מעקב אחר שלב הירח האלחוטי: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

גשש שלב הירח הוא מכשיר קטן ונייד למחצה המאפשר לך לאסוף מידע קריטי על הירח. המכשיר מדווח על פרמטרים כמו התאורה הנראית לעין, השלב, עליית הירח וזמני הגדרה ועוד.

מכשיר זה חיוני לכל מי שיש לו עניין במדע או אסטרונומיה ומספק קישוט משרדי נהדר והוא בהחלט מניע שיחה.

הפרויקט פשוט למדי ודורש התקן מחובר לאינטרנט כגון ESP32 אולם ניתן תמיד להתאים את הקוד לעבודה עם מגן WiFi, מגן אתרנט או כל מכשיר אחר המחובר לאינטרנט. מעקב אחר שלב הירח תוכנן לעבד סוללות ליתיום-פולימר ותצוגת דיו אלקטרוני חסכונית במיוחד אשר לא רק מספקת מסך נפלא להסתכל אלא גם מחזיקה את התמונה האחרונה גם אם הכוח נכבה!

שלב 1: הרשמה למידע אסטרונומי

שלב זה הוא חיוני בהחלט (אם כי משעמם) מכיוון שאנו משתמשים בממשק API מקוון לאיסוף המידע שלנו. אמנם ניתן לחשב את שלבי הירח, התאורה וכו ', אך זו משימה מייגעת לעשות זאת. ה- API בו אנו משתמשים מספק מידע עדכני מתחנת מזג אוויר חי ומערכות ניטור כך שהנתונים שאנו מקבלים, הם תוצאות בעולם האמיתי ולא של ערכים מחושבים.

עבור אל Weather Underground, לחץ על "הירשם" ומלא את כל המידע שלך. החשבון בחינם לחלוטין וכך גם שיחות ה- API שלך כל עוד אינך מבקש יותר מדי תוצאות לדקה או עולה על 500 בקשות ביום. הקפד לסמן דף זה, תוכל תמיד לחזור מאוחר יותר ולהשתמש ב- API לסטטיסטיקות מזג אוויר ומידע נהדר אחר. לאחר שיצרת את חשבונך, עבור לאתר ה- API, לחץ על "מפתח רכישה" ובחר את התוכנית החינמית, פשוט עליך להזין מספר פרטים ותהיה לך בעיה עם מזהה מפתח devoloper. תעודה מזהה זו ייחודית לך ויש לשמור אותה פרטית. סיפקתי את המפתח שלי בקוד הארדואינו לדוגמא עליו נבחן מעט מאוחר יותר. אתה יותר ממוזמן להשתמש במזהה המפתח שלי לצורכי בדיקה אך אני ממליץ בחום להירשם לעצמך.

ברגע שיש לך את המזהה הייחודי שלך, תוכל לעבור למידע על ממשק ה- API של אסטרונומיה, שהוא באמת חשוף מאוד. תמצא דוגמה פשוטה שנראית כך:

api.wunderground.com/api/8c6dc2e5c6f36de9/a…

כתובת URL זו חשובה ביותר מכיוון שזה מה שמענין לנו את כל המידע הדרוש לנו כדי להפוך את הפרויקט שלנו. קדימה, לחץ על הקישור, תראה תוצאות עבור סידני כגון שלב ירח, תאורה ומידע טוב אחר. תסתכל על כתובת האתר, נראה סידני, אוסטרליה וקוד ארוך שמתחיל ב- "8c6dcwe …". הקוד הזה הוא מזהה המפתח שלך שאספנו קודם לכן. שנה את הקוד הזה עם המזהה הייחודי שלך וראה כיצד זה עובד, אתה אמור לקבל בדיוק את אותה התוצאה. נסה לשחק עם מיקומים. לעצמי בדרום אפריקה, אני משתמש ביוהנסבורג וב- ZA.

