สถานีตรวจอากาศแบบออฟไลน์ Arduino: 18 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

สรุป

ครั้งสุดท้ายที่ฉันซื้อเทอร์โมมิเตอร์มาหลายครั้ง ฉันเห็นว่าค่ามักจะต่างกันเกือบทุกครั้ง งานของฉันคือติดตามอุณหภูมิและความชื้นภายในห้องของลูกน้อย นอกจากนี้ยังมีปัญหาในการอ่านค่าจากช่วง 2-3 เมตรบนเทอร์โมมิเตอร์ส่วนใหญ่ และฉันต้องยืนขึ้นเพื่อดูค่าอุณหภูมิ ปัญหาที่ฉันมีกับเทอร์โมมิเตอร์ส่วนใหญ่คือแสง ปัญหาอื่นคือฉันมองไม่เห็นค่าอุณหภูมิเพราะไม่มีไฟแบ็คไลท์เพื่อประหยัดพลังงาน ฉันไม่ต้องการที่จะประหยัดพลังงาน ฉันต้องการที่เก็บพลังงานสองสามชั่วโมงเพื่อให้อุปกรณ์นี้ทำงานหากสายพลังงานหลักปิดตัวลง

เลยเกิดไอเดียว่า

- เพื่อสร้างเทอร์โมมิเตอร์โดยมีค่าเผื่อการเปลี่ยนแปลงค่าอุณหภูมิ

- ซึ่งสามารถใช้กับแสงพื้นหลังและสีได้- เพื่อรวมสิ่งของทั้งหมดที่เทอร์โมมิเตอร์ปกติมี: (RTC, แบตเตอรี่, ค่าต่ำสุด t, ฯลฯ)- และเพื่อให้มีคุณสมบัติเพิ่มเติมเช่นฤดูกาลและวันหยุด

ดังนั้นฉันจึงเริ่มโครงการก่อน 1 ปี ส่วนซอฟต์แวร์ใช้เวลาหลายเดือนกว่าจะเสร็จสมบูรณ์ ฉันได้สร้างซอฟต์แวร์หลายเวอร์ชัน และในช่วง 2 สัปดาห์ที่ผ่านมา ฉันทำโปรเจ็กต์เสร็จ

ข้อมูลซอฟต์แวร์อุปกรณ์

รหัส Arduino และไลบรารี:

รหัสยังถูกอัปโหลดในขั้นตอนรหัส

https://github.com/stlevkov/KT2_144

https://github.com/stlevkov/Arduino-Libraries

คุณสมบัติของอุปกรณ์

• Boot Page - แสดงวันที่และเวลาของการอัพโหลดเฟิร์มแวร์ล่าสุด
• หน้าแรก - แสดงเวลา, วันที่, ไอคอนแบตเตอรี่, ไอคอนอุณหภูมิ, ค่าอุณหภูมิ, ค่าความชื้น, Tmax, Tmin, ฤดูกาล, วันหยุด, ตัวบ่งชี้ USB เมื่อเสียบปลั๊ก
• หน้าเมนู - พร้อมเมนูอุณหภูมิ, นาฬิกา, แบตเตอรี่, เกี่ยวกับ, ย้อนกลับ
• หน้าอุณหภูมิ - อนุญาตให้ปรับเทียบเซ็นเซอร์ DHT
• หน้านาฬิกา - อนุญาตให้แก้ไขเวลาและวันที่
• หน้าแบตเตอรี่ - แสดงข้อมูลแบตเตอรี่, เปอร์เซ็นต์, แรงดัน mV, สถานะการชาร์จ
• เกี่ยวกับหน้า - แสดงข้อมูลสำหรับผู้แต่ง
• ฟังก์ชั่นย้อนกลับสำหรับออกจากเมนู
• แผ่นใส
• RTC อายุยืน
• แบตเตอรี่ลิเธียม - สูงสุด ~ 9 ชั่วโมง (450mAh)
• ไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ต่ำ - แสดงไอคอนเป็นสีแดง ~ เหลือ 5 นาที
• สีต่างๆ สำหรับอุณหภูมิต่ำ กลาง สูง
• ข้อความวันหยุดและฤดูกาล
• ซ็อกเก็ตที่ตั้งโปรแกรมได้ - ที่ด้านหลัง
• ส่วนต่อประสานผู้ใช้ - การใช้ Rotary Encoder

ด้านหลังกับบอร์ดจะไม่ถูกปิดเพราะอยากให้ลูกเห็นและสัมผัสกระดานในขณะที่เครื่องไม่ได้เปิดเครื่อง คุณสามารถสร้างแผ่นปิดด้านหลังของบอร์ดได้

