Arduino 2 -р хэсэгт маш бага хүч чадалтай BLE 2 -р хэсэг - Температур/чийгшлийн хяналт - Илч 3: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Шинэчлэлт: 2020 оны 11 -р сарын 23 - 2019 оны 1 -р сарын 15 -наас хойш 2 x AAA батерейг анхны солих, өөрөөр хэлбэл 2xAAA шүлтлэгээр 22 сарын турш шинэчлэх: Шинэчлэгдсэн огноо: 2019 оны 4 -р сарын 7 - lp_BLE_TempHumidity -ийн Rev 3, pfodApp V3.0.362+ашиглан огноо/цагийн графикийг нэмж, илгээхдээ автоматаар тохируулна. өгөгдөл

Шинэчлэлт: 2019 оны 3 -р сарын 24 -ний өдөр - lp_BLE_TempHumidity -ийн 2 -р хувилбар нь илүү олон талбайн сонголтууд болон i2c_ClearBus -ийг нэмж оруулсан болно

Энэхүү зааварчилгаа, маш бага чадлын температурын чийгшлийн монитор нь 3 -ийн 2 -р хэсэг юм.

1 -р хэсэг - Arduino -ийн тусламжтайгаар маш бага хүч чадалтай BLE төхөөрөмжүүдийг бүтээх нь Arduino -ийг nRF52 бага чадлын төхөөрөмж, програмчлалын модуль, хангамжийн гүйдлийг хэмжих кодыг тохируулах боломжийг олгодог. Энэ нь nRF52 төхөөрөмжийг холбох, удирдахын тулд бага хүчдэлийн тусгай таймер, харьцуулагч, зарагдсан оролт, pfodApp -ийг ашигладаг.

2 -р хэсэг - Маш бага чадалтай температурын чийгшлийн монитор нь Redbear Nano V2 модуль, Si7021 температур / чийгшил мэдрэгч ашиглан бага чадалтай батерей / нарны дэлгэц бүтээхэд зориулагдсан болно. Энэ нь Si7021 номын санг бага хүчдэлтэй болгох, BLE төхөөрөмжийг <25uA -ийн одоогийн хэрэглээг багасгахын тулд тохируулах, гар утсандаа тохируулсан температур/чийгшлийг харуулах загварыг багтаасан болно.

3 -р хэсэг - Redbear Nano V2 -ийн орлуулалт нь Nano V2 -ийн оронд бусад nRF52 дээр суурилсан модулиудыг хамарна. Энэ нь хангамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгох, бүтээн байгуулалт хийх, nRF52 чип програмчлалын хамгаалалтыг арилгах, NFC зүүг ердийн GPIO болгон ашиглах, Arduino -д шинэ nRF52 хавтанг тодорхойлох зэрэг багтана.

Энэхүү зааварчилгаа нь маш бага чадалтай BLE температур ба чийгшлийн мониторыг ашиглан Arduino ашиглан хялбар болгосон 1 -р хэсгийн маш бага чадалтай BLE төхөөрөмжүүдийн практик хэрэглээ юм. Монитор нь Coin Cell эсвэл 2 x AAA батерейгаар олон жилийн турш ажиллах бөгөөд нарны туслалцаатайгаар илүү удаан ажиллах болно. Энэхүү заавар нь BLE параметрүүдийг бага эрчим хүчний хэрэглээнд тохируулах, төхөөрөмжийг зөвхөн батарей, зай + нарны гэрлээр эсвэл нарны гэрлээс хэрхэн яаж тэжээх талаар багтаасан болно.

Одоогийн температур, чийгшлийг харуулахын зэрэгцээ дэлгэц нь сүүлийн 36 цагийн 10 минутын уншилт, сүүлийн 10 хоногийн цагийн уншилтыг хадгалдаг. Эдгээрийг таны Андройд гар утсан дээр болон бүртгэлийн файлд хадгалсан утгыг диаграммд оруулах боломжтой. Андройд програмчлал шаардлагагүй, pfodApp энэ бүхнийг зохицуулдаг. Андройд дэлгэц, диаграмыг Arduino -ийн ноорогоор бүрэн хянадаг тул та үүнийг хүссэн үедээ өөрчлөх боломжтой.

RedBear Nano V2 хавтанг nRF52832 BLE бүрэлдэхүүн хэсэгт, Sparkfun Si7021 хавтанг Температур / чийгшил мэдрэгчид ашигладаг. Бага хүчин чадалтай номын санг Si7021 -т ашигладаг. Жижиг ПХБ нь NanoV2 -ийг барьж, эд ангиудыг нийлүүлэх зориулалттай байв. Гэсэн хэдий ч гадаргуу дээр суурилуулсан бүрэлдэхүүн хэсгүүд байхгүй тул та үүнийг vero хавтан дээр хялбархан хийж болно. Цахилгаан хангамжийн гурван хувилбарыг багтаасан болно. i) Батерей, нарны туслалцаа, ii) Зөвхөн батерей, iii) Зөвхөн нарны гэрэл. Нарны цорын ганц сонголт нь зай хураагуургүй бөгөөд зөвхөн гэрэл асах үед л ажиллах болно. Өрөөний тод гэрэл эсвэл ширээний чийдэн хангалттай.

Тойм

Энэ төсөл нь харьцангуй бие даасан 4 хэсэгтэй:-

1. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сонголт ба барилгын ажил
2. Код - Бага чадлын мэдрэгчийн номын сан, хэрэглэгчийн интерфэйс ба Arduino Sketch
3. Нийлүүлэлтийн гүйдэл ба батерейны амьдралыг хэмжих
4. Нийлүүлэлтийн өөр хувилбарууд - Нарны туслалцаа, Зөвхөн зай, Зөвхөн нарны гэрэл

Алхам 1: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгох

Бүрэлдэхүүн хэсгийн сонголт

1-р хэсэгт дурдсанчлан-Бага хүчдэлийн шийдлийг олж авахын тулд ихэнх тохиолдолд юу ч хийхгүй байх, оролтын гаднах татах/татах резистороор гүйдлийг багасгах, нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсэг байхгүй байх явдал юм. Энэ төсөл нь эдгээр аргуудыг ашиглан хүч багатай шийдлийг олж авах болно.

