ردیاب فاز ماه بی سیم: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

ردیاب فاز قمری یک دستگاه کوچک و نیمه قابل حمل است که به شما امکان می دهد اطلاعات مهم در مورد ماه را جمع آوری کنید. این دستگاه پارامترهایی مانند روشنایی قابل مشاهده ، مرحله ، زمان طلوع و غروب ماه و موارد دیگر را گزارش می کند.

این دستگاه برای هر کسی که به علم یا نجوم علاقه دارد ضروری است و دکوراسیون اداری رومیزی عالی را ارائه می دهد و مطمئناً شروع کننده مکالمه است.

این پروژه نسبتاً ساده است و به یک دستگاه متصل به اینترنت مانند ESP32 نیاز دارد ، اما همیشه می توانید کد را برای کار با سپر WiFi ، سپر اترنت یا هر دستگاه متصل به اینترنت دیگری که دارید ، تنظیم کنید. ردیاب فاز ماه به گونه ای طراحی شده است که از باتری های لیتیوم-پلیمر استفاده می کند و یک صفحه نمایش جوهر E بسیار کارآمد دارد که نه تنها یک صفحه فوق العاده را برای مشاهده فراهم می کند ، بلکه آخرین تصویر را حتی در صورت قطع شدن برق نگه می دارد!

مرحله 1: ثبت اطلاعات نجوم

این مرحله بسیار ضروری است (اگرچه خسته کننده است) زیرا ما از یک API آنلاین برای جمع آوری اطلاعات خود استفاده می کنیم. در حالی که محاسبه مراحل ماه ، روشنایی و غیره امکان پذیر است ، انجام این کار خسته کننده است. API مورد استفاده ما اطلاعات به روز از ایستگاه های آب و هوایی زنده و سیستم های مانیتورینگ را ارائه می دهد ، بنابراین داده هایی که دریافت می کنیم ، نتایج دنیای واقعی هستند و نه مقادیر محاسبه شده.

به Weather Underground بروید ، روی "ثبت نام" کلیک کنید و تمام اطلاعات خود را وارد کنید. حساب کاملاً رایگان است و تماس های API شما نیز تا زمانی که نتایج بیش از حد در دقیقه درخواست نکنید یا از 500 درخواست در روز فراتر نروید. مطمئن شوید که این صفحه را نشانه گذاری کرده اید ، همیشه می توانید بعداً برگردید و از API برای آمار آب و هوا و سایر اطلاعات عالی استفاده کنید. هنگامی که حساب خود را ایجاد کردید ، به سایت API بروید ، روی "کلید خرید" کلیک کنید و طرح رایگان را انتخاب کنید ، فقط باید چند جزئیات وارد کنید و با شناسه کلید توسعه دهنده مشکل خواهید داشت. این شناسه مختص شماست و باید خصوصی نگه داشته شود. من کلید خود را در مثال کد آردوینو ارائه کرده ام که بعداً به آن می پردازیم. شما بیش از حد خوش آمدید که از Key Key من برای اهداف آزمایش استفاده کنید ، اما من اکیداً توصیه می کنم برای خود ثبت نام کنید.

هنگامی که شناسه منحصر به فرد خود را دارید ، می توانید به اطلاعات Astronomy API مراجعه کنید ، که صادقانه بسیار خالی است. یک مثال ساده پیدا خواهید کرد که شبیه این است:

api.wunderground.com/api/8c6dc2e5c6f36de9/a…

این آدرس اینترنتی بسیار مهم است زیرا این چیزی است که ما را با تمام اطلاعاتی که برای ساخت پروژه نیاز داریم به ما می دهد. پیش بروید ، روی پیوند کلیک کنید ، نتایج سیدنی مانند مرحله ماه ، روشنایی و سایر اطلاعات خوب را مشاهده خواهید کرد. به آدرس URL نگاهی بیندازید ، ما سیدنی ، استرالیا و یک کد طولانی را می بینیم که با "8c6dcwe …" شروع می شود. آن کد شناسه کلیدی شما است که قبلاً آن را انتخاب کرده بودیم. آن کد را با شناسه منحصر به فرد خود تغییر دهید و ببینید چگونه کار می کند ، باید دقیقاً همان نتیجه را بگیرید. سعی کنید با مکان ها بازی کنید. برای خودم در آفریقای جنوبی ، از ژوهانسبورگ و ZA استفاده می کنم.

