Wall Meter Display: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ฉันซื้อมิเตอร์นาฬิกาพกราคาถูกจาก eBay โดยคิดว่ามันจะทำให้เป็นสินค้าแปลกใหม่ที่น่าสนใจ ปรากฎว่ามิเตอร์ที่ฉันซื้อไม่เหมาะ แต่ถึงอย่างนั้นฉันก็มุ่งมั่นที่จะผลิตสิ่งที่จะแขวนไว้บนผนังและเป็นจุดพูดคุย

ศูนย์กลางของจอแสดงผลคือแอมมิเตอร์แบบอนาล็อกซึ่งได้รับพลังงานจากตัวเก็บประจุที่มีประจุซึ่งปล่อยผ่านมิเตอร์เพื่อทำให้เข็มชี้เคลื่อนไหว

จอแสดงผล LED สะท้อนการเคลื่อนไหวของตัวชี้เพื่อให้แสดงผลที่สะดุดตา

ทั้งหมดถูกควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์ Atmel 328 ซึ่งพัฒนาโดยตรงบน Arduino Uno ซึ่งวัดระดับแสงในปัจจุบันในห้องและเรียกใช้การแสดงผลแบบสุ่มซึ่งทั้งหมดใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ AA สามก้อน

เสบียง

Arduino Uno พร้อมโปรเซสเซอร์ Atmel 328…ดูข้อความที่เหลือ

การเลือกไฟ LED สีแดง สีเขียว และสีเหลืองพร้อมสีขาว

ตัวต้านทาน 7 x 330R

1 x LDR

ตัวเก็บประจุ 1 x 220uF

ตัวต้านทาน 1 x 220R

ตัวต้านทาน 2 x 10k

1 x วงจรเรียงกระแสไดโอด

แอมมิเตอร์เก่าที่เหมาะสม โดยทั่วไปแล้วจะเต็ม 100uA เต็มสเกล

ขั้นตอนที่ 1: แนวคิด

รูปภาพบอกเล่าเรื่องราวสั้น ๆ มิเตอร์เดิมได้รับการออกแบบสำหรับใช้กับวิทยุวาล์วและต้องใช้มากกว่า 100mA และ Arduino ไม่สามารถเรียกใช้ได้ แนวคิดเหล่านี้เป็นแนวคิดเลย์เอาต์การแสดงผลในช่วงแรกๆ ในที่สุดฉันก็แยกมิเตอร์ออกจากกันโดยตั้งใจจะเปลี่ยนกลไกไม่ประสบความสำเร็จมากนัก

ในที่สุดฉันก็เลือกโวลต์มิเตอร์เก่าที่มีกลไก 100uA สมบูรณ์แบบ

ขั้นตอนที่ 2: วงจร

บิลด์ดั้งเดิมใช้ Arduino เพื่อเชื่อมต่อบิตในระบบที่ค่อนข้างง่าย หมุดดิจิตอลหกตัวขับ LED สีผ่านตัวต้านทาน 330R

พินดิจิทัลหนึ่งพินใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า LDR แรงดันไฟฟ้าที่วัดบนหมุด ADC ตัวใดตัวหนึ่ง และใช้เพื่อประเมินระดับแสงปัจจุบันและช่วงเวลาของวัน

พินดิจิตอลหนึ่งอันใช้เพื่อชาร์จตัวเก็บประจุผ่านไดโอดและตัวต้านทาน 220R

มิเตอร์เชื่อมต่อข้ามตัวเก็บประจุผ่านตัวต้านทาน 10k ค่านี้อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนขึ้นอยู่กับการวัดเต็มสเกลของแอมมิเตอร์ที่ใช้

ฉันยังต่อสายด้วยปุ่มรีเซ็ตเพื่อติดตั้งที่ด้านข้างของเคสแสดงผล

สุดท้าย มีการเชื่อมต่อเพิ่มเติมจากขั้วบวกของ LED ตัวใดตัวหนึ่งเพื่อให้มีการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบระดับแรงดันไฟของแบตเตอรี่ วงจรนี้ไม่เคยประสบความสำเร็จมากนัก และฉันจะเปลี่ยนเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าอย่างง่ายในครั้งต่อไปที่แบตเตอรี่หมดและจอแสดงผลอยู่นอกกำแพง