NRF52832 бүрэлдэхүүн хэсэг

NRF52832 чип нь 1.7V ба 3.6V (үнэмлэхүй хамгийн их хүчдэл 3.9V) хооронд цахилгаан тэжээлээр ажиллах боломжтой. Энэ нь та чипийг зоосон мөнгө эсвэл 2 x AAA батерейгаар шууд тэжээх боломжтой гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч чипийг хэт вольтоос хамгаалахын тулд хүчдэлийн зохицуулагч нэмэх нь ухаалаг хэрэг юм. Энэхүү нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсэг нь эрчим хүчний өртөг дагалддаг боловч NanoV2 хавтангийн хувьд TLV704 дээрх 5.5uA-аас бага, ихэвчлэн ердөө 3.4uA зарцуулдаг. Энэхүү бага хэмжээний нэмэлт эрчим хүчний хэрэглээний хувьд та 24V хүртэлх тэжээлийн оролтын хамгаалалтыг авах болно.

Si7021 бүрэлдэхүүн хэсэг

Si7021 мэдрэгч нь хэмжилт хийхгүй байх үед <1uA, жишээ нь Standby горимд, I2C -ээр өгөгдөл дамжуулахдаа 4mA хүртэл хэмжээтэй байдаг. Бид хэмжилтийг байнга хийдэггүй тул 4mA нь нийлүүлэлтийн дундаж гүйдлийн чухал хэсэг биш юм. 30 секундын унших нь нийлүүлэлтийн дундаж гүйдэлд 1uA -аас бага нэмдэг бол доорх нийлүүлэлтийн гүйдлийн хэмжилтийг үзнэ үү.

Si7021 хоёр бэлэн самбар байдаг. Нэг нь Адафрутаас, нөгөө нь Спаркфунаас. Хоёр самбарыг хурдан харвал Adafruit самбар нь Sparkfun самбараас илүү олон бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй гэдгийг хэлэх болно, тиймээс та Sparkfun хавтанг сонгох хандлагатай байх болно. Самбар бүрийн бүдүүвчийг үзэхэд Sparkfun самбар нь зөвхөн нүцгэн мэдрэгч, 4k7 хоёр татах резизор байдаг бол Adafruit самбар нь 29uA-ийг байнга зурдаг MIC5225 самбартай байдаг. Энэ нь хэлхээний үлдсэн бүх гүйдэл <30uA байх үед чухал ач холбогдолтой юм. Бидэнд nRF52832 чипийн зохицуулагч байгаа тул энэхүү нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсэг шаардлагагүй бөгөөд Si7021 -ийг 3.3V тэжээлээс тэжээх боломжтой. Тиймээс энэ төсөл нь Sparkfun -ийн Si7021 хавтанг ашиглах болно.

оролт дээрх гаднах татах/татах резистороор гүйдлийг багасгах

4K7 I2C татах эсэргүүцэл нь тийм ч өндөр үнэ биш бөгөөд бага татахад 0.7mA зурах болно. Хэрэв тэд унтраалгын оролт дээр удаан хугацаагаар газардсан бол энэ нь асуудал болно. Гэсэн хэдий ч энэхүү төсөлд эдгээр резистороор дамжих гүйдлийг зөвхөн I2C интерфэйсийг ховор, богино хугацаанд ашиглах замаар багасгадаг. Ихэнх тохиолдолд I2C шугамууд ашиглагдаагүй бөгөөд өндөр / гурван төлөвт байдаг тул эдгээр резисторуудаар гүйдэл гүйдэггүй.

Алхам 2: Барилга

Төслийг жижиг ПХБ дээр бүтээсэн боловч SMD -ийн бүрэлдэхүүн хэсэг байхгүй тул үүнийг vero хавтан ашиглан хялбархан барьж болно. ПХБ -ийг pcbcart.com -аас эдгээр Gerber файлуудаас гаргаж авсан, TempHumiditySensor_R1.zip ПХБ нь бусад BLE төслүүдэд ашиглахад хангалттай ерөнхий зориулалттай.

Схемийг дээр үзүүлэв. Энд pdf хувилбар байна.

Эд ангиудын жагсаалт

2018 оны 12 -р сарын байдлаар нэгжийн ойролцоогоор зардал, ~ 62 доллар, 1 -р хэсгийн тээвэрлэлт болон програмистыг оруулаагүй болно

• Redbear NanoV2 ~ 17 доллар
• Sparkfun Si7021 таслагч самбар ~ 8 доллар
• 2 x 53mm x 30mm 0.15W 5V нарны зай, жишээ нь. Overfly ~ 1.10 доллар
• 1 x ПХБ -ийн TempHumiditySensor_R1.zip ~ 25 долларыг 5 үнээр www.pcbcart.com OR Веро самбар (зэс тууз) гэх мэт. Jaycar HP9540 ~ 5 австрали доллар
• 2 x 1N5819 schottky диод гэх мэт. Digikey 1N5819FSCT-ND ~ 1 доллар
• 1 x 470R 0.4W 1% эсэргүүцэл Digikey BC3274CT-ND ~ 0.25 ам.доллар
• 6 х 6 зүү эрэгтэй толгойн зүү Sparkfun PRT-00116 ~ 1.5 ам
• эмэгтэй, эмэгтэй холбогч гэх мэт Adafruit ID: 1950 ~ US $ 2
• 3мм х 12мм нейлон эрэг, жишээ нь. Jaycar HP0140 ~ AUD $ 3
• 3 мм x 12 мм хэмжээтэй нейлон самар, жишээ нь. Jaycar HP0146 ~ 3 австрали доллар
• Scotch Байнгын холбох соронзон муур Cat 4010 жишээ нь. Амазоноос ~ 6.6 доллар
• AAA x 2 батерейны эзэмшигч, жишээ нь. Sparkfun PRT-14219 ~ 1.5 ам
• 2 x AAA 750mA шүлтлэг батерей, жишээ нь. Sparkfun PRT-09274 ~ US $ 1.0 Эдгээр батерей нь> 2 жил ажиллах ёстой. Energizer шүлтлэг батерей нь илүү өндөр хүчин чадалтай
• Хуванцар хайрцаг (ABS) 83mm x 54mm x 31mm, жишээ нь. Jaycar HB6005 ~ 3 австрали доллар
• pfodApp ~ 10 доллар
• 1 x 22uF 63V бага ESR конденсатор (заавал биш) Jaycar RE-6342 ~ AUD $ 0.5 эсвэл Digikey P5190-ND ~ US $ 0.25

