Եղանակի կանխատեսման ժամացույց ՝ օգտագործելով Old Alarm և Arduino: 13 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:50

Ես կոտրված զարթուցիչ ունեի, և միտք առաջացավ այն դարձնել ժամացույցի և եղանակի կանխատեսման կայան:

Այս նախագծի համար ձեզ հարկավոր է.

• Հին շրջանաձև զարթուցիչ
• Արդուինո Նանո
• BME280 սենսորային մոդուլ (ջերմաստիճան, խոնավություն, ճնշում)
• LCD ցուցադրման մոդուլ Nokia 5110 -ից
• DS1307 RTC ժամացույց
• TP4056 Լիթիումի մարտկոցի լիցքավորիչ
• Հին Li-ion մարտկոցը փրկվել է բջջային հեռախոսից
• Փոքր 3.7v- ից 5v ուժեղացուցիչ մոդուլ
• Լույսից կախված դիմադրություն (LDR - լուսաչափ)
• Buzzer (օգտագործվում է հին համակարգչից փրկված)
• 3 կոճակ
• Դիմադրիչների մի փունջ (2x10k, 270 ohm) և տրանզիստոր (2N2222A կամ նմանատիպ)
• Որոշ լայն կծկվող խողովակ
• գրություն PCB- ն որպես առջևի ափսեի ձևավորում օգտագործելու համար
• Micro-USB երկարացման մալուխ (կանացի և արական կողմերը Micro-USB են)
• 2x8 սմ տախտակի նախատիպ և որոշ լարեր

Քայլ 1: Ապամոնտաժել ամեն ինչ

Սկզբում ես ապամոնտաժեցի հին ժամացույցը: Bանգեր, շարժիչ, կոտրված ժամացույցի մեխանիզմ…

Քայլ 2: Թվային կարգավորումների կոճակներ

Քանի որ նոր ժամացույցը լիովին թվային է լինելու ՝ ներսում տեղադրված մինի համակարգիչով, կողքին ավելացրեցի 3 պարզ գեղեցիկ տեսք ունեցող կոճակներ:

Ալյումինի ջարդոնի կտորով ես կտրեցի ծածկույթը ՝ պիտակ ստեղծելու համար: Պիտակների տառերը ստեղծվել են տառերի բռունցքներով և սև ցուցիչով:

Քայլ 3: Շարժիչի կոնդենսատոր

Շարժիչով ահազանգը միացնելու համար կպահեմ հին զանգերը: Հին կոտրված ժամացույցի մեխանիզմը ուներ կերամիկական կոնդենսատոր `104 պիտակով: Ես այն հանեցի տպատախտակից և կպցրի այն անմիջապես շարժիչին, ինչը կօգնի կանխել հոսանքի տատանումները տագնապի ժամանակ: Կարևոր է նաև նշել, որ շարժիչը վերահսկվելու է տրանզիստորի միջոցով, բայց դրա մասին ավելի ուշ:

Քայլ 4: Նոր դեմք ժամացույցի համար

Քանի որ ես որոշեցի ժամացույցի համար նոր դեմք ստեղծել, ես աղբամանի կույտից հանեցի մի տախտակ և շինարարական հրացանի օգնությամբ արագ հեռացրեցի բոլոր բաղադրիչները: Միջին անցքը պատրաստված է նոր ժամացույցի թվային էկրանի համար:

Քայլ 5: Թվային ցուցադրում հին բջջային հեռախոսից

Այս նախագծի համար ես որոշեցի օգտագործել Nokia 5110 հին բջջային հեռախոսի LCD էկրան: Այս էկրանները լայնորեն վաճառվում են որպես մոդուլ, դրանք շատ քիչ էներգիա են խլում, իսկ Arduino- ի համար կան լավ գրադարաններ: Եթե դուք գնում եք նոր մոդուլ 5110 էկրանով, դուք փրկում եք մոլորակը, քանի որ բոլոր նոր մոդուլները ստեղծվում են փրկված 5110, 3110 և 3210 հեռախոսներից:

