvoch z nich vedľa seba. Ak sa to urobí, je zrejmé, že pre relatívnu vlhkosť sa líšia maximálne o 1 alebo 2 percentuálne body.

Senzory DHT11/22 je možné navzájom ľahko nahradiť. V závislosti od prípadných obmedzení nákladov je možné zvoliť ktorýkoľvek snímač. Oba sa dodávajú v podobných 4-kolíkových balíkoch, ktoré sú vzájomne zameniteľné, a ako čoskoro uvidíme, na vybudovanie zobrazenia vlhkosti a teploty na ploche, ktoré je tu uvedené, budú potrebné iba 3 zo 4 pinov na každom balení. Aj keď sú na použitie potrebné iba tri kolíky, štyri kolíky poskytujú dodatočnú stabilitu, keď sú tieto snímače DHT umiestnené/namontované na doske.

Podobným spôsobom som uvažoval aj s RTC DS1307 a DS3231. Keďže teplota okolia môže ovplyvniť DS1307, usadil som sa na DS3231. Aj keď DS1307 je možné použiť aj voliteľne. V rôznych testoch porovnávajúcich RTC vo vzťahu k driftu (tj. Nesprávny čas) vyšla DS3231 ako presnejšia, ale rozdiel v použití oboch senzorov nie je taký veľký.

Samozrejme, ak sa vo svojom projekte môžete ľahko pripojiť na internet, môžete si stiahnuť čas priamo a nepotrebujete hodiny v reálnom čase. Tento projekt však predpokladá, že jednoduché internetové pripojenie nie je k dispozícii, a je navrhnutý tak, aby fungoval bez neho.

Ak používate „nástennú bradavicu“, nemusí mať mimoriadna spotreba energie veľký význam. Ak však napájate displej z batérie, znížená spotreba energie predĺži jej životnosť. Tento návod a náčrt nižšie teda poskytujú spôsob, ako pomocou tlačidla „Vľavo“na kryte LCD zapnúť a vypnúť podsvietenie, aby sa znížila spotreba energie.

Ako bude vidieť v tomto návode, projekt vyžaduje relatívne málo komponentov, pretože väčšinu „zdvíhania ťažkých bremien“vykonávajú senzory a náčrt.

Radšej používam experimentálnu platformu pre mnoho svojich projektov, najmä pre tie, ktoré skončia ako displeje, pretože táto platforma umožňuje, aby boli projekty spracované a zobrazené ako jedna jednotka.

Krok 1: Požadované položky

Požadované položky sú:

- Experimentálna platforma, aj keď by sa projekt dal postaviť bez nej, uľahčuje zobrazenie konečnej stavby.

- Nepájivá doska so 400 bodmi

- LCD štít s tlačidlami

- Digitálny snímač teploty a vlhkosti DHT22 (AOSONG AM2302).

- Hodiny v reálnom čase, vybral som DS3231 (DS1307 však bude fungovať s kódom, ktorý tu uvádzate, uistite sa však, že piny GND, VCC, SDA a SCL sú prepojené podobným spôsobom ako DS3231. To znamená, že DS1307 môže byť nahradený za DS3231 jednoduchým zaistením toho, aby sa príslušné kolíky na DS1307RTC zhodovali s príslušnými zásuvkami na doske, prepojovacie vodiče Dupont nebude potrebné presúvať.) Hlavným rozdielom medzi týmito dvoma RTC je ich presnosť, pretože DS1307 môže byť ovplyvnený okolitou teplotou, ktorá môže meniť frekvenciu jeho palubného oscilátora. Oba RTC používajú konektivitu I2C.

- Zásuvky ženského pohlavia, ktoré sa majú spájkovať na kryte LCD. Použil som 5 a 6-kolíkové hlavičky (aj keď vyberiete alternatívny štít, ktorý je tu tiež zobrazený, nebudú potrebné žiadne záhlavia). Samčie kolíkové kolíky je možné nahradiť zásuvkami a ak sa používajú, bude potrebné zmeniť iba pohlavie jednej strany niektorých prepojovacích káblov Dupont.

- Pripojte káble Dupont

- Arduino UNO R3 (namiesto UNO je možné použiť aj iné Arduino, ale mali by byť schopné produkovať a pracovať s napätím 5 V)

- USB kábel na nahranie náčrtu z počítača do UNO

Zariadenie, ako je „nástenná bradavica“alebo batéria na napájanie jednotky UNO po jej naprogramovaní. Na pracovnom stole môžete mať veľa potrebných položiek, aj keď si ich možno budete musieť kúpiť. Ak máte prvých pár, je možné začať čakaním na ostatných. Všetky tieto položky sú ľahko dostupné online prostredníctvom webov ako Amazon.com, eBay.com, Banggood.com a mnohých ďalších

Krok 2: Príprava experimentálnej platformy

Experimentálna platforma je dodávaná vo vinylovom vrecku obsahujúcom plexisklo 120 mm x 83 mm a v malom plastovom vrecku s 5 skrutkami, 5 plastovými podperami (rozperami), 5 maticami a listom so štyrmi nárazníkmi, samolepiacimi nožičkami. Budú potrebné všetky štyri nárazníky, rovnako ako štyri ostatné položky. Nie sú potrebné ďalšie skrutky, dištančné podložky a matice. Taška však neobsahuje návod.

