Автономная метеостанция Arduino: 18 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Резюме

Последний раз, когда я покупал термометр, я видел, что почти всегда есть разница в значениях. Моей задачей было следить за температурой и влажностью в детской комнате. Также была проблема с чтением значений с диапазона 2-3 метров на большинстве термометров, и мне нужно было встать, чтобы увидеть значение температуры, проблема, которая у меня есть с большинством термометров, заключалась в свете. Другая проблема заключалась в том, что я не вижу значение температуры, потому что у него нет подсветки в целях экономии энергии. Я не хочу экономить энергию, мне просто нужно накопить энергию на пару часов, чтобы это устройство заработало, если основная линия электропередачи отключится.

Так что у меня возникла идея:

- Создать градусник с учетом изменения значения температуры.

- Которые могут быть с подсветкой и цветами. - Чтобы объединить все функции, которые есть у обычных термометров: (RTC, Батарея, Мин. Макс. T и т. Д.) - И иметь дополнительные функции, такие как времена года и праздники

Итак, я начал проект раньше, чем через год. На разработку программного обеспечения у меня ушло несколько месяцев. Я создал несколько версий программы и последние 2 недели завершаю проект.

Информация о программном обеспечении устройства

Код Arduino и библиотеки:

Код также загружается на этапе кода.

https://github.com/stlevkov/KT2_144

https://github.com/stlevkov/Arduino-Libraries

Особенности устройства

• Страница загрузки - показывает дату и время последней загрузки прошивки.
• Домашняя страница - отображение времени, даты, значка батареи, значка температуры, значения температуры, значения влажности, Tmax, Tmin, сезонов, праздников, индикатора USB при подключении.
• Страница меню - с температурой, часами, батареей, меню, задним меню
• Страница температуры - позволяет откалибровать датчик DHT.
• Страница часов - позволяет редактировать время и дату.
• Страница батареи - отображение информации о батарее,% в процентах, напряжения в мВ, состояния зарядки
• О странице - отображение информации об авторе
• Функция возврата для выхода из меню
• Прозрачные панели
• RTC долгая жизнь
• Литиевая батарея - до ~ 9 часов (450 мАч)
• Индикатор низкого заряда батареи - значок красного цвета ~ оставшиеся 5 мин.
• Различные цвета для - Низкая, Средняя, Высокая температура
• Сообщения о праздниках и сезонах
• Программируемая розетка - на тыльной стороне
• Пользовательский интерфейс - использование поворотного энкодера

Задняя сторона с платой не будет закрыта, потому что я хочу, чтобы ребенок видел и касался платы, пока устройство не включено. Можно создать какое-то покрытие для тыльной стороны доски.

Шаг 1. Набросайте устройство, нарисуйте исходную идею

Решите, что иметь - сколько страниц, меню, как изменить меню и страницы.

Если у вас есть другие идеи, вы можете изменить их с помощью кода Arduino.

Решите, какую форму вы хотите и что можно сделать легко. Сначала я выбираю 3D-печать, а потом решаю использовать простой материал.

Идея состоит в том, чтобы сверху и снизу были прозрачные стенки, также вы можете создать более тонкий ящик.

Итак, основные части коробки:

1. Спереди - с дисплеем и поворотным энкодером
2. Справа - с модулем RTC
3. Слева - с модулем DHT
4. Сзади - с противоположной стороны платы
5. Вверху - прозрачный с батареей 3,7 В и ползунковым переключателем ВКЛ. / ВЫКЛ.
6. Внизу - прозрачный

Шаг 2: выберите правильные компоненты

1. TP4056 Micro USB Charger 5V 1A 18650 Зарядная плата литиевой батареи - Ebay
2. 1,44 дюйма 128x128 SPI, полноцветный 65K TFT ЖК-дисплей, модуль ST7735 - Ebay
3. Модуль поворотного энкодера KY-040 для Arduino - Ebay
4. Цифровой датчик температуры и влажности DHT22 AM2302 - Ebay
5. Крошечные модули RTC I2C Память 24C32 DS1307 Часы реального времени Плата модуля RTC - Ebay

6. Плата микроконтроллера Pro ATmega328P 16MHz Arduino Pro Mini Module - Ebay

7. 3,7 В 450 мАч Lipo аккумуляторная батарея - Ebay
8. 6-контактный 2-позиционный мини-ползунковый переключатель DPDT On / On - Ebay
9. CR2032 CR 2032 3V таблеточная батарейка - Ebay
10. Прототип медной печатной платы 10x22 см для пайки, односторонняя универсальная - Ebay
11. Мужской и женский 40-контактный разъем 2,54 мм, однорядная полоса - Ebay

Шаг 3: Подготовьте схему подключения

На схеме показано подключение аналогичных датчиков, а дисплей практически такой же.