ขั้นตอนที่ 1: ร่างอุปกรณ์ วาดแนวคิดเบื้องต้น

ตัดสินใจว่าจะมีอะไรบ้าง - กี่หน้า, เมนู, วิธีเปลี่ยนเมนูและหน้า

หากคุณมีแนวคิดอื่น คุณสามารถเปลี่ยนได้โดยใช้รหัส Arduino

ตัดสินใจเลือกรูปแบบที่คุณต้องการและสิ่งที่สามารถทำได้ง่าย อันดับแรก ฉันเลือกการพิมพ์ 3 มิติ แต่หลังจากนั้นก็ตัดสินใจใช้วัสดุธรรมดาๆ

แนวคิดคือการมีผนังโปร่งใสที่ด้านบนและด้านล่าง คุณยังสามารถสร้างกล่องที่ละเอียดยิ่งขึ้นได้อีกด้วย

ดังนั้นส่วนประกอบหลักของกล่องคือ:

1. ด้านหน้า - พร้อมจอแสดงผลและ Rotary Encoder
2. ขวา - พร้อมโมดูล RTC
3. ซ้าย - พร้อมโมดูล DHT
4. กลับ - กับด้านตรงข้ามของกระดาน
5. ด้านบน - โปร่งใสด้วยแบตเตอรี่ 3.7V และสวิตช์เปิด/ปิดสไลด์
6. ด้านล่าง - โปร่งใส

ขั้นตอนที่ 2: เลือกส่วนประกอบที่เหมาะสม

1. TP4056 Micro USB Charger 5V 1A 18650 แท่นชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม - Ebay

2. 1.44 128x128 SPI โมดูลจอแสดงผล TFT LCD 65K แบบเต็มสี ST7735 - Ebay

3. KY-040 โมดูลเข้ารหัสแบบหมุนสำหรับ Arduino - Ebay
4. DHT22 AM2302 เซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นแบบดิจิตอล - Ebay
5. Tiny RTC I2C Modules 24C32 Memory DS1307 Real Time Clock RTC Module Board - Ebay
6. Pro Micro Controller Board ATmega328P 16MHz Arduino Pro Mini Module - อีเบย์
7. 3.7V 450mAh แบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้ - Ebay
8. 6 พิน 2 ตำแหน่ง DPDT เปิด/เปิดสวิตช์มินิสไลด์ - Ebay
9. CR2032 CR 2032 แบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญปุ่ม 3V - Ebay
10. 10x22cm การประสาน ต้นแบบ ทองแดง บอร์ด PCB ด้านเดียวสากล - Ebay
11. ชาย & หญิง 40pin 2.54mm Header Socket Single Row Strip - Ebay

ขั้นตอนที่ 3: เตรียมแผนภาพการเดินสายไฟ

แผนภาพแสดงการเชื่อมต่อของเซ็นเซอร์ที่คล้ายคลึงกัน ในขณะที่จอแสดงผลเกือบจะเหมือนกัน

สำหรับการใช้พินที่ถูกต้อง โปรดดูโค้ด Arduino ในขั้นตอนโค้ด

ดาวน์โหลดไฟล์ fritzing เพื่อดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ pinout เลื่อนจุดต่างๆ จากแผนภาพเพื่อดูหมุดที่แน่นอนของโมดูล

ขั้นตอนที่ 4: ข้อมูลเพิ่มเติมก่อนเริ่ม - การใช้พลังงาน

โครงการใช้แบตเตอรี่ 450mAh แต่คุณสามารถใช้มากกว่า เพียงแค่ดูที่การใช้พลังงานเพื่อเลือกและคำนวณแบตเตอรี่ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะชั่วโมง เมื่อใช้ 450mAh อุปกรณ์สามารถทำงานได้ประมาณ 9 ชม.

เมื่อไม่ได้ใช้งานอุปกรณ์กำลังทำงานอยู่ที่ประมาณ 0.102A - ไม่มีการเพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานที่นี่

เมื่อกดปุ่มจะมีกระแสไฟสูงและอยู่ที่ประมาณ 0.177A

ขั้นตอนที่ 5: เชื่อมต่อจอแสดงผล

จอแสดงผลกำลังใช้ SPI สำหรับการเชื่อมต่อ

มีห้องสมุด adafruit สำหรับไดรเวอร์ ST7735 นี้

ขั้นตอนที่ 6: เชื่อมต่อโมดูล RTC

สร้างการปรับเปลี่ยน PCB เพื่อใช้แบตเตอรี่ CR2032

• ลบ D1
• ลบ R4
• ลบ R5
• ลบ R6
• สั้น R6

ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปรับเปลี่ยนนี้ได้ที่นี่

ขั้นตอนที่ 7: แนบผนังด้านหน้าด้วยจอแสดงผล, RTC, แบตเตอรี่, Rotary Encoder

หากคุณต้องการบู๊ตอุปกรณ์ เพียงอัปโหลดโค้ดจากขั้นตอนโค้ด แล้วทำตามขั้นตอนอื่นๆ ขณะเปลี่ยนและแนบชิ้นส่วนใหม่

