Día de la semana, calendario, hora, humedad / temperatura con ahorro de batería: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

El modo de ahorro de energía aquí es lo que distingue a este Instructable de otros ejemplos que muestran el día de la semana, el mes, el día del mes, la hora, la humedad y la temperatura. Es esta capacidad la que permite que este proyecto se ejecute desde una batería, sin el requisito de una "verruga de pared".

Había publicado una pantalla LCD Instructable anterior, de humedad y temperatura con modo de ahorro de energía: piezas mínimas, divertido, rápido y muy económico, y al final de ese Instructable presenté una imagen de una modificación opcional. Esa modificación incluyó el día de la semana, el calendario y la hora que también se muestran en la misma pantalla. Recibí varios mensajes solicitando información sobre esa pantalla aumentada. Por lo tanto, estoy publicando este Instructable como una modificación y extensión del anterior.

Para evitar a los lectores el problema de tener que encontrar el Instructable mencionado anteriormente, he duplicado parte de la información presentada en ese Instructable aquí y, por supuesto, incluyo la información aumentada para permitir que el Día de la semana, el Calendario y la Hora también presentarse además de la humedad relativa y la temperatura. Sin embargo, es posible que algunos lectores no necesiten el día de la semana, el calendario y la hora, y solo necesitan que se muestre la humedad y la temperatura. Para esos lectores, ese Instructable anterior funcionará bien.

Como mencioné en el Instructable anterior, mi estudio no siempre estaba a la mejor temperatura, por lo que decidí que sería útil mostrar la temperatura ambiente en mi escritorio. El costo de un sensor que proporcionaba humedad, además de temperatura, no era prohibitivo; por lo tanto, se incluyó una pantalla de humedad en ese proyecto.

Surgió un requisito adicional ya que mi cónyuge me preguntaba con frecuencia el día de la semana y / o el día del mes, así que decidí incluirlos también en la pantalla. Hice dos copias del proyecto que se muestra aquí. Uno para mi estudio y otro para la habitación de nuestra casa donde a menudo se encuentra mi cónyuge. Usé tanto un (1) reloj en tiempo real (RTC) como (2) un sensor de humedad y temperatura.

Los sensores de humedad / temperatura DHT11 y DHT22 que consideré proporcionan resultados de temperatura en grados centígrados. Afortunadamente, es una conversión fácil a Fahrenheit (el formato que se usa en los EE. UU., Que es mi ubicación). El siguiente esquema proporciona un código que se puede modificar fácilmente para mostrar la temperatura en grados centígrados, si eso es lo que se usa en el lugar donde se encuentra.

Consideré los sensores DHT22 y DTH11, y me decidí por el DHT22, aunque un poco más caro. El DHT11 a menudo se puede comprar por menos de $ 2, mientras que el DHT22 a menudo se encuentra por menos de $ 5. Si se compra directamente en China, el costo puede ser incluso menor. Si solo quisiera mostrar la temperatura, podría haber usado un sensor TMP36 en lugar del DHT22 y haber realizado algunos ahorros, y de hecho, así es como construí un proyecto de bricolaje incluso anterior. Sin embargo, decidí incluir la visualización de la humedad relativa entre otros elementos que se muestran en este proyecto.

El DHT22 es un poco más preciso que el DHT11. Entonces, el costo ligeramente más alto del DHT22 parecía razonable. Ambos dispositivos DHT contienen sensores de humedad capacitivos. Estos sensores de humedad se utilizan ampliamente para proyectos industriales y comerciales. Si bien no son extremadamente precisos, son capaces de funcionar a temperaturas relativamente altas y tienen una resistencia razonable a los productos químicos en su entorno. Miden los cambios en un dieléctrico que se producen por la humedad relativa de su entorno. Afortunadamente, los cambios en la capacitancia son esencialmente lineales en relación con la humedad. La precisión relativa de estos sensores se puede ver fácilmente colocando dos de ellos uno al lado del otro. Si se hace esto, se verá que para la humedad relativa difieren, como máximo, en 1 o 2 puntos porcentuales.