שלב 2: רכיבים

אז עכשיו לדברים המעניינים. נזדקק לכמה רכיבים, לא רבים ואף אחד מהם אינו יקר במיוחד וסיפקתי קישורים של אמזון לרכיבים בהם השתמשתי. זכור, אם אתה טוב בתכנות, אל תהסס להשתמש בכל תצוגה או מכשיר אינטרנט שיש לך. לצורך הבניה שלי השתמשתי בדברים הבאים:

תצוגת Waveshare E-Ink SPI 4.2 אינץ 'SPI

• לוח Dev ESP32 (כללי)
• Adafruit Power Boost 500
• חבילת סוללות ליפו 5000mAh
• לוח חשבונות (פרוטובארד)

אתה תצטרך לקבל את הכלים הבסיסיים כגון:

• מלחם
• לְרַתֵך
• מולטימטר
• מְחוּגָה
• מקדחה למסלולים נפרדים בלוח הפרוטובורד
• חוּט
• חוטים חוטים
• דבק (דבק חם יעבוד)
• מחשב נייד עם Arduino IDE מותקן

הכלי המתקדם היחיד שאולי תזדקק לו הוא מדפסת תלת מימד לייצור המארז. אם אין לך כזה, זה בסדר, הפוך את המתחם שלך מעץ וממסורי יד או כל דבר שיש לך. וכן, מדפסת התלת מימד שלי ישנה ומאובקת חחח.

שלב 3: תוכנת המחשב

לפני שנוכל להתחיל לעבוד על המעגל והתכנות, נצטרך קודם כל את הגירסה העדכנית ביותר של ה- Arduino IDE שניתן למצוא כאן.

מכיוון שאנו משתמשים ב- ESP32 עם ליבת Arduino, נצטרך להתקין ליבה זו ב- Arduino IDE. עקוב אחר המדריך הפשוט הזה מ- Github שמראה לך איזו תוכנה ותצורה תצטרך לעשות כדי שתוכל להשתמש בלוח ה- dev של ESP32 בתוך Arduino IDE.

נצטרך גם שתי ספריות נוספות כדי שהמערכת שלנו תפעל. הראשונה היא ספריית JSON של Arduino המאפשרת לנו לקרוא ולנתח בקשות JSON וזה בדיוק מה שאנחנו מקבלים מ- Weather Underground. אתה יכול להוריד את שתי הספריות האלה מהדרופבוקס האישי שלי או למטה. ברגע שיש לך את הקבצים, חלץ אותם והנח אותם בתיקיית הספרייה של Arduino. הוא ממוקם בדרך כלל ב- C: / Users / YOUR_NAME / Documents / Arduino / libraries. הקפד להפעיל מחדש את ה- IDE שלך אחרת Arduino לא יאסוף את התוספות החדשות. הקוד הראשי של Arduino SRC נמצא גם בתיקיה זו. הספרייה מכילה גם גרסה שונה של המדגם המסופק מתצוגות Waveshare. הקבצים שונו להפעלה במודול ESP32 עם ה- GPIO שלהם ואני יישמתי "פונט" חדש המכיל את כל התמונות לשלבי הירח השונים.

שלב 4: המעגל

אוקיי אז המעגל לכך פשוט ביותר ודורש רק כמה רכיבים וחוטים.

הרעיון הכללי הוא שיש לנו מעגל מטען ליפו, ממיר דחיפה לתת לנו 5V ולאחר מכן את ערכת Dev ESP32 שמורידה את המתח ל -3.3V. 3.3V זה משמש גם לתצוגת Waveshare E-Ink. כן, זה מעט לא יעיל עקב הגברה ואז ירידה עם וסת לינארי אך ה- ESP32 פועל בטווח מתח נורא מאוד. אי שם בסביבות 2.5 - 3.6V. זה לא מתאים לפרויקטים של סוללות במיוחד כאלה שמשתמשים בתאי ליתיום פולימר.

