PixelMeteo (монитор прогноза сверхнизкой мощности): 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Интернет вещей - это круто, потому что вы можете подключать все к Интернету и управлять им удаленно, но есть одна вещь, которая тоже крутая, и это светодиоды … Но есть еще одна вещь: большинству людей не нравятся провода, но они их не любят. Мне не нравится менять элементы батареи, поэтому было бы здорово, если бы он мог работать годами без замены батареи. С этими идеями родился этот проект.

Перед началом, если вам нравится этот проект, пожалуйста, подумайте о том, чтобы проголосовать за него на КОНКУРСЕ БЕСПРОВОДНЫХ И СВЕТОДИОДНЫХ ламп, я буду признателен

Этот проект представляет собой погодный монитор, который показывает прогноз погоды на следующий час с ретро-пиксельной анимацией и может работать до 3 лет (почти теоретически). Это устройство работает с ESP8266 и подключается к Accuweather (который является веб-сайтом прогнозов погоды), чтобы получать информацию о погоде в выбранном вами месте, показывая пиксельную ретро-анимацию с погодой и температурой. Число слева - это десятки, а число справа - единицы значения температуры. После показа информации он сам отключается для экономии энергии.

Итак, пора начинать!

Шаг 1. Что вам нужно?

Все компоненты легко найти на eBay или в некоторых китайских интернет-магазинах, таких как Aliexpress или Bangood. В названии большинства компонентов я прикрепил ссылку на продукт. Некоторые компоненты, такие как резисторы, продаются в упаковках, поэтому, если вы не хотите, чтобы их было так много, рекомендуется покупать их в местном магазине.

Инструменты

• 3д принтер.
• Программатор FTDI USB в TTL
• Припой

Компоненты

• WS2812 61-битное кольцо: 13 €
• ESP8266-01: 2,75 €
• 2x 2N2222A: 0,04 € (подойдет любой аналогичный транзитор NPN)
• BC547 или 2N3906: 0,25 € (подойдет любой аналогичный транзистор PNP, и вы, возможно, найдете дешевле в местном магазине)
• Резистор 3X 220 Ом: может быть около 0,1 €, ссылка предназначена для набора резистора.
• Просверленная печатная плата 40x60 мм: 1,10 € (вам нужно всего 40x30 мм).
• 1 конденсатор 470 мкФ / 10 В
• Провода
• 3 ячейки AAA

Шаг 2: Электрическая схема и как она работает

Чтобы показать, как это работает, я прикрепил две фотографии, первая - это вид прототипной платы во Fritzing (я также загружаю файл), а вторая - это схема в Eagle с дизайном печатной платы. Несмотря на наличие нескольких «аналогичных» компонентов, это довольно простая схема.

Эта схема работает следующим образом: когда вы нажимаете кнопку, схема из транзисторов NPN и PNP питает ESP8266 и светодиоды. Этот вид схемы называется «кнопка фиксации», вы можете увидеть хорошее объяснение этой схемы здесь или здесь. Когда все закончено (была показана анимация), микроконтроллер выдает высокое состояние на базу транзистора, и они выключают схему. Вот почему он соединяет базу второго NPN-транзистора с землей.

Причина использования этой схемы заключается в том, что мы хотим иметь минимальное потребление, и с этой конфигурацией мы могли бы достичь около 0,75 мкА в выключенном состоянии, что более или менее… ничего. Это потребление тока связано с током утечки транзистора.

Если вы не хотите немного теоретизировать, переходите к следующей строке:

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

Я не хочу так глубоко углубляться в теорию, но я думаю, что было бы хорошо знать, как рассчитать, сколько автономии может иметь такое устройство, как это. Итак, немного теории.

В устройствах IOT достигается огромное время автономной работы - 50% устройства, поэтому есть способ добиться многолетней автономности: включение только тогда, когда это необходимо, и на очень короткое время, и таймер или датчик решают, когда включить опять таки. Думаю, это понятно на примере.

Отображение датчика влажности в лесу, который фиксирует уровень влажности в зоне леса, и в этой зоне, это довольно резко, поэтому вам нужно что-то, что могло бы работать годами без вмешательства человека, и оно должно быть на 30 секунд (что это время, необходимое для измерения и отправки информации) каждые 12 часов. Итак, схема будет такой: Таймер, который выключен на 12 часов и на 30 секунд с выходом таймера, подключается к входу питания микроконтроллера. Этот таймер всегда включен, но потребляет наноампер.

