תצוגת מד קיר: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

קניתי מד שעון זול מאיביי מתוך מחשבה שהוא יהפוך לפריט חידוש מעניין. התברר כי המונה שקניתי אינו מתאים, אך עד אז התחייבתי לייצר משהו שיתלה על קיר ויהווה נקודת דיבור.

מרכז הצג הוא מד אמפר אנלוגי המופעל על ידי קבל טעון אשר פורק דרך המונה ומניע את מחט המצביע בכך.

צג LED משקף את תנועת המצביע המספק תצוגה מושכת את העין.

השלט נשלט על ידי מיקרו -מעבד Atmel 328, שפותח ישירות על Arduino Uno, המודד את רמות האור הנוכחיות בחדר, ומפעיל באופן אקראי את התצוגה, כולם מופעלים על ידי שלוש סוללות AA.

אספקה

Arduino Uno עם מעבד Atmel 328 … ראה שאר הטקסט

מבחר של נוריות LED, אדום, ירוק וצהוב עם אחד לבן

נגדים 7 x 330R

1 x LDR

קבל 1 x 220uF

נגד 1 x 220R

נגדים 2 x 10k

1 x דיודה מיישרת

מד זקן ישן, בדרך כלל 100uA בקנה מידה מלא

שלב 1: קונספט

התמונות מספרות סיפור קצר, המונה המקורי תוכנן לשימוש במכשירי רדיו שסתומים ונדרש מעל 100mA ופשוט לא יכול להיות מופעל על ידי ארדואינו. אלה רעיונות מוקדמים לפריסת תצוגה. בסופו של דבר פירקתי את המונה מתוך כוונה להחליף את המנגנון, לא מאוד מוצלח.

בסופו של דבר הרמתי מד מתח ישן עם מנגנון 100uA, מושלם.

שלב 2: המעגל

המבנה המקורי השתמש בארדואינו לחיבור הביטים במערכת פשוטה למדי. שישה סיכות דיגיטליות מניעות את נוריות הלד הצבעוניות באמצעות נגדים 330R.

סיכה דיגיטלית אחת משמשת לאנרגיה של מחלק המתח LDR, המתח נמדד על אחד מסיכות ה- ADC ומשמש לאמוד את רמת האור הנוכחית ואת השעה ביום.

סיכה דיגיטלית אחת משמשת לטעינת הקבל באמצעות דיודה ונגד 220R.

המונה מחובר לרוחב הקבל באמצעות נגד 10k. ייתכן שיהיה צורך לשנות ערך זה בהתאם למדידת קנה המידה המלא במד הרגל המשמש.

חיברתי גם כפתור איפוס, שיורכב בצד המארז.

לבסוף, חיבור נוסף נעשה מהאנודה של אחד מנורות הלדים כדי לספק התייחסות מתח לבדיקת רמת המתח של הסוללה. המעגל הזה מעולם לא הצליח במיוחד ואני אשנה אותו למפריד מתח פשוט בפעם הבאה שהסוללות ייגמרו והתצוגה תהיה מחוץ לקיר.

שלב 3: יישום

הפעלת התצוגה מסוללות באמצעות Arduino Uno לא הייתה מעשית, הצריכה הנוכחית תהיה גבוהה מדי מכיוון שחלק גדול מהלוח פעיל כל הזמן ורציתי שהתצוגה תעלה על קיר ללא נגע במשך שישה חודשים לפחות בשעה זְמַן.

כדי לצמצם את הצריכה הנוכחית, מעגלי התצוגה פותחו עם לוח Arduino ולוח, המעגלים הועברו ללוח מטריקס ואז המעבד המתוכנת לבסוף הוסר מהארדואינו והוכנס לשקע על פיסת לוח מטריקס קטנה, יחד עם ה- xtal, וחברו יחד עם כבל סרט.

בסופו של דבר, התצוגה פועלת במשך 12 חודשים מלאים על סט סוללות אחד.