Քայլ 6: Շղթաների միացում

Դուք արդեն կռահեցիք, որ ես պլանավորում էի օգտագործել Arduino տախտակը `այս ժամացույցը կառավարելու համար: Նախագիծը հեշտությամբ կրկնվող է նույնիսկ սկսնակ Arduino- ի երկրպագուների համար, քանի որ ես չեմ ստեղծել իմ սեփական տպատախտակները: Դա Arduino Nano տախտակ է `դրան միացված մոդուլներով` BME280 ջերմաստիճանի, ճնշման և խոնավության տվիչ, DS1307 RTC ժամացույց, TP4056 լիթիումի մարտկոցի լիցքավորիչ, փոքր 3.7v- ից մինչև 5v հզորության մոդուլ, Light Dependent Resistor (LDR - լուսաչափ) և ազդանշան (վերցված հին համակարգչից):

Նայեք նաև էսքիզներին. Դրանք ցույց են տալիս բոլոր կապերը: Կարծում եմ, որ ամեն ինչ շատ հեշտ է կարդալ և հասկանալ, բայց եթե որևէ հարց ունեք, պարզապես տվեք ստորև բերված մեկնաբանություններում:

Մի քանի նշում կազմաձևման վերաբերյալ.

• Շարժիչը միացված է անմիջապես մարտկոցից ՝ տրանզիստորի միջոցով: Arduino- ն վերահսկում է տրանզիստորը դիմադրության և PWM կապի D5 միջոցով:
• LCD կապի համար օգտագործվում են D7-12 կապում: Գրունտը և VCC- ն միացված են միացման տախտակի վրա գտնվող երկաթուղուն:
• LDR- ը տեղադրվեց ժամացույցի սլաքի վրա, իսկ դիմադրություն + 3 ելքային լարերը կպցվեցին ժամացույցի սլաքի հետևի մասում:
• Կոճակների միացման համար ես օգտագործել եմ ներքին PULLUP գործառույթը Arduino- ի ներսում: Մենյու կոճակը կցված է ընդհատմանը, և ես ավելի ուշ հասկացա, որ ընդհատման համար կարող եք նաև օգտագործել ներքին PULLUP: Մենյու կոճակի ընդհատումը պահանջվում է այնպես, որ կոդն անընդհատ չփնտրի կոճակների վիճակը:
• Theամացույցը կհսկի և կցուցադրի նաև մարտկոցի վիճակը, այնպես որ մարտկոցը ուղղակիորեն միացված է A0 կապին: Մարտկոցի լարումը երբեք 4.2 Վ -ից բարձր չէ, այնպես որ անվտանգ է մարտկոցը միացնել անմիջապես Arduino անալոգային քորոցին:
• Buzzer- ն ուղղակիորեն միացված է PWM կապ D6- ին: Չնայած սա լավ պրակտիկա չէ, ես հեռացա դրանից, քանի որ Arduino Nano- ն կարող էր ավելի բարձր ցուցանիշներ օգտագործել, քան նշված էր, և նաև այն պատճառով, որ ազդանշանը անընդհատ չի աշխատի: Նույն կարգավորումը հեշտությամբ կայրեր ESP տախտակների քորոցները, ուստի այդ դեպքերում խորհուրդ եմ տալիս օգտագործել տրանզիստորների հսկիչը:
• Theամացույցն արդեն անջատիչ ուներ, ուստի որոշեցի օգտագործել այն: Մեջքին բնական տեսք ունի:

Քայլ 7: Հեշտ միացումների միացման տախտակ

Բոլոր մոդուլները պահանջում են դրական և գրունտային միացումներ, ուստի որոշեցի օգտագործել 2x8 սմ չափսերով նախատիպ տախտակ և դրան զոդեցի 5V և Ground ռելսեր: Ես նաև այնտեղ փոքր I2C երկաթուղի պատրաստեցի, քանի որ I2C ինտերֆեյսով մի քանի մոդուլ ունեի:

Մյուս կողմից ես միացրեցի ստանդարտ կապումներն այնպես, որ անհրաժեշտության դեպքում կարողանայի միացնել և անջատել մոդուլները:

Լրացուցիչ բաղադրիչներից մի քանիսը նույնպես զոդվեցին այնտեղ, ինչպիսիք են ՝ տրանզիստորը և դիմադրությունը շարժիչի կառավարման համար և ռեզիստոր ՝ «Ընդմիջում» օգտագործող «Մենյու» կոճակի համար: Ես ցույց տվեցի սխեմաները նախորդ բաժնում:

btw Կարո՞ղ եք առաջին նկարում տեսնել ժամացույցի երեսին արդեն տեղադրված LDR սենսորը:

