PixelMeteo (مانیتور پیش بینی قدرت فوق العاده کم): 6 مرحله (همراه با تصاویر)

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

IOT یک چیز جالب است زیرا به شما این امکان را می دهد که همه چیز را به اینترنت متصل کرده و آن را از راه دور کنترل کنید ، اما یک چیز وجود دارد که خیلی هم خوب است و هدایت می شود … اما یک چیز دیگر هم وجود دارد ، اکثر مردم سیم را دوست ندارند ، اما آنها دوست ندارم سلول باتری را تغییر دهم ، بنابراین اگر بتواند سالها بدون تغییر باتری کار کند ، بسیار عالی خواهد بود. با این ایده ها این پروژه متولد شد.

قبل از شروع ، اگر این پروژه را دوست دارید ، لطفاً به این پروژه رای دهید در مسابقه بی سیم و LED من قدردانی خواهم کرد

این پروژه یک مانیتور آب و هوا است که پیش بینی آب و هوا را برای ساعت آینده با یک تصویر متحرک پیکسل یکپارچهسازی با سیستمعامل نشان می دهد و می تواند تا 3 سال کار کند (تقریباً نظری). این دستگاه با ESP8266 کار می کند و به Accuweather (که وب پیش بینی آب و هوا است) متصل می شود تا آب و هوا را در مکانی که انتخاب می کنید نشان می دهد که یک انیمیشن یکپارچهسازی با سیستمعامل پیکسل را با آب و هوا نشان می دهد. شماره سمت چپ ده ها و شماره سمت راست واحدهای مقدار دما هستند. پس از نمایش اطلاعات ، خود را خاموش می کند تا در مصرف انرژی صرفه جویی کند.

بنابراین زمان شروع است!

مرحله 1: به چه چیزی نیاز دارید؟

همه اجزاء را می توان در eBay یا برخی از وب های چینی مانند Aliexpress یا Bangood پیدا کرد. در اکثر نام اجزاء پیوندی به محصول پیوست کردم. برخی از قطعات مانند مقاومت ها در بسته فروخته می شوند ، بنابراین اگر نمی خواهید مقاومت زیادی داشته باشید توصیه می شود در یک فروشگاه محلی خرید کنید.

ابزارها

• چاپگر سه بعدی.
• برنامه نویس FTDI USB to TTL
• لحیم کاری

اجزاء

• WS2812 61 حلقه بیت: 13 یورو
• ESP8266-01: 2.75 یورو
• 2x 2N2222A: 0.04 € (هرگونه ترانزیتور NPN مشابه کار می کند)
• BC547 یا 2N3906: 0.25 یورو (هر ترانزیستور PNP مشابه کار می کند و شاید بتوانید ارزانتر در یک فروشگاه محلی پیدا کنید)
• مقاومت 3X 220 اهم: می تواند حدود 0.1 یورو باشد ، پیوند مربوط به یک کیت مقاومت است.
• PCB حفاری 40x60mm: 1.10 € (فقط 40x30mm نیاز دارید).
• 1 خازن 470uF/10V
• سیم ها
• 3 سلول AAA

مرحله 2: مدار الکتریکی و نحوه عملکرد آن

برای نشان دادن نحوه عملکرد ، دو عکس را ضمیمه کردم ، اولین مورد نمای صفحه اصلی در Fritzing است (همچنین فایل را بارگذاری می کنم) و دومی شماتیک در Eagle با طراحی PCB است. با وجود داشتن چند جزء "آنالوگ" ، یک مدار کاملاً ساده است.

عملکرد این مدار این است: وقتی دکمه را فشار می دهید ، مدار ترانزیستورهای NPN و PNP ، ESP8266 و LEDS را تغذیه کنید. این نوع مدار "دکمه چسباندن" نامیده می شود که می توانید توضیح خوبی در مورد این نوع مدارها در اینجا یا اینجا مشاهده کنید. وقتی همه چیز به پایان رسید (تصویر متحرک نشان داده شده است) ، میکروکنترلر حالت بالایی را به پایه ترانزیستور می دهد و آنها مدار را خاموش می کنند. به همین دلیل است که پایه انتقال دهنده دوم NPN را به زمین متصل می کند.

