Den v týdnu, kalendář, čas, vlhkost/teplota s úsporou baterie: 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Zde je režim úspory energie tím, čím se tento Instructable odlišuje od ostatních příkladů zobrazujících den v týdnu, měsíc, den v měsíci, čas, vlhkost a teplotu. Právě tato schopnost umožňuje spuštění tohoto projektu z baterie, bez požadavku na „bradavici na zdi“.

Zveřejnil jsem dřívější instruktabilní, vlhkostní a teplotní LCD displej s režimem úspory energie: Minimální díly, Zábavný, Rychlý a Velmi levný a na konci tohoto Instructable jsem představil obrázek volitelné úpravy. Tato úprava zahrnovala den v týdnu, kalendář a čas také zobrazené na stejném displeji. Na tomto rozšířeném displeji jsem obdržel řadu zpráv požadujících informace. Zveřejňuji tedy tento Instructable jako úpravu a rozšíření toho dřívějšího.

Abych čtenářům ušetřil problém s hledáním zmíněného dřívějšího Instructable, duplikoval jsem zde některé informace uvedené v tomto Instructable a samozřejmě sem přidávám rozšířené informace, které umožňují také Den v týdnu, Kalendář a Čas být uvedena kromě relativní vlhkosti a teploty. Někteří čtenáři však nemusí potřebovat den v týdnu, kalendář a čas a potřebují pouze zobrazenou vlhkost a teplotu. Pro ty čtenáře bude ten předchozí Instructable fungovat dobře.

Jak jsem zmínil v předchozím Instructable, moje studie neměla vždy nejlepší teplotu, a tak jsem se rozhodl, že by bylo užitečné zobrazit teplotu prostředí na mém stole. Náklady na snímač, který kromě teploty zajišťoval i vlhkost, nebyly nijak vysoké; proto byl do tohoto projektu zahrnut displej vlhkosti.

Vyvstal další požadavek, protože se mě můj manžel často ptal na den v týdnu a/nebo den v měsíci, a tak jsem se rozhodl je zahrnout také na displej. Udělal jsem dvě kopie zde zobrazeného projektu. Jeden pro moji pracovnu a jeden pro místnost v našem domě, kde se často nachází můj manžel. Použil jsem (1) hodiny v reálném čase (RTC) a (2) čidlo vlhkosti a teploty.

Oba snímače vlhkosti/teploty DHT11 a DHT22, které jsem považoval, poskytují výsledky teploty ve stupních Celsia. Naštěstí jde o snadný převod na Fahrenheit (formát používaný v USA, kde se nacházím). Níže uvedená skica poskytuje kód, který lze snadno upravit tak, aby zobrazoval teplotu ve stupních Celsia, pokud se právě tam používá.

Zvažoval jsem jak snímače DHT22, tak DTH11, a usadil jsem se na DHT22, i když o něco dražší. DHT11 lze často zakoupit za méně než 2 $, zatímco DHT22 často najdete za méně než 5 $. Pokud je zakoupíte přímo z Číny, mohou být náklady ještě nižší. Pokud bych chtěl zobrazit pouze teplotu, mohl jsem místo DHT22 použít snímač TMP36 a dosáhnout jistých úspor, a ve skutečnosti jsem tak postavil svůj dřívější DIY projekt. Rozhodl jsem se však zahrnout zobrazení relativní vlhkosti mezi další položky zobrazené v tomto projektu.

DHT22 je o něco přesnější než DHT11. Mírně vyšší náklady na DHT22 se tedy zdály rozumné. Obě zařízení DHT obsahují kapacitní senzory vlhkosti. Tyto snímače vlhkosti jsou široce používány pro průmyslové a komerční projekty. I když nejsou extrémně přesné, jsou schopné fungovat při relativně vysokých teplotách a mají ve svém okolí přiměřenou odolnost vůči chemikáliím. Měří změny v dielektriku, které jsou vytvářeny relativní vlhkostí jejich okolí. Naštěstí jsou změny kapacity ve vztahu k vlhkosti v podstatě lineární. Relativní přesnost těchto senzorů lze snadno zjistit umístěním dvou z nich vedle sebe. Pokud je to provedeno, bude zřejmé, že pro relativní vlhkost se liší nejvýše o 1 nebo 2 procentní body.