Vinylový vak je najskôr rozrezaný, aby sa odstránil list z plexiskla a malé vrecko. List z plexiskla je na oboch stranách pokrytý papierom, aby bol chránený pri manipulácii a preprave.

Prvým krokom je odlepenie papiera z oboch strán plošiny a odstránenie dvoch listov. Akonáhle je papier odstránený z každej strany, štyri otvory na pripevnenie Arduina k platforme sú dobre viditeľné. Je to najľahšie, ak je akrylový list po odlepení papiera položený štyrmi otvormi vpravo a otvormi najbližšie k sebe a blízko jedného okraja akrylovej dosky smerom k vám (ako je vidieť na priloženom obrázku).

Krok 3: Montáž Arduino UNO alebo klonu na experimentálnu platformu

Doska Arduino UNO R3 má štyri montážne otvory. Priehľadné rozpery sú umiestnené medzi spodnou stranou UNO R3 a hornou stranou akrylovej dosky. Pri práci na svojej prvej experimentálnej doske som urobil chybu, keď som predpokladal, že rozpery sú podložky, ktoré by mali byť umiestnené pod dosku z plexiskla, aby držali matice na mieste - nemali by. Rozpery sú umiestnené pod doskou Arduino UNO, okolo skrutiek potom, čo skrutky prechádzajú montážnymi otvormi UNO. Po prechode doskou skrutky prechádzajú rozperami a potom otvormi v akrylovej doske z plexiskla. Skrutky sú ukončené maticami uzavretými v malom balení. Skrutky a matice by mali byť utiahnuté, aby sa zaistilo, že sa Arduino pri použití nebude pohybovať.

Zistilo sa mi najľahšie začať dierou najbližšie k tlačidlu reset (pozri fotografie) a postupovať po smere hodinových ručičiek okolo Arduina. UNO je pripevnený k doske, ako sa dalo očakávať, jednou skrutkou naraz.

Na otáčanie skrutiek budete potrebovať malý skrutkovač s krížovou hlavou. Zistil som, že objímka na držanie orechov bola celkom nápomocná, aj keď nie potrebná. Použil som ovládače vyrobené spoločnosťou Wiha a dostupné na Amazone [Wiha (261) PHO x 50 a Wiha (265) 4,0 x 60]. Každý malý skrutkovač s krížovou hlavou by však mal fungovať bez problémov a ako už bolo uvedené, skrutkovač nie je v skutočnosti potrebný (aj keď montáž je rýchlejšia, jednoduchšia a bezpečnejšia).

Krok 4: Namontovanie polovičnej veľkosti, 400 spojovacích bodov, Breadboard na experimentálnu platformu

Spodná strana polovičného chleba je pokrytá papierom natlačeným na lepivú podložku. Odstráňte tento papier a pritlačte dosku na chlieb s teraz odhaleným lepiacim podkladom na experimentálnu platformu. Mali by ste sa pokúsiť umiestniť jednu stranu platne rovnobežne so stranou Arduina, ku ktorej je najbližšie. Jednoducho prilepte samolepiacu stranu dosky na akrylovú dosku.

Potom platformu otočte a namontujte štyri dodané plastové nožičky na štyri rohy spodnej strany platformy.

Bez ohľadu na to, akú experimentálnu platformu použijete, po dokončení by ste na ňu mali namontovať Arduino UNO R3 a polovičnú dosku na chlieb a štyri nožičky na spodnej strane, aby bolo možné platformu a breadboard umiestniť na akýkoľvek rovný povrch bez toho, aby sa tento povrch narušil., pričom zostave poskytuje pevnú podporu

Krok 5: LCD štít

Môžete použiť štít, ako je ten, ktorý bol zobrazený vyššie, s už spájkovanými kolíkmi. Takýto štít má však skôr kolíky než zásuvky, takže podľa toho treba zvoliť aj káble do dosky Dupont. Ak je to tak, stačí ho namontovať na UNO. Pri montáži dbajte na to, aby bol štít namontovaný v správnej orientácii, pričom kolíky na každej strane štítu budú zarovnané so zásuvkami na UNO.

