PixelMeteo (Màn hình dự báo công suất cực thấp): 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

IOT là một điều tuyệt vời vì cho phép bạn kết nối mọi thứ với internet và điều khiển nó từ xa nhưng có một điều rằng nó cũng rất tuyệt và có đèn led… Nhưng có một điều nữa, hầu hết mọi người không thích dây điện, nhưng họ không 'không muốn thay đổi tế bào pin, vì vậy sẽ thật tuyệt vời nếu nó có thể chạy trong nhiều năm mà không cần thay pin. Với những ý tưởng này đã sinh ra dự án này.

Trước khi bắt đầu, nếu bạn thích Dự án này, hãy cân nhắc để bình chọn Dự án này tại CUỘC THI KHÔNG DÂY VÀ LED tôi sẽ đánh giá cao

Dự án này là một thiết bị theo dõi thời tiết hiển thị dự báo thời tiết trong giờ tới với hoạt ảnh pixel retro và có thể hoạt động lên đến 3 năm (gần như trên lý thuyết). Thiết bị này chạy với ESP8266 và kết nối với Accuweather (Đây là một trang web dự báo thời tiết) để lấy thời tiết ở nơi bạn chọn hiển thị hình ảnh động cổ điển pixel với thời tiết và nhiệt độ. Số bên trái là hàng chục và số bên phải là đơn vị của giá trị nhiệt độ. Sau khi hiển thị thông tin, nó sẽ tự tắt để tiết kiệm năng lượng.

Vì vậy, đã đến lúc bắt đầu!

Bước 1: Bạn cần gì?

Tất cả các thành phần đều dễ dàng tìm thấy trên eBay hoặc một số web Trung Quốc như Aliexpress hoặc Bangood. Trong phần lớn tên các thành phần, tôi đã đính kèm một liên kết đến sản phẩm. Một số thành phần như điện trở được bán theo gói, vì vậy nếu bạn không muốn có quá nhiều điện trở, bạn nên mua ở cửa hàng địa phương.

Công cụ

• máy in 3D.
• Bộ lập trình FTDI USB sang TTL
• Hàn

Các thành phần

• WS2812 61 Vòng đệm: 13 €
• ESP8266-01: 2,75 €
• 2x 2N2222A: 0,04 € (Bất kỳ bộ chuyển đổi NPN tương tự nào sẽ hoạt động)
• BC547 hoặc 2N3906: 0,25 € (Bất kỳ bóng bán dẫn PNP nào tương tự sẽ hoạt động và bạn có thể tìm thấy giá rẻ hơn ở một cửa hàng địa phương)
• Điện trở 3X 220 Ohm: Nó có thể là khoảng 0,1 € liên kết dành cho một bộ điện trở.
• Khoan PCB 40x60mm: 1,10 € (Bạn chỉ cần 40x30mm).
• 1 Tụ điện 470uF / 10V
• Dây điện
• 3 ô AAA

Bước 2: Mạch điện và cách thức hoạt động

Để hiển thị cách nó hoạt động, tôi đã đính kèm hai bức ảnh, bức đầu tiên là chế độ xem protoboard trong Fritzing (tôi cũng tải tệp lên) và bức thứ hai là sơ đồ trong Eagle cũng có thiết kế PCB. Mặc dù có một vài thành phần "tương tự", là một mạch khá đơn giản.

Hoạt động của mạch này là: Khi bạn nhấn nút, mạch của bóng bán dẫn NPN và PNP, cấp nguồn cho ESP8266 và LEDS. Loại mạch này được gọi là “Nút chốt”, bạn có thể xem giải thích hay về loại mạch này hoặc tại đây. Khi mọi thứ hoàn tất (Nó đã được hiển thị hình ảnh động), bộ vi điều khiển đưa ra trạng thái cao cho cơ sở của bóng bán dẫn và chúng sẽ tắt mạch. Đó là lý do tại sao nó kết nối đế của bộ chuyển đổi NPN thứ hai với đất.