ขั้นตอนที่ 3: การนำไปใช้

การใช้จอแสดงผลจากแบตเตอรี่โดยใช้ Arduino Uno นั้นไม่สามารถทำได้ การบริโภคในปัจจุบันจะสูงเกินไปเนื่องจากบอร์ดส่วนใหญ่ทำงานอยู่ตลอดเวลา และฉันต้องการให้จอแสดงผลอยู่บนผนังโดยไม่มีการแตะต้องอย่างน้อยหกเดือนที่ เวลา.

เพื่อลดการใช้กระแสไฟ วงจรแสดงผลได้รับการพัฒนาด้วย Arduino และเขียงหั่นขนม วงจรถ่ายโอนไปยังบอร์ดเมทริกซ์ จากนั้นตัวประมวลผลที่โปรแกรมสุดท้ายถูกถอดออกจาก Arduino และใส่ลงในซ็อกเก็ตบนบอร์ดเมทริกซ์ชิ้นเล็ก ๆ พร้อมกับ xtal และต่อด้วยสายแพ

ในที่สุด จอแสดงผลจะทำงานเป็นเวลา 12 เดือนเต็มสำหรับแบตเตอรี่หนึ่งชุด

เคล็ดลับที่มีประโยชน์คือการแทนที่โปรเซสเซอร์ Atmel ใน Arduino Uno ด้วยซ็อกเก็ต ZIF ซึ่งเข้ากันได้ดีแล้วใส่โปรเซสเซอร์กลับเข้าไปใหม่ เมื่อโปรเจ็กต์พร้อมแล้ว โปรเซสเซอร์ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้แล้วและเพียงแค่ต้องถอดและใส่ซ็อกเก็ตบนบอร์ดสุดท้าย เมื่อฉันซื้อโปรเซสเซอร์เปล่า ฉันใช้เวลาหนึ่งชั่วโมงในการวางบูตโหลดเดอร์บนตัวประมวลผลทั้งหมด เพื่อให้พร้อมใช้งานได้ตลอดเวลา

ขั้นตอนที่ 4: รหัส

อย่างที่คุณอาจจะจินตนาการได้ โค้ดสำหรับเรียกใช้จอแสดงผลพื้นฐานนั้นไม่ซับซ้อนมากนัก แต่ประเด็นสำคัญคือการลดการใช้พลังงาน มีสองวิธีในการทำเช่นนี้ วิธีหนึ่งคือการเรียกใช้จอแสดงผลเมื่อมีแนวโน้มว่ามีคนเห็น และประการที่สองเพื่อลดการใช้พลังงานของวงจรให้เหลือน้อยที่สุด

โปรแกรมจะต้องติดตั้งไลบรารี Narcoleptic ก่อนการคอมไพล์

ความล่าช้าทั้งหมดในระบบจะดำเนินการโดยใช้ไลบรารี narcoleptic สำหรับโหมดพลังงานต่ำเต็มรูปแบบของโปรเซสเซอร์ โดยวัดการใช้พลังงานในนาโนแอมป์สองสามตัว

โปรเซสเซอร์จะเข้าสู่โหมดสลีปครั้งละสี่วินาที และเมื่อตื่นขึ้น จะเรียกใช้รูทีนแบบสุ่มเพื่อตรวจสอบว่าระบบจะไม่ปลุกหรือไม่ ถ้าไม่เช่นนั้น ระบบจะเข้าสู่โหมดสลีปอีกสี่วินาที

หากรูทีนแบบสุ่มเป็นจริง วงจร LDR จะเปิดใช้งานและวัดระดับแสงแล้ว วงจร LDR จะปิดใช้งานทันทีหลังจากนั้นเพื่อประหยัดพลังงาน

