عرض عداد الحائط: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

اشتريت عداد ساعة جيب رخيص من eBay معتقدًا أنه سيكون عنصرًا جديدًا مثيرًا للاهتمام. اتضح أن العداد الذي اشتريته لم يكن مناسبًا ، لكن بحلول ذلك الوقت كنت قد ألزمت نفسي بإنتاج شيء يمكن تعليقه على الحائط ليكون نقطة نقاش.

مركز الشاشة عبارة عن مقياس تيار تناظري يتم تنشيطه بواسطة مكثف مشحون والذي يتم تفريغه من خلال العداد مما يحرك إبرة المؤشر في القيام بذلك.

تعكس شاشة LED حركة المؤشر مما يوفر شاشة لافتة للنظر.

يتم التحكم في الكل بواسطة معالج دقيق Atmel 328 ، تم تطويره مباشرة على Arduino Uno ، والذي يقيس مستويات الضوء الحالية في الغرفة ، ويقوم بتشغيل الشاشة بشكل عشوائي ، وكلها مدعومة بثلاث بطاريات AA.

اللوازم

Arduino Uno مع معالج Atmel 328 … انظر بقية النص

اختيار المصابيح ، الأحمر والأخضر والأصفر مع واحد أبيض

مقاومات 7 × 330R

1 × LDR

1 × 220 فائق التوهج مكثف

1 × 220R المقاوم

مقاومات 2 × 10 كيلو

1 × الصمام الثنائي المعدل

مقياس التيار القديم بشكل مناسب ، عادةً 100uA بمقياس كامل

الخطوة 1: المفهوم

تحكي الصور قصة قصيرة ، فقد تم تصميم العداد الأصلي للاستخدام في أجهزة راديو الصمام وتطلب أكثر من 100 مللي أمبير ولا يمكن تشغيله بواسطة Arduino. هذه أفكار مبكرة لتخطيط العرض. في النهاية ، قمت بفصل العداد بنية استبدال الآلية ، ولم يكن ذلك ناجحًا للغاية.

في النهاية التقطت فولتميترًا قديمًا بآلية 100uA ، وهو مثالي.

الخطوة 2: الدائرة

استخدم التصميم الأصلي Arduino لربط البتات في نظام بسيط إلى حد ما. تعمل ستة دبابيس رقمية على تشغيل مصابيح LED الملونة عبر مقاومات 330R.

يتم استخدام دبوس رقمي واحد لتنشيط مقسم الجهد LDR ، ويتم قياس الجهد على أحد دبابيس ADC ويستخدم لتقدير مستوى الضوء الحالي ووقت اليوم.

يتم استخدام دبوس رقمي واحد لشحن المكثف عبر الصمام الثنائي والمقاوم 220R.

يتم توصيل العداد عبر المكثف عبر المقاوم 10 كيلو. قد تحتاج هذه القيمة إلى التغيير اعتمادًا على القياس الكامل للمقياس المستخدم.

أنا أيضًا سلكي في زر إعادة الضبط ، ليتم تثبيته على جانب علبة العرض.

أخيرًا ، يتم إجراء اتصال إضافي من أنود أحد مصابيح LED لتوفير مرجع جهد للتحقق من مستوى جهد البطارية. لم تكن هذه الدائرة ناجحة أبدًا وسأغيرها إلى مقسم جهد بسيط في المرة التالية التي يتم فيها تشغيل البطاريات بشكل مسطح وتكون الشاشة خارج الحائط.

الخطوة الثالثة: التنفيذ

لم يكن تشغيل الشاشة من البطاريات باستخدام Arduino Uno عمليًا ، فسيكون الاستهلاك الحالي مرتفعًا جدًا حيث أن الكثير من اللوحة نشطة طوال الوقت ، وأردت أن تكون الشاشة على الحائط دون أن يمسها لمدة ستة أشهر على الأقل في زمن.

لخفض الاستهلاك الحالي ، تم تطوير دوائر العرض باستخدام Arduino ولوح التجارب ، وتم نقل الدوائر إلى لوحة المصفوفة ، ثم تمت إزالة المعالج المبرمج أخيرًا من Arduino ووضعه في مقبس على قطعة صغيرة من لوحة المصفوفة ، جنبًا إلى جنب مع xtal ، وربطت مع كابل الشريط.

في النهاية ، تعمل الشاشة لمدة 12 شهرًا كاملة على مجموعة واحدة من البطاريات.

الحيلة المفيدة هي استبدال معالج Atmel في Arduino Uno بمقبس ZIF ، هذا يناسب بشكل جيد ، ثم إعادة إدخال المعالج. بمجرد أن يصبح المشروع جاهزًا للعمل ، يكون المعالج مبرمجًا بالفعل ويحتاج فقط إلى فكه ووضعه في مقبس على اللوحة النهائية. عندما أشتري معالجات فارغة ، أقضي ساعة في وضع لوادر التمهيد عليها جميعًا حتى تكون جاهزة للاستخدام في أي وقت.