Los sensores DHT11 / 22 se pueden sustituir fácilmente entre sí. Dependiendo de las limitaciones de costos, si las hubiera, se puede elegir cualquiera de los dos sensores. Ambos vienen en paquetes similares de 4 pines que son intercambiables y, como veremos en breve, solo se necesitarán 3 de los 4 pines en cada paquete para construir la pantalla de humedad y temperatura de escritorio que se presenta aquí. Aunque solo se necesitan tres pines para su uso, los cuatro pines brindan estabilidad adicional cuando estos sensores DHT se colocan / montan en una placa de pruebas.

De manera similar, consideré los RTC DS1307 y DS3231. Como la temperatura ambiente puede afectar al DS1307, me decidí por el DS3231. Aunque el DS1307 se puede utilizar opcionalmente. En una variedad de pruebas que comparan los RTC en relación con la deriva (es decir, equivocarse en el tiempo), el DS3231 resultó ser más preciso, pero la diferencia en el uso de cualquiera de los dos sensores no es tan grande.

Por supuesto, si puede conectarse fácilmente a Internet en su proyecto, puede descargar la hora directamente y, por lo tanto, no necesita un reloj en tiempo real. Sin embargo, este proyecto asume que no hay una conexión fácil a Internet disponible y está diseñado para funcionar sin una.

Si está utilizando una "verruga de pared", el consumo de energía adicional puede no ser de una importancia abrumadora. Sin embargo, si está alimentando la pantalla con una batería, el consumo de energía reducido prolongará la vida útil de la batería. Por lo tanto, este Instructable y el dibujo a continuación proporcionan una manera, usando el botón "Izquierda" en el protector de la pantalla LCD, para encender y apagar la luz de fondo para reducir el consumo de energía.

Como se verá en este Instructable, el proyecto requiere relativamente pocos componentes ya que la mayor parte del "trabajo pesado" lo realizan los sensores y el boceto.

Prefiero usar una plataforma experimental para muchos de mis proyectos, particularmente para aquellos que terminarán como pantallas, ya que esta plataforma permite que los proyectos se manejen y muestren como una sola unidad.

Paso 1: los elementos necesarios

Los elementos requeridos son:

- Una plataforma experimental, aunque el proyecto podría construirse sin ella, facilita la visualización de la construcción final.

- Tablero de pruebas de 400 puntos de empate

- Un protector LCD con botones.

- Un sensor digital de temperatura y humedad DHT22 (AOSONG AM2302).

- Un reloj de tiempo real, seleccioné el DS3231 (Sin embargo, un DS1307 funcionará con el código proporcionado aquí, solo asegúrese de que los pines GND, VCC, SDA y SCL estén conectados de una manera similar al DS3231. Es decir, el DS1307 se puede sustituir por el DS3231 simplemente asegurándose de que los pines apropiados en el DS1307RTC coincidan con los enchufes apropiados en la placa de prueba, no será necesario mover los cables de conexión Dupont). La principal diferencia entre estos dos RTC es su precisión, ya que el DS1307 puede verse afectado por la temperatura ambiente que puede cambiar la frecuencia de su oscilador integrado. Ambos RTC utilizan conectividad I2C.

- Conectores hembra para soldar en la pantalla LCD. Usé encabezados hembra de 5 y 6 pines (aunque si selecciona el escudo alternativo, que también se muestra aquí, no se necesitarán encabezados). Las clavijas de cabezal macho pueden sustituirse por los enchufes y, si se utilizan, solo será necesario cambiar el género de un lado de algunos de los cables de conexión de Dupont.

- Cables de conexión Dupont

- Un Arduino UNO R3 (se pueden usar otros Arduinos en lugar de UNO, pero deberían ser capaces de generar y manejar 5v)

- Un cable USB para cargar su boceto desde una computadora a la UNO

Un dispositivo como una "verruga de pared" o una batería para alimentar el UNO después de que esté programado. Es posible que tenga muchos de los elementos necesarios en su banco de trabajo, aunque es posible que deba comprar algunos. Si tiene los primeros, es posible comenzar mientras espera a los demás. Todos estos artículos están disponibles en línea a través de sitios como Amazon.com, eBay.com, Banggood.com y muchos más.

Paso 2: preparación de la plataforma experimental

La plataforma experimental viene en una bolsa de vinilo que contiene una hoja de plexiglás de 120 mm x 83 mm y una pequeña bolsa de plástico que contiene 5 tornillos, 5 separadores de plástico (espaciadores), 5 tuercas y una hoja con cuatro topes, pies autoadhesivos. Se necesitarán los cuatro parachoques, al igual que cuatro de cada uno de los otros elementos. Hay un tornillo, un separador y una tuerca adicionales que no son necesarios. Sin embargo, la bolsa no contiene instrucciones.

