Wyświetlacz miernika ściennego: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Kupiłem tani licznik zegarków kieszonkowych na eBayu, myśląc, że będzie to ciekawa nowość. Okazało się, że kupiony przeze mnie miernik nie jest odpowiedni, ale już wtedy zobowiązałem się do wyprodukowania czegoś, co będzie wisiało na ścianie i było tematem do rozmów.

Środek wyświetlacza to analogowy amperomierz, który jest zasilany przez naładowany kondensator, który rozładowuje się przez miernik, ożywiając w ten sposób wskazówkę.

Wyświetlacz LED odzwierciedla ruch wskaźnika, zapewniając przyciągający wzrok wyświetlacz.

Całość sterowana jest przez mikroprocesor Atmel 328, opracowany bezpośrednio na Arduino Uno, który mierzy aktualny poziom oświetlenia w pomieszczeniu i losowo uruchamia wyświetlacz, a wszystko to zasilane trzema bateriami AA.

Kieszonkowe dzieci

Arduino Uno z procesorem Atmel 328…zobacz resztę tekstu

Wybór diod LED, czerwonego, zielonego i żółtego z jedną białą

Rezystory 7 x 330R

1 x LDR

Kondensator 1x220 uF

1 x rezystor 220R

Rezystory 2 x 10k

1 x dioda prostownicza

Odpowiednio stary amperomierz, zwykle 100uA w pełnej skali

Krok 1: Koncepcja

Zdjęcia opowiadają krótką historię, oryginalny miernik został zaprojektowany do użytku w radiach zaworowych i wymagał ponad 100 mA i po prostu nie mógł być uruchamiany przez Arduino. To są wczesne pomysły na układ wyświetlania. W końcu rozebrałem miernik z zamiarem wymiany mechanizmu, niezbyt udany.

W końcu podniosłem stary woltomierz z mechanizmem 100uA, idealny.

Krok 2: Obwód

Oryginalna kompilacja wykorzystywała Arduino do łączenia bitów w dość prostym systemie. Sześć cyfrowych pinów steruje kolorowymi diodami LED poprzez rezystory 330R.

Jeden cyfrowy pin służy do zasilania dzielnika napięcia LDR, napięcie jest mierzone na jednym z pinów ADC i używane do oszacowania aktualnego poziomu światła i pory dnia.

Jeden cyfrowy pin służy do ładowania kondensatora za pomocą diody i rezystora 220R.

Miernik jest połączony poprzez kondensator przez rezystor 10k. Ta wartość może wymagać zmiany w zależności od pełnej skali pomiaru używanego amperomierza.

Podłączyłem też przycisk resetowania do zamontowania z boku gabloty.

Na koniec wykonuje się kolejne połączenie z anody jednej z diod LED, aby zapewnić napięcie odniesienia w celu sprawdzenia poziomu napięcia akumulatora. Ten obwód nigdy nie był zbyt udany i zmienię go na prosty dzielnik napięcia następnym razem, gdy baterie się wyczerpią, a wyświetlacz oderwie się od ściany.

Krok 3: Wdrożenie

Uruchamianie wyświetlacza z baterii za pomocą Arduino Uno nie było praktyczne, pobór prądu byłby zbyt wysoki, ponieważ większość płyty jest aktywna przez cały czas, a chciałem, aby wyświetlacz był na ścianie w stanie nienaruszonym przez co najmniej sześć miesięcy co czas.

Aby zmniejszyć pobór prądu, obwody wyświetlacza zostały opracowane z Arduino i płytką stykową, obwody zostały przeniesione na płytkę matrycy, a następnie ostatecznie zaprogramowany procesor wyjęty z Arduino i umieszczony w gnieździe na małym kawałku płytki matrycy wraz z xtalem, i połączone razem kablem taśmowym.

W końcu wyświetlacz działa przez pełne 12 miesięcy na jednym zestawie baterii.

Przydatną sztuczką jest zastąpienie procesora Atmel w Arduino Uno gniazdem ZIF, ten pasuje dobrze, a następnie ponowne włożenie procesora. Gdy projekt jest gotowy do pracy, procesor jest już zaprogramowany i wystarczy go wyjąć i włożyć do gniazda na końcowej płycie. Kiedy kupuję czyste procesory, poświęcam godzinę na instalowanie programów ładujących na każdym z nich, aby były gotowe do użycia w dowolnym momencie.