החיווט הבסיסי הוא כדלקמן:

• ממיר הגברת 5V פלט Vin & GND בערכת Dev ESP32
• תצוגת דיו אלקטרוני ESP32 3.3V 3.3V & GND
• תצוגת דיו אלקטרוני ESP32 PIN 18 CLK
• תצוגת דיו אלקטרוני ESP32 PIN 23 DIN/MOSI
• תצוגת דיו אלקטרוני ESP32 PIN 5 CS/SS
• תצוגת דיו אלקטרוני ESP32 PIN 32 DC
• תצוגת דיו אלקטרוני ESP32 PIN 33 RST
• תצוגת דיו אלקטרוני BUSY ESP32 PIN34

אתה יכול לראות שהחיווט פשוט מאוד ולוחות ה- DIY שלי לקח רק כ -15 דקות לבנות. הקפד לבדוק אם יש מעגלים קצרים עם מולטימטר לפני אספקת החשמל.

הסרתי גם את נוריות ה- LED מלוח ה- ESP32 וה- Lipo boost שלי כדי לחסוך בערך 40mA בזמן מצב שינה. זה יעזור לסוללות להחזיק קצת יותר זמן. אתה יכול ליישם מתג הפעלה, מעגל חיסכון בחשמל, ניתוק אוטומטי וכו 'אם תרצה בכך. אתה יכול להרחיב את הפרויקט הזה ולהפוך אותו למורכב ככל שתרצה.

שלב 5: הקוד

ניתן למצוא את הקוד בתיקייה המצורפת במהלך שלב 3 או להוריד את קובץ ה-ino מלמטה למטה. יהיה עליך להתקין את הספריות המשויכות כאמור בשלב 3 כדי שהכל יעבוד יחד. אין הרבה מה להגיד על שלב זה מכיוון שהקוד מסופק במצב עבודה. הקפד לשים את SSID ואת סיסמת הרשת שלך לפני שתבדוק את התוכנית, תוכל תמיד להריץ את ESP32 WiFi Scan כדי לזהות רשתות אלחוטיות סמוכות אולם בתוכנית שלי, פרטי הרשת מוגדרים בקוד ובקוד בלבד. אולי תוכל לשנות אותו לשאול לאיזו רשת אתה רוצה להתחבר:)

הקוד פשוט למדי ואקדיש זמן להערות ולחדד אותו בשבועות הקרובים. אנחנו בעצם מתחברים לרשת, במקרה שלי, לרשת הביתית שלי. לאחר מכן אנו מנסים להתחבר ל- Weather Underground ולקבל את טקסט JSON מדף האינטרנט. ספריית ArduinoJSON משמשת לאחר מכן לחילוץ. או לנתח, את קוד JSON למערכי char או מחרוזות המאפשרים לנו לתפעל את הערכים לפני הצגתו למשתמש. נתח הקוד האחרון מיועד אך ורק לתכנות ה- GUI ונעשה על ידי ניסוי וטעייה. הסתכלתי על המסך, הגדלתי או הורדתי מיקום נכסים והרצתי את הקוד שוב עד שהייתי מרוצה מאיך שנראה גודל הגופן, הפריסה והתמונות.

יישמתי שגרת שינה עמוקה עבור ה- ESP32 כדי לחסוך בחשמל. ברירת המחדל היא 60 שניות אולם אני מציע לך לשנות את הערך למשהו כמו שעה -שעתיים מכיוון שעדכונים אינם מתרחשים במשך מספר שעות לפחות. הדוגמה מקבלת שניות, לכן הקפד לבצע את ההמרות כראוי.

השתמשתי גם בתוכנית Dot Factory ליצירת מערכי hex עבור פונט חדש. גופן זה משמש ליצירת "התמונות" לשלבי הירח. אם ברצונך לערוך את קובץ הגופנים, הקפד להשתמש בתוכנית שהוזכרה לעיל לדור. זה קצת מבלבל מכיוון שספריית E-Ink אינה מתועדת היטב ורוב ההצלחה שלי הייתה בזכות ניסוי וטעייה. כשאקדיש יותר זמן לקוד זה, אעדכן את הוראת המידע על מנת לספק מידע נוסף על ממצאי.

