Monitor teploty Arduino s nízkým výkonem: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

V tomto Instructable stavíme ještě další teplotní monitor pomocí teplotního senzoru DS18B20. Tento projekt je ale jiný. Na baterie vydrží téměř 1,5 roku! Ano! Pomocí nízkoenergetické knihovny Arduino můžeme nechat tento projekt běžet dlouho. Pokračujte ve čtení, abyste se dozvěděli více!

Krok 1: Získejte díly

Díly potřebné k vybudování tohoto projektu jsou tyto:

ATMEGA328P ▶

LCD displej Nokia 5110 ▶

DS18B20 ▶

Fotorezistor ▶

Kondenzátory ▶

16MHz krystal ▶

Rezistory ▶

Multimetr Mastech 8268 ▶

Celkové náklady na projekt v době, kdy píši tento Instructable, jsou nižší než 10 $

Krok 2: Připojte všechny součásti

Nyní, když máte všechny části, spojme je všechny dohromady podle schematického diagramu.

Klíčem k nízké spotřebě energie tohoto projektu je použití holého čipu ATMEGA místo desky Arduino. Protože desky Arduino používají regulátor napětí, aby mohly pracovat s mnoha různými úrovněmi napětí, potřebují více energie. Tento regulátor nepotřebujeme, protože napájíme náš projekt 3AA bateriemi!

V tomto projektu používám displej Nokia 5110 LCD, který je skvělý a při vypnutém podsvícení potřebuje pouze 0,2 mA proudu. Impozantní!

K detekci světla používáme také fotorezistor. Pokud je tedy noc, deaktivujeme LCD displej, abychom šetřili energii.

Dalším malým tajemstvím je knihovna LowPower. Když neměříme teplotu, přepneme Arduino do režimu spánku pomocí knihovny LowPower. Když holý čip ATMEGA spí, vyžaduje pouze 0,06 mA proudu! To znamená, že na 3 bateriích AA můžete spát čip ATMEGA déle než 4 roky!

Díky chytrému návrhu softwaru dosahujeme dobré výdrže baterie. Když je vzhůru, čip ATMEGA potřebuje kolem 10mA proudu. Naším cílem je tedy nechat většinu času spát. Z tohoto důvodu ho probouzíme pouze tehdy, když potřebujeme změřit teplotu, každé dvě minuty. Když probudíme čip ATMEGA, uděláme vše co nejrychleji a okamžitě jdeme znovu spát.

Algoritmus

Projekt se probouzí každé dvě minuty. První věcí, kterou udělá, je povolení fotorezistoru zápisem VYSOKÉHO na digitální pin 6. Přečte hodnotu z fotorezistoru a určí, zda je den nebo noc. Poté zapíše LOW na digitální pin 6, aby se deaktivoval fotorezistor a zachoval se porer. Pokud je noc, deaktivujeme LCD displej, pokud je ZAPNUTÝ a okamžitě přejdeme na dvě minuty spát bez čtení teploty. Není to nutné, protože displej je vypnutý. Tímto způsobem šetříme ještě více energie. Pokud je dostatek světla, povolíme LCD displej, pokud byl deaktivován, odečteme teplotu, zobrazíme ji na obrazovce a na dvě minuty jdeme spát. Tato smyčka pokračuje navždy.

Krok 3: Měření

Jak vidíte na obrázcích, když projekt spí a displej je zapnutý, potřebuje proud 0,26 mA, což je velmi málo, pokud vezmete v úvahu skutečnost, že máme displej!

Když projekt měří teplotu a aktualizuje displej, potřebuje kolem 11,5 mA

A konečně, když je tma a ldr deaktivoval LCD displej Nokia 5110, potřebujeme pouze 0,07 mA, což je skvělé!

Životnost baterie

Abych vypočítal životnost baterie projektu, vytvořil jsem jednoduchý soubor aplikace Excel. Zadal jsem měření z multimetru a jak vidíte, získáme životnost baterie více než 500 dní, pokud budeme měřit teplotu každé 2 minuty! To je s použitím 3AA baterií o kapacitě 2 500mA. Samozřejmě, pokud používáte lepší baterie, jako je Li-Ion 3 400 mAh, můžete svůj projekt nechat běžet déle než 2 roky!

Soubor Excel si můžete stáhnout z tohoto odkazu.

Krok 4: Kód projektu

Kód projektu je velmi jednoduchý. V tomto kusu kódu používáme některé knihovny. Používáme následující knihovny:

• Knihovna s nízkou spotřebou:
• Knihovna teplotních senzorů DS18B20:
• Knihovna LCD Nokia 5110:

Kód projektu se skládá ze dvou souborů. V prvním souboru je kód, který běží na Arduinu. Následující soubor obsahuje několik binárních dat pro ikony, které hlavní program zobrazuje. Oba soubory musíte vložit do složky projektu, aby bylo možné správně kompilovat kód.

Kód je velmi jednoduchý. Najdete ji níže. Veškeré kouzlo se děje ve funkci sleepForTwoMinutes. Při této funkci jsme uvedli Arduino do hlubokého spánku. Problém je v použití časovače hlídacího psa, maximální doba, po kterou můžeme Arduino uspat, je 8 sekund. Vložíme to tedy do smyčky 15krát a dostaneme požadovaný dvouminutový interval

Doufám, že se vám tento projekt líbil. Brzy se uvidíme!