Saa ya Utabiri wa Hali ya Hewa Kutumia Alarm ya Kale na Arduino: Hatua 13 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Nilikuwa na saa ya kengele iliyovunjika iliyokuwa imelala karibu na nikapata wazo la kuibadilisha kuwa kituo cha utabiri wa saa na hali ya hewa.

Kwa mradi huu utahitaji:

• Saa ya zamani ya kengele ya mviringo
• Arduino Nano
• Moduli ya sensorer ya BME280 (temp, unyevu, shinikizo)
• Moduli ya kuonyesha LCD kutoka Nokia 5110
• Saa ya DS1307 RTC
• Chaja ya betri ya Lithium ya TP4056
• Betri ya zamani ya Li-ion imeokolewa kutoka kwa simu ya rununu
• Moduli ndogo ya nyongeza ya 3.7v hadi 5v
• Mpingaji anayetegemea Mwanga (LDR - mita nyepesi)
• Buzzer (iliyotumiwa kuokolewa kutoka kwa PC ya zamani)
• Vifungo 3 vya kushinikiza
• Kundi la vipinga (2x10k, 270 ohm) na transistor (2N2222A au sawa)
• Bomba fulani pana la kupungua
• chakavu PCB inayotumiwa kama mapambo ya sahani ya mbele
• Cable ya ugani ya Micro-USB (pande zote za kike na za kiume ni Micro-USB)
• 2x8cm bodi ya mfano na waya zingine

Hatua ya 1: Tenganisha kila kitu

Kwanza nilitenganisha saa ya zamani. Kengele, motor, utaratibu wa saa uliovunjika…

Hatua ya 2: Vifungo vya Mipangilio ya Dijiti

Kwa kuwa saa mpya itakuwa ya dijiti kamili na mini-kompyuta ndani, niliongeza vifungo 3 rahisi vinavyoonekana vizuri upande.

Kutumia kipande cha aluminium nilikata kufunika ili kuunda lebo. Herufi za lebo ziliundwa kwa kutumia barua-makonde na alama nyeusi.

Hatua ya 3: Capacitor for the Motor

Nitaweka kengele za zamani kuwezesha kengele na motor. Utaratibu wa saa ya zamani iliyovunjika ilikuwa na capacitor ya kauri na lebo ya 104. Niliiondoa kutoka kwa bodi ya mzunguko na kuiuza moja kwa moja kwa motor - hii itasaidia kuzuia spikes za nguvu wakati wa kuwasha motor wakati wa kengele. Pia ni muhimu kutambua ni kwamba motor itadhibitiwa kupitia transistor lakini zaidi juu ya hii baadaye.

Hatua ya 4: Uso mpya wa Saa

Kwa kuwa niliamua kutengeneza sura mpya kwa saa - nilichukua bodi ya mzunguko kutoka kwenye rundo langu la dampo na nikatumia bastola ya kijenzi kuondoa vifaa vyote haraka. Shimo katikati limetengenezwa kwa skrini ya dijiti ya saa mpya.

Hatua ya 5: Uonyesho wa dijiti kutoka kwa simu ya zamani ya rununu

Kwa mradi huu niliamua kutumia skrini ya LCD kutoka simu ya zamani ya Nokia 5110. Skrini hizi zinapatikana kwa kuuza kama moduli, zina nguvu kidogo sana na kuna maktaba nzuri kwa Arduino. Ikiwa unanunua moduli mpya na skrini ya 5110 - unaokoa sayari kwa sababu moduli zote mpya zimeundwa kutoka kwa simu za 5110, 3110 na 3210!

Hatua ya 6: Kuunganisha Mizunguko

Labda tayari ulifikiri kwamba nilikuwa nikipanga kutumia bodi ya Arduino kudhibiti saa hii. Mradi huo unarudiwa kwa urahisi hata kwa mashabiki wa Kompyuta wa Arduino kwa sababu sikuunda bodi zangu za mzunguko. Ni bodi ya Arduino Nano iliyo na moduli zilizounganishwa nayo - joto la BME280, sensorer ya shinikizo na unyevu, DS1307 RTC saa, sinia ya betri ya Lithium ya TP4056, 3.7v ndogo hadi moduli ya nyongeza ya 5v, Resistor ya Wategemezi wa Nuru (LDR - mita nyepesi) na buzzer (imechukuliwa kutoka kwa PC ya zamani).

Angalia pia michoro - zinaonyesha viunganisho vyote. Nadhani kila kitu ni rahisi kusoma na kuelewa lakini ikiwa una maswali yoyote uliza tu kwenye maoni hapa chini.