Бүтээн байгуулалт шууд урагшаа явж байна. Зай эзэмшигч болон нарны зай нь хүнд даацын хоёр талт соронзон хальсны хамт хуванцар хайрцагт бэхлэгдсэн байна.

Дууссан хэсэгт CLK -аас GND хүртэлх Gnd холбоосын утсыг анхаарна уу. Энэ нь CLR оролт дээрх дуу чимээ нь nRF52 чипийг өндөр гүйдлийн дибаг хийх горимд оруулахаас сэргийлэхийн тулд програмчлалын дараа суулгасан болно

Алхам 3: Код - Бага чадлын мэдрэгчийн номын сан, хэрэглэгчийн интерфэйс, Arduino Sketch

Lp_BLE_TempHumidity_R3.zip зип кодыг татаж аваад Arduino Sketches лавлах руу задлаарай. Та мөн энэ zip файлаас lp_So7021 номын санг суулгахаас гадна pfodParser номын санг суулгах хэрэгтэй.

Бага чадлын мэдрэгчийн номын сан, lp_Si7021

Adafruit болон Sparkfun хоёулаа Si7021 мэдрэгч рүү нэвтрэх боломжийг олгодог номын сангуудыг хангадаг боловч эдгээр номын сангууд нь маш бага эрчим хүч ашиглахад тохиромжгүй байдаг. Хоёулаа хэмжих явцад мэдрэгчийг унших хугацааг хойшлуулахын тулд кодын саатал (25) ашигладаг. 1 -р хэсэгт дурдсанчлан саатал бол муу юм. Arduino delay () нь микро процессорыг хүчээр ажиллуулж, саатал дуустал хүлээдэг. Энэ нь бага чадлын BLE -ийн анхны дүрмийг зөрчиж байна, ихэнхдээ юу ч хийхгүй. Орлуулах lp_Si7021 номын сан нь бүх саатлыг lp_timers-ээр сольж, мэдрэгчийг хэмжилтийг дуустал хүлээх зуур микро процессорыг унтуулдаг.

Lp_Si7021 номын сан нь хэр их ялгаатай вэ? Анхны SparkFun Si7021 дэмжлэгийн номын санг ашиглаж, нэг секунд уншихад Цуваа хэвлэхгүйгээр дунджаар 1.2 мА зурна. Sparkfun номын санг lp_Si7021 номын сангаар солих нь дундаж гүйдлийг ~ 10уА хүртэл бууруулдаг, өөрөөр хэлбэл 100 дахин бага. Энэхүү төсөлд гар утсыг холбохдоо 30 секунд тутамд нэг удаа хэмжих хамгийн хурдан хурд нь мэдрэгчийн дундаж гүйдэл 1уА -аас бага байх болно. BLE холболт байхгүй үед хэмжилтийн хурд 10 минут тутамд нэг удаа гардаг бөгөөд мэдрэгчийн тэжээлийн дундаж гүйдэл нь маш бага байдаг.

Хэрэглэгчийн интерфэйс

Дээрх нь дэлгэцийн үндсэн дэлгэц бөгөөд 10 хоногийн цагийн түүхийг томруулсан байдлаар харуулсан болно. Талбайнуудыг хоёр хуруугаараа томруулж, хоёр тийш нь харж болно.

Хэрэглэгчийн интерфэйсийг Arduino ноорог дээр кодлоод дараа нь дахин ашиглах, шинэчлэх зорилгоор кэш хийсэн анхны холболт дээр pfodApp руу илгээдэг. График дэлгэцийг анхдагч зургаар бүтээсэн болно. Андройдод зориулсан Custom Arduino Controls -ийг үзээд өөрийн хяналтаа хэрхэн бий болгох талаар зааврыг үзнэ үү. Thermometer, RHGauge, Button файлууд эдгээр зүйлсийн зурах командыг агуулдаг.

Тэмдэглэл: Хэрэв энэ дэлгэцийг pfodApp -д суулгасан бол байхгүй. Дэлгэцийг бүхэлд нь таны Arduino ноорог дээрх кодоор бүрэн хянадаг

Lp_BLE_TempHumidity_R3.ino ноорог дээрх sendDrawing_z () арга нь хэрэглэгчийн интерфэйсийг тодорхойлдог.