Lý do sử dụng mạch này là vì chúng tôi muốn có mức tiêu thụ tối thiểu và với cấu hình này, chúng tôi có thể đạt được khoảng 0,75 µA khi tắt, điều này ít nhiều… không có gì. Sự tiêu thụ dòng điện này là do bóng bán dẫn có dòng điện rò rỉ.

Nếu bạn không muốn có một chút lý thuyết, hãy chuyển sang dòng tiếp theo:

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

Tôi không muốn đi sâu vào lý thuyết, nhưng tôi nghĩ rằng sẽ rất tốt nếu biết cách tính toán mức độ tự chủ có thể có trong một thiết bị như thế này. Vì vậy, một chút lý thuyết.

Trong IOT, các thiết bị đạt được thời lượng pin lớn là 50% của thiết bị, vì vậy có một cách để đạt được quyền tự chủ trong nhiều năm: Chỉ bật khi cần thiết và trong một khoảng thời gian rất ít và chúng là bộ hẹn giờ hoặc cảm biến quyết định thời điểm bật lần nữa. Tôi nghĩ điều đó rõ ràng với một ví dụ.

Chụp ảnh một cảm biến độ ẩm trong một khu rừng để ghi lại mức độ ẩm trong một khu vực của khu rừng và khu vực đó khá đột ngột, vì vậy bạn cần một cái gì đó có thể hoạt động trong nhiều năm mà không có sự tương tác của con người và nó cần ở trên 30 giây (Đó là thời gian cần đo lường và gửi thông tin) 12 giờ một lần. Vì vậy, sơ đồ sẽ là: Một bộ hẹn giờ tắt 12 giờ 30 giây với đầu ra của bộ hẹn giờ kết nối với đầu vào nguồn cung cấp của bộ vi điều khiển. Bộ đếm thời gian này luôn bật, nhưng nó có mức tiêu thụ nanoampe.

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

Kết thúc lý thuyết

Sau khi chúng tôi xem ví dụ này, chúng tôi có thể thấy rằng nó khá giống với dự án này, chỉ khác ở chỗ chúng tôi quyết định thời gian nghỉ. Vì vậy, để tính toán thời gian sử dụng pin, chúng ta phải áp dụng công thức kèm theo trong hình và đây là các giá trị để sử dụng:

• Ion: Dòng điện tiêu thụ khi nó bật (Trong trường hợp này phụ thuộc vào thời tiết vì mỗi hoạt ảnh có mức tiêu thụ có thể đi từ 20mA đến 180mA và a)
• Ton: Đã đến lúc rồi. (Trong trường hợp này, mỗi lần bạn khởi động thiết bị sẽ bật trong 15 giây)
• Ioff: Mức tiêu thụ hiện tại khi tắt.
• Toff: Hết giờ. (Đây là cả ngày (tính bằng giây) ít hơn 15 giây nếu chúng ta chỉ bật một lần).
• Dung lượng của pin. (Trong trường hợp này là 3 pin AAA mắc nối tiếp với dung lượng 1500mAh).

Thời gian sử dụng pin phụ thuộc vào số lần bạn bật trong ngày và thời tiết, bởi vì khi trời nắng, có mây, mức tiêu hao hiện tại là khoảng 180 mA nhưng khi trời mưa hoặc có tuyết thì chỉ 50 mA.

Cuối cùng trong Dự án này, chúng ta có thể đạt được 2,6 năm khi áp dụng các giá trị này vào công thức:

• Dung lượng của pin: 1000mAh.
• Ion: 250mA (Trường hợp xấu nhất-> Mây nắng)
• Ioff: 0,75uA
• Tấn: 15 seg (Chỉ bật một lần mỗi ngày)
• Toff: 24 giờ ít hơn 15 giây.

Bức ảnh cuối cùng là PCB đã hoàn thiện nhưng bạn cũng có thể dễ dàng thực hiện trong PCB đã khoan, điều này sẽ tốt hơn nếu bạn không biết cách làm PCB cooper.