Vidokezo vichache juu ya usanidi:

• Motor imeunganishwa moja kwa moja kutoka kwa betri kupitia transistor. Arduino inadhibiti transistor kupitia kontena na pini ya PWM D5.
• Pini D7-12 hutumiwa kwa kontakt LCD. Ground na VCC zimeunganishwa na reli kwenye bodi ya makutano.
• LDR imewekwa kwenye uso wa saa na kipinga + waya 3 zinazotoka ziliuzwa kulia nyuma ya uso wa saa.
• Kwa unganisho la kitufe nilitumia kazi ya ndani ya PULLUP ndani ya Arduino. Kitufe cha Menyu kimeambatanishwa na usumbufu na nikagundua baadaye tu kwamba unaweza pia kutumia PULLUP ya ndani kwa kukatiza pia. Kukatiza kwa kitufe cha Menyu kunahitajika ili nambari isichunguze hali ya vifungo kila wakati.
• Saa itafuatilia na kuonyesha pia hali ya betri ili betri iunganishwe moja kwa moja kubandika A0. Voltage ya betri haijawahi kuwa juu kuliko 4.2V kwa hivyo ni salama kuunganisha betri moja kwa moja kwenye pini ya Analog ya Arduino.
• Buzzer imeunganishwa moja kwa moja na pini ya PWM D6. Ingawa hii sio mazoezi mazuri, niliondoka nayo kwa sababu Arduino Nano angeweza kushughulikia hali ya juu kuliko ilivyoelezwa na pia kwa sababu msemaji hatafanya kazi kila wakati. Usanidi huo huo ungechoma pini kwa urahisi kwenye bodi za ESP kwa hivyo katika kesi hizo ninapendekeza utumie udhibiti wa transistor.
• Saa tayari ilikuwa na swichi kwa hivyo niliamua kuitumia. Inaonekana asili nyuma.

Hatua ya 7: Bodi ya Makutano ya Muunganisho Rahisi

Moduli zote zinahitaji muunganisho mzuri na wa ardhini kwa hivyo niliamua kutumia bodi ya mfano wa 2x8cm na kuuzia 5V na reli za ardhini. Nilifanya pia reli ndogo ya I2C huko pia kwani nilikuwa na moduli kadhaa kutumia kiolesura cha I2C.

Kwa upande mwingine niliuza kalamu za kawaida ili niweze kuunganisha na kukata moduli wakati inahitajika.

Baadhi ya vifaa vya ziada pia viliuzwa huko kama transistor na kontena kwa udhibiti wa magari na kontena la kitufe cha Menyu linalotumia Kukatiza. Nilionyesha skimu katika sehemu iliyopita.

btw Je! unaweza kuona sensorer ya LDR tayari imewekwa kwenye uso wa saa kwenye picha ya kwanza?

Hatua ya 8: Kuanzisha Nguvu

Nilitumia betri ya zamani ya Lithium-ion kutoka kwa simu yangu ya rununu ili kuwezesha saa hii. Kawaida betri za simu za rununu ambazo hubadilishwa bado zina uwezo mzuri ndani yao (angalau nusu ya ilivyokuwa wakati mpya). Faida yao ni kwamba wana mzunguko wa ulinzi wa kutokwa ndani na pia ni nyembamba sana kwa hivyo inaweza kutumika katika hali ndogo za nafasi.

Ili kuunganisha betri umeunganisha waya kwa + na - pini kwenye betri. Usijali, hautaharibu kiini kwa sababu kuna kidhibiti na nafasi tupu kati ya pini na kemikali za seli.

Kwenye picha hii unaweza kuona betri na pia mtawala wa malipo ya TP4056 pamoja na nyongeza ya 5V iliyounganishwa pamoja na kwa betri. Nilitumia neli ya kufunika-kufanya kila kitu kikiwa kimejitenga na kiwe sawa.

Hatua ya 9: Micro USB ya Kuchaji na Kusasisha Firmware

Mara tu nilipokuwa nimeuza kila kitu, nilitia gundi buzzer na sensor ya temp / shinikizo / unyevu kwenye jopo la nyuma. Zote zilitosheana vyema kwenye nafasi zilizopo kutoka kwa vidhibiti vya zamani vya kupiga simu kwa saa.

Ilikuwa wakati wa kufunga bandari ya Micro USB nyuma. Kwa nini Micro USB ikiwa Nano inatumia Mini USB? Kwa sababu tu kwa kaya, nyaya nyingi za USB zinatoka kwa rununu na itakuwa rahisi ikiwa saa ingeweza kuchukua hiyo pia.

Kwa kuwa nilitaka kuitumia kwa kuchaji na kusasisha kazi za saa na hali ya hali ya hewa - nilivua kebo ya USB, nikapeleka waya wa umeme kupitia sinia ya TP4056 na data za Data + / Data- moja kwa moja kwenye tundu la USB la Arduino Nano. Unaweza kuona hii kwenye skimu ambayo nilionyesha katika sehemu zilizopita.

Hatua ya 10: Mkutano wa Mwisho

Ilikuwa sasa wakati wa kupakia kila kitu nyuma kwenye saa ya asili. Nilitumia bomba la kupungua ili kutenga vifaa na moduli. Hata Arduino ilikuwa imefungwa kwa bomba la kupungua.