Քայլ 8: Էլեկտրաէներգիայի կարգավորում

Այս ժամացույցը սնուցելու համար ես բջջայինից մի հին լիթիում-իոնային մարտկոց օգտագործեցի: Սովորաբար, բջջային հեռախոսի մարտկոցները, որոնք փոխարինվում են, դեռևս լավ հզորություն ունեն իրենց մեջ (գոնե կեսը, ինչ նոր էր): Նրանց առավելությունն այն է, որ նրանք ունեն ներկառուցված արտանետումների պաշտպանության միացում և դրանք նաև շատ բարակ են, ուստի դրանք կարող են օգտագործվել փոքր տիեզերական սցենարներում:

Մարտկոցը միացնելու համար դուք պարզապես կպցրեք լարերը մարտկոցի + և - կապում: Մի անհանգստացեք, դուք չեք վնասի բջիջը, քանի որ կա վերահսկիչ և դատարկ տարածք կապերի և բջիջի քիմիական նյութերի միջև:

Այս նկարի վրա կարող եք տեսնել մարտկոցը, ինչպես նաև TP4056 լիցքավորման վերահսկիչը, ինչպես նաև 5V հզորացուցիչը, որոնք միացված են միմյանց և մարտկոցին: Ես օգտագործեցի փոքր-ինչ փաթաթված խողովակներ `ամեն ինչ մեկուսացված և կոմպակտ դարձնելու համար:

Քայլ 9: Micro USB ՝ որոնվածը լիցքավորելու և թարմացնելու համար

Ամեն ինչ զոդելուց հետո հետևի վահանակին կպցրեցի ազդանշանը և ջերմաստիճանի/ճնշման/խոնավության տվիչը: Նրանք բոլորը հիանալի կերպով տեղավորվում էին հին ժամացույցի հավաքման կառավարման կոճակներից:

Այժմ ժամանակն էր տեղադրել Micro USB պորտը հետևի մասում: Ինչու՞ միկրո USB, եթե Նանոն օգտագործում է Mini USB: Պարզապես այն պատճառով, որ տնային տնտեսություններում USB մալուխների մեծ մասը բջջային հեռախոսներից են, և հարմար կլիներ, եթե ժամացույցը կարողանար դա վերցնել:

Քանի որ ես ուզում էի այն օգտագործել ժամացույցի և եղանակային կայանի գործառույթների լիցքավորման և թարմացման համար. Ես հանեցի USB մալուխը, հոսանքի լարերը փոխանցեցի TP4056 լիցքավորիչի և Data+/Data- լարերի միջոցով անմիջապես Արդուինո Նանոյի USB վարդակին: Դուք կարող եք դա տեսնել նախորդ բաժիններում ցուցադրածս սխեմատիկայում:

Քայլ 10: Վերջնական ժողով

Wasամանակն էր ամեն ինչ նորից փաթեթավորել օրիգինալ ժամացույցի մեջ: Ես օգտագործել եմ սեղմվող խողովակ ՝ բաղադրիչներն ու մոդուլները մեկուսացնելու համար: Նույնիսկ Arduino- ն փաթաթված էր նեղացող խողովակի մեջ:

Սավառնել առաջին լուսանկարի վրա ՝ տեսնելու, թե որտեղ է տեղադրված յուրաքանչյուր բաղադրիչ:

Քայլ 11: Կոդ

Ինչպես տեսնում եք, ժամացույցը ամբողջությամբ փաթեթավորված է ներսում: Սա թույլ տվեց ստեղծել ավելի բարդ բան, քան ես ունեի հին ժամացույցը `հաշվի առնելով, որ իհարկե կան ծրագրավորման որոշ հմտություններ: Ես գրեցի սկզբնական ծածկագիրը, բայց խնդրեցի ընկերոջս, որ միջամտի և օգնի ինձ դուրս գալու:

Մինչ այժմ, բացի ժամացույցից, սրանք այն գործառույթներն են, որոնք այս նախագիծն արդեն ապահովում է.