хүчингүй sendDrawing_z () {dwgs.start (50, 60, dwgs. WHITE); // орхигдсон тохиолдолд дэвсгэр нь ЦАГАА болно, өөрөөр хэлбэл эхлэх (50, 60); parser.sendRefreshAndVersion (30000); // 30 секунд тутамд dwg-ийг дахин хүсэлт гаргах. хэрэв задлагч хувилбар тохируулагдаагүй бол үүнийг үл тоомсорлодог. dwgs.touchZone (). cmd ('u'). size (50, 39).send (); dwgs.pushZero (35, 22, 1.5); // тэгийг dwg төв рүү 35, 22 болгон шилжүүлж rhGauge.draw (); // dwgs.popZero () хяналтыг зурна уу; dwgs.pushZero (18, 33); // тэгийг dwg -ийн төв рүү 18 руу шилжүүлэх, 33 хуваарь нь 1 (анхдагч) термометр.draw (); // dwgs.popZero () хяналтыг зурна уу;

dwgs.pushZero (12.5, 43, 0.7); // тэгийг dwg -ийн төв рүү 12.5, 43 болгож, 0.7 -аар масштаб хийнэ үү

hrs8PlotButton.draw (); // dwgs.popZero () хяналтыг зурна уу; dwgs.pushZero (37.5, 43, 0.7); // тэгийг dwg -ийн төв рүү 37.5, 43 болгож, 0.7 хоногоор масштабаар1PlotButton.draw (); // dwgs.popZero () хяналтыг зурна уу;

dwgs.pushZero (12.5, 54, 0.7); // тэгийг dwg -ийн төв рүү 12.5, 54 болгож, 0.7 -аар масштаб хийнэ үү

days3PlotButton.draw (); // dwgs.popZero () хяналтыг зурна уу; dwgs.pushZero (37.5, 54, 0.7); // тэгийг dwg -ийн төв рүү 37.5, 54 болгож, 0.7 хоногоор масштабтай10PlotButton.draw (); // dwgs.popZero () хяналтыг зурна уу; dwgs.end (); }

PushZero командууд нь дараагийн бүрэлдэхүүн хэсгийг зурах гарал үүсэл, масштабыг өөрчилдөг. Энэ нь товчлуур, хэмжигчийн хэмжээ, байрлалыг хялбархан өөрчлөх боломжийг танд олгоно.

Эхний холболт дээр анхны дэлгэц нь 5 эсвэл 6 секундын дотор дэлгэцийг тодорхойлдог ~ 800 байтыг ачаалахад зарцуулдаг. pfodApp нь дэлгэцийг хадгалдаг тул ирээдүйн шинэчлэлтүүд нь зөвхөн өөрчлөлт, хэмжигч байрлал, уншилтыг илгээхэд л хангалттай. Эдгээр шинэчлэлтүүд нь дэлгэцийг шинэчлэх шаардлагатай 128 байтыг илгээхэд хэдхэн секундын хугацаа шаардагдана.

Дэлгэц дээр таван (5) идэвхтэй мэдрэгчтэй бүсийг тодорхойлсон болно. Товчлуур бүр нь draw () аргаар тодорхойлсон нэг товчлууртай тул та үүн дээр дарж харгалзах хэсгийг нээж болох бөгөөд дэлгэцийн дээд тал нь гурав дахь мэдрэгчтэй бүсээр тохируулагдсан болно.

dwgs.touchZone (). cmd ('u'). хэмжээ (50, 39).send ();

Та товчлууруудын дээрх дэлгэц дээр дарахад 'u' dwg командыг ноорог руу илгээж шинэ хэмжилт, дэлгэцийн шинэчлэлтийг хийх болно. Ихэвчлэн холбогдох үед шинэчлэлтүүд зөвхөн 30 секунд тутамд хийгддэг. Зургийн товшилт эсвэл шинэчлэлт бүр шинэ хэмжилт хийхийг шаарддаг. Arduino -ийн ноорогоос pfodApp -д өгөх хариу нь шинэ хэмжилт дуустал (~ 25mS) хойшлогдож, хамгийн сүүлийн утгыг шинэчлэлд илгээх боломжтой болно.

Ардуино эскиз

Arduino Sketch, lp_BLE_TempHumidity_R3.ino нь 1 -р хэсэгт ашигласан үлгэр жишээ зургийн сайжруулсан хувилбар юм. Энэ нь lp_Si7021 мэдрэгчийн дэмжлэг болон өгөгдлийн массивыг нэмж, 10 минут, цагийн түүхэн хэмжилтийг хадгалдаг.

Lp_BLE_TempHumidity_R3.ino ноорог дээрх гол хүндрэл нь талбайн өгөгдлийг илгээх явдал юм. Хэмжилтийг хийх явцад readRHResults () нь үр дүнг цуглуулж түүхэн массивуудад хадгалах болно. Массивууд нь 120 урттай боловч өгөгдөл илгээхэд эхний 30 өгөгдлийн цэгүүд илүү нарийн хугацааны интервалд байдаг.

200 сондгой талбайн цэгийг харуулахын тулд хэд хэдэн зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

1. Өгөгдлийн цэг бүр ~ 25 байтын урттай, CSV текст форматтай. Тиймээс 150 оноо нь 3750 байт өгөгдөл юм. Lp_BLESerial анги нь 1536 байтын буфертай бөгөөд 1024 нь хамгийн том pfod мессеж хүлээн авахад хангалттай том хэмжээтэй байдаг. Бусад 512 байт нь өгөгдлийг илгээхэд зориулагдсан болно. Түүхэн өгөгдөл 512 байтыг дүүргэсний дараа нэмэлт өгөгдлийг буферт зай гарах хүртэл хойшлуулна.
2. Үндсэн дэлгэцийн шинэчлэлтийг удаашруулахгүйн тулд зураглалын өгөгдлийг зөвхөн дэлгэцийн дэлгэц гарч байх үед илгээдэг. Хэрэглэгч үндсэн дэлгэц рүү буцаж орсны дараа өгөгдлийг илгээхийг түр зогсооно. Хэрэглэгч талбарыг дахин харуулахын тулд зургийн товчлуур дээр дарахад талбайн өгөгдлийг илгээх ажлыг үргэлжлүүлнэ.
3. Түүхэн хуйвалдаан 0 -ээс (одоо) эхэлж, цаг хугацааны хувьд ухрах болно. Хэрэв сүүлийн хэсгийг харуулснаас хойш шинэ хэмжилт хийгээгүй бол аль хэдийн татаж авсан өмнөх өгөгдлийг шууд дахин харуулна. Хэрэв шинэ хэмжилт байгаа бол түүнийг өмнөх талбайн өгөгдөлд нэмнэ.
4. Мониторыг анх асаахад түүхэн уншилт байхгүй бөгөөд 0 нь массивуудад хүчингүй уншилт хэлбэрээр хадгалагддаг. Графикийг харуулах үед хүчин төгөлдөр бус уншилтыг алгасах бөгөөд энэ нь богино зураглалыг бий болгоно.

