Дисплей настенного измерителя: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Я купил дешевый счетчик карманных часов на eBay, думая, что из него получится интересная новинка. Оказалось, что купленный мною счетчик не подходит, но к тому времени я взял на себя обязательство произвести что-то, что можно было бы повесить на стену и стать предметом разговора.

В центре дисплея находится аналоговый амперметр, который питается от заряженного конденсатора, который разряжается через измеритель, оживляя при этом стрелку указателя.

Светодиодный дисплей отображает движение указателя, обеспечивая привлекательный вид.

Все это управляется микропроцессором Atmel 328, разработанным непосредственно на Arduino Uno, который измеряет текущий уровень освещенности в комнате и случайным образом запускает дисплей, и все они питаются от трех батареек AA.

Запасы

Arduino Uno с процессором Atmel 328… см. Остальной текст

Выбор светодиодов: красный, зеленый и желтый с одним белым

7 резисторов 330R

1 х LDR

1 х 220 мкФ конденсатор

1 резистор 220R

2 резистора по 10 кОм

1 х выпрямительный диод

Подходящий старый амперметр, обычно 100 мкА на полную шкалу

Шаг 1: концепция

На фотографиях рассказывается короткая история: оригинальный измеритель был разработан для использования в ламповых радиоприемниках, потреблял более 100 мА и просто не мог работать с Arduino. Это ранние идеи компоновки дисплеев. В итоге разобрал счетчик с намерением заменить механизм, не очень удачно.

В конце концов я взял старый вольтметр с механизмом 100 мкА, отлично.

Шаг 2: Схема

Первоначальная сборка использовала Arduino для соединения битов в довольно простой системе. Шесть цифровых выводов управляют цветными светодиодами через резисторы 330R.

Один цифровой вывод используется для подачи питания на делитель напряжения LDR, напряжение измеряется на одном из выводов АЦП и используется для оценки текущего уровня освещенности и времени суток.

Один цифровой вывод используется для зарядки конденсатора через диод и резистор 220R.

Измеритель подключается к конденсатору через резистор 10 кОм. Это значение может потребоваться изменить в зависимости от измерения полной шкалы используемого амперметра.

Я также подключил кнопку сброса, которая будет установлена сбоку на витрине.

Наконец, дополнительное соединение выполняется от анода одного из светодиодов, чтобы обеспечить опорное напряжение для проверки уровня напряжения батареи. Эта схема никогда не была очень успешной, и я заменю ее на простой делитель напряжения в следующий раз, когда батареи разрядятся и дисплей будет отключен от стены.

Шаг 3: Реализация

Запуск дисплея от батарей с использованием Arduino Uno был непрактичным, потребление тока было бы слишком высоким, так как большая часть платы активна все время, и я хотел, чтобы дисплей находился на стене нетронутым в течение как минимум шести месяцев. время.

Чтобы снизить потребление тока, схемы дисплея были разработаны с использованием Arduino и макетной платы, схемы были перенесены на матричную плату, а затем окончательно запрограммированный процессор был извлечен из Arduino и вставлен в гнездо на небольшом куске матричной платы вместе с xtal, и соединены вместе ленточным кабелем.

В итоге дисплей проработает полных 12 месяцев на одном комплекте батарей.

Полезный трюк - заменить процессор Atmel в Arduino Uno сокетом ZIF, этот подходит отлично, а затем повторно вставить процессор. Когда проект готов к работе, процессор уже запрограммирован, и его нужно просто удалить и вставить в разъем на последней плате. Когда я покупаю пустые процессоры, я трачу час на установку загрузчиков на все из них, чтобы они были готовы к использованию в любое время.

Шаг 4: Код

Как можно догадаться, код для запуска основного дисплея не очень сложен, но ключевой областью является снижение энергопотребления. Есть два подхода к этому: один - запускать дисплей только тогда, когда его вероятно кто-то увидит, а второй - снизить энергопотребление цепей до минимума.

Перед компиляцией в программе должны быть установлены библиотеки Narcoleptic.

Все задержки в системе реализованы с использованием библиотеки нарколептических средств для режима полного низкого энергопотребления процессора с потребляемой мощностью, измеряемой в несколько наноампер.

Процессор спит по четыре секунды, а при пробуждении запускает случайную процедуру, чтобы определить, не выйдет ли система из спящего режима. В противном случае система спит еще четыре секунды.

Если случайная процедура верна, цепь LDR активируется и выполняется измерение уровня освещенности. Сразу после этого цепь LDR отключается для экономии энергии.

Система работает на четырех оценочных временных периодах.

• Ночь - очень темно, и никто, вероятно, не будет смотреть - ничего не делайте и снова ложитесь спать
• Раннее утро - в первой части вряд ли будут наблюдатели, но ведите статистику как бы днем
• Дневное время - могут быть наблюдатели, но активируйте только аналоговый счетчик, а не светодиоды.
• Вечер - скорее всего, будут наблюдатели, поэтому активируйте полный экран

Система оценивает, что продолжительность дня будет меняться в зависимости от времени года, поэтому вечер расширяется до того, что в противном случае было бы ночью, поскольку продолжительность дня короче, но когда наблюдатели все еще могут присутствовать.

Если время суток подходящее, цифровой выход используется для зарядки конденсатора, а затем отключается. При использовании только аналогового дисплея система снова переходит в спящий режим с отключенными выходными сигналами, и конденсатор разряжается через счетчик, указатель которого, который переместился на полную шкалу, возвращается к нулю.

При активном светодиодном индикаторе система измеряет напряжение на конденсаторе и представляет индикатор бегущего света на основе измеренного напряжения до тех пор, пока оно не упадет ниже порогового значения, когда система находится в спящем режиме.

Второй случайный выбор происходит ближе к концу отображения, чтобы определить, будет ли отображение повторяться или нет, что представляет больший интерес для наблюдателя.

Белый светодиод активируется для освещения лицевой панели счетчика, когда светодиодный дисплей активен.

Библиотека нарколепсиса Питера Найта переводит процессор в полный спящий режим, в котором выходы останутся в том состоянии, в котором они были при переходе в спящий режим, но все внутренние часы останавливаются, за исключением таймера спящего режима, который ограничен четырьмя секундами. Это можно проверить на Arduino, но из-за светодиода питания Arduino и схем USB не достигается такой же экономии энергии.

Система все еще содержит код, который должен был учитывать уменьшение емкости батарей, но это не оказалось полезным. В следующий раз, когда он отключится от стены, я изменю программу, чтобы отображать состояние батареи через светодиоды или амперметр.

В финальной версии сбоку на витрине установлена кнопка сброса. Основная причина этого заключается в том, чтобы разрешить демонстрации посетителям, чтобы система после сброса прошла через свою базовую процедуру 10 раз, прежде чем вернуться к своей обычной случайной процедуре.