Klok en sensorbox: 5 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Dit is een eenvoudig multifunctioneel apparaat dat meerdere sensoren gebruikt. Het heeft een

1. Wekker, Stopwatch, Timer
2. Temperatuur-, vochtigheids- en warmte-indexwaarden
3. Ultrasone afstandssensormetingen
4. IR-sensor lezen en visualiseren
5. Muziek toetsenbord

Het is ook draagbaar, met een ingebouwde batterij om alles van stroom te voorzien.

Stap 1: Elektronica

Het apparaat omvat:

1. Maker UNO (Arduino UNO-compatibel bord)

2. 1,8 inch ST7735 LCD-scherm

   (SPI Bus, CS op pin 10, RST op pin 7, DC op pin 6)

3. Adafruit 12-Key Capacitieve Touch Sensor Breakout - MPR121

   I2C-bus

4. RTC_DS1307

   I2C-bus

5. Ultrasone afstandssensor HC-SR04

   (Trigger op pin A0, Echo op pin A1)

6. IR-sensor (op pin 5) en IR-led (op pin 3)

   Een normale LED die parallel is aangesloten op de IR-LED om de te verzenden codes te visualiseren

7. DHT11 temperatuur- en vochtigheidssensor

   (op pin 4)

8. Zoemer (ingebouwd in Maker UNO) en hoofdtelefoonaansluiting aangesloten op potentiaalmeter (als spanningsdeler)

   (beiden op pin 8)

9. 1200 mAh (van een Samsung-telefoon) Batterij en

   Power Bank Circuit (geëxtraheerd uit reserve Power Bank)

   In serie verbonden met een schakelaar (aan- en uitzetten) op de 5V- en GNC-pinnen op de Arduino

Ik heb jumperdraden gebruikt om de componenten met elkaar te verbinden (met behulp van een DIY-prototyping-schild). Ik heb ook het Power Bank-circuit, de batterij en de schakelaar aan elkaar gesoldeerd en headers toegevoegd om verbinding te maken met de 5V- en GND-pinnen van de Arduino (om hem van stroom te voorzien). Af en toe soldeerde ik draden rechtstreeks aan de componenten (zoals IR LED en sensor) aan de Arduino.

Stap 2: Geval

De behuizing bestaat voornamelijk uit MDF.

Er worden gaten geboord en gesneden in het bovenste stuk om ruimte te maken voor de arcade-knop en draden. Er zijn ook uitsparingen in het zijstuk voor een micro-USB-connector (om de Maker UNO binnenin te herprogrammeren) en een schakelaar om de ingebouwde zoemer in de Maker UNO in of uit te schakelen.

De touchpads zijn (met een schaar) uit een stuk aluminium geknipt. Een blootliggende koperen jumperdraad (verbonden met de capacitieve aanraaksensor) wordt onder elke touchpad/vorm geplaatst.

De voorkant zou gewoon worden afgedekt door een stuk doorzichtig plastic (Book Wrapping Plastic)

De hele zaak zou worden dichtgelijmd.

Stap 3: Software

De software heeft:

1. Wekker, Stopwatch, Timer
2. Temperatuur-, vochtigheids- en warmte-indexwaarden
3. Ultrasone afstandssensormetingen
4. IR-sensor lezen en afstandsbediening
5. Muziek toetsenbord

Het maakt gebruik van de volgende aanvullende ibraries:

1. Adafruit GFX en ST7735
2. Adafruit MPR121
3. IRafstandsbediening
4. DHT-sensorbibliotheek van Adafruit
5. RTClib door Adafruit

6. NewTone (kan niet installeren vanuit bibliotheekbeheer)

   Gebruikt in plaats van de ingebouwde toonbibliotheek om conflicten met de IRremote-bibliotheek te voorkomen (iets met timers)

Dit is allemaal gecodeerd in de Arduino IDE. De code staat op Github Gists. (Het neemt al ongeveer 89% van het geheugen in beslag, dus er kunnen geen extra functies worden toegevoegd)

Stap 4: Potentiële gebreken

1. De ingebouwde batterij heeft soms niet genoeg stroom om de ultrasone afstandssensor en de realtimeklok van stroom te voorzien.

   1. De batterij kan groter worden gemaakt of het Powerbank-circuit kan worden gewijzigd om efficiënter te zijn
   2. Of je kunt hem gewoon van stroom voorzien via een 5V-oplader

2. Ik heb nu geen werkende IR-LED bij me, dus deze kan nog niet als IR-afstandsbediening fungeren

   1. Dit betekent ook dat de IR LED-code mogelijk niet werkt.
   2. Voorlopig, zelfs als de IR-afstandsbedieningscode niet werkt, betekent de normale LED dat het nog steeds nuttig is om de verzonden IR-afstandsbedieningscodes te visualiseren

3. De code heeft ongeveer 89% van het interne geheugen van de ATMega328-chip in de Arduino opgebruikt

   1. Als de code te veel intern geheugen zou gebruiken, zouden er stabiliteitsproblemen zijn. De DHT11-sensor wordt mogelijk niet goed gelezen door de Arduino. Sommige andere programma's, zoals het muziektoetsenbord, kunnen ook worden beïnvloed.
   2. Kan de code aanpassen om compacter en efficiënter te zijn
   3. Ik moest een spamgame-programma verwijderen dat ik van plan was toe te voegen, om er zeker van te zijn dat de meeste andere functies van de code goed werken. (Met de spamgame is ongeveer 95-96% van het arduino-geheugen opgebruikt)

4. De behuizing kan beter worden geconstrueerd (zoals houtlijm gebruiken in plaats van hete lijm, of een betere doos maken met vingerverbindingen en dergelijke)

   1. Dit kan er ook voor zorgen dat de touchpads soms niet gevoelig zijn. De aluminium pad kon niet aan de draden worden gesoldeerd, en dus maken de draden en de pads mogelijk niet goed contact (soms). Dit is echter een muggenzifterij, aangezien de pads meestal naar behoren werken.
   2. De pads zijn mogelijk te dicht bij elkaar zodat de gebruiker per ongeluk op een andere pad kan drukken, maar dit is een andere nitpick
   3. De kast kan worden bedekt (met fineer of iets anders) of geverfd om er mooier uit te zien.

Over het algemeen werd dit project gedaan om enkele van mijn overtollige sensoren en microcontrollers op te gebruiken. Aangezien ik dit in ongeveer een week (eigenlijk 9 dagen) heb voltooid, met weinig tot geen planning, ben ik best tevreden met het resultaat.

Stap 5: Het er mooier uit laten zien

Koop in principe wat houtbehang / bekleding / fineer en knip het op maat. Maak bovendien enkele uitsparingen voor de (Micro-USB-)poorten en componenten (zoals de afstandssensor). Lijm het tenslotte op het hout (ik gebruikte secondelijm).