Цельсий ба Фаренгейт

Lp_BLE_TempHumidity_R3.ino ноорог нь өгөгдлийг Цельсийн хэмээр харуулдаг. Үр дүнг Фаренгейт рүү хөрвүүлэхийн тулд бүх тохиолдлуудыг солино уу

задлагч.хэвлэх (мэдрэгч. Temp_RawToFloat (..

хамт

parser.print (sensor. CtoF (sensor. Temp_RawToFloat (…)

Мөн Octal / 342 / 204 / 203 дахь unicode degC тэмдгийг degF / 342 / 204 / 211 тэмдгээр солино.

pfodApp нь таны гар утсан дээр харуулах боломжтой Юникод кодыг харуулах болно.

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Arduino дахь ASCII бус тэмдэгтүүдийг ашиглахыг үзнэ үү. Мөн Thermometer.h дахь MIN_C, MAX_C тохиргоог өөрчилнө үү. Эцэст нь талбайн хязгаарыг хүссэнээрээ тохируулна уу. өөрчлөлт | Температур C ~ 32 ~ 8 ~ градус C |

хэлэх

| Температур F ~ 90 ~ 14 ~ градус F |

Алхам 4: Нийлүүлэлтийн гүйдлийг хэмжих

Lp_Si7021 номын санг ашиглахдаа 10 секунд тутамд температур/чийгшлийн хэмжилтийг хийх нь зөвхөн нийлүүлэлтийн дундаж гүйдэлд ~ 1uA хувь нэмэр оруулдаг тул нийлүүлэлтийн гүйдэл, батерейны ашиглалтын гол хүчин зүйл бол BLE зар сурталчилгаа, холболт, өгөгдөл дамжуулахад ашигладаг гүйдэл юм..

Температур/чийгшлийн самбарыг дээр дурдсанчлан 1 -р хэсэгт тайлбарласан програмисттай холбоно уу.

Нарны зай болон батерейг салгасан тохиолдолд Вин ба Гнд нь програмистын Vdd ба Gnd (Шар ба Ногоон утас), SWCLK ба SWDIO нь програмистын толгойн самбарын Clk ба SIO (Цэнхэр, Ягаан туяа) -тай холбогддог.

Та одоо NanoV2 програмчилж, 1 -р хэсэгт тайлбарласны дагуу тэжээлийн гүйдлийг хэмжих боломжтой боллоо.

Бага эрчим хүч бүхий Si7021 номын санг lp_Si7021.zip файлаас суулгаж, pfodParser номын санг суулгаж, lp_BLE_TempHumidity_R3.zip -ийг Arduino эскизийнхээ санд задалж, Temp/Humditiy самбарыг lp_BLE_TempHumidity_R3.ino програмд оруулна уу.

Дээр дурдсанчлан мэдрэгчийн оруулсан хувь нэмэр нь <1uA, дунджаар энэ төсөлд ашигласан хамгийн өндөр хэмжилтийн хурдтай байдаг тул BLE зар сурталчилгаа болон холболтын параметрүүд нь батерейны ашиглалтын хугацааг тодорхойлох хүчин зүйл болдог.

Одоогийн хэрэглээнд нөлөөлдөг BLE зар сурталчилгаа ба холболтын параметрүүд нь: -Tx Power, Зар сурталчилгааны интервал, Макс ба Мин холболтын интервал, Боолын хоцролт.

Тэмдэглэл: Дээрх холболтуудыг ашиглан нийлүүлэлтэнд хоёр (2) зохицуулагч байдаг бөгөөд нэг нь NanoV2 самбар дээр Vin -ээр, програмистын хангамж дээр MAX8881 байдаг. Энэ нь хэмжсэн нийлүүлэлтийн гүйдэл нь хоёр дахь зохицуулагчийн ачаар бодит хэмжээнээс ~ 5uA өндөр байх болно гэсэн үг юм. Доор дурдсан утгууд нь хэмжсэн гүйдэл бөгөөд энэ нэмэлт 5uA -ийг хасна.

Tx хүч

Tx Цахилгаан эффект нь холбогдсон болон зар сурталчилгаа (холбогдоогүй) үед гүйдэл өгдөг. Энэхүү төсөл нь хамгийн их чадлын тохиргоог (+4) ашигладаг бөгөөд хамгийн найдвартай холболтын хамгийн сайн хүрээ, дуу чимээний хамгийн сайн дархлааг өгдөг. Та lp_BLESerial setTxPower () аргыг ашиглан тэжээлийн тохиргоог өөрчилж болно. Хүчин төгөлдөр утгууд нь хүч нэмэгдэх тусам -40, -30, -20, -16, -12, -8, -4, 0 +4 байна. Та setTxPower () руу залгахаасаа өмнө lp_BLESerial begin () аргыг дуудах ёстой. Lp_BLE_TempHumidity_R3.ino тоймыг үзнэ үү.

Та Tx Power -ийг бууруулах туршилт хийж болно, гэхдээ буулт нь богино хугацаатай бөгөөд хөндлөнгийн улмаас холболт тасрах болно. Энэ төсөлд Tx Power нь анхдагч байдлаар +4 байна. Энэ тохиргоог хийсэн ч гэсэн маш бага нийлүүлэлтийн гүйдэл боломжтой хэвээр байгааг доороос харж болно.