הגופן המשמש לשלבי הירח חייב להיעשות לפי פריסת ASCII סטנדרטית. אם תפתח את font24 בתיקיית EPD-master, תוכל לראות את הפריסה שבה הגרפיקה הראשונה מזוהה על ידי רווח לבן, השנייה היא "!" (סימן קריאה) וכן הלאה. תראה שאני מושך את הגופן המשויך באמצעות מספר 3 או סמל האשטאג בקטע הקוד האחרון (פונקציה getLunarChar). הסיבה לכך היא שארדואינו מצפה לתקן ASCII מ 32 עד 127. מכיוון שאנו משתמשים בפונטים שאין להם שום קשר לגופנים בפועל, אלא במטריצה גרפית של שלב ירח, עלינו לוודא שתו ASCII מתייחס לתמונת שלב הירח שבחרת. המשמעות היא ששימוש ב-! סימן, גופן שלב הירח שלנו מראה לנו את הגרפיקה של שלב הירח השני ברשימה זו. אם תסתכל על גופן שלב הירח, תראה חבורה שלמה שלבי ירח, כולם עם רמות תאורה שונות. בעתיד אוסיף עוד קוד כדי להשתמש בכל הגרפיקה שיישמנו. כרגע אנו משתמשים בכמה בודדים אולם הגרפיקה כבר מיושמת בגופן שלב הירח ופשוט צריך להיות מיושם בקוד כדי להשתמש בו.

שלב 6: הרכבה אחרונה

החלק האחרון של המבנה והסיפוק ביותר הוא תהליך ההרכבה. עיצבתי והדפסתי תלת מימד מארז שמתאים ללוח שלי. הפרויקט מאוד DIY, אין PCB מקצועי או פריסה סטנדרטית אחת. על פי רוב, הקופסה בה השתמשתי גדולה מספיק כדי להכיל כל מטען ליפו או ממיר בוסט שתבחר להשתמש בו. כל עוד הם מספקים את אותה פונקציונליות בסיסית המוזכרת במדריך זה אז אתה אמור להיות בסדר.

השתמשתי ב -4 ברגים כדי להחזיק את החצי העליון והתחתון של המארז יחד ודבק חם להרכבת מעגלי ה- DIY שלי. השתמשתי בכמה טיפות דבק קטנות מאוד כדי להחזיק את הסוללה, אבל אם היה לי יותר זמן, הייתי מכין סוגר מותאם אישית לכל האלקטרוניקה.

החלטתי גם לעשות חור לכפתור לחיצה נעול מאחור. זה מנתק את הסוללה מממיר ההגברה, וזה שימושי אם אינך מתכוון להפעיל את המכשיר 24/7. למרבה הצער ממיר ההגברה עדיין משתמש בחשמל גם אם ה- ESP32 שלך נמצא במצב שינה עמוקה.

בסך הכל אני מאוד מרוצה מהתוצאה. למדתי הרבה בעת השימוש ב- ESP32 ויכול לראות את עצמי משתמש בו למגוון פרויקטים בעתיד.

אם יש לך שאלות, אל תהסס לשאול, אני אהיה יותר מוכן לעזור ואם אתה מוצא שגיאות במדריך זה, אנא הודע לי על כך.

עריכה: למעשה עשיתי מכונת CNC מארז קטן במקום הגרסה המודפסת בתלת מימד וזה מה שאתה רואה בתמונות המוצגות.

עריכה: בתמונות המופיעות אנו רואים ירח מלא עם 99% תאורה. מכאן שהעיגול הלבן, ככל שהירח עובר את השלבים האופייניים שלו, תמונת הירח תשתנה בהתאם. תמונות נוספות יועלו עם התקדמות הירח בשלביו, כך שתוכל לקבל ייצוג של הגרפיקה.

סגנית האתגר בחלל