Inicialmente, la bolsa de vinilo se abre para quitar la hoja de plexiglás y la bolsa pequeña. La hoja de plexiglás está cubierta por ambos lados con papel para protegerla durante su manipulación y tránsito.

El primer paso es despegar el papel a cada lado de la plataforma y retirar las dos hojas. Una vez que se retira el papel de cada lado, los cuatro orificios para montar el Arduino en la plataforma se ven fácilmente. Es más fácil si después de despegar el papel, la lámina acrílica se coloca con los cuatro agujeros a la derecha y los agujeros más juntos y cerca de un borde de la tabla acrílica, hacia usted (como se puede ver en la imagen adjunta).

Paso 3: Montaje del Arduino UNO o Clon en la plataforma experimental

La placa Arduino UNO R3 tiene cuatro orificios de montaje. Los espaciadores transparentes se colocan entre la parte inferior de un UNO R3 y la parte superior del tablero acrílico. Trabajando en mi primera tabla experimental cometí el error de asumir que los espaciadores eran arandelas que deberían colocarse debajo de la tabla de plexiglás para mantener las tuercas en su lugar, no deberían. Los espaciadores se colocan debajo de la placa Arduino UNO, alrededor de los tornillos después de que los tornillos pasen a través de los orificios de montaje de UNO. Después de pasar a través del tablero, los tornillos pasan a través de los espaciadores y luego a través de los orificios en el tablero acrílico de plexiglás. Los tornillos terminan en las tuercas incluidas en el paquete pequeño. Los tornillos y tuercas deben apretarse para asegurar que el Arduino no se mueva cuando esté en uso.

Encontré más fácil comenzar con el orificio más cercano al botón de reinicio (ver fotos) y trabajar en el sentido de las agujas del reloj alrededor del Arduino. El UNO se fija a la placa, como era de esperar, utilizando un tornillo a la vez.

Necesitará un destornillador Phillips pequeño para girar los tornillos. Encontré que un casquillo para sujetar las tuercas era bastante útil, aunque no necesario. Usé controladores hechos por Wiha y disponibles en Amazon [un Wiha (261) PHO x 50 y un Wiha (265) 4.0 x 60]. Sin embargo, cualquier destornillador Phillips pequeño debería funcionar sin problemas y, como se señaló anteriormente, no se requiere realmente un destornillador de tuercas (aunque hace que el montaje sea más rápido, más fácil y más seguro).

Paso 4: Montaje de una placa de pruebas de 400 puntos de amarre de tamaño medio en la plataforma experimental

La parte inferior de la placa de pruebas de tamaño medio está cubierta con papel prensado sobre un respaldo adhesivo. Retire este papel y presione la placa de pruebas, con su respaldo adhesivo ahora expuesto, sobre la plataforma experimental. Debe intentar colocar un lado de la placa de pruebas paralelo al lado de Arduino al que está más cerca. Simplemente presione el lado autoadhesivo de la placa de pruebas sobre la placa acrílica.

A continuación, dé la vuelta a la plataforma y monte los cuatro pies de plástico incluidos en las cuatro esquinas de la parte inferior de la plataforma.

Independientemente de la plataforma experimental que utilice, cuando termine, debe tener tanto el Arduino UNO R3 como una placa de pruebas de tamaño medio montados en ella, y cuatro pies en la parte inferior para permitir que la plataforma y la placa de pruebas se coloquen en cualquier superficie plana sin estropear esa superficie., al tiempo que brinda un firme apoyo a la asamblea

Paso 5: el protector LCD

Puede usar un escudo, como el que se mostró anteriormente, con pines ya soldados. Sin embargo, dicho blindaje tiene clavijas en lugar de enchufes, por lo que los cables de la placa de pruebas Dupont deben elegirse en consecuencia. Si es así, solo necesita montarlo en UNO. Al realizar el montaje, asegúrese de montar el blindaje en la orientación correcta, con las clavijas de cada lado del blindaje alineadas con los enchufes del UNO.

