Rellotge de previsió meteorològica amb alarma i arduino antics: 13 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Tenia un despertador trencat i em va venir la idea de convertir-lo en estació de previsió meteorològica i de rellotge.

Per a aquest projecte necessitareu:

• Antic despertador circular
• Arduino Nano
• Mòdul de sensor BME280 (temperatura, humitat, pressió)
• Mòdul de pantalla LCD de Nokia 5110
• Rellotge DS1307 RTC
• Carregador de bateria de liti TP4056
• Vella bateria de ions de Li recuperada del telèfon mòbil
• Petit mòdul amplificador de 3,7v a 5v
• Resistència dependent de la llum (LDR - mesurador de llum)
• Zumbador (usat recuperat d'un PC antic)
• 3 polsadors
• Un munt de resistències (2x10k, 270 ohm) i un transistor (2N2222A o similar)
• Alguns tubs retractilats amplis
• ferralla de PCB per utilitzar-la com a decoració de la placa frontal
• Cable d'extensió micro-USB (els costats femení i masculí són micro-USB)
• Tauler prototip de 2x8cm i alguns cables

Pas 1: desmuntar-ho tot

Primer vaig desmuntar el vell rellotge. Campanes, motor, mecanisme de rellotge trencat …

Pas 2: botons per a la configuració digital

Com que el nou rellotge serà totalment digital amb un mini ordinador a l’interior, he afegit 3 simples botons d’aspecte agradable al lateral.

Amb un tros d’alumini vaig retallar la superposició per crear una etiqueta. Les lletres de les etiquetes es van crear utilitzant els punxons de lletra i un retolador negre.

Pas 3: Condensador del motor

Conservaré les campanes velles per activar l'alarma amb el motor. L'antic mecanisme de rellotge trencat tenia un condensador de ceràmica amb l'etiqueta 104. El vaig treure de la placa de circuit i el vaig soldar directament al motor, cosa que ajudarà a prevenir pics de potència quan s'encengui el motor durant l'alarma. També és important tenir en compte que el motor es controlarà a través del transistor, però més endavant.

Pas 4: cara nova per al rellotge

Com que vaig decidir fer una nova cara per al rellotge, vaig agafar una placa de circuit de la pila de contenidors i vaig utilitzar una pistola de calor per eliminar ràpidament tots els components. El forat del centre està fet per a la pantalla digital del nou rellotge.

Pas 5: Pantalla digital des del telèfon mòbil antic

Per a aquest projecte, vaig decidir utilitzar una pantalla LCD del vell telèfon mòbil Nokia 5110. Aquestes pantalles estan disponibles a la venda com a mòdul, consumeixen molt poca energia i hi ha bones biblioteques per a l’Arduino. Si esteu comprant un mòdul nou amb pantalla 5110: estareu salvant el planeta perquè tots els mòduls nous es creen a partir dels telèfons 5110, 3110 i 3210 recuperats.

Pas 6: Connexió dels circuits

Potser ja haureu endevinat que tenia previst utilitzar la placa Arduino per controlar aquest rellotge. El projecte es pot repetir fàcilment fins i tot per als fanàtics principiants d’Arduino perquè no vaig crear les meves pròpies plaques de circuit. Es tracta d’una placa Arduino Nano amb mòduls connectats: sensor de temperatura, pressió i humitat BME280, rellotge DS1307 RTC, carregador de bateria de liti TP4056, petit mòdul de reforç de 3,7v a 5v, resistència de la llum (LDR - mesurador de llum) i un brunzidor (extret de l’antic PC).

Mireu també els esbossos: mostren totes les connexions. Crec que tot és molt fàcil de llegir i entendre, però si teniu alguna pregunta, només cal que ho feu als comentaris següents.