مرحله 2: اجزاء

خب حالا بریم سراغ مطالب جالب. ما به چند جزء نیاز داریم ، نه تعداد زیادی و هیچ کدام از آنها بسیار گران نیستند و من پیوندهای آمازون را برای اجزایی که استفاده کردم ارائه کرده ام. به خاطر داشته باشید که اگر با برنامه نویسی مهارت دارید ، می توانید از هر صفحه نمایش یا دستگاه اینترنتی در دسترس استفاده کنید. برای ساخت خود ، از موارد زیر استفاده کردم:

Waveshare E-Ink SPI صفحه نمایش 4.2 اینچی SPI

• ESP32 Dev Board (عمومی)
• Adafruit Power Boost 500
• باتری لیپو 5000 میلی آمپری
• Stripboard (Protoboard)

شما قطعاً به ابزارهای اساسی مانند:

• آهن لحیم کاری
• لحیم کاری
• مولتی متر
• کالیپرها
• کمی مته را برای جدا کردن آهنگ ها در protoboard مته کنید
• سیم
• برش های سیم
• چسب (چسب داغ کار می کند)
• لپ تاپ با Arduino IDE نصب شده است

تنها ابزار پیشرفته ای که ممکن است به آن احتیاج داشته باشید ، چاپگر سه بعدی برای ایجاد محفظه است. اگر چنین چیزی ندارید ، خوب است ، محوطه خود را از چوب و اره دستی یا هر چیزی که در دسترس دارید بسازید. و بله ، چاپگر سه بعدی من قدیمی و گرد و خاکی است lol.

مرحله 3: نرم افزار کامپیوتر

قبل از اینکه بتوانیم روی مدار و برنامه نویسی کار کنیم ، ابتدا به جدیدترین نسخه Arduino IDE نیاز داریم که در اینجا یافت می شود.

از آنجا که ما از ESP32 با هسته آردوینو استفاده می کنیم ، باید این هسته را روی Arduino IDE نصب کنیم. این راهنمای ساده Github را دنبال کنید که به شما نشان می دهد چه نرم افزار و پیکربندی را باید انجام دهید تا بتوانید از برد ESP32 dev خود در Arduino IDE استفاده کنید.

ما همچنین برای کارکردن سیستم خود به دو کتابخانه اضافی نیاز داریم. اولین کتابخانه Arduino JSON است که به ما امکان می دهد درخواست های JSON را بخوانیم و تجزیه کنیم ، دقیقاً همان چیزی که از Weather Underground دریافت می کنیم. می توانید این دو کتابخانه را از Dropbox شخصی من یا پایین پایین بارگیری کنید. پس از در اختیار داشتن فایل ها ، آنها را استخراج کرده و در پوشه کتابخانه Arduino خود قرار دهید. به طور کلی در C: / Users / YOUR_NAME / Documents / Arduino / libraries قرار دارد. مطمئن شوید که IDE خود را مجدداً راه اندازی می کنید ، در غیر این صورت Arduino اضافات جدید را انتخاب نمی کند. کد اصلی Arduino SRC نیز در آن پوشه قرار دارد. این کتابخانه همچنین شامل یک نسخه اصلاح شده از نمونه ارائه شده از صفحه Waveshare است. فایلها برای اجرا روی ماژول ESP32 با GPIO های خود تغییر کرده اند و من یک "فونت" جدید را اجرا کرده ام که شامل تمام تصاویر مربوط به مراحل مختلف ماه است.

مرحله 4: مدار

بسیار خوب ، مدار این بسیار ساده است و فقط به چند قطعه و سیم نیاز دارد.

ایده کلی این است که ما یک مدار شارژر Lipo داریم ، یک مبدل تقویت کننده که به ما 5V می دهد و سپس ESP32 Dev Kit که ولتاژ را به 3.3V کاهش می دهد. این 3.3 ولت همچنین برای صفحه نمایش Waveshare E-Ink استفاده می شود. بله ، این امر به دلیل افزایش و سپس پایین آمدن با تنظیم کننده خطی کمی ناکارآمد است ، اما ESP32 در محدوده ولتاژ بسیار وحشتناک کار می کند. جایی در حدود 2.5 - 3.6V. این برای پروژه های باتری به ویژه پروژه هایی که از سلولهای لیتیوم پلیمر استفاده می کنند مناسب نیست.

