Dia de la setmana, calendari, hora, humitat / temperatura amb estalvi de bateria: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

El mode d'estalvi d'energia aquí és el que diferencia aquest instructible d'altres exemples que mostren el dia de la setmana, el mes, el dia del mes, l'hora, la humitat i la temperatura. És aquesta capacitat la que permet executar aquest projecte des de la bateria, sense el requisit d'una "berruga de paret".

Havia publicat una pantalla LCD instructable, d'humitat i temperatura anterior amb mode d'estalvi d'energia: peces mínimes, divertides, ràpides i molt econòmiques, i al final d'aquest instructable vaig presentar una imatge d'una modificació opcional. Aquesta modificació incloïa el dia de la setmana, el calendari i l'hora que també es mostren a la mateixa pantalla. He rebut diversos missatges que sol·licitaven informació sobre aquesta pantalla augmentada. Per tant, publico aquesta instrucció com a modificació i extensió de la versió anterior.

Per estalviar als lectors el problema d’haver de trobar l’instructible anteriorment esmentat, he duplicat part de la informació presentada en aquest instructable i, per descomptat, incloc la informació augmentada per permetre que el dia de la setmana, el calendari i l’hora també es presentarà a més de la humitat i la temperatura relativa. Tanmateix, és possible que alguns lectors no necessitin el dia de la setmana, el calendari i l’hora, i només necessiten la humitat i la temperatura que es mostren. Per a aquells lectors, aquest Instructable anterior funcionarà bé.

Com esmentava a l’anterior Instructable, el meu estudi no sempre estava a la millor temperatura, així que vaig decidir que seria útil mostrar la temperatura ambient al meu escriptori. El cost d’un sensor que proporcionava humitat, a més de la temperatura, no era prohibitiu; per tant, es va incloure una pantalla d'humitat en aquest projecte.

Va haver-hi un requisit addicional, ja que la meva parella em demanava sovint el dia de la setmana i / o el dia del mes, de manera que vaig decidir incloure-les també a la pantalla. He fet dues còpies del projecte que es mostra aquí. Una per al meu estudi i una per a l'habitació de casa nostra on es troba sovint la meva parella. Vaig utilitzar un (1) rellotge en temps real (RTC) i (2) un sensor d'humitat i temperatura.

Tant els sensors d’humitat / temperatura DHT11 com DHT22 que he considerat proporcionen resultats de temperatura en centígrads. Afortunadament és una conversió fàcil a Fahrenheit (el format utilitzat als EUA, que és la meva ubicació). L’esbós següent proporciona un codi que es pot modificar fàcilment per mostrar la temperatura en centígrads, si és el que s’utilitza allà on es troba.

Vaig tenir en compte tant els sensors DHT22 com DTH11 i em vaig instal·lar al DHT22, encara que una mica més car. El DHT11 sovint es pot comprar per menys de 2 dòlars, mentre que el DHT22 es troba sovint per menys de 5 dòlars. Si es compra directament de la Xina, el cost pot ser encara menor. Si només volgués mostrar la temperatura, hauria pogut utilitzar un sensor TMP36 en lloc del DHT22 i haver realitzat alguns estalvis i, de fet, és així com he construït un projecte de bricolatge encara anterior. Tot i això, vaig decidir incloure la visualització de la humitat relativa entre altres elements que es mostren en aquest projecte.

El DHT22 és una mica més precís que el DHT11. Per tant, el cost lleugerament superior del DHT22 semblava raonable. Tots dos dispositius DHT contenen sensors d’humitat capacitius. Aquests sensors d'humitat són àmpliament utilitzats per a projectes industrials i comercials. Tot i que no són extremadament precisos, són capaços de funcionar a temperatures relativament altes i tenen una resistència raonable als productes químics del seu entorn. Mesuren els canvis d’un dielèctric produïts per la humitat relativa del seu entorn. Afortunadament, els canvis de capacitat són essencialment lineals en relació amb la humitat. La precisió relativa d’aquests sensors es pot veure fàcilment col·locant-ne dos de costat a costat. Si es fa això, es veurà que per a la humitat relativa difereixen, com a màxim, 1 o 2 punts percentuals.