ขั้นตอนที่ 8: เตรียมกำแพงโปร่งใส

ฉันใช้เพล็กซี่ 3 มม. คุณสามารถใช้วัสดุโปร่งใสที่คล้ายกันได้ ฉันใช้เพียงอันเดียวสำหรับด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 9: สร้างกำแพงด้านขวา

สร้างกำแพงด้านขวา ใช้ขนาด CR2032 สำหรับรู

ขั้นตอนที่ 10: สร้างกำแพงด้านซ้าย

สร้างกำแพงด้านซ้าย ใช้ขนาดของโมดูล DHT สำหรับรู

ขั้นตอนที่ 11: สร้างซ็อกเก็ตด้วย Universal Board และ Rails เชื่อมต่อ RTC, Encoder, Display และ Display

เชื่อมต่อและประสานหมุดทั้งหมดตามไดอะแกรมลวด คุณสามารถใช้ Arduino UNO โดยติดตั้งภาพสเก็ตช์เปล่าเพื่อตั้งโปรแกรม Arduino Mini หมุดที่จำเป็น:

• VCC 5V
• GND
• RX
• TX
• รีเซ็ต

อย่าลืมถอดปลั๊กแบตเตอรี่ 3.7V ในขั้นตอนนี้ หากคุณอัปโหลดภาพสเก็ตช์ก่อนที่จะเสร็จสิ้นด้วยชิ้นส่วนต่างๆ

ขั้นตอนที่ 12: เปิดเครื่องก่อนดำเนินการต่อ

ณ จุดนี้ คุณจะสามารถเปิดเครื่องและใช้ฟังก์ชันทั้งหมดได้

ใช้ตัวอย่างวิดีโอเพื่อดูว่าซอฟต์แวร์ในเวอร์ชัน 1.1 คืออะไร นอกจากนี้ยังมีลิงค์ github ในขั้นตอนสรุปเพื่อดูการอัพเดทล่าสุด

เปิดเครื่องก่อนดำเนินการตามขั้นตอนอื่นๆ ก่อนปิดฝาครอบด้านบน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องทำงานได้ตามปกติ

ขั้นตอนที่ 13: เพิ่ม TP4056 และแบตเตอรี่, ประสานสวิตช์สไลด์, เพิ่มสายชาร์จไปที่ Pin 5, ประสานซ็อกเก็ตที่ตั้งโปรแกรมได้ด้านหลัง

หลังจากการบัดกรีทุกครั้ง ให้ทดสอบระบบ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนทำงานได้ดีก่อนดำเนินการต่อ

ขั้นตอนที่ 14: สร้างปกด้านบน

ฉันใช้แผ่นเพล็กซี่ 0.5 มม. จากกล่องพาวเวอร์แบงค์

ขั้นตอนที่ 15: รหัส

ใช้พารามิเตอร์ในส่วน init เพื่อกำหนดการตั้งค่าของคุณ

สำหรับวันหยุด ฉันใช้ภาษาบัลแกเรีย คุณสามารถแก้ไขอาร์เรย์โดยใช้วันหยุดในประเทศของคุณ

อุปกรณ์กำลังแสดง 4 ฤดูกาล แก้ไขในรหัสที่ต้องการสำหรับตำแหน่งของคุณ

หากเซ็นเซอร์ของคุณแตกต่างกัน ให้ทำตามคำจำกัดความของหมุดและแก้ไขในโค้ด ฉันได้ทิ้งความคิดเห็นไว้เกือบทุกบรรทัดเพื่อให้เข้าใจโค้ดได้ดีขึ้น

แพลตฟอร์มที่ทดสอบ:

• Arduino UNO
• Arduino Pro Mini

นำไลบรารีที่คุณต้องการจากที่เก็บ ใช้งาน กำหนดไว้ในแบบร่าง

ขั้นตอนที่ 16: ทดสอบอุปกรณ์ก่อนสัมผัสสุดท้าย

อุปกรณ์นี้สมบูรณ์แบบ ของฉันได้รับการปรับเทียบ -4*C ฉันใช้เครื่องปรับอากาศของโตชิบา เทอร์โมมิเตอร์แบบติดผนัง 2 เครื่อง และเทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอล 2 เครื่องสำหรับสอบเทียบ หากเซ็นเซอร์ของคุณวัดค่าต่างๆ กัน คุณสามารถแก้ไขได้แล้ว

ขั้นตอนที่ 17: การแสดงตัวอย่างอินเทอร์เฟซ

อย่าลืมแก้ไขข้อมูลเฟิร์มแวร์ในส่วนเริ่มต้นของรหัสเพื่อแสดงข้อมูลรับรองของคุณหรือปล่อยทิ้งไว้ตามที่เป็นอยู่