Для правильного использования контактов см. Код Arduino в шаге «Код».

Загрузите файл fritzing для более подробной информации о распиновке. Наведите указатель мыши на точки на диаграмме, чтобы увидеть точные контакты модулей.

Шаг 4: Дополнительная информация перед запуском - Энергопотребление

В проекте используется аккумулятор на 450 мАч, но можно использовать и больший. Просто взгляните на энергопотребление, чтобы выбрать и рассчитать батарею, подходящую для определенного количества часов использования. При использовании 450 мАч устройство может работать прибл. 9 часов.

В режиме ожидания устройство работает с током около 0,102 А. - Оптимизация энергосбережения здесь не выполняется.

Когда кнопка нажата, подается высокий ток, и он составляет около 0,177 А.

Шаг 5: Подключите дисплей

Дисплей использует для подключения SPI.

Для этого драйвера ST7735 есть библиотека adafruit.

Шаг 6: Подключите модуль RTC

Создайте модификацию печатной платы, чтобы использовать батарею CR2032.

• Удалить D1
• Удалить R4
• Удалить R5
• Удалить R6
• Короткий R6

Более подробную информацию об этой модификации можно найти здесь.

Шаг 7: прикрепите переднюю стенку с дисплеем, часами реального времени, батареей и поворотным энкодером

Если вы хотите загрузить устройство, просто загрузите код с шага «Код» и следуйте остальным шагам, изменяя и присоединяя новые части.

Шаг 8: подготовьте прозрачные стены

Я использую плексиглас толщиной 3 мм. Вы можете использовать аналогичный прозрачный материал. Я использую только одну для нижней стороны.

Шаг 9: Создайте правую стену

Создайте правую боковую стену. Используйте размер CR2032 для отверстия.

Шаг 10: Создайте левую боковую стену

Создайте левую боковую стену. Используйте размер модуля DHT для отверстия.

Шаг 11: Создайте гнездо с универсальной платой и направляющими, подключите RTC, кодировщик, дисплей и дисплей

Подключите и припаяйте все контакты, следуя схеме подключения. Вы можете использовать Arduino UNO с установленным пустым скетчем для программирования Arduino Mini. Необходимые булавки:

• VCC 5 В
• GND
• RX
• Техас
• СБРОС НАСТРОЕК

Не забудьте отключить аккумулятор 3,7 В на этом этапе, если вы загрузите эскиз до того, как закончите с деталями.

Шаг 12: Включите его, прежде чем продолжить

На этом этапе вы сможете включить устройство и использовать все функции.

Используйте предварительный просмотр видео, чтобы узнать, какое программное обеспечение использовалось в версии 1.1. Также на итоговом шаге есть ссылка на github, чтобы увидеть последнее обновление.

Включите устройство, прежде чем переходить к другим шагам, прежде чем закрыть верхнюю крышку, убедитесь, что оно работает нормально.

Шаг 13: Добавьте TP4056 и батарею, припаяйте ползунковый переключатель, добавьте провод для зарядки к контакту 5, припаяйте заднюю программируемую розетку

После каждой пайки проверяйте систему, прежде чем продолжить, убедитесь, что детали исправны.

Шаг 14: Создайте верхнюю крышку

Я использую оргстекло толщиной 0,5 мм из блока power bank.

Шаг 15: Код

Используйте параметры в разделе инициализации, чтобы определить свои предпочтения.

На праздники я использую болгарский. Вы можете редактировать массив, используя праздники в вашей стране.

Устройство показывает 4 сезона, отредактируйте их в коде, который подходит для вашего местоположения.

Если ваши датчики разные, следуйте определениям контактов и отредактируйте их в коде. Я оставил почти все строчки комментариев для лучшего понимания кода.

Протестированные платформы:

• Arduino UNO
• Arduino Pro Mini

Возьмите нужные библиотеки из репозитория, используйте те, которые определены в скетче.

Шаг 16: проверьте устройство перед последними прикосновениями

Устройство идеальное, мое откалибровано -4 * C, я использовал свой кондиционер Toshiba, 2 простых термометра с стенками и два цифровых термометра для его калибровки. Если ваш датчик измеряет разные значения, теперь вы можете изменить его.

Шаг 17: предварительный просмотр интерфейса

Не забудьте отредактировать информацию о прошивке в разделе инициализации кода, чтобы показать свои учетные данные, или оставить все как есть.