• Timeամանակի և ամսաթվի ցուցադրում (ինչպես նաև ժամի և ազդանշանի ակտիվացում նույն էկրանին)
• Էկրանը լուսավորվում է մութ պայմաններում կամ երբ շարժում է հայտնաբերվում (լույսի փոփոխությունների հիման վրա)
• Եղանակի կանխատեսում (արևոտ, ամպամած, անձրևոտ)
• Temperatureերմաստիճանի, ճնշման եւ խոնավության ցուցադրում (խոնավության համար դա ցույց կտա, թե արդյոք դա շատ չոր է)
• Կարգավորումների ընտրացանկ. Ահազանգ, ժամանակի փոփոխում, ամսաթվի ցուցադրման միացում/անջատում, եղանակի փոփոխման ձայնային ծանուցումների միացում/անջատում և կայսերական և մետրային միավորների միջև անցում
• Alaարթուցիչի կարգավորումներ `միացված/անջատված, ժամի կարգավորում, ծանուցումների մեղեդու և/կամ զանգերի կարգավորում

Վերջին կոդը ՝

Կոդն ապագայում կթարմացվի նոր հնարավորություններով, այնպես որ անպայման նորից ստուգեք որոնվածը թարմացումների համար:-)

Եթե դուք նորեկ եք Arduino աշխարհում, ապա ահա այն քայլերը, որոնք ես խորհուրդ կտայի անել.

• Տեղադրեք USB վարորդ ձեր տախտակի համար (օրինակ ՝ CH340)
• Տեղադրեք Arduino IDE- ն
• Տեղադրեք այս նախագծում օգտագործվող գրադարանները
• Ներբեռնեք GitHub- ից և վերբեռնեք Projectրագրի վերջին կոդը ժամացույցին `օգտագործելով Micro USB մալուխը (կարող եք օգտագործել բջջային հեռախոսից)

Կանխատեսման ալգորիթմը հետևյալն է

Արդուինո Նանոն BME280 սենսորից ստանում է նոր տվյալներ ամեն 12 րոպեն մեկ: Չափման ցիկլը 3 ժամ է: 3 ժամ հետո ճնշման մոնիտորինգի տիրույթը (առավելագույնը և նվազագույնը 3 ժամվա ընթացքում) փոխվում է միջին արժեքների համեմատ ընթացիկ տիրույթի և ընթացիկ ճնշման արժեքի ընթացքում: Ամեն ժամ պահպանվում է ճնշման փոփոխության ուղղությունը ընթացիկ ճնշման արժեքով: kPa միավորներն օգտագործվում են կանխատեսման հաշվարկման համար:

Նանոյի հիշողության սահմանափակության պատճառով կանխատեսման ալգորիթմը պետք է պարզեցվեր: Բայց չնայած պարզեցումներին, այն կարող է կանխատեսել տեղումներ հաջորդ 12-24 ժամվա ընթացքում, չնայած որ կանխատեսումն այժմ ավելի հոռետեսական է. Կանխադրված արժեքը «Ամպամած եղանակ» է:

«Արևոտ եղանակ» - ճնշման ընթացիկ արժեքը նորմայից բարձր է 7 կետով, ճնշումը չի ընկնում, և վերջին 3 ժամվա ընթացքում նվազագույն և առավելագույն արժեքների տարբերությունը 2 բալից ոչ ավելի է:

Հնարավոր տեղումներ «Անձրևոտ եղանակ». Ընթացիկ ճնշումը նորմայից ցածր է 15 կետով, իսկ նվազագույն և առավելագույն արժեքների միջև տարբերությունը 2 բալից ավելի է, կամ ճնշումը նվազում է, իսկ ընթացիկ արժեքի և նորմայի միջև տարբերությունը `3 - 30 բալ:

Կանխատեսման որակը բարելավելու համար խորհուրդ է տրվում փոխել ձեր «բարձրությունը» հիմնական կոդի ֆայլում: Ձեր բարձրությունը, օրինակ, կարող եք ստանալ այստեղ ՝

Քայլ 12: Քայլ առ քայլ տեսանյութ

Եթե դժվար էր հետևել այն ամենին, ինչ ես արեցի վերևում, ահա նաև վիդեո տարբերակ ՝ ցուցադրված բոլոր քայլերով:

Քայլ 13: Վերջնական խոսքեր

Ընդհանուր առմամբ, իմ տեսանկյունից, այս ծրագրի դժվարության մակարդակը բարձր չէ, և որևէ մեկը կարող է այն հասցնել: Եթե հին ժամացույց չունեք, կարող եք էժան մեկը գտնել տեղական բուդի շուկայում:

Բոլոր բաղադրիչները ցածր գին են և հասանելի են Sparkfun/Aliexpress/eBay/Amazon կայքում:

Հուսով եմ, որ այս ձեռնարկը հետաքրքիր էր ձեզ համար և երախտապարտ կլինեի, եթե կարողանայիք աջակցել իմ առաջին Instructable ժամացույցի մրցույթին:

Երկրորդ տեղը զբաղեցնող ժամացույցների մրցույթում