ระบบทำงานในสี่ช่วงเวลาโดยประมาณ

• กลางคืน - มืดมาก ไม่มีคนดู - ไม่ทำอะไรแล้วกลับไปนอน
• เช้าตรู่ - ภาคแรกไม่น่าจะมีคนดูแต่คงสถิติเหมือนตอนกลางวัน
• เวลากลางวัน - อาจมีผู้เฝ้าติดตาม แต่เปิดใช้งานเฉพาะมิเตอร์อนาล็อก ไม่ใช่ LED's
• ตอนเย็น - มีแนวโน้มว่าจะมีผู้ชมดังนั้นเปิดใช้งานการแสดงผลแบบเต็มหน้าจอ

ระบบประมาณการว่าความยาวของวันจะเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล ดังนั้นเวลาเย็นจึงขยายออกไปเป็นช่วงกลางคืนเนื่องจากความยาวของวันสั้นลง แต่เมื่อผู้เฝ้าดูยังคงมีแนวโน้มอยู่

หากช่วงเวลาของวันเหมาะสม เอาต์พุตดิจิตอลจะใช้ชาร์จตัวเก็บประจุแล้วปิด ด้วยจอแสดงผลแบบอะนาล็อกเท่านั้น ระบบจะกลับสู่โหมดสลีปโดยปิดเอาต์พุตทั้งหมด และตัวเก็บประจุจะคายประจุผ่านมิเตอร์ซึ่งตัวชี้ซึ่งเลื่อนไปจนเต็มสเกลแล้วจะกลับสู่ศูนย์

เมื่อจอแสดงผล LED ทำงาน ระบบจะวัดแรงดันไฟบนตัวเก็บประจุและแสดงไฟแสดงการทำงานตามแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จนกว่าจะลดลงต่ำกว่าเกณฑ์เมื่อระบบอยู่ในโหมดสลีป

การสุ่มเลือกครั้งที่สองจะเกิดขึ้นที่ส่วนท้ายของจอแสดงผลเพื่อกำหนดว่าการแสดงผลจะซ้ำหรือไม่ ให้ความสนใจแก่ผู้ดูมากขึ้น

ไฟ LED สีขาวจะเปิดใช้งานเพื่อส่องสว่างหน้าปัดมิเตอร์เมื่อไฟ LED แสดงการทำงาน

ไลบรารี่ Narcoleptic โดย Peter Knight ทำให้โปรเซสเซอร์เข้าสู่โหมดสลีปเต็มรูปแบบ โดยเอาต์พุตจะยังคงอยู่ในสถานะที่เข้าสู่โหมดสลีป แต่นาฬิกาภายในทั้งหมดจะหยุดทำงาน ยกเว้นตัวจับเวลาพักเครื่องซึ่งจำกัดไว้ที่สี่วินาที สามารถทดสอบได้ใน Arduino แต่เนื่องจากวงจร LED และ USB ของไฟ Arduino ไม่สามารถประหยัดพลังงานได้เท่ากัน

ระบบยังคงมีรหัสซึ่งมีไว้เพื่อพิจารณาถึงความจุที่ลดลงของแบตเตอรี่ แต่สิ่งนี้ไม่ได้พิสูจน์ว่ามีประโยชน์ ครั้งต่อไปที่แบตเตอรี่หมด ฉันจะเปลี่ยนโปรแกรมเพื่อให้สถานะแบตเตอรี่ผ่านไฟ LED หรือแอมมิเตอร์

รุ่นสุดท้ายมีปุ่มรีเซ็ตติดตั้งอยู่ที่ด้านข้างของเคสแสดงผล เหตุผลหลักคือเพื่อให้ผู้เยี่ยมชมสามารถสาธิตได้ ดังนั้นระบบจะทำงานผ่านรูทีนพื้นฐาน 10 ครั้งหลังจากรีเซ็ต ก่อนที่จะกลับไปเป็นรูทีนสุ่มตามปกติ