Senzory DHT11/22 lze navzájem snadno nahradit. V závislosti na případných nákladových omezeních lze zvolit jeden ze snímačů. Oba se dodávají v podobných 4pólových balíčcích, které jsou zaměnitelné, a jak brzy uvidíme, na vytvoření zde uvedeného zobrazení vlhkosti a teploty na ploše budou potřeba pouze 3 ze 4 pinů na každém balíčku. Ačkoli jsou k použití zapotřebí pouze tři kolíky, čtyři kolíky poskytují dodatečnou stabilitu, když jsou tyto snímače DHT umístěny/namontovány na prkénko.

Podobným způsobem jsem zvážil jak RTC DS1307, tak DS3231. Protože okolní teplota může ovlivnit DS1307, usadil jsem se na DS3231. Ačkoli DS1307 lze volitelně použít. V řadě testů porovnávajících RTC ve vztahu k driftu (tj. Špatný čas) vyšel DS3231 jako přesnější, ale rozdíl v použití obou senzorů není tak velký.

Samozřejmě, pokud se ve svém projektu můžete snadno připojit k internetu, můžete si stáhnout čas přímo, a tak nepotřebujete hodiny v reálném čase. Tento projekt však předpokládá, že snadné připojení k internetu není k dispozici, a je navržen tak, aby fungoval bez něj.

Pokud používáte „nástěnnou bradavici“, nemusí mít extra spotřeba energie zdrcující význam. Pokud však displej napájíte z baterie, snížená spotřeba energie prodlouží životnost baterie. Tento návod a níže uvedená skica tedy nabízí způsob, jak pomocí tlačítka „Vlevo“na štítu LCD zapínat a vypínat podsvícení, aby se snížila spotřeba energie.

Jak bude vidět v tomto Instructable, projekt vyžaduje relativně málo komponent, protože většinu „těžkého zvedání“provádějí senzory a skica.

Raději používám experimentální platformu pro mnoho svých projektů, zejména pro ty, které skončí jako displeje, protože tato platforma umožňuje projekty zpracovávat a zobrazovat jako jednu jednotku.

Krok 1: Požadované položky

Požadované položky jsou:

- Experimentální platforma, přestože by projekt mohl být postaven bez něj, usnadňuje zobrazení konečné stavby.

- Nepájivá deska se 400 body

- LCD štít s tlačítky

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

- Hodiny reálného času, vybral jsem DS3231 (DS1307 však bude fungovat s kódem, který zde poskytnete, jen se ujistěte, že piny GND, VCC, SDA a SCL jsou připojeny podobným způsobem jako DS3231. To znamená, že DS1307 může být nahrazen DS3231 jednoduše tím, že se ujistíte, že příslušné kolíky na DS1307RTC odpovídají příslušným zásuvkám na desce, propojovací vodiče Dupont nebude nutné přesouvat.) Primárním rozdílem mezi těmito dvěma RTC je jejich přesnost, protože DS1307 může být ovlivněn teplotou okolí, která může měnit frekvenci jeho palubního oscilátoru. Oba RTC používají konektivitu I2C.

- Zásuvky se pájením na stínění LCD. Použil jsem 5 a 6pinové samičí záhlaví (i když vyberete alternativní štít, který je zde také zobrazen, nebudou potřeba žádné záhlaví). Zásuvky mohou být nahrazeny zástrčkovými kolíky, a pokud jsou použity, bude nutné změnit pouze pohlaví jedné strany některého ze zapojovacích vodičů Dupont.

- Dupont připojovací dráty

- Arduino UNO R3 (místo UNO lze použít jiné Arduino, ale měly by být schopné výstupu a zpracování 5v)

- USB kabel pro nahrání vaší skici z počítače do UNO

Zařízení, jako je „nástěnná bradavice“nebo baterie k napájení jednotky UNO po naprogramování. Na pracovním stole můžete mít mnoho potřebných položek, i když si možná budete muset nějaké koupit. Pokud máte prvních pár, je možné začít při čekání na ostatní. Všechny tyto položky jsou snadno dostupné online prostřednictvím webů, jako jsou Amazon.com, eBay.com, Banggood.com a mnoho dalších

Krok 2: Příprava experimentální platformy

Experimentální platforma je dodávána ve vinylovém sáčku s plechem z plexiskla 120 x 83 mm a v malém plastovém sáčku, který obsahuje 5 šroubů, 5 plastových distančních podložek (distančních podložek), 5 matic a list se čtyřmi nárazníky, samolepicí patky. Budou potřeba všechny čtyři nárazníky, stejně jako čtyři ostatní položky. Další šroub, distanční podložka a matice nejsou nutné. Taška však neobsahuje návod.