دلیل استفاده از این مدار این است که ما می خواهیم حداقل مصرف را داشته باشیم و با این پیکربندی می توانیم در زمان خاموش بودن به 0.75 میکرو آمپر برسیم ، که کم و بیش … هیچ. این مصرف فعلی به این دلیل است که ترانزیستور دارای جریان نشتی است.

اگر نمی خواهید کمی تئوری به خط بعدی بروید:

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

من نمی خواهم این نظریه را خیلی عمیق کنم ، اما فکر می کنم خوب است بدانم چگونه می توان محاسبه کرد که چقدر خودمختاری می تواند دستگاهی مانند این داشته باشد. بنابراین ، کمی نظریه.

در دستگاه های IOT عمر باتری بسیار بالایی 50٪ دستگاه است ، بنابراین راهی برای دستیابی به چندین سال خودمختاری وجود دارد: فقط در مواقع ضروری روشن می شود و برای مدت زمان بسیار کمی و با استفاده از تایمر یا سنسور زمان روشن شدن آنها مشخص می شود. از نو. من فکر می کنم با یک مثال روشن است.

تصویربرداری از سنسور رطوبت در جنگل که میزان رطوبت را در منطقه ای از جنگل نشان می دهد و در آن منطقه کاملاً ناگهانی است ، بنابراین شما به چیزی نیاز دارید که سالها بدون تعامل انسان کار کند و باید 30 ثانیه باشد (که زمان لازم برای اندازه گیری و ارسال اطلاعات) هر 12 ساعت. بنابراین ، شماتیک این است: یک تایمر که 12 ساعت خاموش است و 30 ثانیه با خروجی تایمر به ورودی منبع تغذیه میکروکنترلر متصل می شود. این تایمر همیشه روشن است ، اما دارای مصرف نانوآمپر است.

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

پایان نظریه

هنگامی که این مثال را دیدیم ، می توانیم ببینیم که این پروژه کاملاً شبیه به این پروژه است ، با این تفاوت که ما زمان تعطیلات را تعیین کردیم. بنابراین برای محاسبه طول عمر باتری باید فرمول پیوست شده در تصویر را اعمال کنیم و این مقادیر مورد استفاده است:

• یون: جریان مصرفی هنگام روشن بودن (در این مورد بستگی به آب و هوا دارد زیرا هر انیمیشن دارای مصرفی است که می تواند از 20mA به 180mA و a برسد)
• تن: زمانی که روشن است. (در این حالت هر بار که دستگاه را راه اندازی می کنید 15 ثانیه روشن می شود)
• Ioff: مصرف فعلی هنگامی که خاموش است.
• تاف: زمان تعطیلی (اگر فقط یک بار روشن شود تمام روز (در ثانیه) کمتر از 15 ثانیه است).
• ظرفیت باتری. (در این مورد 3 سلول AAA به صورت سری با ظرفیت 1500mAh).

طول عمر باتری به تعداد دفعاتی که در روز روشن می کنید و آب و هوا بستگی دارد ، زیرا هنگامی که هوا آفتابی است با ابر ، تخلیه فعلی حدود 180 میلی آمپر است ، اما وقتی باران یا برف می بارد فقط 50 میلی آمپر است.

سرانجام در این پروژه ما می توانیم 2.6 سال به این ارزشها برسیم و فرمول زیر را اعمال کنیم:

• ظرفیت باتری: 1000 میلی آمپر ساعت
• یون: 250mA (بدترین حالت-> ابر آفتابی)
• خروجی: 0.75uA
• تن: 15 گرم (فقط یک بار در روز روشن می شود)
• پیش پرداخت: 24 ساعت کمتر 15 ثانیه

عکس آخر PCB تمام شده است اما شما همچنین می توانید به راحتی آن را در یک PCB حفاری انجام دهید که اگر نمی دانید چگونه یک PCB کوپر را انجام دهید بهتر است.