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

Конец теории

Как только мы увидели этот пример, мы увидели, что он очень похож на этот проект, только с той разницей, что мы определили время отдыха. Итак, чтобы рассчитать время автономной работы, мы должны применить формулу, показанную на рисунке, и использовать следующие значения:

• Ион: ток, который потребляется, когда он включен (в этом случае зависит от погоды, потому что каждая анимация имеет потребление, которое может варьироваться от 20 мА до 180 мА и а)
• Тон: Время, когда оно идет. (В этом случае при каждом запуске устройство будет включаться на 15 секунд)
• Ioff: потребление тока в выключенном состоянии.
• Toff: Отгул. (Это весь день (в секундах) минус 15 секунд, если мы включаем только один раз).
• Емкость аккумулятора. (В данном случае 3 последовательно соединенных элемента AAA емкостью 1500 мАч).

Время автономной работы зависит от количества включений в течение дня и погоды, потому что в солнечную погоду с облаками потребление тока составляет около 180 мА, а в дождь или снег - всего 50 мА.

Наконец, в этом проекте мы можем достичь 2,6 лет, применяя эти значения к формуле:

• Емкость аккумулятора: 1000 мАч.
• Ион: 250 мА (худший случай-> солнечное облако)
• Ioff: 0,75 мкА
• Тонна: 15 сегментов (включается только один раз в день)
• Время выхода: 24 часа меньше 15 секунд.

Последняя фотография - это готовая печатная плата, но вы также можете легко сделать ее на просверленной печатной плате, что лучше, если вы не знаете, как сделать медную печатную плату.

Шаг 3. Как работает код?

Этот проект работает с ESP8266-01 и Arduino IDE

Я приложил видео с каждой анимацией и случаем использования. Качество видео не самое лучшее, из-за того, что при легком движении было немного сложно записывать. Когда ты видишь своими глазами, это выглядит намного лучше.

Код полностью документирован, так что вы можете видеть все детали, но я собираюсь объяснить, как он работает "схематично" и что необходимо для правильной работы.

Рабочий процесс этого программного обеспечения:

1. Подключается к вашей сети Wi-Fi. Между тем подключается он показывает анимацию в светодиодах.
2. Создайте http-клиент и подключитесь к Accuweather Web.
3. Отправьте в Accuweather запрос на получение JSON. По сути, это запрос в Интернете прогноза на следующий час в каком-либо месте. Дополнительные данные: это очень интересно для многих проектов, потому что с помощью этой штуки вы получаете данные из местного автобуса, метро, поезда… или стоимости акций. И с этими данными вы можете делать все, что захотите, например включать зуммер, когда прибывает ваш автобус, или когда стоимость акций падает.
4. Как только мы получаем информацию из Интернета, ее необходимо «разделить» и сохранить в переменной. На этом этапе используются следующие переменные: температура и значок, используемый в сети для отображения прогноза.
5. Как только у нас будет температура, ее необходимо преобразовать в номер светодиода, который должен быть включен, и какой цвет необходимо использовать. Если температура выше 0º по Цельсию, цвет становится оранжевым, а в противном случае - синим.
6. В зависимости от значения переменной ICON мы выбираем, какая анимация подходит.
7. Наконец, через 5 секунд устройство выключится само.

Как только мы узнаем, как это работает, необходимо записать некоторые данные в код, но это довольно просто. На прикрепленной фотографии вы можете увидеть, какие данные вам следует изменить и в какой строке находятся

Первый шаг: необходимо получить ключ Api для Acuweather, зайдите в этот веб-сайт и зарегистрируйтесь -> API Acuweather

Второй шаг: после входа в систему перейдите на этот сайт и выполните следующие действия. Вам нужно получить бесплатную лицензию и создать любое приложение, вам нужен только ключ API.

Третий шаг: чтобы получить местоположение, необходимо только найти нужный город в Accuweather, и они увидят URL-адрес и скопируют номер, выделенный жирным шрифтом в примере:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (этот номер индивидуален для каждого города)

Последний шаг: представьте свои данные Wi-Fi и загрузите код в микроконтроллер.

Шаг 4: Печать корпуса

Чтобы распечатать детали, я использовал эти настройки в Cura:

Верхняя и нижняя части:

-0,1 мм на слой.

-60 мм / с.

-Без поддержки.

Средняя часть:

-0,2 мм на слой

-600 мм / с

-Поддержка 5%.

Все детали необходимо сориентировать, как на прилагаемом фото

Шаг 5: Объединение всего

Первое место в конкурсе беспроводных технологий