PixelMeteo (monitor predpovedí ultra nízkej spotreby): 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

IOT je skvelá vec, pretože vám umožňuje pripojiť všetko k internetu a ovládať ho na diaľku, ale je tu jedna vec, že je to tiež skvelé a majú diódy LED … Je tu však ešte jedna vec, väčšina ľudí nemá rada káble, ale nie Nemám rád ani výmenu článkov batérie, takže by bolo úžasné, keby mohol fungovať roky bez výmeny batérie. S týmito myšlienkami sa zrodil tento projekt.

Ak sa vám tento projekt páči, skôr než začnete, zvážte prosím hlasovanie o tomto projekte na BEZDRÔTOVEJ A LED SÚŤAŽI, ktorú ocením

Tento projekt je monitor počasia, ktorý pomocou retro pixelovej animácie zobrazuje predpoveď počasia na nasledujúcu hodinu a môže fungovať až 3 roky (takmer teoreticky). Toto zariadenie beží na ESP8266 a pripája sa k Accuweather (čo je web s predpoveďami počasia), aby získal počasie na mieste, ktoré si vyberiete, zobrazovaním pixelovej retro animácie s počasím a teplotou. Číslo na ľavej strane sú desiatky a číslo na pravej strane sú jednotky hodnoty teploty. Po zobrazení informácií sa sám vypne, aby šetril energiou.

Takže je čas začať!

Krok 1: Čo potrebujete?

Všetky komponenty je možné ľahko nájsť na eBay alebo na čínskom webe, ako je Aliexpress alebo Bangood. K väčšine názvov komponentov som pripojil odkaz na produkt. Niektoré súčiastky, ako sú odpory, sa predávajú v balení, takže ak nechcete, aby bolo toľko odporov, odporúča sa kúpiť v miestnom obchode.

Nástroje

• 3D tlačiareň.
• Programátor FTDI USB na TTL
• Spájka

Komponenty

• WS2812 61Bitový krúžok: 13 €
• ESP8266-01: 2,75 €
• 2x 2N2222A: 0,04 € (akýkoľvek podobný NPN transitor by fungoval)
• BC547 alebo 2N3906: 0,25 € (akýkoľvek podobný PNP tranzistor by fungoval a v miestnom obchode by ste mohli nájsť lacnejšie)
• 3X odpor 220 Ohm: Mohlo by to byť okolo 0,1 €, odkaz je na súpravu rezistora.
• Vŕtaná DPS 40x60mm: 1,10 € (Potrebujete iba 40x30mm).
• 1 kondenzátor 470uF/10V
• Drôty
• 3 bunky AAA

Krok 2: Elektrický obvod a jeho fungovanie

Aby som ukázal, ako to funguje, priložil som dve fotografie, pričom prvou je protoboardový pohľad vo Fritzingu (tiež nahrám súbor) a druhou schematicky v Eagle s dizajnom DPS. Napriek tomu, že má niekoľko „analogických“komponentov, je to celkom jednoduchý obvod.

Činnosť tohto obvodu je: Keď stlačíte tlačidlo, obvod tranzistorov NPN a PNP, napájajte ESP8266 a LED diódy. Tento druh obvodu sa nazýva „Západkové tlačidlo“, môžete si pozrieť pekné vysvetlenie tohto druhu obvodu alebo tu. Akonáhle je všetko hotové (Ukázala sa animácia), mikrokontrolér poskytne vysoký stav základni tranzistora a vypne obvod. Preto spája základňu druhého transpondéra NPN so zemou.

Dôvod na použitie tohto obvodu je ten, že chceme mať minimálnu spotrebu a pri tejto konfigurácii by sme mohli dosiahnuť okolo 0,75 µA, keď je vypnuté, čo viac -menej … nič. Táto spotreba prúdu je spôsobená tým, že tranzistor má zvodový prúd.

Ak nechcete trochu teórie, preskočte na nasledujúci riadok:

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

Nechcem ísť tak hlboko do teórie, ale myslím si, že je dobré vedieť, ako vypočítať, koľko autonómie môže mať zariadenie ako je toto. Takže trochu teórie.

V zariadeniach IOT je dosiahnutá obrovská výdrž batérie 50% zariadenia, takže existuje spôsob, ako dosiahnuť roky autonómie: Zapína sa iba vtedy, keď je to potrebné a na veľmi krátku dobu, a pri zapnutí rozhoduje časovač alebo senzor znova. Myslím, že na príklade je to jasné.

Zobrazenie senzora vlhkosti v lese, ktorý zachytáva úroveň vlhkosti v zóne lesa a v tejto zóne je dosť náhly, takže potrebujete niečo, čo by mohlo fungovať roky bez ľudskej interakcie, a musíte to mať 30 sekúnd (čo je čas, ktorý je potrebné zmerať a odoslať informácie) každých 12 hodín. Schéma by teda bola: Časovač, ktorý je vypnutý 12 hodín a 30 sekúnd s výstupom časovača, sa pripája k napájaciemu vstupu mikrokontroléra. Tento časovač je vždy zapnutý, ale spotrebúva nanoampéry.

