PixelMeteo (مراقب توقعات الطاقة UltraLow): 6 خطوات (بالصور)

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

IOT هو شيء رائع لأنه يسمح لك بربط كل شيء بالإنترنت والتحكم فيه عن بُعد ولكن هناك شيء واحد رائع أيضًا ومصابيح … ولكن هناك شيء آخر ، معظم الناس لا يحبون الأسلاك ، لكنهم لا يحبون لا أحب تغيير خلايا البطارية ، لذلك سيكون من الرائع أن تعمل لسنوات دون تغيير البطارية. مع هذه الأفكار ولد هذا المشروع.

قبل البدء ، إذا أعجبك هذا المشروع ، فيرجى التفكير في التصويت على هذا المشروع في WIRELESS AND LED CONTEST الذي سأقدره

هذا المشروع عبارة عن مراقب للطقس يعرض توقعات الطقس للساعة القادمة باستخدام رسوم متحركة للبكسل ويمكن أن يعمل لمدة تصل إلى 3 سنوات (نظريًا تقريبًا). يعمل هذا الجهاز مع ESP8266 ويتصل بـ Accuweather (وهو موقع ويب لتنبؤات الطقس) للحصول على الطقس في المكان الذي تختاره لعرض الرسوم المتحركة الرجعية بكسل مع الطقس ودرجة الحرارة. رقم الجانب الأيسر هو العشرات ورقم الجانب الأيمن هو وحدات قيمة درجة الحرارة. بعد إظهار المعلومات فإنه يوقف نفسه لتوفير الطاقة.

لذا حان الوقت للبدء!

الخطوة 1: ماذا تحتاج؟

من السهل العثور على جميع المكونات في eBay أو بعض المواقع الصينية مثل Aliexpress أو Bangood. في غالبية اسم المكونات أرفقت ارتباطًا بالمنتج. يتم بيع بعض المكونات مثل المقاومات في عبوات ، لذا إذا كنت لا ترغب في شراء الكثير من المقاومات ، فمن المستحسن شراءها من متجر محلي.

أدوات

• طابعة 3D.
• مبرمج FTDI USB to TTL
• جندى

عناصر

• WS2812 61 حلقة بت: 13 يورو
• ESP8266-01: 2.75 يورو
• 2x 2N2222A: 0.04 يورو (أي محول NPN مشابه سيعمل)
• BC547 أو 2N3906: 0.25 يورو (أي ترانزستور PNP مشابه سيعمل وقد تجده أرخص في متجر محلي)
• 3X 220 أوم المقاوم: يمكن أن يكون حوالي 0.1 يورو ، الرابط مخصص لمجموعة من المقاوم.
• ثنائي الفينيل متعدد الكلور المثقوب 40 × 60 ملم: 1.10 يورو (ما عليك سوى 40 × 30 ملم).
• 1 مكثف 470 فائق التوهج / 10 فولت
• الأسلاك
• 3 خلايا AAA

الخطوة الثانية: الدائرة الكهربائية وكيف تعمل

لإظهار كيفية عملها ، قمت بإرفاق صورتين ، الأولى هي عرض اللوحة الأولية في Fritzing (أيضًا قمت بتحميل الملف) والثانية هي المخطط التخطيطي في Eagle مع تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا. على الرغم من وجود عدد قليل من المكونات "التناظرية" ، إلا أنها دائرة بسيطة للغاية.

تشغيل هذه الدائرة هو: عندما تضغط على الزر ، تقوم دائرة ترانزستورات NPN و PNP بتغذية ESP8266 و LEDS. هذا النوع من الدوائر يسمى "زر الإغلاق" يمكنك أن ترى شرحًا لطيفًا لهذا النوع من الدوائر هنا أو هنا. عند الانتهاء من كل شيء (لقد تم عرض الرسوم المتحركة له) ، يعطي المتحكم الدقيق حالة عالية لقاعدة الترانزستور ويقومون بإيقاف تشغيل الدائرة. هذا هو السبب في أنه يربط قاعدة ناقل NPN الثاني بالأرض.