Zpočátku se vinylový sáček rozřízne, aby se odstranil plexisklový list a malý sáček. List z plexiskla je na obou stranách potažen papírem, aby byl chráněn při manipulaci a přepravě.

Prvním krokem je odloupnutí papíru na obou stranách plošiny a odstranění dvou listů. Jakmile je papír odstraněn z každé strany, čtyři otvory pro připevnění Arduina k platformě jsou dobře vidět. Nejjednodušší je, když po odlepení papíru položíte akrylový list čtyřmi otvory napravo a otvory nejblíže k sobě a poblíž jednoho okraje akrylové desky směrem k sobě (jak je vidět na přiloženém obrázku).

Krok 3: Montáž Arduina UNO nebo klonu na experimentální platformu

Deska Arduino UNO R3 má čtyři montážní otvory. Průhledné rozpěrky jsou umístěny mezi spodní stranu UNO R3 a horní stranu akrylové desky. Při práci na své první experimentální desce jsem udělal chybu, když jsem předpokládal, že rozpěrky jsou podložky, které by měly být umístěny pod desku z plexiskla, aby držely matice na místě - neměly by. Rozpěrky jsou umístěny pod deskou Arduino UNO, kolem šroubů poté, co šrouby procházejí montážními otvory UNO. Po průchodu deskou procházejí šrouby mezerníky a poté otvory v akrylové desce z plexiskla. Šrouby jsou zakončeny maticemi uzavřenými v malém balení. Šrouby a matice by měly být utaženy, aby se zajistilo, že se Arduino při používání nepohybuje.

Zjistil jsem, že nejjednodušší je začít s dírou nejblíže resetovacímu tlačítku (viz fotografie) a postupovat po směru hodinových ručiček kolem Arduina. UNO je připevněn k desce, jak by se dalo očekávat, pomocí jednoho šroubu najednou.

K otáčení šroubů budete potřebovat malý šroubovák s křížovou hlavou. Zjistil jsem, že zásuvka na držení matic byla docela užitečná, i když ne nutná. Použil jsem ovladače od Wiha a dostupné na Amazonu [Wiha (261) PHO x 50 a Wiha (265) 4,0 x 60]. Jakýkoli malý šroubovák s křížovou hlavou by však měl fungovat bez problémů, a jak již bylo uvedeno, nutný šroubovák ve skutečnosti není nutný (ačkoli montáž je rychlejší, jednodušší a bezpečnější).

Krok 4: Namontujte poloviční velikost, 400 spojovacích bodů, prkénko na experimentální platformu

Spodní strana napůl velkého prkénka je pokryta papírem přitlačeným na lepicí podložku. Odstraňte tento papír a přitlačte prkénko s nyní odkrytou lepicí podložkou na experimentální platformu. Měli byste zkusit umístit jednu stranu prkénka rovnoběžně se stranou Arduina, ke které je nejblíže. Jednoduše přitlačte samolepicí stranu prkénka na akrylovou desku.

Poté otočte plošinu a namontujte čtyři plastové nožky, které jsou součástí balení, na čtyři rohy spodní strany plošiny.

Ať už použijete jakoukoli experimentální platformu, po dokončení byste měli mít na sobě namontován Arduino UNO R3 a poloviční prkénko a čtyři nohy na spodní straně, aby bylo možné platformu a prkénko umístit na jakýkoli rovný povrch, aniž by došlo k narušení tohoto povrchu. a zároveň poskytuje pevnou podporu sestavě

Krok 5: LCD štít

Můžete použít štít, jako je ten, který byl zobrazen dříve, s již připájenými piny. Takový štít má však spíše kolíky než zásuvky, takže podle toho je třeba zvolit kabely Dupont pro prkénko. Pokud ano, stačí jej namontovat na UNO. Při montáži dbejte na to, abyste namontovali štít ve správné orientaci, přičemž kolíky na každé straně štítu byly zarovnány s paticemi na UNO.