Si usa un escudo, como el que uso aquí, sin pines ya soldados en su lugar. Deje a un lado los conectores hembra con 5 y 6 enchufes, respectivamente, para soldarlos en el blindaje. Los enchufes de estos cabezales deben estar en el lado del componente del escudo cuando los suelde (vea las fotografías). Una vez que los encabezados están soldados en su lugar, puede proceder de una manera similar a la de un escudo comprado con los pines ya soldados. Elegí usar cables M-M Dupont en lugar de cables M-F, ya que generalmente prefiero los cables M-M. Sin embargo, puede optar por utilizar pines en la pantalla LCD y no conectores hembra, en cuyo caso solo necesita cambiar el género en un lado de los cables de conexión Dupont.

Cualquiera que sea el escudo que seleccione para comenzar, cuando termine, debe tener un escudo montado en la parte superior de un Arduino UNO. O bien el escudo, el que tiene pines presoldados o el que soldaste tú mismo con conectores hembra (o conectores macho si lo deseas) utiliza bastantes pines digitales. Los pines digitales D0 a D3 y D11 a D13 no son utilizados por el escudo, pero no se utilizarán aquí. La toma analógica A0 es utilizada por el escudo para contener los resultados de las pulsaciones de botones. Por lo tanto, los pines analógicos A1 a A5 son de uso gratuito. En este proyecto, para dejar la pantalla LCD completamente despejada, usé solo los enchufes analógicos y no usé ninguna entrada digital.

Me resultó más fácil usar una placa de pruebas con encabezados masculinos para sujetar los encabezados femeninos para soldar (ver fotografías).

El pin digital 10 se usa para la pantalla de retroiluminación de la pantalla LCD, y lo usaremos en nuestro boceto para controlar la alimentación de la pantalla LCD cuando la pantalla no esté en uso. Específicamente, usaremos el botón "IZQUIERDA" en el escudo para encender y apagar la luz de fondo para ahorrar energía cuando la pantalla no sea necesaria.

Paso 6: uso del sensor de temperatura y humedad DHT22

Inserte los cuatro pines del DHT22 en la placa de pruebas de tamaño medio, montando así el sensor en la placa de pruebas.

Numeré los pines DHT22 del 1 al 4 como se muestra en la fotografía incluida. La alimentación al sensor se proporciona a través de las clavijas 1 y 4. Específicamente, la clavija 1 proporciona la alimentación de + 5v y la clavija 4 se usa para tierra. El pin 3 no se utiliza y el pin 2 se utiliza para proporcionar la información necesaria para nuestra pantalla.

Conecte los tres pines que se utilizan en el DHT22, utilizando sus enchufes asociados en la placa de pruebas, para conectarse al escudo y, por lo tanto, al Arduino UNO de la siguiente manera:

1) El pin 1 del sensor va a la toma de corriente de 5 V del escudo, 2) El pin 4 del sensor va a uno de los conectores GND del blindaje, 3) El pin 2 del sensor, el pin de salida de datos, va al enchufe analógico A1 (compárelo con mi Instructable anterior donde fue al enchufe digital 2 en el escudo). Usé una toma analógica en lugar de una digital aquí para dejar la pantalla LCD completamente despejada. Es útil recordar que todos los pines analógicos también se pueden utilizar como pines digitales. Aunque aquí A0 está reservado para los botones de escudo.

El sensor DHT22 solo puede proporcionar información actualizada cada 2 segundos. Por lo tanto, si coloca el sensor más de una vez cada dos segundos, como puede ocurrir aquí, es posible que obtenga resultados ligeramente anticuados. Para hogares y oficinas esto no es un problema, particularmente porque la humedad relativa y la temperatura se muestran como números enteros sin decimales.

Paso 7: agregar el reloj en tiempo real (RTC)

Usé el lado de seis pines del DS3231, aunque solo se necesitan cuatro pines. Esto fue para proporcionar aún más estabilidad para este RTC cuando se conecta a la placa de pruebas. Una imagen adjunta muestra la batería CR2032 que debe conectarse al DS3231 RTC para permitirle retener información incluso cuando se desconecta de otra fuente de alimentación. Tanto el DS1307 como el DS3231 aceptan el mismo estilo de pila de botón CR2031.