مرحله 3: کد چگونه کار می کند؟

این پروژه با ESP8266-01 و Arduino IDE اجرا می شود

من یک ویدیو با هر انیمیشن و استفاده از مورد ضمیمه کردم. کیفیت ویدئو بهترین نیست ، زیرا ضبط در یک حرکت سبک کمی دشوار است. وقتی با چشمان خود می بینید خیلی بهتر به نظر می رسد.

اگر کد کاملاً مستند باشد ، بنابراین می توانید تمام جزئیات را مشاهده کنید ، اما من قصد دارم نحوه عملکرد آن را به صورت "شماتیک" و آنچه برای کار صحیح ضروری است توضیح دهم.

گردش کار این نرم افزار به شرح زیر است:

1. به شبکه Wi-Fi شما متصل می شود. در همین حال ، اتصال آن یک انیمیشن در LED ها را نشان می دهد.
2. یک مشتری http ایجاد کنید و به Accuweather Web متصل شوید.
3. ارسال JSON دریافت درخواست به Accuweather. این اساسا از وب پیش بینی ساعت آینده در مکانی را می خواهد. داده های اضافی: این برای بسیاری از پروژه ها بسیار جالب است زیرا با این کار شما از اتوبوس محلی ، زیرزمینی ، قطار یا ارزش سهام اطلاعات خود را دریافت می کنید. و با استفاده از این داده ها می توانید هر کاری را که می خواهید انجام دهید ، به عنوان مثال هنگام ورود اتوبوس یا کاهش ارزش سهام ، زنگ را روشن کنید.
4. هنگامی که اطلاعات را از وب دریافت می کنیم ، باید اطلاعات را "تقسیم" کرده و در متغیر ذخیره کنید. متغیرهای مورد استفاده در این مرحله عبارتند از: دما و نماد استفاده شده در وب برای نمایش پیش بینی.
5. هنگامی که دما را بدست آوردیم ، لازم است به تعدادی از لامپهایی که باید روشن شوند و استفاده از چه رنگی لازم است تبدیل شود. اگر درجه حرارت از 0 درجه سانتیگراد بیشتر باشد ، رنگ نارنجی و در حالت دیگر آبی است.
6. بسته به مقدار متغیر ICON ، ما انتخاب می کنیم که کدام انیمیشن مناسب باشد.
7. سرانجام 5 ثانیه بعد دستگاه خودش خاموش می شود.

هنگامی که می دانیم چگونه کار می کند ، باید برخی از داده ها را در کد بنویسیم ، اما این بسیار آسان است. در عکس پیوست می توانید ببینید کدام داده ها را باید تغییر دهید و در کدام خط هستند

اولین قدم: لازم است یک Api Key of Acuweather به این وب بروید و ثبت نام کنید-> API Acuweather

مرحله دوم: پس از ورود به سیستم ، به این سایت بروید و این مراحل را دنبال کنید. شما باید مجوز رایگان دریافت کنید و هر برنامه ای ایجاد کنید ، فقط کلید API را می خواهید.

گام سوم: برای به دست آوردن موقعیت مکانی ، فقط باید شهر مورد نظر خود را در Accuweather جستجو کنید و آنها آدرس اینترنتی URL را مشاهده کرده و شماره ای را که در مثال برجسته است کپی کنید:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (این شماره مخصوص هر شهر است)

مرحله نهایی: داده های Wi-Fi خود را معرفی کرده و کد را در میکروکنترلر بارگذاری کنید.

مرحله 4: چاپ محفظه

برای چاپ قسمت هایی که از این تنظیمات در Cura استفاده کردم:

قطعات بالا و پایین:

-0.1 میلی متر در هر لایه

-60 میلی متر بر ثانیه

-بدون پشتیبانی

بخش میانی:

-0.2 میلی متر در هر لایه

-600 میلی متر بر ثانیه

-پشتیبانی 5٪

همه قسمتها باید مانند عکس پیوست جهت گیری شوند

مرحله 5: پیوستن به همه چیز

جایزه اول در مسابقه بی سیم