Els sensors DHT11 / 22 es poden substituir fàcilment entre si. Depenent de les limitacions de cost, si escau, es pot triar qualsevol dels dos sensors. Tots dos vénen en paquets similars de 4 pins que són intercanviables i, com veurem en breu, només seran necessaris 3 dels 4 pins de qualsevol paquet per construir la pantalla d’humitat i temperatura de l’escriptori que es presenta aquí. Tot i que només es necessiten tres pins per utilitzar-los, els quatre pins proporcionen una estabilitat addicional quan aquests sensors DHT es col·loquen / munten en una placa.

De manera similar, vaig considerar els RTC DS1307 i DS3231. Com que la temperatura ambient pot afectar el DS1307, em vaig conformar amb el DS3231. Tot i que el DS1307 es pot utilitzar opcionalment. En una varietat de proves que comparaven els RTC en relació amb la deriva (és a dir, equivocar-se en el temps), el DS3231 va resultar ser més precís, però la diferència en utilitzar qualsevol dels dos sensors no és tan gran.

Per descomptat, si us podeu connectar fàcilment a Internet al vostre projecte, podeu baixar l’hora directament i, per tant, no necessiteu un rellotge en temps real. Tanmateix, aquest projecte suposa que no hi ha una connexió a Internet fàcil i no està disponible i està dissenyat per funcionar sense cap.

Si utilitzeu una "berruga de paret", el consum d'energia addicional pot no tenir una importància aclaparadora. Tot i això, si alimenteu la pantalla des d’una bateria, el consum d’energia reduït augmentarà la vida de la bateria. Per tant, aquest Manual d’instruccions i l’esbós que apareix a continuació us permeten, mitjançant el botó “Esquerre” de la pantalla LCD, activar i desactivar la llum de fons per reduir el consum d’energia.

Com es veurà en aquest manual instructiu, el projecte requereix relativament pocs components, ja que la majoria dels "aixecaments pesats" els realitzen els sensors i l'esbós.

Prefereixo utilitzar una plataforma experimental per a molts dels meus projectes, especialment per a aquells que acabaran com a pantalles, ja que aquesta plataforma permet gestionar i mostrar els projectes com una sola unitat.

Pas 1: els elements necessaris

Els elements obligatoris són:

- Una plataforma experimental, tot i que el projecte es podria construir sense ella, facilita la visualització de la construcció final.

- Una taula de treball de 400 punts

- Un escut LCD amb botons

- Un sensor digital de temperatura i humitat DHT22 (AOSONG AM2302).

- Un rellotge en temps real, he seleccionat el DS3231 (no obstant això, un DS1307 funcionarà amb el codi que es proporciona aquí, assegureu-vos que els pins GND, VCC, SDA i SCL estan connectats de manera similar al DS3231. És a dir, el El DS1307 es pot substituir pel DS3231 simplement assegurant-se que els pins adequats del DS1307RTC coincideixin amb els endolls adequats de la placa, no caldrà moure els cables de connexió Dupont.) La diferència principal entre aquests dos RTC és la seva precisió, ja que El DS1307 es pot veure afectat per la temperatura ambiental que pot canviar la freqüència del seu oscil·lador incorporat. Tots dos RTC utilitzen connectivitat I2C.

- Capçaleres femenines que es poden soldar a l’escut LCD. He utilitzat capçaleres femenines de 5 i 6 pins (tot i que si seleccioneu l’escut alternatiu, que també es mostra aquí, no caldrà cap capçalera). Els passadors de capçalera masculins es poden substituir pels endolls i, si s’utilitzen, només caldrà canviar el gènere d’un costat dels cables de connexió de Dupont.

- Cables de connexió Dupont

- Un Arduino UNO R3 (Altres Arduinos es poden utilitzar en lloc de l’ONU, però haurien de ser capaços de generar i gestionar 5v)

- Un cable USB per carregar el vostre esbós des d’un ordinador a l’ONU

Un dispositiu com ara una "berruga de paret" o una bateria per alimentar l'ONU després de la seva programació. És possible que tingueu molts dels articles necessaris al vostre banc de treball, tot i que és possible que hàgiu de comprar-ne alguns. Si en teniu els primers, és possible començar mentre espereu els altres. Tots aquests articles estan fàcilment disponibles en línia a través de llocs com Amazon.com, eBay.com, Banggood.com i molts més

Pas 2: preparació de la plataforma experimental

La plataforma experimental es presenta en una bossa de vinil que conté una làmina de plexiglàs de 120 mm x 83 mm i una petita bossa de plàstic que conté 5 cargols, 5 separadors de plàstic (separadors), 5 femelles i una làmina amb quatre para-xocs, peus autoadhesius. Es necessitaran els quatre para-xocs, així com quatre dels altres elements. Hi ha un cargol, separador i femella addicionals que no són necessaris. Tot i això, la bossa no conté instruccions.