الخطوة 4: الكود

كما قد يتخيل ، رمز تشغيل الشاشة الأساسية ليس معقدًا للغاية ولكن المجال الرئيسي هو تقليل استهلاك الطاقة. هناك طريقتان لهذا ، أحدهما هو تشغيل الشاشة عندما يحتمل أن يراها شخص ما ، وثانيًا خفض استهلاك الطاقة للدوائر إلى الحد الأدنى.

يجب أن يتم تثبيت مكتبات الخدار في البرنامج قبل التجميع.

يتم تنفيذ جميع التأخيرات في النظام باستخدام مكتبة الخدار لوضع الطاقة المنخفضة الكاملة للمعالج ، مع استهلاك طاقة يقاس في عدد قليل من nanoamps.

ينام المعالج لمدة أربع ثوانٍ في المرة الواحدة ، وعند الاستيقاظ ، يتم تشغيل روتين عشوائي لتحديد ما إذا كان النظام سيستيقظ أم لا. إذا لم يكن كذلك ، فإن النظام في وضع السكون لمدة أربع ثوان أخرى.

إذا كان الروتين العشوائي صحيحًا ، يتم تنشيط دائرة LDR ويتم قياس مستوى الضوء. يتم إلغاء تنشيط دائرة LDR بعد ذلك مباشرة لتوفير الطاقة.

يعمل النظام على أربع فترات زمنية مقدرة.

• الليل - إنه مظلمة جدًا ولا يحتمل أن يشاهده أحد - لا تفعل شيئًا وتعود إلى النوم
• الصباح الباكر - في الجزء الأول من غير المحتمل أن يكون هناك أي مراقبين ، لكن حافظ على الإحصائيات كما لو كانت نهارًا
• أثناء النهار - قد يكون هناك مراقبون ، لكن قم بتنشيط العداد التناظري فقط ، وليس مصابيح LED
• في المساء - من المحتمل أن يكون هناك مراقبون ، لذا قم بتنشيط العرض الكامل

يقدر النظام أن طول النهار سيتغير حسب الفصول ، لذلك يمتد المساء إلى ما يمكن أن يكون ليلًا لأن طول الأيام يكون أقصر ، ولكن عندما يظل المراقبون حاضرين على الأرجح.

إذا كان الوقت من اليوم مناسبًا ، فسيتم استخدام الإخراج الرقمي لشحن المكثف ثم إيقاف تشغيله. مع شاشة عرض تناظرية فقط ، يعود النظام إلى وضع السكون مع إيقاف تشغيل كل الخرج والمكثف يتم تفريغه عبر جهاز القياس الذي يعود مؤشره ، الذي تحرك إلى الحجم الكامل ، إلى الصفر.

مع تنشيط شاشة LED ، يقيس النظام الجهد على المكثف ويقدم عرضًا ضوئيًا قيد التشغيل استنادًا إلى الجهد المقاس حتى ينخفض إلى أقل من عتبة عندما ينام النظام.

يتم إجراء اختيار عشوائي ثانٍ في نهاية العرض لتحديد ما إذا كان العرض سيتكرر أم لا ، مما يوفر مزيدًا من الاهتمام للمراقب.

يتم تنشيط مؤشر LED أبيض لإضاءة وجه جهاز القياس عندما يكون عرض LED نشطًا.

مكتبة الخدار التي كتبها Peter Knight ، تضع المعالج في وضع السكون الكامل حيث تظل المخرجات في الحالة التي كانت عليها عند الدخول في وضع السكون ولكن جميع الساعات الداخلية تتوقف باستثناء مؤقت السكون الذي يقتصر على أربع ثوانٍ. يمكن اختبار ذلك في Arduino ولكن نظرًا لأن Arduino Power LED ودوائر USB لا تحقق نفس توفير الطاقة.

لا يزال النظام يحتوي على رمز كان من المفترض أن يأخذ في الاعتبار انخفاض سعة البطاريات ولكن هذا لم يثبت فائدته. في المرة القادمة التي يكون فيها خارج الحائط ، سأغير البرنامج لتوفير نوع من حالة البطارية عبر مصابيح LED أو مقياس التيار الكهربائي.

يحتوي الإصدار النهائي على زر إعادة تعيين مثبت على جانب علبة العرض. والسبب الرئيسي لذلك هو السماح بالعروض التوضيحية للزوار حتى يعمل النظام خلال روتينه الأساسي 10 مرات بعد إعادة التعيين قبل العودة إلى روتينه العشوائي العادي.