Krok 4: Kodeks

Jak można sobie wyobrazić, kod do uruchomienia podstawowego wyświetlacza nie jest bardzo skomplikowany, ale kluczową kwestią jest zmniejszenie zużycia energii. Są dwa podejścia do tego, jedno polega na uruchomieniu wyświetlacza tylko wtedy, gdy jest prawdopodobne, że ktoś go zobaczy, a po drugie na ograniczeniu do minimum poboru mocy obwodów.

Program musi mieć zainstalowane biblioteki Narcoleptic przed kompilacją.

Wszystkie opóźnienia w systemie są realizowane przy użyciu biblioteki narkoleptycznej dla trybu pełnego niskiego poboru mocy procesora, z poborem mocy mierzonym w kilku nanoamperach.

Procesor śpi przez cztery sekundy na raz, a po wybudzeniu uruchamia losową procedurę, aby określić, czy system się nie obudzi. Jeśli nie, system śpi przez kolejne cztery sekundy.

Jeśli losowa procedura jest prawdziwa, obwód LDR jest aktywowany i wykonywany jest pomiar poziomu światła. Obwód LDR jest natychmiast wyłączany, aby oszczędzać energię.

System działa w czterech szacunkowych okresach czasu.

• Noc - jest bardzo ciemno i nikt nie będzie patrzył - nic nie rób i wróć spać
• Wczesny poranek – w pierwszej części raczej nie będzie żadnych obserwatorów, ale utrzymuj statystyki jak w ciągu dnia
• W ciągu dnia - mogą być obserwatorzy, ale aktywuj tylko licznik analogowy, a nie diody LED
• Wieczór – prawdopodobnie będą obserwatorzy, więc włącz pełny wyświetlacz

System szacuje, że długość dnia będzie się zmieniać wraz z porami roku, więc wieczór wydłuża się w noc, ponieważ długość dni jest krótsza, ale gdy obserwatorzy nadal będą obecni.

Jeśli pora dnia jest odpowiednia, wyjście cyfrowe jest używane do ładowania kondensatora, a następnie wyłączane. Z wyświetlaczem tylko analogowym, system wraca do stanu uśpienia z wyłączonymi wszystkimi wyjściami, a kondensator rozładowuje się przez miernik, którego wskazówka, która przeskoczyła do pełnej skali, powraca do zera.

Gdy wyświetlacz LED jest aktywny, system mierzy napięcie na kondensatorze i wyświetla światło do jazdy na podstawie zmierzonego napięcia, dopóki nie spadnie poniżej progu, gdy system jest w stanie uśpienia.

Drugi losowy wybór odbywa się pod koniec wyświetlania, aby określić, czy wyświetlenie będzie powtarzane, czy nie, co zapewnia większe zainteresowanie obserwatora.

Biała dioda LED jest aktywowana, aby oświetlić powierzchnię miernika, gdy pokaz LED jest aktywny.

Biblioteka narkoleptyczna autorstwa Petera Knighta wprowadza procesor w tryb pełnego uśpienia, w którym wyjścia pozostaną w stanie, w jakim przechodziły w stan uśpienia, ale wszystkie wewnętrzne zegary zatrzymują się, z wyjątkiem timera uśpienia, który jest ograniczony do czterech sekund. Można to przetestować w Arduino, ale ze względu na diodę LED zasilania Arduino i obwody USB nie osiągają takich samych oszczędności energii.

System nadal zawiera kod, który miał uwzględniać zmniejszającą się pojemność baterii, ale nie okazało się to przydatne. Następnym razem zmienię program, aby podać jakiś stan baterii za pomocą diod LED lub amperomierza.

Wersja ostateczna posiada przycisk resetowania zamontowany z boku gabloty. Głównym tego powodem jest umożliwienie demonstracji odwiedzającym, aby system wykonał swoją podstawową procedurę 10 razy po zresetowaniu, zanim wróci do normalnej, losowej procedury.