Pokud používáte štít, jako je ten, který používám zde, bez již připájených kolíků. Odložte stranou samičí záhlaví s 5 a 6 zásuvkami pro pájení na štít. Když je připájíte, zásuvky těchto hlaviček by měly být na straně součásti štítu (viz fotografie). Jakmile jsou hlavičky připájeny na místo, můžete postupovat podobným způsobem jako u štítu zakoupeného s již připájenými piny. Rozhodl jsem se použít kabely M-M Dupont na rozdíl od kabelů M-F, protože obecně dávám přednost kabelům M-M. Můžete se však rozhodnout použít piny na stínění LCD, a ne ženské záhlaví, v takovém případě stačí změnit pohlaví na jedné straně propojovacích kabelů Dupont.

Ať už pro začátek vyberete jakýkoli štít, po dokončení byste měli mít štít namontovaný na Arduino UNO. Buď štít, ten s předpájenými piny nebo ten, který jste pájili sami pomocí samičích záhlaví (nebo mužských záhlaví, pokud se rozhodnete), používá docela dost digitálních kolíků. Digitální piny D0 až D3 a D11 až D13 štít nepoužívá, ale nebudou zde použity. Analogovou zásuvku A0 používá štít k uložení výsledků stisknutí tlačítka. Analogové piny A1 až A5 jsou tedy volně použitelné. V tomto projektu, abych ponechal LCD displej zcela volný, jsem použil pouze analogové zásuvky a nepoužíval žádné digitální vstupy.

Zjistil jsem, že je nejjednodušší použít prkénko s mužskými záhlavími k držení ženských záhlaví pro pájení (viz fotografie).

Pro podsvícení displeje LCD se používá digitální kolík 10 a v náčrtu jej použijeme k ovládání napájení LCD, když se displej nepoužívá. Konkrétně použijeme tlačítko „VLEVO“na štítu k zapnutí a vypnutí podsvícení, abychom šetřili energii, když není potřeba displej.

Krok 6: Použití snímače vlhkosti a teploty DHT22

Vložte čtyři kolíky DHT22 do poloviční velikosti prkénka, čímž namontujete snímač na prkénko.

Očíslil jsem piny DHT22 1 až 4, jak je znázorněno na přiložené fotografii. Napájení senzoru je zajištěno piny 1 a 4. Konkrétně pin 1 poskytuje napájení +5 V a kolík 4 se používá pro uzemnění. Pin 3 se nepoužívá a pin 2 slouží k poskytování informací potřebných pro náš displej.

Připojte tři piny, které se používají na DHT22, pomocí jejich příslušných zásuvek na desce, aby se připojily k štítu, a tedy Arduino UNO, následujícím způsobem:

1) Pin 1 senzoru jde do 5v zásuvky štítu, 2) Pin 4 senzoru jde do jednoho z GND konektorů štítu, 3) Pin 2 senzoru, datový výstupní pin, jde do analogové zásuvky A1 (porovnejte to s mým dřívějším Instructable, kde šel do digitální zásuvky 2 na štítu). Zde jsem použil spíše analogovou než digitální zásuvku, abych nechal obrazovku LCD zcela bez překážek. Je užitečné si uvědomit, že všechny analogové piny lze také použít jako digitální piny. Ačkoli zde je A0 vyhrazena pro tlačítka štítu.

Senzor DHT22 může poskytovat aktualizované informace pouze každé 2 sekundy. Pokud tedy senzor umístíte na pól více než jednou za dvě sekundy, jak se může vyskytnout zde, můžete získat výsledky, které jsou mírně datované. Pro domácnosti a kanceláře to není problém, zejména proto, že relativní vlhkost a teplota jsou zobrazeny jako celá čísla bez desetinných míst.

Krok 7: Přidání hodin reálného času (RTC)

Použil jsem šestipólovou stranu DS3231, i když jsou potřeba pouze čtyři piny. To mělo zajistit ještě větší stabilitu pro tento RTC, když je zapojen do prkénka. Přiložený obrázek ukazuje baterii CR2032, kterou je třeba zapojit do DS3231 RTC, aby mohla uchovávat informace i při odpojení od jiného zdroje napájení. Jak DS1307, tak DS3231 přijímají knoflíkovou baterii CR2031 stejného stylu.