Las conexiones para el DS3231 son las siguientes:

- GND en el DS3231 a GND en la pantalla LCD

- VCC en el DS3231 a 5V en la pantalla LCD

- SDA en el DS3231 a A4 en la pantalla LCD

- SCL en DS3231 a A5 en la pantalla LCD

Cuando termines tendrás los cables Dupont enchufados en A1 (para el DHT22) y A4 y A5 para los pines SDA y SCL del RTC.

También he incluido una imagen del DS1307 opcional que muestra los pines que deberían estar conectados. Aunque no se puede leer en la foto, el pequeño IC más cercano a los "agujeros" sin soldar es el DS1307Z que es el RTC. El otro CI pequeño que se puede ver es una EEPROM que se puede usar para almacenamiento; no se usa en el esquema a continuación.

Ambos RTC consumen muy poca energía, en el rango de los nanoamperios, por lo que los relojes de tiempo real retendrán información y no se quedarán sin energía si solo funcionan con baterías internas. Probablemente sea mejor cambiar la batería del botón cada año, aunque el consumo de corriente es tan bajo para ambos RTC que posiblemente mantengan su carga durante varios años.

Paso 8: el boceto

Este sitio elimina los símbolos menores y mayores que y el texto entre estos símbolos. Por lo tanto, no me he cansado de incluir el boceto en el texto aquí. Para ver el boceto tal como está escrito, descargue el archivo de texto adjunto. Los segundos no se muestran en el esquema, pero se envían a los búferes ocultos en la pantalla LCD 1602 justo más allá de los búferes de la pantalla. Por lo tanto, si los segundos son algo que desea mostrar, simplemente desplácese continuamente por la pantalla hacia la izquierda y luego hacia la derecha.

En el boceto incluí un archivo de encabezado para el DS3231 y defino un objeto del tipo DS3231. Este objeto se utiliza en el boceto para recuperar periódicamente la información necesaria sobre el día de la semana, el mes, el día y la hora. Esta información para el día de la semana, mes y día del mes se asigna a las variables de caracteres, y luego los resultados almacenados en estas variables se imprimen en la pantalla LCD. El tiempo se imprime en su totalidad, pero la porción de segundos, como se discutió anteriormente, se envía a los búferes de 24 caracteres que no se muestran en la pantalla LCD 1602, justo después de los caracteres mostrados. Como se señaló anteriormente, solo se muestran las horas y los minutos y los segundos están ocultos en la primera parte de estos búferes de 24 caracteres.

La luz de fondo de la pantalla LCD puede encenderse cuando sea necesario y apagarse de lo contrario. Dado que la pantalla sigue activa incluso con la luz de fondo apagada, se puede leer con una luz intensa incluso si está apagada. Es decir, no es necesario que la luz de fondo esté encendida para leer la información presentada en la pantalla LCD, que continúa actualizándose incluso si está desactivada.

En el boceto, verá la línea:

RTC.adjust (DateTime (2016, 07, 31, 19, 20, 00));

Utiliza un objeto del tipo RTC_DS1307 y nos permite configurar fácilmente la fecha y hora actuales. Ingrese la fecha y hora apropiadas en esta línea cuando ejecute el boceto. Descubrí que ingresar un minuto después de la hora actual, que se muestra en mi computadora, resultó en una aproximación bastante cercana al tiempo real (el IDE tarda un poco en procesar el boceto y unos 10 segundos adicionales para que se ejecute el boceto).

Paso 9: Visualización del proyecto ensamblado

Monté mi proyecto ensamblado en un tarjetero (ver fotografía). El titular de la tarjeta de presentación estaba disponible en mi colección de "probabilidades y fines". Como tengo muchos de estos soportes, usé uno aquí. Sin embargo, el proyecto ensamblado podría mostrarse fácilmente en un soporte para teléfono móvil, etc. Cualquier soporte que lleve el proyecto ensamblado desde una posición plana a un ángulo de 30-60 grados también debería funcionar.

Paso 10: después

Felicitaciones, si siguió los pasos anteriores, ahora tiene su propia pantalla que muestra el día de la semana, el calendario, la hora, la humedad relativa y la temperatura.

Si encuentra valioso este Instructable, y particularmente si tiene alguna sugerencia para mejorar o aumentar mi conocimiento en esta área, me complacerá escucharlo. Puede contactarme en [email protected]. (Reemplace la segunda 'i' con una 'e' para contactarme.