Ak použijete štít, ako je ten, ktorý používam tu, bez kolíkov už spájkovaných na svojom mieste. Na spájkovanie na štít odložte bočnice s 5 a 6 zásuvkami. Pri ich spájkovaní by mali byť zásuvky týchto hlavičiek na strane komponentu štítu (pozri fotografie). Akonáhle sú hlavičky spájkované na svojom mieste, môžete postupovať podobným spôsobom ako pre štít zakúpený s už spájkovanými kolíkmi. Rozhodol som sa použiť káble M-M Dupont na rozdiel od káblov M-F, pretože vo všeobecnosti dávam prednosť káblom M-M. Môžete sa však rozhodnúť použiť kolíky na kryte LCD, a nie zásuvky, v takom prípade stačí zmeniť pohlavie na jednej strane prepojovacích káblov Dupont.

Bez ohľadu na to, s ktorým štítom začnete, na konci by ste mali mať štít namontovaný na vrchu Arduino UNO. Buď štít, ten s vopred spájkovanými kolíkmi alebo ten, ktorý ste spájkovali sami so ženskými hlavičkami (alebo hlavičkovými, ak sa rozhodnete), používa niekoľko digitálnych kolíkov. Digitálne piny D0 až D3 a D11 až D13 štít nepoužíva, ale tu nebudú použité. Analógovú zásuvku A0 používa štít na uloženie výsledkov stlačení tlačidiel. Analógové piny A1 až A5 sú teda voľne použiteľné. V tomto projekte, aby som ponechal LCD displej úplne voľný, používal som iba analógové zásuvky a nepoužíval som žiadne digitálne vstupy.

Zistilo sa mi najľahšie použiť nepájivú dosku s mužskými hlavičkami na uchytenie ženských hlavičiek na spájkovanie (pozri fotografie).

Na podsvietenie displeja LCD sa používa digitálny kolík 10 a použijeme ho v našom náčrte na ovládanie napájania LCD, keď sa displej nepoužíva. Konkrétne použijeme tlačidlo „VĽAVO“na štíte na zapnutie a vypnutie podsvietenia, aby sme ušetrili energiu, keď displej nie je potrebný.

Krok 6: Použitie senzora vlhkosti a teploty DHT22

Vložte štyri kolíky DHT22 do polovičnej platne, čím namontujete senzor na dosku.

Očíslil som kolíky DHT22 1 až 4, ako je to znázornené na priloženej fotografii. Napájanie senzora je zabezpečené prostredníctvom kolíkov 1 a 4. Konkrétne pin 1 poskytuje napájanie +5 V a kolík 4 sa používa pre uzemnenie. Pin 3 sa nepoužíva a pin 2 slúži na poskytnutie informácií potrebných pre náš displej.

Pripojte tri piny, ktoré sa používajú na DHT22, pomocou príslušných zásuviek na doske, aby sa pripojili k štítu, a teda k Arduino UNO, nasledovne:

1) Kolík 1 senzora smeruje do 5 V elektrickej zásuvky štítu, 2) Kolík 4 senzora smeruje k jednému z konektorov GND štítu, 3) Pin 2 senzora, dátový výstupný kolík, ide do analógovej zásuvky A1 (porovnajte to s mojím predchádzajúcim Instructable, kde išlo do digitálnej zásuvky 2 na štíte). Aby som ponechal obrazovku LCD úplne bez prekážok, použil som tu skôr analógovú než digitálnu zásuvku. Je dôležité mať na pamäti, že všetky analógové piny je možné použiť aj ako digitálne piny. Aj keď tu je A0 vyhradený pre tlačidlá štítu.

Senzor DHT22 môže poskytovať aktualizované informácie iba každé 2 sekundy. Ak teda senzor položíte na pól viac ako raz za dve sekundy, ako sa to môže vyskytnúť tu, môžete získať výsledky s malým dátumom. V domácnostiach a kanceláriách to nie je problém, najmä preto, že relatívna vlhkosť a teplota sa zobrazujú ako celé čísla bez desatinných miest.

Krok 7: Pridanie hodín reálneho času (RTC)

Použil som šesťpólovú stranu DS3231, aj keď sú potrebné iba štyri kolíky. To malo zaistiť ešte väčšiu stabilitu pre tento RTC po zapojení do breadboardu. Priložený obrázok ukazuje batériu CR2032, ktorú je potrebné zapojiť do zariadenia DS3231 RTC, aby mohla uchovávať informácie aj vtedy, keď je odpojená od iného zdroja napájania. DS1307 aj DS3231 akceptujú rovnakú batériu typu CR2031.