Připojení pro DS3231 jsou následující:

- GND na DS3231 až GND na stínění LCD

- VCC na DS3231 až 5V na stínění LCD

- SDA na DS3231 až A4 na stínění LCD

- SCL na DS3231 až A5 na stínění LCD

Když skončíte, budete mít zapojené kabely Dupont A1 (pro DHT22) a A4 a A5 pro piny SDA a SCL RTC.

Také jsem zahrnul obrázek volitelného DS1307 ukazující piny, které by bylo potřeba připojit. Ačkoli to z fotky nelze vyčíst, malým IC nejblíže nepájeným „děrám“je DS1307Z, což je RTC. Další malý integrovaný obvod, který lze vidět, je EEPROM, kterou lze použít pro ukládání; v náčrtu níže to není použito.

Oba RTC spotřebovávají velmi málo energie, v rozsahu nanoampů, takže hodiny reálného času budou uchovávat informace a nedojdou energie, pokud jsou napájeny pouze interními bateriemi. Pravděpodobně je nejlepší vyměnit knoflíkovou baterii každý rok, i když aktuální odtok je u obou RTC tak nízký, že by se možná mohly nabít na několik let.

Krok 8: Skica

Tento web odstraňuje méně než a více než symboly a text mezi těmito symboly. Neunavilo mě proto zahrnout zde skicu do textu. Chcete -li náčrt vidět jako napsaný, stáhněte si přiložený textový soubor. Sekundy nejsou v náčrtu zobrazeny, ale jsou odeslány do skrytých vyrovnávacích pamětí na displeji 1602 LCD hned za nárazníky zobrazení. Pokud tedy chcete, aby se zobrazovaly sekundy, jednoduše posouvejte displej doleva a pak doprava.

V náčrtu jsem zahrnoval soubor záhlaví pro DS3231 a definoval jsem objekt typu DS3231. Tento objekt se v náčrtu používá k pravidelnému načítání požadovaných informací o dni v týdnu, měsíci, dni a čase. Tyto informace pro den v týdnu, měsíc a den v měsíci jsou přiřazeny proměnným char a poté jsou výsledky uložené v těchto proměnných vytištěny na LCD. Čas je vytištěn v plném rozsahu, ale sekundová část času, jak již bylo uvedeno výše, je odeslána do nezobrazovacích vyrovnávacích pamětí 24 znaků na 1602 LCD, těsně za zobrazené znaky. Jak je uvedeno výše, jsou zobrazeny pouze hodiny a minuty a sekundy jsou skryty na začátku těchto 24 znakových vyrovnávacích pamětí.

Podsvícení displeje LCD lze v případě potřeby zapnout a jinak vypnout. Vzhledem k tomu, že displej je stále aktivní i při vypnutém podsvícení, lze jej číst se silným světlem, i když je vypnutý. To znamená, že podsvícení nemusí být zapnuto, aby bylo možné číst informace zobrazené na displeji LCD, který se stále aktualizuje, i když je vypnutý.

V náčrtu uvidíte řádek:

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

To používá objekt typu RTC_DS1307 a umožňuje nám snadno nastavit aktuální datum a čas. Při spuštění skici zadejte příslušné datum a čas na tomto řádku. Zjistil jsem, že zadáním minuty za aktuálním časem, zobrazeným na mém počítači, došlo k poměrně těsnému přiblížení ke skutečnému času (IDE potřebuje trochu času na zpracování náčrtu a dalších 10 sekund na spuštění náčrtu).

Krok 9: Zobrazení sestaveného projektu

Namontoval jsem svůj sestavený projekt na držák vizitky (viz fotografie). Držitel vizitky byl k dispozici v mé sbírce „šance a konce“. Protože mám mnoho z těchto držáků, jeden jsem zde použil. Sestavený projekt by však mohl být stejně snadno zobrazen na držáku mobilního telefonu atd. Fungovat by měl také jakýkoli držák, který vezme sestavený projekt z ploché polohy do úhlu 30-60 stupňů.

Krok 10: Poté

Gratulujeme, pokud jste postupovali podle výše uvedených kroků, máte nyní vlastní displej zobrazující den v týdnu, kalendář, čas, relativní vlhkost a teplotu.

Pokud jste našli tento Instructable of value, a zvláště pokud máte nějaké návrhy na zlepšení nebo na rozšíření mých znalostí v této oblasti, budu rád, když se ozvete. Můžete mě kontaktovat na [email protected]. (prosím, nahraďte druhé „i“písmenem „e“a kontaktujte mě.