Inicialment, es talla la bossa de vinil per eliminar la làmina de plexiglàs i la bossa petita. El full de plexiglàs està recobert de paper per les dues cares per protegir-lo en la manipulació i el trànsit.

El primer pas és tornar a pelar el paper a cada costat de la plataforma i treure els dos fulls. Un cop retirat el paper de cada costat, es veuen fàcilment els quatre forats per muntar l’Arduino a la plataforma. El més fàcil és que, després de desprendre el paper, es col·loqui el full acrílic amb els quatre forats a la dreta i els forats més propers i propers a una vora del tauler acrílic, cap a vosaltres (com es pot veure a la imatge adjunta).

Pas 3: muntatge de Arduino UNO o Clon a la plataforma experimental

La placa Arduino UNO R3 té quatre forats de muntatge. Els separadors transparents es col·loquen entre la part inferior d'un UNO R3 i la part superior del tauler acrílic. Treballant en el meu primer tauler experimental, vaig cometre l’error de suposar que els separadors eren rentadores que s’haurien de col·locar sota el tauler de plexiglàs per mantenir les femelles al seu lloc; no haurien de fer-ho. Els separadors es col·loquen a sota de la placa Arduino UNO, al voltant dels cargols després que els cargols passin pels forats de muntatge de l'UNO. Després de passar per la placa, els cargols passen pels separadors i després pels forats de la placa de plexiglàs acrílic. Els cargols s’acaben amb les femelles incloses en el petit paquet. Els cargols i les femelles s’han de tensar per assegurar que l’Arduino no es mogui quan s’utilitzi.

Em va semblar més fàcil començar amb el forat més proper al botó de reinicialització (veure fotos) i treballar en sentit horari al voltant de l’Arduino. La UNO està connectada al tauler, com es podia esperar, mitjançant un cargol a la vegada.

Necessiteu un petit tornavís Phillips per girar els cargols. Vaig trobar que un endoll per contenir les femelles era molt útil, tot i que no era necessari. He utilitzat controladors fabricats per Wiha i disponibles a Amazon [un Wiha (261) PHO x 50 i un Wiha (265) 4,0 x 60]. Tanmateix, qualsevol tornavís petit Phillips hauria de funcionar sense problemes i, com s'ha dit anteriorment, no és necessari un controlador de femella (tot i que fa que el muntatge sigui més ràpid, més fàcil i més segur).

Pas 4: muntar un tauler de pa de mitja mida, 400 punts d'empat, a la plataforma experimental

La part inferior de la tauleta de mida mitjana es cobreix amb paper premsat sobre un suport adhesiu. Traieu aquest paper i premeu la tauleta de suport, amb el suport adhesiu ara exposat, a la plataforma experimental. Heu d’intentar col·locar un costat de la tauleta paral·lela al costat d’Arduino al qual es troba més a prop. Simplement premeu el costat autoadhesiu de la taula sobre el tauler acrílic.

A continuació, gireu la plataforma i munteu els quatre peus de plàstic inclosos a les quatre cantonades de la part inferior de la plataforma.

Sigui quina sigui la plataforma experimental que utilitzeu, quan hàgiu acabat, haureu de muntar-hi tant l'Arduino UNO R3 com una placa de panell de mida mitjana i quatre peus a la part inferior per permetre col·locar la plataforma i la taula de pa sobre qualsevol superfície plana sense que es trenqui aquesta superfície., mentre proporciona un ferm suport al muntatge

Pas 5: l'escut LCD

Podeu utilitzar un escut, com el que es mostra anteriorment amb els passadors ja soldats. Tanmateix, aquest escut té passadors en comptes de sòcols, de manera que els cables de la placa de panell Dupont s'han de triar en conseqüència. Si és així, només cal muntar-lo a l’ONU. Quan feu el muntatge, assegureu-vos de muntar l’escut en l’orientació correcta, amb els passadors de cada costat de l’escut alineats amb els endolls de la UNO.