Pripojenia pre DS3231 sú nasledovné:

- GND na DS3231 až GND na LCD kryte

- VCC na DS3231 až 5V na LCD tienidle

- SDA na DS3231 až A4 na štíte LCD

- SCL na DS3231 až A5 na štíte LCD

Keď skončíte, budete mať zapojené káble Dupont A1 (pre DHT22) a A4 a A5 pre kolíky SDA a SCL RTC.

Tiež som zahrnul obrázok voliteľného DS1307 ukazujúci piny, ktoré by bolo potrebné pripojiť. Aj keď sa to z fotky nedá prečítať, malý IC najbližšie k nespájkovaným „dieram“je DS1307Z, čo je RTC. Ďalší malý integrovaný obvod, ktorý je možné vidieť, je EEPROM, ktorú je možné použiť na ukladanie; nie je to použité v nižšie uvedenom náčrte.

Oba RTC spotrebúvajú veľmi málo energie v rozsahu nanoamp, takže hodiny v reálnom čase budú uchovávať informácie a nebudú sa vybíjať, ak sú napájané iba vnútornými batériami. Pravdepodobne je najlepšie vymeniť gombíkovú batériu každý rok, aj keď súčasný odtok je u oboch RTC taký nízky, že by sa mohli nabiť aj niekoľko rokov.

Krok 8: Skica

Táto stránka odstráni menej ako a viac než symboly a text medzi týmito symbolmi. Neunavilo ma preto zahrnúť sem skicu do textu. Ak chcete vidieť náčrt ako napísaný, stiahnite si priložený textový súbor. Sekundy nie sú uvedené v náčrte, ale sú odoslané do skrytých vyrovnávacích pamätí na displeji LCD 1602 hneď za vyrovnávacími pamäťami displeja. Ak teda chcete, aby sa zobrazovali sekundy, nepretržite posúvajte displej doľava a potom doprava.

Do náčrtu som zahrnul súbor hlavičky pre DS3231 a definoval som objekt typu DS3231. Tento objekt sa používa v náčrte na pravidelné získavanie požadovaných informácií o dni v týždni, mesiaci, dni a čase. Tieto informácie pre deň v týždni, mesiac a deň v mesiaci sa priradia premenným char a potom sa výsledky uložené v týchto premenných vytlačia na LCD. Čas sa vytlačí v plnom rozsahu, ale sekundový časový úsek, ako bolo uvedené vyššie, sa odošle do 24-bitových medzipamäte, ktoré sa nezobrazujú, na 1602 LCD displeji, tesne za zobrazené znaky. Ako je uvedené vyššie, na začiatku týchto 24 medzipamäťových znakov sú zobrazené iba hodiny a minúty a sekundy sú skryté.

Podsvietenie LCD displeja je možné v prípade potreby zapnúť a inak vypnúť. Pretože je displej stále aktívny, aj keď je podsvietenie vypnuté, je ho možné čítať pri silnom svetle, aj keď je vypnuté. To znamená, že na čítanie informácií uvedených na displeji LCD nemusí byť zapnuté podsvietenie, ktoré sa aktualizuje, aj keď je vypnuté.

V náčrte uvidíte riadok:

RTC.adjust (DateTime (2016, 07, 31, 19, 20, 00));

Toto používa objekt typu RTC_DS1307 a umožňuje nám jednoducho nastaviť aktuálny dátum a čas. Pri spustení náčrtu zadajte príslušný dátum a čas do tohto riadku. Zistil som, že zadanie minúty za aktuálnym časom, ktoré sa zobrazuje na mojom počítači, viedlo k celkom tesnému priblíženiu sa k skutočnému času (IDE potrebuje trochu času na spracovanie náčrtu a ďalších 10 sekúnd na spustenie náčrtu).

Krok 9: Zobrazenie zostaveného projektu

Zostavený projekt som namontoval na držiak na vizitky (pozri fotografiu). Držiteľ vizitky bol k dispozícii v mojej zbierke „šance a konce“. Keďže mám veľa týchto držiakov, jeden som tu použil. Zostavený projekt by sa však mohol rovnako ľahko zobraziť na držiaku mobilného telefónu atď. Každý držiak, ktorý prenesie zostavený projekt z rovnej polohy do uhla 30-60 stupňov, by mal tiež fungovať.

Krok 10: Potom

Blahoželáme, ak ste postupovali podľa vyššie uvedených krokov, máte teraz svoj vlastný displej, ktorý zobrazuje deň v týždni, kalendár, čas, relatívnu vlhkosť a teplotu.

Ak by ste našli tento návod na pomoc a obzvlášť, ak máte návrhy na zlepšenie alebo rozšírenie svojich znalostí v tejto oblasti, budem rád, keď sa ozvete. Môžete ma kontaktovať na adrese [email protected]. (prosím, nahraďte druhé „i“písmenom „e“a kontaktujte ma.