Bước 3: Mã hoạt động như thế nào?

Dự án này chạy với ESP8266-01 và Arduino IDE

Tôi đã đính kèm một video với mọi hoạt ảnh và cách sử dụng trường hợp. Chất lượng video không phải là tốt nhất, do hơi khó quay khi chuyển động nhẹ. Khi bạn nhìn bằng mắt, nó sẽ đẹp hơn.

Mã nếu được ghi lại đầy đủ để bạn có thể xem tất cả các chi tiết nhưng tôi sẽ giải thích cách nó hoạt động theo cách "sơ đồ" và những gì nó cần thiết để hoạt động bình thường.

Quy trình làm việc của phần mềm này là:

1. Kết nối với mạng Wi-Fi của bạn. Trong khi kết nối, nó hiển thị một hình ảnh động trong đèn LED.
2. Tạo một ứng dụng khách http và kết nối với Accuweather Web.
3. Gửi JSON Nhận yêu cầu tới Accuweather. Về cơ bản, đây là yêu cầu trên web dự báo cho giờ tiếp theo ở một nơi. Dữ liệu bổ sung: Điều này rất thú vị đối với nhiều dự án bởi vì với thứ này, bạn nhận được dữ liệu từ giá trị xe buýt, tàu điện ngầm, tàu hỏa… hoặc cổ phiếu địa phương của mình. Và với những dữ liệu đó, bạn có thể làm bất cứ điều gì bạn muốn, chẳng hạn như bật còi khi xe buýt của bạn đến hoặc một số giá trị cổ phiếu giảm.
4. Khi chúng tôi nhận được thông tin từ web, chúng tôi cần "Tách" thông tin và lưu vào biến. Các biến được sử dụng tại thời điểm này là: nhiệt độ và biểu tượng sử dụng trên web để hiển thị dự báo.
5. Khi chúng ta có nhiệt độ, nó cần thiết để biến đổi thành số lượng đèn led sẽ được bật và màu sắc cần thiết để sử dụng. Nếu nhiệt độ cao hơn 0º C, màu sắc là màu cam và trong trường hợp khác là màu xanh lam.
6. Tùy thuộc vào giá trị của biến ICON, chúng tôi chọn hoạt ảnh nào phù hợp.
7. Cuối cùng 5 giây sau thiết bị sẽ tự tắt.

Khi chúng ta biết cách hoạt động của nó, chúng ta cần viết một số dữ liệu vào mã, nhưng nó khá dễ dàng. Trong ảnh đính kèm, bạn có thể thấy dữ liệu nào bạn nên thay đổi và dòng nào

Bước đầu tiên: Cần phải có Api Key của Acuweather, hãy truy cập web này và đăng ký-> API Acuweather

Bước thứ hai: Sau khi bạn đăng nhập, hãy truy cập trang web này và làm theo các bước sau. Bạn cần có giấy phép miễn phí và tạo bất kỳ APP nào, bạn chỉ muốn có khóa API.

Bước thứ ba: Để có được vị trí, bạn chỉ cần tìm thành phố mà bạn muốn ở Accuweather và họ sẽ thấy URL và sao chép số được in đậm trong ví dụ:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (Con số này cụ thể cho từng thành phố)

Bước cuối cùng: Giới thiệu dữ liệu Wi-Fi của bạn và tải mã lên Vi điều khiển.

Bước 4: In Bao thư

Để in các phần, tôi đã sử dụng cài đặt này trong Cura:

Phần trên và dưới:

-0,1mm mỗi lớp.

-60 mm / s.

-Không có hỗ trợ.

Phần giữa:

-0,2mm mỗi lớp

-600mm / s

-Hỗ trợ 5%.

Tất cả các bộ phận phải được định hướng như trong ảnh đính kèm

Bước 5: Tham gia mọi thứ

Giải nhất cuộc thi không dây