Hover kwenye picha ya kwanza ili kuona ni wapi kila sehemu iliwekwa.

Hatua ya 11: Kanuni

Kama unavyoona, saa imejaa kabisa ndani. Hii iliruhusu kuunda kitu cha kisasa zaidi kuliko saa ya zamani niliyokuwa nayo - ikizingatiwa kuwa kuna ujuzi wa programu bila shaka. Niliandika nambari ya kwanza lakini nikamwuliza rafiki yangu aingie na anisaidie.

Hadi sasa, badala ya saa yenyewe, hizi ni kazi ambazo mradi huu tayari unasaidia:

• Uonyesho wa saa na tarehe (pamoja na wakati na uanzishaji wa kengele kwenye skrini moja)
• Screen inaangaza katika hali ya giza au wakati harakati inagunduliwa (kulingana na mabadiliko ya nuru)
• Utabiri wa hali ya hewa (Jua, Mawingu, Mvua)
• Kuonyesha joto, shinikizo na unyevu (kwa unyevu itaonyesha ikiwa ni kavu sana)
• Menyu ya mipangilio: kengele, kubadilisha muda, kuwezesha / kulemaza kuonyesha tarehe, kuwezesha / kulemaza arifa za mabadiliko ya hali ya hewa na kubadili kati ya vitengo vya kifalme na metri
• Mipangilio ya kengele imewashwa / imezimwa, kuweka wakati, kuweka melodi na / au kengele za arifa

Nambari mpya:

Nambari itasasishwa baadaye na huduma mpya kwa hivyo hakikisha uangalie tena sasisho za firmware:-)

Ikiwa wewe ni mpya kwa ulimwengu wa Arduino, hizi ni hatua ambazo ningependekeza ufanye:

• Sakinisha dereva wa USB kwa bodi yako (k.m CH340)
• Sakinisha Arduino IDE
• Sakinisha maktaba zinazotumiwa katika mradi huu
• Pakua kutoka kwa GitHub na upakie nambari mpya ya Mradi kwa saa ukitumia kebo ya Micro USB (unaweza kutumia moja kutoka kwa simu ya rununu)

Utabiri wa algorithm ni yafuatayo:

Arduino Nano anapata data mpya kutoka kwa sensorer ya BME280 kila dakika 12. Mzunguko wa kipimo ni masaa 3. Baada ya masaa 3 anuwai ya ufuatiliaji wa shinikizo (kiwango cha juu na cha chini wakati wa masaa 3) hubadilika kulingana na maadili ya wastani wakati wa anuwai ya sasa na thamani ya shinikizo ya sasa. Kila saa mwelekeo wa mabadiliko ya shinikizo na thamani ya sasa ya shinikizo huhifadhiwa. Vitengo vya kPa hutumiwa kwa hesabu ya utabiri.

Kwa sababu ya upungufu wa kumbukumbu ya Nano hesabu ya utabiri ilibidi iwe rahisi. Lakini licha ya kurahisisha, ina uwezo wa kutabiri mvua katika masaa 12-24 ijayo ingawa utabiri sasa hauna matumaini - thamani ya msingi ni "Mawingu ya Hali ya Hewa".

"Hali ya hewa ya jua" - thamani ya sasa ya shinikizo ni kubwa kuliko kawaida kwa alama 7, shinikizo halianguka na tofauti kati ya min na max maadili wakati wa masaa 3 ya mwisho sio zaidi ya alama 2.

Mvua inayowezekana "Hali ya hewa ya Mvua" - shinikizo la sasa ni alama 15 chini kuliko kawaida na tofauti kati ya min & max values ni zaidi ya alama 2 AU Shinikizo linaanguka na tofauti kati ya thamani ya sasa na kawaida ni alama 3 - 30.

Ili kuboresha ubora wa utabiri inashauriwa kubadilisha "urefu" wako katika faili kuu ya nambari. Unaweza kupata urefu wako kwa mfano hapa:

Hatua ya 12: Video ya hatua kwa hatua

Ikiwa ilikuwa ngumu kufuata kile nilichofanya hapo juu, hapa pia ni toleo la video na hatua zote zilizoonyeshwa.

Hatua ya 13: Maneno ya Mwisho

Kwa ujumla, kwa maoni yangu, kiwango cha ugumu wa mradi huu sio juu na mtu yeyote anaweza kuufanya. Kama huna saa ya zamani, unaweza kupata bei rahisi kwenye soko la viroboto vya ndani.

Vipengele vyote ni bei ya chini na vinapatikana kwenye Sparkfun / Aliexpress / eBay / Amazon.

Natumahi mafunzo haya yalikuwa ya kupendeza kwako na ningefurahi ikiwa ungeweza kuunga mkono Maagizo yangu ya kwanza kwenye shindano la Saa.

Mkimbiaji Juu katika Mashindano ya Saa