سیم کشی اصلی به شرح زیر است:

• مبدل خروجی 5V Vin & GND را در کیت ESP32 Dev تقویت کنید
• ESP32 3.3V 3.3V & GND صفحه نمایش جوهر E-Ink
• ESP32 PIN 18 CLK E-Ink Display
• ESP32 PIN 23 DIN/MOSI E-Ink Display
• ESP32 PIN 5 CS/SS E-Ink Display
• ESP32 PIN 32 DC E-Ink Display
• ESP32 PIN 33 RST E-Ink Display
• ESP32 PIN34 BUSY E-Ink Display

می بینید که سیم کشی بسیار ساده است و ساخت تخته های DIY من فقط 15 دقیقه طول کشید. قبل از برق رسانی ، مدارهای کوتاه را با مولتی متر بررسی کنید.

همچنین LED ها را از برد تقویت کننده ESP32 و Lipo خود حذف کردم تا در حالت خواب حدود 40 میلی آمپر در مصرف برق صرفه جویی شود. این امر به دوام بیشتر باتری ها کمک می کند. در صورت تمایل می توانید یک سوئیچ تغذیه ، مدار ذخیره انرژی ، قطع خودکار و غیره را پیاده سازی کنید. می توانید این پروژه را گسترش دهید و آن را تا آنجا که می خواهید پیچیده کنید.

مرحله 5: کد

کد را می توانید در پوشه ارائه شده در مرحله 3 پیدا کنید یا می توانید فایل.ino را از پایین بارگیری کنید. شما باید کتابخانه های مرتبط را همانطور که در مرحله 3 ذکر شد نصب کنید تا همه چیز با هم کار کند. برای این مرحله چیزهای زیادی برای گفتن وجود ندارد زیرا کد در شرایط کار ارائه می شود. اطمینان حاصل کنید که SSID و رمز شبکه خود را قبل از آزمایش برنامه قرار دهید ، همیشه می توانید ESP32 WiFi Scan را برای تشخیص هر گونه شبکه بی سیم مجاور اجرا کنید ، اما در برنامه من ، اطلاعات شبکه فقط در کد و کد تنظیم شده است. شاید بتوانید آن را تغییر دهید و بپرسید به چه شبکه ای می خواهید متصل شوید:)

کد نسبتاً ساده است و من در چند هفته آینده مدتی را صرف نظر دادن و اصلاح آن می کنم. ما اساساً به یک شبکه متصل می شویم ، در مورد من ، شبکه خانگی من. سپس سعی می کنیم به Weather Underground متصل شویم و متن JSON را از صفحه وب دریافت کنیم. سپس از کتابخانه ArduinoJSON برای استخراج استفاده می شود. یا کد JSON را در آرایه ها یا رشته هایی تجزیه کنید که به ما اجازه می دهد قبل از نمایش آن به کاربر ، مقادیر را دستکاری کنیم. آخرین بیت کد دقیقاً برای برنامه نویسی GUI است و با آزمایش و خطا انجام شده است. من به صفحه نمایش نگاه کردم ، موقعیت دارایی را افزایش یا کاهش دادم و کد را دوباره اجرا کردم تا اینکه از ظاهر فونت ، طرح و تصاویر راضی بودم.

من برای صرفه جویی در مصرف برق ، یک روال خواب عمیق را برای ESP32 پیاده کردم. به طور پیش فرض 60 ثانیه است ، اما من پیشنهاد می کنم مقدار را به چیزی حدود یک یا دو ساعت تغییر دهید زیرا به روز رسانی حداقل برای چند ساعت رخ نمی دهد. مثال ثانیه ها را می پذیرد ، بنابراین مطمئن شوید که تبدیل ها را به درستی انجام داده اید.

من همچنین از برنامه The Dot Factory برای ایجاد آرایه های شش ضلعی برای یک فونت جدید استفاده کردم. این فونت برای تولید "تصاویر" برای مراحل ماه استفاده می شود. اگر می خواهید فایل فونت ها را ویرایش کنید ، مطمئن شوید که از برنامه فوق برای تولید نسل استفاده می کنید. کمی گیج کننده است زیرا کتابخانه E-Ink به خوبی مستند نشده است و بیشتر موفقیت من به دلیل آزمایش و خطا بود. وقتی زمان بیشتری را با این کد صرف می کنم ، Instructable را به روز می کنم تا اطلاعات بیشتری در مورد یافته هایم ارائه دهم.

