Pantalla del medidor de pared: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Compré un medidor de reloj de bolsillo barato en eBay pensando que sería una novedad interesante. Resultó que el medidor que había comprado no era adecuado, pero para entonces me había comprometido a producir algo que colgaría en una pared y sería un tema de conversación.

El centro de la pantalla es un amperímetro analógico que es energizado por un capacitor cargado que se descarga a través del medidor animando la aguja del puntero al hacerlo.

Una pantalla LED refleja el movimiento del puntero proporcionando una pantalla llamativa.

El conjunto está controlado por un microprocesador Atmel 328, desarrollado directamente en un Arduino Uno, que mide los niveles de luz actuales en la habitación y activa aleatoriamente la pantalla, todo alimentado por tres baterías AA.

Suministros

Arduino Uno con procesador Atmel 328 … ver el resto del texto

Selección de LED, rojo, verde y amarillo con uno blanco

7 resistencias 330R

1 x LDR

1 x condensador 220uF

1 x resistencia 220R

2 resistencias de 10k

1 x diodo rectificador

Un amperímetro adecuadamente antiguo, típicamente 100uA de escala completa

Paso 1: Concepto

Las imágenes cuentan una historia corta, el medidor original fue diseñado para su uso en radios de válvulas y requería más de 100 mA y simplemente no podía funcionar con un Arduino. Estas son las primeras ideas de diseño de pantalla. Al final desmonté el medidor con la intención de reemplazar el mecanismo, sin mucho éxito.

Finalmente tomé un voltímetro viejo con un mecanismo de 100uA, perfecto.

Paso 2: el circuito

La compilación original usó un Arduino para conectar los bits en lo que es un sistema bastante simple. Seis pines digitales controlan los LED de colores a través de resistencias 330R.

Un pin digital se usa para energizar el divisor de voltaje LDR, el voltaje se mide en uno de los pines ADC y se usa para estimar el nivel de luz actual y la hora del día.

Se utiliza un pin digital para cargar el condensador a través de un diodo y una resistencia de 220R.

El medidor está conectado a través del condensador a través de una resistencia de 10k. Es posible que sea necesario cambiar este valor dependiendo de la medición de escala completa en el amperímetro utilizado.

También conecté un botón de reinicio, para montarlo en el costado de la vitrina.

Por último, se realiza una conexión adicional desde el ánodo de uno de los LED para proporcionar una referencia de voltaje para verificar el nivel de voltaje de la batería. Este circuito nunca ha tenido mucho éxito y lo cambiaré a un divisor de voltaje simple la próxima vez que las baterías se agoten y la pantalla esté fuera de la pared.

Paso 3: Implementación

Ejecutar la pantalla con baterías usando un Arduino Uno no era práctico, el consumo de corriente sería demasiado alto ya que gran parte de la placa está activa todo el tiempo, y quería que la pantalla estuviera en una pared sin tocar durante al menos seis meses a la vez. tiempo.

Para reducir el consumo de corriente, los circuitos de visualización se desarrollaron con un Arduino y una placa de prueba, los circuitos se transfirieron a la placa de matriz y luego el procesador finalmente programado se retiró del Arduino y se colocó en un zócalo en una pequeña pieza de la placa de matriz, junto con el xtal, y unidos con cable plano.

Al final, la pantalla funciona durante 12 meses completos con un juego de baterías.

Un truco útil es reemplazar el procesador Atmel en un Arduino Uno con un zócalo ZIF, este encaja bien, y luego reinsertar el procesador. Una vez que el proyecto está listo para comenzar, el procesador ya está programado y solo necesita quitarlo y colocarlo en un zócalo en la placa final. Cuando compro procesadores en blanco, paso una hora colocando cargadores de arranque en todos ellos para que estén listos para usar en cualquier momento.

Paso 4: el código

Como podría imaginarse, el código para ejecutar la pantalla básica no es muy complicado, pero el área clave es la reducción del consumo de energía. Hay dos enfoques para esto, uno es ejecutar la pantalla solo cuando es probable que alguien lo vea y, en segundo lugar, reducir el consumo de energía de los circuitos al mínimo.

El programa debe tener las bibliotecas Narcoleptic instaladas antes de la compilación.

Todos los retrasos en el sistema se implementan utilizando la biblioteca narcoléptica para el modo de bajo consumo total del procesador, con un consumo de energía medido en unos pocos nanoamperios.

El procesador duerme durante cuatro segundos a la vez y, al despertar, ejecuta una rutina aleatoria para determinar si el sistema se activará o no. De lo contrario, el sistema duerme durante otros cuatro segundos.

Si la rutina aleatoria es verdadera, el circuito LDR se activa y se toma una medición del nivel de luz. El circuito LDR se desactiva inmediatamente después para ahorrar energía.

El sistema funciona en cuatro períodos de tiempo estimados.

• De noche: está muy oscuro y es probable que nadie mire, no haga nada y vuelva a dormir
• Temprano en la mañana: en la primera parte es poco probable que haya observadores, pero mantenga las estadísticas como si fuera de día.
• Durante el día: puede haber observadores, pero active solo el medidor analógico, no los LED
• Por la noche: es probable que haya observadores, así que active la pantalla completa.

El sistema estima que la duración del día cambiará con las estaciones, por lo que la tarde se extiende a lo que de otro modo sería noche, ya que la duración de los días es más corta, pero cuando es probable que los observadores aún estén presentes.

Si la hora del día es adecuada, se utiliza una salida digital para cargar el condensador y luego se apaga. Con una pantalla solo analógica, el sistema vuelve a dormir con toda la salida apagada y el condensador se descarga a través del medidor cuyo puntero, que había cambiado a escala completa, vuelve a cero.

Con la pantalla LED activa, el sistema mide el voltaje en el capacitor y presenta una pantalla de luz de funcionamiento basada en el voltaje medido hasta que cae por debajo de un umbral cuando el sistema está inactivo.

Se lleva a cabo una segunda selección aleatoria hacia el final de la pantalla para determinar si la pantalla se repetirá o no, proporcionando más interés para el observador.

Se activa un LED blanco para iluminar la superficie del medidor cuando el espectáculo de LED está activo.

La biblioteca narcoléptica de Peter Knight pone el procesador en un modo de reposo completo donde las salidas permanecerán en el estado en el que estaban al entrar en reposo, pero todos los relojes internos se detienen, excepto el temporizador de reposo, que está limitado a cuatro segundos. Esto se puede probar en un Arduino, pero debido al LED de alimentación de Arduino y los circuitos USB no logran los mismos ahorros de energía.

El sistema todavía contiene un código destinado a explicar la disminución de la capacidad de las baterías, pero esto no ha resultado útil. La próxima vez que esté fuera de lugar, cambiaré el programa para proporcionar algún tipo de estado de la batería a través de los LED o el amperímetro.

La versión final tiene un botón de reinicio montado en el costado de la vitrina. La razón principal de esto es permitir demostraciones a los visitantes para que el sistema ejecute su rutina básica 10 veces después del reinicio antes de volver a su rutina aleatoria normal.