مراقب درجة حرارة اردوينو منخفض الطاقة: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

في Instructable ، قمنا ببناء جهاز مراقبة درجة حرارة آخر باستخدام مستشعر درجة الحرارة DS18B20. لكن هذا المشروع مختلف. يمكن أن تستمر على البطاريات لما يقرب من 1.5 سنة! نعم! باستخدام مكتبة Arduino منخفضة الطاقة ، يمكننا تشغيل هذا المشروع لفترة طويلة. استمر في القراءة لمعرفة المزيد!

الخطوة 1: احصل على الأجزاء

الأجزاء اللازمة لبناء هذا المشروع هي:

ATMEGA328P ▶

نوكيا 5110 LCD ▶

DS18B20 ▶

المقاوم الضوئي ▶

المكثفات ▶

16 ميجا هرتز الكريستال ▶

المقاومات ▶

Multimeter Mastech 8268 ▶

التكلفة الإجمالية للمشروع في الوقت الذي أكتب فيه هذا Instructable أقل من 10 دولارات

الخطوة 2: قم بتوصيل جميع الأجزاء

الآن بعد أن أصبح لديك كل الأجزاء ، دعنا نربطها جميعًا معًا وفقًا للمخطط التخطيطي.

مفتاح استهلاك الطاقة المنخفض لهذا المشروع هو استخدام شريحة ATMEGA عارية بدلاً من لوحة Arduino. نظرًا لأن لوحات Arduino تستخدم منظم جهد للعمل مع العديد من مستويات الجهد المختلفة ، فإنها تحتاج إلى مزيد من الطاقة. لا نحتاج إلى هذا المنظم لأننا نقوم بتشغيل مشروعنا من بطاريات 3AA!

في هذا المشروع ، أستخدم شاشة Nokia 5110 LCD وهي شاشة رائعة وتحتاج فقط إلى 0.2 مللي أمبير من التيار عندما تكون الإضاءة الخلفية مطفأة. محرج!

نستخدم أيضًا المقاوم الضوئي لاكتشاف الضوء. لذلك ، إذا كان الوقت ليلاً ، نقوم بتعطيل شاشة LCD من أجل الحفاظ على الطاقة.

سر صغير آخر هو مكتبة LowPower. عندما لا نقيس درجة الحرارة ، نضع Arduino في وضع السكون باستخدام مكتبة LowPower. عندما تنام شريحة ATMEGA العارية ، فإنها تتطلب 0.06 مللي أمبير فقط من التيار! هذا يعني أنه يمكنك الحصول على شريحة ATMEGA نائمة لأكثر من 4 سنوات على 3 بطاريات AA!

لذلك من خلال تصميم برنامج ذكي ، نحقق عمر بطارية جيد. تحتاج شريحة ATMEGA إلى حوالي 10 مللي أمبير من التيار عندما تكون مستيقظة. لذا ، هدفنا هو جعله ينام معظم الوقت. لهذا السبب ، لا نوقظه إلا عندما نحتاج إلى قياس درجة الحرارة ، كل دقيقتين. عندما نستيقظ شريحة ATMEGA ، فإننا نفعل كل شيء بأسرع ما يمكن ، ونذهب على الفور إلى النوم مرة أخرى.

الخوارزمية

المشروع يستيقظ كل دقيقتين. أول شيء يفعله هو تمكين المقاوم الضوئي عن طريق كتابة HIGH إلى الرقم الرقمي 6. فهو يقرأ القيمة من المقاوم الضوئي ويحدد ما إذا كان نهارًا أم ليلاً. ثم يكتب LOW إلى الرقم الرقمي 6 من أجل تعطيل المقاوم الضوئي والحفاظ على المسام. إذا كان الليل ، نقوم بتعطيل شاشة LCD إذا كانت قيد التشغيل ونذهب فورًا للنوم لمدة دقيقتين دون قراءة درجة الحرارة. ليست هناك حاجة للقيام بذلك ، نظرًا لأن الشاشة متوقفة عن التشغيل. بهذه الطريقة نحافظ على المزيد من القوة. إذا كان هناك ضوء كافٍ ، نقوم بتمكين شاشة LCD إذا تم تعطيلها ، ونقرأ درجة الحرارة ، ونعرضها على الشاشة ونذهب إلى النوم لمدة دقيقتين. هذه الحلقة تستمر إلى الأبد.

الخطوة 3: القياسات

كما ترون من الصور ، عندما يكون المشروع في وضع السكون والشاشة في وضع التشغيل ، فإنه يحتاج إلى 0.26 مللي أمبير من التيار وهو منخفض جدًا إذا كنت تفكر في حقيقة أن لدينا شاشة عرض!

عندما يقيس المشروع درجة الحرارة ويحدّث ، يحتاج العرض إلى حوالي 11.5 مللي أمبير

أخيرًا ، عندما يحل الظلام ويقوم ldr بتعطيل شاشة Nokia 5110 LCD ، نحتاج فقط إلى 0.07mA وهو أمر رائع!

عمر البطارية

من أجل حساب عمر البطارية للمشروع ، قمت بإنشاء ملف Excel بسيط. لقد أدخلت القياسات من جهاز القياس المتعدد وكما ترى نحصل على عمر بطارية يزيد عن 500 يوم إذا قمنا بقياس درجة الحرارة كل دقيقتين! وذلك باستخدام بطاريات 3AA بسعة 2.500 مللي أمبير. بالطبع إذا كنت تستخدم بطاريات أفضل مثل بطارية Li-Ion بقوة 3.400 مللي أمبير في الساعة ، فيمكنك تشغيل مشروعك لأكثر من عامين!

يمكنك تنزيل ملف Excel من هذا الرابط.

الخطوة 4: كود المشروع

كود المشروع بسيط جدا. نستخدم بعض المكتبات في هذا الجزء من التعليمات البرمجية. المكتبات التي نستخدمها هي التالية:

• مكتبة منخفضة الطاقة:
• مكتبة مستشعر درجة الحرارة DS18B20:
• مكتبة Nokia 5110 LCD:

يتكون كود المشروع من ملفين. يوجد في الملف الأول الكود الذي يعمل على Arduino. يحتوي الملف التالي على بعض البيانات الثنائية للرموز التي يعرضها البرنامج الرئيسي. تحتاج إلى وضع كلا الملفين في مجلد المشروع من أجل الترميز للترجمة بشكل صحيح.

الكود بسيط جدا يمكنك أن تجدها أدناه. كل السحر يحدث في وظيفة sleepForTwoMinutes. في هذه الوظيفة نضع Arduino في نوم عميق. تكمن المشكلة في استخدام مؤقت المراقبة أقصى قدر من الوقت يمكننا وضع Arduino في وضع السكون فيه هو 8 ثوانٍ. لذلك ، نقوم بإدخال ذلك في حلقة لمدة 15 مرة ونحصل على فترة الدقيقتين التي نريدها

أتمنى أن تكون قد استمتعت بهذا المشروع. اراك قريبا!