فونت مورد استفاده برای مراحل ماه باید مطابق یک طرح استاندارد ASCII انجام شود. اگر font24 را در پوشه EPD-master باز کنید ، می توانید طرح بندی را مشاهده کنید که در آن گرافیک اول با یک فاصله سفید مشخص می شود ، دومی یک "!" است. (علامت تعجب) و غیره. خواهید دید که من فونت مربوطه را با استفاده از شماره 3 یا نماد هشتگ در آخرین بیت کد (تابع getLunarChar) می کشم. این به این دلیل است که آردوینو انتظار دارد استاندارد ASCII از 32 تا 127 باشد. زیرا ما از فونت هایی استفاده می کنیم که هیچ ارتباطی با فونت های واقعی ندارند و ماتریس گرافیکی مرحله ماه است ، ما باید اطمینان حاصل کنیم که کاراکتر ASCII به تصویر فاز ماه انتخابی ما ارجاع می دهد. این بدان معناست که از یک! علامت ، فونت قمری ما گرافیک مرحله دوم ماه را در آن لیست به ما نشان می دهد. اگر به فونت مرحله ماه نگاه کنید ، مجموعه ای از مراحل ماه را مشاهده خواهید کرد ، همه با سطوح روشنایی متفاوت. در آینده من کد بیشتری اضافه می کنم تا از همه گرافیکی که پیاده کرده ایم استفاده کنم. در حال حاضر ما فقط از تعداد کمی استفاده می کنیم اما گرافیک قبلاً با فونت مرحله ماه اجرا شده است و برای استفاده از آن فقط باید در کد پیاده سازی شود.

مرحله 6: مونتاژ نهایی

آخرین قسمت از ساخت و رضایت بخش ترین ، فرآیند مونتاژ است. من محوطه ای را طراحی و چاپ سه بعدی کردم که متناسب با صفحه من باشد. این پروژه بسیار DIY است ، هیچ PCB حرفه ای یا یک طرح استاندارد استاندارد وجود ندارد. در بیشتر موارد ، جعبه ای که استفاده کردم به اندازه ای بزرگ است که می تواند هرگونه شارژر لیپو یا مبدل تقویت کننده ای را که برای استفاده انتخاب می کنید در خود جای دهد. تا زمانی که عملکردهای مشابهی را که در این دستورالعمل ذکر شده ارائه می دهند ، باید خوب باشید.

من از 4 پیچ برای نگه داشتن نیمه بالا و پایین محفظه و چسب حرارتی برای نصب مدار DIY استفاده کردم. من از قطره های بسیار کوچک چسب برای نگه داشتن باتری استفاده کردم ، اما اگر زمان بیشتری داشتم ، برای همه لوازم الکترونیکی یک براکت سفارشی می ساختم.

من همچنین تصمیم گرفتم یک سوراخ برای فشار دادن دکمه فشار در پشت ایجاد کنم. این باتری را از مبدل تقویت کننده جدا می کند که اگر قصد ندارید دستگاه را 24 ساعته یا 7 روزه برنامه ریزی کنید مفید است. متأسفانه مبدل تقویت کننده هنوز از برق استفاده می کند حتی اگر ESP32 شما در حالت خواب عمیق باشد.

در کل از نتیجه کار بسیار راضی هستم. من در حین استفاده از ESP32 چیزهای زیادی آموختم و می توانم خود را در آینده در پروژه های مختلف استفاده کنم.

اگر س questionsالی دارید ، با خیال راحت بپرسید ، من بیش از حد مایل به کمک هستم و اگر در این دستورالعمل خطایی پیدا کردید ، لطفاً به من اطلاع دهید.

ویرایش: من در واقع دستگاه CNC را به جای نسخه چاپی سه بعدی یک مورد کوچک انجام دادم ، همان چیزی که در تصاویر برجسته مشاهده می کنید.

ویرایش: در تصاویر برجسته ما ماه کامل را با 99٪ روشنایی می بینیم. از این رو دایره سفید ، با گذراندن ماه از مراحل معمول خود ، تصویر ماه نیز بر این اساس تغییر می کند. با پیشرفت ماه در مراحل خود ، تصاویر بیشتری بارگذاری می شوند تا بتوانید نمای گرافیکی را دریافت کنید.

نفر دوم در چالش فضایی