Si utilitzeu un escut, com el que faig servir aquí, sense passadors ja soldats al seu lloc. Deixeu de banda les capçaleres femenines amb 5 i 6 endolls, respectivament, per soldar-les a l’escut. Els endolls d’aquestes capçaleres haurien d’estar al costat component de l’escut quan els soldeu (vegeu les fotografies). Un cop soldades les capçaleres al lloc, podeu procedir de manera similar a la d’un escut comprat amb els passadors ja soldats. Vaig optar per utilitzar cables Dupont M-M en lloc dels cables M-F, ja que generalment prefereixo els cables M-M. Tanmateix, podeu optar per utilitzar pins a l’escut LCD i no per capçaleres femenines, en aquest cas només cal canviar el gènere d’un costat dels cables de connexió Dupont.

Amb qualsevol escut que seleccioneu per començar, quan hàgiu acabat hauríeu de tenir un escut muntat a sobre d’un Arduino UNO. Ja sigui un escut, el que conté pins prèviament soldats o el que us heu soldat amb capçaleres femenines (o capçaleres masculines si ho desitgeu) utilitza bastants pins digitals. Els pins digitals D0 a D3 i D11 a D13 no són utilitzats per l'escut, però no s'utilitzaran aquí. L'escut utilitza el sòcol analògic A0 per mantenir els resultats de les pulsacions de botons. Per tant, els pins analògics A1 a A5 són d’ús lliure. En aquest projecte, per deixar la pantalla LCD totalment lliure, només he utilitzat els endolls analògics i no he fet servir cap entrada digital.

Em va semblar més fàcil utilitzar un tauler amb capçaleres masculines per subjectar les capçaleres femenines per soldar (veure fotografies).

El pin digital 10 s’utilitza per a la pantalla de fons de la pantalla LCD i l’utilitzarem al nostre esbós per controlar l’alimentació de la pantalla LCD quan no s’utilitza la pantalla. En concret, utilitzarem el botó “ESQUERRA” de l’escut per activar i desactivar la llum de fons per estalviar energia quan la pantalla no sigui necessària.

Pas 6: utilitzar el sensor d'humitat i temperatura DHT22

Introduïu els quatre passadors del DHT22 a la taula de pa de mida mitjana, muntant així el sensor a la taula de pa.

He numerat els pins DHT22 de l'1 al 4 tal com es mostra a la fotografia inclosa. La potència del sensor es proporciona a través dels pins 1 i 4. Concretament, el pin 1 proporciona la potència de + 5v i el pin 4 s’utilitza per a terra. El pin 3 no s'utilitza i el pin 2 s'utilitza per proporcionar la informació necessària per a la nostra pantalla.

Connecteu els tres pins que s’utilitzen al DHT22, mitjançant els seus connectors associats a la placa, per connectar-vos al blindatge i, per tant, a l’Arduino UNO de la següent manera:

1) El pin 1 del sensor va a la presa de corrent de 5v de l’escut, 2) El pin 4 del sensor va a un dels connectors GND de l’escut, 3) El pin 2 del sensor, el pin de sortida de dades, va al sòcol analògic A1 (compareu-ho amb el meu instructable anterior, on anava al sòcol digital 2 del blindatge). He utilitzat un endoll analògic en lloc d’un digital per deixar la pantalla LCD totalment lliure. És útil recordar que tots els pins analògics també es poden utilitzar com a pins digitals. Tot i que aquí A0 està reservat als botons d'escut.

El sensor DHT22 només pot proporcionar informació actualitzada cada 2 segons. Per tant, si polseu el sensor més d’una vegada cada dos segons, tal com pot passar aquí, és possible que obtingueu resultats lleugerament datats. Això no és un problema per a les llars i les oficines, sobretot perquè la humitat relativa i la temperatura es mostren com a nombres enters sense decimals.

Pas 7: Afegir el rellotge en temps real (RTC)

Vaig utilitzar el costat de sis pins del DS3231, tot i que només calen quatre pins. Això havia de proporcionar encara més estabilitat a aquest RTC quan es connecta a la placa de control. A la imatge adjunta es mostra la bateria CR2032 que cal connectar al DS3231 RTC per permetre que retingui informació fins i tot quan es desconnecta d’una altra font d’energia. Tant el DS1307 com el DS3231 accepten el mateix estil de bateria de botó CR2031.