Зар сурталчилгааны интервал

Өгөгдсөн Tx Power -ийн хувьд холболт байхгүй үед зар сурталчилгааны интервал нь одоогийн дундаж хэрэглээг тогтоодог. Санал болгож буй хүрээ нь 500 -аас 1000mS байна. Энд 2000mS ашигласан. Зар сурталчилгааны интервалын урт хугацаа нь гар утсандаа төхөөрөмжийг хайж олох, холболт хийх нь удаан гэсэн үг юм. Дотооддоо зар сурталчилгааны интервалыг 0.625mS -ийн үржвэрээр 20mS -ээс 10.24sec хүртэл тогтоодог. Lp_BLESerial setAdvertisingInterval () арга нь тав тухтай байдлыг хангах үүднээс MS -ийг аргумент болгон авдаг. +4 TxPower ба 2000mS зар сурталчилгааны интервалын хувьд одоогийн хэрэглээ ~ 18uA байв. 1000mS зар сурталчилгааны интервалын хувьд энэ нь ~ 29uA байв. Rev 2 нь 2000mS зар сурталчилгааны интервалыг ашигласан боловч энэ нь удаан холболт үүсгэсэн. Rev 3 холболтыг хурдан болгохын тулд 1000mS зар сурталчилгааны интервал болж өөрчлөгдсөн.

Макс ба Мин холболтын интервал

Холболт хийсний дараа холболтын интервал нь гар утас төхөөрөмжтэй хэр олон удаа холбоо барихыг тодорхойлдог. Lp_BLESerial setConnectionInterval () нь танд санал болгож буй хамгийн их ба хамгийн бага утгыг тохируулах боломжийг олгодог боловч гар утас нь холболтын интервал гэж юу болохыг хянадаг. Тохиромжтой болгохын тулд setConnectionInterval () -ийн аргументууд нь mS -т байдаг боловч дотооддоо холболтын интервал нь 7.5mS -ээс 4sec хооронд 1.25mS -ээр олон байдаг.

Анхдагч тохиргоог setConnectionInterval (100, 150), өөрөөр хэлбэл хамгийн багадаа 100mS -аас 150mS хүртэл. Эдгээр утгыг нэмэгдүүлэх нь холбогдох үед нийлүүлэлтийн гүйдлийг бууруулдаг боловч буулт нь өгөгдөл дамжуулах явцыг удаашруулдаг. Дэлгэцийн шинэчлэлт бүр ойролцоогоор 7 BLE мессеж авдаг бол 36 минутын турш 10 минутын хэмжилт хийхэд 170 орчим BLE зурвас шаардлагатай байдаг. Тиймээс холболтын интервалыг нэмэгдүүлэх нь дэлгэцийн шинэчлэлтийг удаашруулж, зураглалыг харуулдаг.

Lp_BLESerial анги нь 1536 байт илгээх буфертай бөгөөд BLE холбоосыг өгөгдөлд автахгүйн тулд холболтын интервал тус бүрээс 20 байтын нэг блок илгээдэг. Мөн схемийн өгөгдлийг илгээхдээ ноорог нь зөвхөн 512 байтийг хүлээж авах хүртэл өгөгдлийг илгээдэг бөгөөд дараа нь зарим өгөгдлийг илгээх хүртэл илүү их мэдээлэл илгээхийг хойшлуулдаг. Энэ нь буфер илгээхээс зайлсхийх болно. Энэхүү илгээмжийг хумих нь гар утсанд өгөгдөл дамжуулах найдвартай байдлыг хангадаг боловч үүнийг хамгийн дээд хэмжээнд нь оновчтой болгодоггүй.

Энэ төсөлд холболтын интервалыг анхдагч утга болгон үлдээсэн болно.

Боолын хоцрогдол

Мобайл руу илгээх өгөгдөл байхгүй үед төхөөрөмж нь гар утасны холболтын зарим мессежийг үл тоомсорлож болно. Энэ нь Tx эрчим хүч, тэжээлийн урсгалыг хэмнэдэг. Slave Latency тохиргоо нь үл тоомсорлох холболтын зурвасын тоо юм. Анхдагч утга нь 0. Энэ тохиргоог өөрчлөхийн тулд lp_BLESerial setSlaveLatency () аргыг ашиглаж болно.

Анхдагч Slave Latency 0 нь ~ 50uA тэжээлийн гүйдэл өгч, дэлгэцийг 30 секунд тутамд шинэчлэхийг үл тоомсорлодог боловч 5 секундын дотор keepAlive мессежийг оруулжээ. Боолын хоцролтыг 2 болгож тохируулснаар ~ 25uA -ийн нийлүүлэлтийн дундаж гүйдэл гарч ирэв. Боолын хоцролтын тохиргоо 4 бол ~ 20uA өгдөг. Илүү өндөр тохиргоо нь нийлүүлэлтийн урсгалыг бууруулдаггүй байсан тул 4 -ийн Slave Latency тохиргоог ашигласан.

Холбогдсон үед 30 секунд тутамд pfodApp нь дэлгэцийн шинэчлэлтийг хүсдэг. Энэ нь мэдрэгчийн хэмжилтийг хийж, график дэлгэцийг шинэчлэхийн тулд өгөгдлийг буцааж илгээдэг. Энэхүү шинэчлэлт нь 30 секунд тутамд 2 секундын нэмэлт ~ 66uA -ийг бий болгодог. Энэ нь 30 секундын дунджаар 4.4uA байна. Үүнийг 20uA -д нэмэхэд ~ 25uA -ийн дундаж холболтын тэжээлийг өгдөг

Алхам 5: Нийт нийлүүлэлтийн гүйдэл ба батерейны ашиглалтын хугацаа

Дээрх тохиргоог ашиглан lp_BLE_TempHumidity_R3.ino -д зааснаар Холбогдох нийт нийлүүлэлтийн гүйдэл ба дэлгэцийг 30 секунд тутамд шинэчилж, ойролцоогоор 25uA байна. Холбогдоогүй тохиолдолд ойролцоогоор 29uA байна.

Батерейны ашиглалтын хугацааг тооцоолохын тулд ~ 29uA гүйдлийн тасралтгүй гүйдлийг тооцдог.