Poques notes sobre la configuració:

• El motor es connecta directament des de la bateria a través del transistor. Arduino controla el transistor mitjançant la resistència i el pin D5 de PWM.
• Els pins D7-12 s’utilitzen per al connector LCD. La terra i el VCC estan connectats al carril al tauler de connexió.
• LDR es va instal·lar a la superfície del rellotge i es van soldar la resistència + 3 cables sortints just a la part posterior de la cara del rellotge.
• Per a la connexió de botons he utilitzat la funció PULLUP interna a Arduino. El botó Menú està connectat a la interrupció i només em vaig adonar més tard que també podeu utilitzar PULLUP intern per a la interrupció. Es requereix la interrupció del botó Menú perquè el codi no analitzi l'estat dels botons tot el temps.
• El rellotge supervisarà i mostrarà també l’estat de la bateria perquè la bateria estigui connectada directament al pin A0. La tensió de la bateria mai és superior a 4,2 V, de manera que és segur connectar la bateria directament al pin analògic Arduino.
• El buzzer està connectat directament al pin D6 de PWM. Tot i que no és una bona pràctica, me’n vaig sortir perquè Arduino Nano podria gestionar especificacions superiors a les indicades i també perquè el brunzidor no funcionarà contínuament. La mateixa configuració gravaria fàcilment els pins a les plaques ESP, de manera que en aquests casos recomano utilitzar el control del transistor.
• El rellotge ja tenia un interruptor, així que vaig decidir utilitzar-lo. Es veu natural a la part posterior.

Pas 7: Taula de connexions per a connexions fàcils

Tots els mòduls requereixen connexions positives i de terra, així que vaig decidir utilitzar un prototip de placa de 2x8cm i hi vaig soldar rails de terra i 5V. També hi vaig fer un petit rail I2C, ja que tenia diversos mòduls que utilitzaven la interfície I2C.

A l’altra banda, he soldat pins normals per poder connectar i desconnectar els mòduls quan sigui necessari.

Alguns dels components addicionals també es van soldar allà, com ara el transistor i la resistència per al control del motor i una resistència per al botó Menú que utilitza Interrupt. Vaig mostrar els esquemes a la secció anterior.

btw Podeu veure el sensor LDR ja instal·lat a la cara del rellotge a la primera imatge?

Pas 8: Configuració de l'alimentació

Vaig utilitzar una antiga bateria d’ió liti del mòbil per alimentar aquest rellotge. Normalment, les bateries de telèfons mòbils que se substitueixen encara tenen una bona capacitat (almenys la meitat del que eren quan eren noves). El seu avantatge és que tenen un circuit de protecció contra descàrregues integrat i també són molt prims, de manera que es poden utilitzar en escenaris de poc espai.

Per connectar la bateria, simplement heu de soldar els cables als pins + i - de la bateria. No us preocupeu, no danyareu la cèl·lula perquè hi ha un controlador i una mica d’espai buit entre els passadors i els productes químics de la cèl·lula.

En aquesta imatge podeu veure la bateria i el controlador de càrrega TP4056, així com el reforç de 5V connectats junts i a la bateria. He utilitzat alguns tubs retràctils per fer-ho tot aïllat i compacte.

Pas 9: Micro USB per carregar i actualitzar el microprogramari

Un cop ho heu soldat tot, he enganxat el brunzidor i el sensor de temperatura / pressió / humitat del panell posterior. Totes s’adaptaven molt bé a les ranures existents dels antics controls de rellotge.

Ara era hora d’instal·lar el port Micro USB a la part posterior. Per què Micro USB si Nano utilitza Mini USB? Simplement perquè a la llar, la majoria dels cables USB provenen de telèfons mòbils i seria convenient que el rellotge també pogués agafar això.

Com que volia fer-lo servir tant per carregar com per actualitzar les funcions del rellotge i de l’estació meteorològica, vaig treure el cable USB, vaig encaminar els cables d’alimentació a través del carregador TP4056 i els cables Data + / Data- directament a la presa USB d’Arduino Nano. Ho podeu veure a l’esquema que he mostrat en seccions anteriors.

Pas 10: Assemblea final

Ara era el moment de tornar a embalar tot al rellotge original. Vaig utilitzar un tub retràctil per aïllar components i mòduls. Fins i tot l’Arduino estava embolicat en un tub retràctil.