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

Koniec teórie

Akonáhle sme videli tento príklad, mohli sme vidieť, že je celkom podobný tomuto projektu, iba s tým rozdielom, že sme sa rozhodli pre voľno. Aby sme mohli vypočítať životnosť batérie, musíme použiť vzorec priložený na obrázku a toto sú hodnoty, ktoré treba použiť:

• Ión: prúd, ktorý sa spotrebuje, keď je zapnutý (v tomto prípade závisí od počasia, pretože každá animácia má spotrebu, ktorá môže ísť od 20 mA do 180 mA a)
• Ton: Čas, kedy je zapnutý. (V takom prípade bude zariadenie zapnuté 15 sekúnd).
• Ioff: Aktuálna spotreba, keď je vypnutá.
• Toff: Voľno. (Toto je celý deň (v sekundách) menej ako 15 sekúnd, ak ho zapneme iba raz).
• Kapacita batérie. (V tomto prípade 3 články AAA v sérii s kapacitou 1 500 mAh).

Životnosť batérie závisí od počtu zapnutí za deň a od počasia, pretože keď je slnečno s mrakom, súčasný odtok je okolo 180 mA, ale keď prší alebo sneží, je to iba 50 mA.

Nakoniec v tomto projekte môžeme dosiahnuť 2,6 roka pri použití týchto hodnôt na vzorec:

• Kapacita batérie: 1 000 mAh.
• Ión: 250mA (Najhorší prípad-> Sunny cloud)
• Ioff: 0,75uA
• Ton: 15 seg (zapnite iba raz denne)
• Toff: 24 hodín menej ako 15 sekúnd.

Posledná fotografia je hotový PCB, ale môžete to tiež ľahko urobiť vo vyvŕtanom PCB, čo je lepšie, ak neviete, ako vytvoriť Cooper PCB.

Krok 3: Ako funguje kódex?

Tento projekt beží na ESP8266-01 a Arduino IDE

Ku každej animácii a použitiu prípadu som priložil video. Kvalita videa nie je najlepšia, pretože bolo trochu ťažké nahrať pohybujúce sa svetlo. Keď vidíte očami, vyzerá to oveľa lepšie.

Kód je plne zdokumentovaný, aby ste videli všetky podrobnosti, ale vysvetlím, ako funguje „schematicky“a čo je potrebné na správnu funkciu.

Pracovný tok tohto softvéru je:

1. Pripojí sa k vašej sieti Wi-Fi. Medzitým sa pripája a zobrazuje animáciu v diódach LED.
2. Vytvorte http klienta a pripojte sa k Accuweather Web.
3. Pošlite žiadosť o získanie JSON na Accuweather. V zásade sa na webe pýta predpoveď na ďalšiu hodinu na mieste. Extra údaje: Je to veľmi zaujímavé pre mnoho projektov, pretože s touto vecou získate údaje z miestneho autobusu, metra, vlaku … alebo hodnôt akcií. A s týmito údajmi si môžete robiť, čo chcete, napríklad zapnúť bzučiak, keď vám príde autobus alebo sa zníži nejaká hodnota akcie.
4. Keď dostaneme informácie z webu, je potrebné ich „rozdeliť“a uložiť do premennej. V tomto momente sa používajú tieto premenné: teplota a ikona, ktorá sa na webe používa na zobrazenie predpovede.
5. Akonáhle budeme mať teplotu, je potrebné premeniť na počet LED, ktoré by mali byť zapnuté a akú farbu je potrebné použiť. Ak je teplota vyššia ako 0 ° C, farba je oranžová a v opačnom prípade modrá.
6. V závislosti od hodnoty premennej ICON si vyberieme, ktorá animácia sa hodí.
7. Po 5 sekundách sa zariadenie sám vypne.

Keď vieme, ako to funguje, je potrebné zapísať do kódu niekoľko údajov, ale je to celkom jednoduché. Na priloženej fotografii vidíte, ktoré údaje by ste mali zmeniť a v ktorom riadku sa nachádzajú

Prvý krok: Je potrebné získať Api Key of Acuweather, prejsť na tento web a zaregistrovať sa-> API Acuweather

Druhý krok: Keď sa prihlásite, navštívte tento web a postupujte podľa týchto krokov. Musíte získať bezplatnú licenciu a vytvoriť akúkoľvek aplikáciu, chcete iba kľúč API.

Tretí krok: Na získanie polohy je potrebné iba vyhľadať požadované mesto v Accuweather a oni uvidia adresu URL a skopírujú číslo, ktoré je v príklade vyznačené tučným písmom:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (Toto číslo je špecifické pre každé mesto)

Posledný krok: Predstavte svoje údaje Wi-Fi a nahrajte kód do mikrokontroléra.

Krok 4: Tlač prílohy

Na vytlačenie dielov som použil tieto nastavenia v Cure:

Horné a spodné diely:

-0,1 mm na vrstvu.

-60 mm/s.

-Bez podpory.

Stredná časť:

-0,2 mm na vrstvu

-600 mm/s

-Podpora 5%.

Všetky diely musia byť orientované ako na priloženej fotografii

Krok 5: Spojenie so všetkým

Prvá cena v bezdrôtovej súťaži