Төрөл бүрийн батерей нь хүчин чадал, хүчдэлийн ялгаатай шинж чанартай байдаг. Энд авч үзсэн батерейнууд нь CR2032 зоосны эс, CR2450 (N) зоос эс, 2 x AAA шүлтлэг, 2 x AAA лити, LiPo юм.

Батерейны хураангуй

Хэрэв Solar Assist ашиглаж байгаа бол батерейны ашиглалтын хугацааны 50% -ийг нэмнэ үү (өдөрт 8 цаг гэрэлтдэг гэж үзвэл)

Тэмдэглэл: 22uF LowESR конденсатор (C1) нь NanoV2 22uF конденсатороос гадна нарны зайн гүйдлийг хадгалж, дараа нь TX гүйдлийн импульсэд нийлүүлдэг. Бусад тохиолдолд батерей нь TX гүйдлийн зарим хэсгийг өгдөг. Энэхүү нэмэлт 22uF LowESR нь нарны зайг нийлүүлээгүй тохиолдолд батерейны гүйдлийн 10% орчим хувийг нэмж өгдөг боловч батерейны ашиглалтын хугацаа дуусах тусам батерейны дотоод эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж, батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгадаг. Доорх хэмжилтийг нэмэлт 22uF конденсаторгүйгээр авсан болно.

CR2032 - 235mAHr - батерейны ашиглалтын хугацаа 10 сар CR2450 (N) - 650mAHr (540mAHr) - батерейны ашиглалтын хугацаа 2.3 жил (2 жил) 2 x AAA шүлтлэг - 1250mAHr - батерейны ашиглалтын хугацаа 3.8.yrs2 x AAA лити - 1200mAHr - батерейны батерейг 4.7 жилээр санал болгодоггүй өөрийгөө их хэмжээгээр гадагшлуулдагтай холбоотой.

CR2032

Энэхүү зоосны үүр нь ихэвчлэн 235mAHr (энергижүүлэгч батерей), нэрлэсэн хүчдэл 3V, цэнэглэх хүчдэл 2V байна. Энэ нь батерейны ашиглалтын хугацаа 8100 цаг буюу ~ 0.9 жил байна гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч батерейны ашиглалтын хугацаа дуусах тусам дотоод эсийн эсэргүүцэл нэмэгддэг тул Tx гүйдлийн хамгийн дээд импульсийг өгөх боломжгүй байж магадгүй юм. Илүү том нийлүүлэлтийн конденсаторыг энэ нөлөөг бууруулах боломжтой боловч 10 сарын ашиглалтын хугацаа гэж хэлж болно.

CR2450 (N)

Энэхүү зоосны үүр нь ихэвчлэн 620mAHr (CR2450N -ийн хувьд 540mAHr), 3V -ийн нэрлэсэн хүчдэл, 2V -ийн цэнэглэх хүчдэлтэй байдаг. Энэ нь батерейны ашиглалтын хугацаа 22, 400 цаг эсвэл ~ 2 жил 6 м (CR2450N -ийн хувьд 18600 цаг ~ 2 жил 2 м) гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч батерейны ашиглалтын хугацаа дуусах тусам дотоод эсийн эсэргүүцэл нэмэгддэг тул Tx гүйдлийн хамгийн дээд импульсийг өгөх боломжгүй байж магадгүй юм. Энэ нөлөөг багасгахын тулд илүү том нийлүүлэлтийн конденсатор ашиглаж болно, гэхдээ 2 жилийн 4 м (2 жилийн N) ашиглалтын хугацаа гэж хэлээрэй.

Тэмдэглэл: CR2450N хувилбар нь зузаан уруултай бөгөөд CR2450N эзэмшигчийг буруу суурилуулахаас сэргийлдэг. Та CR2450N ба CR2450 үүрийг CR2450 эзэмшигчид оруулах боломжтой боловч CR2450N эзэмшигчид CR2450 үүр оруулах боломжгүй

2 x AAA шүлтлэг эсүүд

Эдгээр батерей нь маш бага гүйдэлд зориулагдсан 1250mAHr (Energizer Battery) багтаамжтай, нэрлэсэн хүчдэл нь 2x1.5V = 3V, тогтоосон цэнэглэх хүчдэл нь 2x0.8V = 1.6V байна. Гэхдээ энэ цэнэглэх хүчдэл нь Si7021 мэдрэгчийн ажиллах хүчдэлээс бага (1.9V) тул зайг тус бүр ~ 1 В хүртэл ашиглах боломжтой. Энэ нь багтаамжийг ойролцоогоор 10% -иас 15% хүртэл бууруулдаг, өөрөөр хэлбэл ~ 1000mAHr.

Энэ нь батерейны ашиглалтын хугацаа 34, 500 цаг эсвэл ~ 4 жил байна гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч батерейны ашиглалтын хугацаа дуусах тусам дотоод эсийн эсэргүүцэл нэмэгддэг тул Tx гүйдлийн хамгийн дээд импульсийг өгөх боломжгүй байж магадгүй юм. Энэ нөлөөг багасгахын тулд илүү том нийлүүлэлтийн конденсатор ашиглаж болно, гэхдээ 3 жил 10м ашиглалтын хугацаа гэж хэлээрэй. Анхаарна уу шүлтлэг батерей нь жилд 2% -иас 3% хүртэл цэнэгээ алддаг.

2 x AAA лити эсүүд

Эдгээр батерей нь ойролцоогоор 1200mAHr (Energizer Battery), 2x1.7V = 3.4V нэрлэсэн хүчдэл, бага гүйдэлтэй, цэнэггүй хүчдэл 2x1.4V = 2.4V байна. Энэ нь батерейны ашиглалтын хугацаа 41, 400 цаг эсвэл 4 жил 8 м байна гэсэн үг юм.

LiPo цэнэглэдэг батерей

Эдгээр батерей нь хавтгай хэлбэрээр 100mAHr -аас 2000mAHr хүртэл янз бүрийн хүчин чадалтай бөгөөд 4.2V цэнэглэгдсэн хүчдэл ба> 2.7V цэнэггүй хүчдэлтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь сар бүр 2% -3% (өөрөөр хэлбэл жилд 24% -иас 36% хүртэл) өөрөө цэнэгээ алддаг тул бусад батерей шиг ашиглахад тохиромжгүй байдаг.