Passeu el cursor per sobre de la primera foto per veure on es va col·locar cada component.

Pas 11: el codi

Com podeu veure, el rellotge està completament ple a l’interior. Això em va permetre crear quelcom més sofisticat que l’antic rellotge que tenia, ja que, per descomptat, hi ha algunes habilitats de programació. Vaig escriure el codi inicial però vaig demanar al meu amic que entrés i m’ajudés.

Fins ara, a més del rellotge, aquestes són les funcions que aquest projecte ja està donant suport:

• Visualització de l’hora i la data (així com l’hora i l’activació de l’alarma a la mateixa pantalla)
• La pantalla s’il·lumina en condicions fosques o quan es detecta moviment (basat en canvis de llum)
• Previsió meteorològica (assolellat, ennuvolat, plujós)
• Visualització de temperatura, pressió i humitat (per a la humitat indicarà si està massa seca)
• Menú per a la configuració: alarma, canvi d’hora, habilitar / desactivar la visualització de la data, habilitar / desactivar les notificacions de so de canvis meteorològics i canviar entre unitats imperials i mètriques
• Configuració d'alarma: activació / desactivació, configuració de l'hora, configuració de la melodia i / o campanes per a les notificacions

Últim codi:

El codi s'actualitzarà en el futur amb noves funcions, així que assegureu-vos de tornar a comprovar si hi ha actualitzacions de firmware:-)

Si no coneixeu el món Arduino, aquests són els passos que recomanaria fer:

• Instal·leu el controlador USB per a la vostra placa (per exemple, CH340)
• Instal·leu Arduino IDE
• Instal·leu les biblioteques utilitzades en aquest projecte
• Baixeu-lo des de GitHub i pengeu el darrer codi del projecte al rellotge mitjançant un cable Micro USB (podeu utilitzar-ne un des del telèfon mòbil)

L’algorisme de predicció és el següent:

Arduino Nano rep noves dades del sensor BME280 cada 12 minuts. El cicle de mesura és de 3 hores. Després de 3 hores, el rang de control de pressió (valor màxim i mínim durant 3 hores) canvia en relació amb els valors mitjans durant el rang actual i el valor de pressió actual. Cada hora es guarda la direcció del canvi de pressió amb el valor de pressió actual. Les unitats de kPa s’utilitzen per al càlcul de previsions.

A causa de les limitacions de memòria de Nano, es va haver de simplificar l'algorisme de predicció. Però, malgrat les simplificacions, pot predir precipitacions en les pròximes 12-24 hores, tot i que ara les previsions són més pessimistes: el valor per defecte és "Temps ennuvolat".

"Temps assolellat": el valor actual de la pressió és superior a la norma en 7 punts, la pressió no baixa i la diferència entre els valors mínim i màxim durant les darreres 3 hores no és superior a 2 punts.

Possible precipitació "Temps plujós": la pressió actual és 15 punts inferior a la norma i la diferència entre els valors mínims i màxims supera els 2 punts O La pressió baixa i la diferència entre el valor actual i la norma és de 3 a 30 punts.

Per millorar la qualitat de la predicció, es recomana canviar la vostra "altitud" al fitxer de codi principal. Podeu obtenir la vostra altitud per exemple aquí:

Pas 12: vídeo pas a pas

Si va ser difícil seguir el que vaig fer anteriorment, aquí també hi ha una versió de vídeo amb tots els passos que es mostren.

Pas 13: Paraules finals

En general, des del meu punt de vista, el nivell de dificultat d’aquest projecte no és elevat i tothom ho podria fer. Si no teniu un rellotge antic, en podreu trobar un de barat en un mercat de puces.

Tots els components tenen un preu baix i estan disponibles a Sparkfun / Aliexpress / eBay / Amazon.

Espero que aquest tutorial us hagi estat interessant i us agrairia que poguéssiu donar suport al meu primer instructable al concurs Rellotge.

Accèssit al concurs de rellotges