سبب استخدام هذه الدائرة هو أننا نريد الحصول على الحد الأدنى من الاستهلاك وبهذا التكوين يمكننا تحقيق حوالي 0.75 µA عندما يكون متوقفًا عن التشغيل ، وهو أكثر أو أقل… لا شيء. هذا الاستهلاك الحالي لأن الترانزستور لديه تيار تسرب.

إذا كنت لا تريد القليل من النظرية ، فانتقل إلى السطر التالي:

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

لا أريد الخوض في النظرية بعمق ، لكنني أعتقد أنه من الجيد معرفة كيفية حساب مقدار الاستقلالية التي يمكن أن يمتلكها جهاز مثل هذا. لذا ، القليل من النظرية.

في أجهزة إنترنت الأشياء التي تحقق عمر بطارية ضخم هو 50٪ من الجهاز ، لذلك هناك طريقة لتحقيق سنوات من الاستقلالية: تشغيل فقط عندما يكون ذلك ضروريًا ولفترة قصيرة جدًا ويكون لهم جهاز توقيت أو جهاز استشعار عند التشغيل تكرارا. أعتقد أنه من الواضح بمثال.

تصوير مستشعر رطوبة في غابة يلتقط مستوى الرطوبة في منطقة من الغابة وهذه المنطقة يكون مفاجئًا تمامًا ، لذا فأنت بحاجة إلى شيء يمكن أن يعمل لسنوات دون تدخل بشري ويجب أن يكون في 30 ثانية (وهو الوقت اللازم لقياس المعلومات وإرسالها) كل 12 ساعة. لذلك ، سيكون المخطط: الموقت الذي هو متوقف عن العمل لمدة 12 ساعة وفي 30 ثانية مع إخراج المؤقت يتصل بمدخل العرض الخاص بالمتحكم الدقيق. هذا المؤقت قيد التشغيل دائمًا ، ولكنه يستهلك كميات من الأمبيرات النانوية.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

نهاية النظرية

بمجرد أن نرى هذا المثال ، يمكننا أن نرى أنه مشابه تمامًا لهذا المشروع فقط مع اختلاف أننا قررنا الإجازة. لذلك لحساب وقت عمر البطارية ، يجب أن نطبق الصيغة المرفقة في الصورة وهذه هي القيم التي يجب استخدامها:

• أيون: التيار الذي يستهلك عند تشغيله (في هذه الحالة يعتمد على الطقس لأن كل رسم متحرك له استهلاك يمكن أن ينتقل من 20 مللي أمبير إلى 180 مللي أمبير وأ)
• تون: الوقت الذي حان فيه. (في هذه الحالة ، سيتم تشغيل كل مرة تقوم فيها بتشغيل الجهاز لمدة 15 ثانية)
• Ioff: الاستهلاك الحالي عند إيقاف التشغيل.
• Toff: إجازة. (هذا طوال اليوم (بالثواني) أقل من 15 ثانية إذا قمنا بتشغيل مرة واحدة فقط).
• سعة البطارية. (في هذه الحالة 3 خلايا AAA متسلسلة بسعة 1500mAh).

يعتمد عمر البطارية على عدد المرات التي تقوم فيها بتشغيلها في اليوم والطقس ، لأنه عندما يكون الجو مشمسًا مع السحابة ، يكون استنزاف التيار حوالي 180 مللي أمبير ولكن عندما تمطر أو تتساقط الثلوج ، يكون 50 مللي أمبير فقط.

أخيرًا في هذا المشروع ، يمكننا تحقيق 2.6 سنة من تطبيق هذه القيم على الصيغة:

• سعة البطارية: 1000 مللي أمبير.
• أيون: 250 مللي أمبير (أسوأ حالة-> سحابة مشمسة)
• Ioff: 0.75uA
• طن: 15 قطعة (يتم تشغيله مرة واحدة فقط في اليوم)
• الوقت المناسب: 24 ساعة أقل من 15 ثانية.

الصورة الأخيرة هي PCB النهائي ، ولكن يمكنك أيضًا القيام بذلك بسهولة في ثنائي الفينيل متعدد الكلور المحفور وهو أفضل إذا كنت لا تعرف كيفية عمل ثنائي الفينيل متعدد الكلور النحاسي.