Алхам 6: Өөр хангамж нийлүүлэх - Нарны туслалцаа, Зөвхөн зай, Зөвхөн нарны гэрэл

Батерей, нарны туслалцаа

Дээрх барилга нь батерей, нарны туслалцааны хангамжийг ашигладаг. Нарны хавтан нь батерейны хүчдэлээс илүү хүчдэл үүсгэдэг бол нарны зай нь дэлгэцийг тэжээдэг тул батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгадаг. Ихэвчлэн батерейны ашиглалтын хугацааг 50%-иар нэмэгдүүлэх боломжтой.

Ашигласан нарны хавтан нь жижиг хэмжээтэй, 50мм х 30мм, хямд, ~ 0.50 доллар, бага чадалтай. Эдгээр нь нэрлэсэн 5V хавтан боловч 5В үүсгэхийн тулд нарны шууд тусгал хэрэгтэй. Энэхүү төсөлд хоёр самбарыг цувралаар холбосон бөгөөд дэлгэцийг нарны шууд тусгалгүй цонхны дэргэд байрлуулах нь батерейны хүчийг солиход хангалттай юм. Нарны зайнууд> 33uA -д> 3.3V үүсгэж, батерейг авахад гэрэлтүүлэг сайтай өрөө эсвэл ширээний чийдэн хангалттай.

Температур / чийгшлийн мониторыг нарнаас хол, нарны эрчим хүчээр хангах боломжтой газрыг тодорхойлохын тулд энгийн туршилтын самбар бүтээжээ. Дээрх зургаас харахад 100K эсэргүүцэлтэй холбогдсон хоёр самбар нь 100K -д 5.64V, өөрөөр хэлбэл 5.64V -д 56uA гүйдэл үүсгэдэг. Энэ нь батерейнаас дэлгэцийг тэжээхэд хангалттай юм. Зайны нэрлэсэн хүчдэлийн 3V -ээс дээш хүчдэлийн утга нь нарны зай нь батерейны оронд мониторыг тэжээх болно гэсэн үг юм.

Температурын чийгшлийг хянах хэлхээний хоёр диод нь нарны зай ба батерейг бие биенээсээ тусгаарлаж, урвуу туйлт холбохоос хамгаалдаг. 10V 1W zener ба 470R цуврал резистор нь NanoV2-ийн самбар дээрх зохицуулагчийг нарны гэрэлд хоёр нарны зайнаас хэт хүчдэлээс хамгаалдаг. <5V -ийн хэвийн горимд 10V -ийн zener нь зөвхөн ~ 1uA -ийг авдаг.

Зөвхөн батерей

Зөвхөн батерейны хангамжийн хувьд R1, D1, D3 болон нарны элементүүдийг орхи. Хэрэв та урвуу туйлт хамгаалалтыг хүсэхгүй бол D1 -ийг утсаар сольж болно.

Зөвхөн нарны гэрэл

Мониторыг зөвхөн Solar Cells -ээс тэжээх нь батерейгүй бол өөр тэжээлийн хэлхээ шаарддаг. Асуудал нь монитор 29uA дээр ажиллах боловч nRF52 -ийг асаахад ~ 5mA -ийг 0.32 секундын турш татаж авдаг явдал юм. Дээр үзүүлсэн хэлхээ (pdf хувилбар) нь 2X 1000uF оролтын конденсаторыг 4.04В хүртэл цэнэглэх хүртэл MAX8881 зохицуулагчийг унтраана. Дараа нь MAX6457 нь MAX8881 SHDN оролтыг гаргаж, nRF52 (NanoV2) -ыг асаахад 2 x 1000uF конденсатор нь шаардлагатай эхлэх гүйдлийг өгдөг.

Энэ нь нарны эрчим хүч хангалттай байгаа үед дэлгэцийг 29uA -д ажиллуулах боломжийг олгодог.

Алхам 7: Дүгнэлт

Энэхүү гарын авлага нь nRF52832 чипт зориулагдсан Arduino -д маш бага чадалтай BLE төслийн жишээ болгон батерей/нарны эрчим хүчээр ажилладаг чийгшлийн мониторыг танилцуулсан болно. ~ 29uA -ийн нийлүүлэлтийн гүйдэл, холболтын параметрүүдийг тааруулах замаар олж авдаг. Үүний үр дүнд CR2032 зоосны батерейны ашиглалтын хугацаа 10 сараас хэтрэв. Илүү өндөр хүчин чадалтай зоосны эсүүд болон батерейны хувьд илүү урт. Хямд үнэтэй хоёр нарны зай нэмж өгснөөр батерейны ашиглалтын хугацаа 50% ба түүнээс дээш нэмэгдсэн. Нарны зайнаас дэлгэцийг асаахад өрөөний тод гэрэл эсвэл ширээний гэрэл хангалттай.

Тусгай цахилгаан хэлхээг танилцуулж, дэлгэцийг зөвхөн бага хүчин чадалтай нарны зайнаас ажиллуулах боломжтой болсон.

Үнэгүй pfodDesigner нь танд цэс/дэд цэс зохион бүтээх, огноо/цагийг тооцоолох, өгөгдлийг бүртгэх, дараа нь танд зориулагдсан бага хүч чадалтай Arduino ноорог үүсгэх боломжийг олгодог. Энд тусгай интерфэйсийг pfodApp зурах командын тусламжтайгаар кодлосон болно. PfodApp -тэй холбогдох нь хэрэглэгчийн интерфэйсийг харуулдаг бөгөөд дэлгэц нь ~ 29uA ашиглаж байхад уншилтыг шинэчилдэг

Андройд програмчлал шаардлагагүй. pfodApp энэ бүхнийг зохицуулдаг.