Les connexions del DS3231 són les següents:

- GND a la DS3231 a GND a la pantalla LCD

- VCC a la DS3231 a 5V a la pantalla LCD

- SDA a la DS3231 a A4 a la pantalla LCD

- SCL a la DS3231 a A5 a la pantalla LCD

En acabar, tindreu els cables Dupont connectats a A1 (per al DHT22) i A4 i A5 per als pins SDA i SCL del RTC.

També he inclòs una imatge del DS1307 opcional que mostra els pins que caldria connectar. Tot i que no es pot llegir a la foto, el petit IC més proper als "forats" sense soldar és el DS1307Z que és el RTC. L’altre CI petit que es pot veure és una EEPROM que es pot utilitzar per emmagatzemar; no s'utilitza a l'esbós següent.

Tots dos RTC consumeixen molt poca energia, dins del rang de nanoamps, de manera que els rellotges en temps real conservaran informació i no es quedaran curts si només s’executen amb bateries internes. Probablement el millor és canviar la bateria del botó cada any, tot i que el desgast actual és tan baix per als dos RTC que possiblement podrien mantenir la càrrega durant diversos anys.

Pas 8: l'esbós

Aquest lloc elimina menys i més que els símbols i el text entre aquests símbols. Per tant, no m'he cansat d'incloure l'esbós al text aquí. Per veure l’esbós escrit, descarregueu el fitxer de text adjunt. Els segons no es mostren a l'esbós, sinó que s'envien als memòries intermèdies ocultes de la pantalla LCD 1602 just més enllà de les memòries intermèdies de visualització. Per tant, si voleu que es mostrin segons, només heu de desplaçar-vos contínuament per la pantalla cap a l'esquerra i cap a la dreta.

Al croquis he inclòs un fitxer de capçalera per al DS3231 i defineixo un objecte del tipus DS3231. Aquest objecte s'utilitza a l'esbós per recuperar periòdicament la informació necessària del dia de la setmana, del mes, del dia i de l'hora. Aquesta informació del dia de la setmana, del mes i del dia del mes s’assigna a variables de caràcters i, a continuació, els resultats emmagatzemats en aquestes variables s’imprimeixen a la pantalla LCD. L'hora s'imprimeix completament, però la part de temps dels segons, com es va comentar anteriorment, s'envia als buffers de 24 caràcters que no apareixen a la pantalla LCD 1602, just després dels caràcters mostrats. Com s’ha indicat anteriorment, només es mostren les hores i els minuts i els segons s’amaguen a la part inicial d’aquests buffers de 24 caràcters.

La llum de fons LCD es pot encendre quan cal i deixar-la en cas contrari. Com que la pantalla continua activa fins i tot amb la llum de fons apagada, es pot llegir amb una llum forta fins i tot si està apagada. És a dir, no cal que la llum de fons estigui activada per llegir la informació presentada a la pantalla LCD, que continua actualitzant-se fins i tot si s’activa.

A l'esbós, veureu la línia:

RTC.adjust (DateTime (2016, 07, 31, 19, 20, 00));

Utilitza un objecte del tipus RTC_DS1307 i ens permet establir fàcilment la data i hora actuals. Introduïu la data i l'hora adequades en aquesta línia quan executeu l'esbós. Vaig comprovar que introduir un minut després de l’hora actual, que es mostra a l’ordinador, donava com a resultat una aproximació força propera a l’hora real (l’IDE necessita una mica de temps per processar l’esbós i uns 10 segons addicionals per executar-lo).

Pas 9: visualització del projecte muntat

Vaig muntar el meu projecte muntat en un porta-targetes de visita (veure fotografia). El titular de la targeta de presentació estava disponible a la meva col·lecció "probabilitats i finalitats". Com que tinc molts d’aquests titulars, n’he utilitzat un aquí. No obstant això, el projecte muntat es podria mostrar amb la mateixa facilitat en un suport per a telèfons mòbils, etc. Qualsevol suport que porti el projecte muntat des d'una posició plana fins a un angle de 30-60 graus també hauria de funcionar.

Pas 10: després

Enhorabona, si heu seguit els passos anteriors, ara teniu la vostra pròpia pantalla que mostra el dia de la setmana, el calendari, l'hora, la humitat relativa i la temperatura.

Si trobeu aquest instructiu de valor, i sobretot si teniu suggeriments de millora o d’augmentar els meus coneixements en aquesta àrea, em complau saber-vos. Podeu posar-vos en contacte amb mi a [email protected]. (substituïu la segona "i" per una "e" per posar-vos en contacte amb mi.