טריק שימושי הוא להחליף את מעבד Atmel ב- Arduino Uno בשקע ZIF, זה מתאים היטב ולאחר מכן הכנס מחדש את המעבד. ברגע שהפרויקט מוכן לפעולה, המעבד כבר מתוכנת ופשוט צריך להסיר אותו ולהכניס אותו לשקע בלוח הסופי. כשאני קונה מעבדים ריקים אני משקיע שעה בהעמסת מטען על כולם כך שהם מוכנים לשימוש בכל עת.

שלב 4: הקוד

כפי שאפשר לדמיין, הקוד להפעלת התצוגה הבסיסית אינו מסובך במיוחד אך תחום המפתח הוא הפחתת צריכת החשמל. ישנן שתי גישות לכך, האחת היא הפעלת התצוגה רק כאשר סביר להניח שמישהו יראה אותה, ושנית לצמצם את צריכת החשמל של מעגלים למינימום.

על התוכנית להתקין את הספריות הנרקולפטיות לפני האספנות.

כל העיכובים במערכת מיושמים באמצעות הספרייה הנרקולפטית למצב הספק נמוך של המעבד, כאשר צריכת החשמל נמדדת בכמה ננו -אמפר.

המעבד ישן ארבע שניות בכל פעם, ובהתעוררות הוא מפעיל שגרה אקראית כדי לקבוע אם המערכת תתעורר. אם לא, המערכת ישנה עוד ארבע שניות.

אם השגרה האקראית נכונה, מעגל LDR מופעל ומדידת רמת אור נערכת. מעגל ה- LDR מושבת מיד לאחר מכן כדי לחסוך בחשמל.

המערכת פועלת בארבע פרקי זמן משוערים.

• הלילה - חשוך מאוד ואף אחד לא צפוי לצפות בו - אל תעשה כלום ותחזור לישון
• בוקר מוקדם - בחלק הראשון לא סביר שיהיו צופים, אבל שומרים על סטטיסטיקות כאילו ביום
• בשעות היום - יתכן שיש צופים, אך הפעל רק את המונה האנלוגי, לא את הלדים
• ערב - סביר שיהיו צופים אז הפעל את המסך המלא

המערכת מעריכה שאורך היום ישתנה עם עונות השנה, כך שהערב יתארך אל מה שאחרת יהיה לילה מכיוון שאורך הימים הוא קצר יותר, אך כאשר עדיין צפויים להיות נוכחים צופים.

אם השעה ביום מתאימה, פלט דיגיטלי משמש לטעינת הקבל ולאחר מכן כבוי. עם צג אנלוגי בלבד, המערכת חוזרת לישון כשהכל פלט כבוי והקבל משתחרר דרך המונה שהמצביע שלו, שעבר לעבר קנה מידה מלא, חוזר לאפס.

כשהצג LED פעיל, המערכת מודדת את המתח על הקבל ומציגה תצוגת אור פועל המבוססת על המתח הנמדד עד שהיא יורדת מתחת לסף כאשר המערכת ישנה.

בחירה אקראית שנייה מתקיימת לקראת סוף התצוגה כדי לקבוע אם התצוגה תחזור על עצמה או לא, ותספק יותר עניין לצופה.

LED לבן מופעל כדי להאיר את פני המונה כאשר מופע LED פעיל.

הספרייה הנרקולפטית של פיטר נייט, מעבירה את המעבד למצב שינה מלא שבו הפלטים יישארו במצב בו הם נכנסו לשינה אך כל השעונים הפנימיים נעצרים למעט טיימר השינה המוגבל לארבע שניות. ניתן לבדוק זאת בארדואינו אך בגלל נורית החשמל של ארדואינו ומעגלי USB לא משיגים את אותם חיסכון בחשמל.

המערכת עדיין מכילה קוד שנועד להסביר את הירידה בסוללות הסוללות, אך הדבר לא הועיל. בפעם הבאה שהוא מהקיר אני אשנה את התוכנית כדי לספק סוג של מצב סוללה באמצעות נוריות או מד.

לגרסה הסופית יש כפתור איפוס המותקן בצד המארז. הסיבה העיקרית לכך היא לאפשר הפגנות למבקרים כך שהמערכת תעבוד על השגרה הבסיסית שלה 10 פעמים לאחר האיפוס לפני שתחזור לשגרה האקראית הרגילה שלה.