الخطوة 3: كيف تعمل المدونة؟

يعمل هذا المشروع مع ESP8266-01 و Arduino IDE

أرفقت مقطع فيديو مع كل حركة واستخدام للحالة. جودة الفيديو ليست الأفضل ، نظرًا لأنه كان من الصعب قليلاً تسجيلها على ضوء متحرك. عندما ترى بعينيك تبدو أفضل حالاً.

إذا كان الكود موثقًا بالكامل حتى تتمكن من رؤية جميع التفاصيل ، لكنني سأشرح كيف يعمل بطريقة "تخطيطية" وما هو ضروري للعمل بشكل صحيح.

سير عمل هذا البرنامج هو:

1. يتصل بشبكة Wi-Fi الخاصة بك. وفي الوقت نفسه ، يتم توصيل عرض الرسوم المتحركة في المصابيح.
2. قم بإنشاء عميل http والاتصال بشبكة Accuweather Web.
3. أرسل طلب الحصول على JSON إلى Accuweather. هذا يطلب بشكل أساسي من الويب التنبؤ بالساعة التالية في مكان ما. بيانات إضافية: هذا مثير جدًا للاهتمام للعديد من المشاريع لأنه مع هذا الشيء تحصل على بيانات من الحافلة المحلية أو مترو الأنفاق أو القطار … أو قيم المخزون. وباستخدام هذه البيانات ، يمكنك فعل ما تريد ، على سبيل المثال تشغيل الجرس عند وصول حافلتك أو انخفاض بعض قيمة المخزون.
4. بمجرد تلقينا المعلومات من الويب ، نحتاج إلى "تقسيم" المعلومات وحفظها في المتغير. المتغيرات المستخدمة في هذه المرحلة هي: درجة الحرارة والرمز المستخدم في الويب لإظهار التوقعات.
5. بمجرد أن نحصل على درجة الحرارة ، من الضروري التحول إلى عدد من المصباح الذي يجب تشغيله واللون الضروري استخدامه. إذا كانت درجة الحرارة أعلى من 0 درجة مئوية ، يكون اللون برتقاليًا وفي الحالة الأخرى يكون أزرق.
6. بناءً على قيمة متغير ICON ، نختار الرسوم المتحركة المناسبة.
7. أخيرًا بعد 5 ثوانٍ ، سيتوقف الجهاز عن العمل بنفسه.

بمجرد أن نعرف كيف يعمل ، نحتاج إلى كتابة بعض البيانات في الكود ، لكن الأمر سهل للغاية. في الصورة المرفقة ، يمكنك معرفة البيانات التي يجب تغييرها وفي أي سطر

الخطوة الأولى: من الضروري الحصول على مفتاح Api الخاص بـ Acuweather ، انتقل إلى هذا الويب وقم بالتسجيل-> API Acuweather

الخطوة الثانية: بمجرد تسجيل الدخول ، انتقل إلى هذا الموقع واتبع هذه الخطوات. تحتاج إلى الحصول على ترخيص مجاني وإنشاء أي تطبيق ، فأنت تريد فقط مفتاح API.

الخطوة الثالثة: للحصول على الموقع ، من الضروري فقط البحث عن المدينة التي تريدها في Accuweather وسترى عنوان URL ونسخ الرقم بالخط العريض في المثال:

www.accuweather.com/es/es/Estepona/301893/weather-forecast/301893 (هذا الرقم خاص بكل مدينة)

الخطوة الأخيرة: قدم بيانات Wi-Fi الخاصة بك وقم بتحميل الكود إلى Microcontroller.

الخطوة 4: طباعة العلبة

لطباعة الأجزاء التي استخدمت هذه الإعدادات في Cura:

القطع العلوية والسفلية:

-0.1 مم لكل طبقة.

-60 مم / ثانية.

- بدون دعم.

الجزء الأوسط:

-0.2 مم لكل طبقة

-600 ملم / ثانية

- دعم 5٪.

يجب توجيه جميع الأجزاء كما في الصورة المرفقة

الخطوة 5: الانضمام إلى كل شيء

الجائزة الأولى في مسابقة اللاسلكي