Langaton Lunar Phase Tracker: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Lunar-vaiheseuranta on pieni, osittain kannettava laite, jonka avulla voit kerätä tärkeitä tietoja Kuusta. Laite raportoi muuttujat, kuten näkyvä valaistus, vaihe, kuun nousu ja asettumisajat ja paljon muuta.

Tämä laite on välttämätön kaikille, jotka ovat kiinnostuneita tieteestä tai tähtitieteestä, ja se tarjoaa upean työpöydän toimistokoristeen ja on varmasti keskustelun aloittaja.

Projekti on melko yksinkertainen ja vaatii Internetiin yhdistetyn laitteen, kuten ESP32: n, mutta voit aina mukauttaa koodin toimimaan WiFi -suojauksen, Ethernet -suojauksen tai minkä tahansa muun Internetiin liitetyn laitteen kanssa. Lunar Phase Tracker on suunniteltu toimimaan litiumpolymeeriakkujen ja erittäin energiatehokkaan E-musteen näytön kanssa, joka tarjoaa upean näytön katseltavaksi ja pitää myös viimeisen kuvan, vaikka virta katkeaa!

Vaihe 1: Tähtitietojen rekisteröinti

Tämä vaihe on ehdottoman välttämätön (vaikkakin tylsää), koska keräämme tietojamme online -sovellusliittymän avulla. Vaikka on mahdollista laskea kuun vaiheet, valaistus jne., Se on työläs tehtävä. Käyttämämme sovellusliittymä tarjoaa ajantasaista tietoa reaaliaikaisista sääasemista ja valvontajärjestelmistä, joten saamamme tiedot ovat todellisia tuloksia eikä laskettuja arvoja.

Siirry Weather Undergroundiin, napsauta "rekisteröidy" ja täytä kaikki tietosi. Tili on täysin ilmainen, samoin kuin API -puhelusi, kunhan et pyydä liikaa tuloksia minuutissa tai ylitä 500 pyyntöä päivässä. Varmista, että merkitset tämän sivun kirjanmerkkeihin, voit aina palata myöhemmin ja käyttää sovellusliittymää säätilastoihin ja muihin hienoihin tietoihin. Kun olet luonut tilisi, siirry sovellusliittymäsivustolle, napsauta "ostoavain" ja valitse ilmainen suunnitelma. Sinun tarvitsee vain syöttää muutama tieto, ja sinulla on ongelmia devoloper -avaintunnuksen kanssa. Tämä tunnus on sinulle ainutlaatuinen ja se tulee pitää yksityisenä. Olen antanut avaimeni esimerkissä Arduino -koodissa, jota tarkastelemme hieman myöhemmin. Olet enemmän kuin tervetullut käyttämään avaintunnistustani testaukseen, mutta suosittelen lämpimästi rekisteröitymistä omalle.

Kun olet saanut yksilöllisen tunnuksesi, voit siirtyä Astronomy -sovellusliittymän tietoihin, jotka ovat rehellisesti hyvin paljaita. Löydät yksinkertaisen esimerkin, joka näyttää tältä:

api.wunderground.com/api/8c6dc2e5c6f36de9/a…

Tämä URL -osoite on erittäin tärkeä, koska tämä antaa meille kaikki tiedot, joita tarvitsemme projektimme toteuttamiseksi. Jatka eteenpäin, napsauta linkkiä, näet tulokset Sydneyltä, kuten kuun vaihe, valaistus ja muuta hyvää tietoa. Katso URL -osoitetta, näemme Sydneyn, Australian ja pitkän koodin, joka alkaa "8c6dcwe…". Tämä koodi on avaintunnuksesi, jonka saimme aiemmin. Vaihda koodi yksilöllisellä tunnuksellasi ja katso, miten se toimii, sinun pitäisi saada täsmälleen sama tulos. Kokeile leikkiä sijainneilla. Itselläni Etelä -Afrikassa käytän Johannesburgia ja ZA: ta.

Vaihe 2: Komponentit

Joten nyt mielenkiintoisiin asioihin. Tarvitsemme muutamia komponentteja, ei monia, eikä yksikään niistä ole erittäin kallista, ja olen toimittanut Amazon -linkit käyttämilleni komponenteille. Muista, että jos osaat ohjelmoida, käytä vapaasti mitä tahansa näyttöä tai Internet -laitetta. Rakentamisessa käytin seuraavaa:

Waveshare E-Ink SPI 4.2 "SPI -näyttö

• ESP32 -kehityskortti (yleinen)
• Adafruit Power Boost 500
• 5000 mAh: n Lipo -akku
• Stripboard (Protoboard)

Tarvitset varmasti perustyökaluja, kuten:

• Juotin
• Juottaa
• Yleismittari
• Jarrusatulat
• Poranterä protoboardin kappaleiden erottamiseen
• Johto
• Johtimet
• Liima (kuuma liima toimii)
• Kannettava tietokone, johon on asennettu Arduino IDE

Ainoa edistynyt työkalu, jota saatat tarvita, on 3D -tulostin kotelon tekemiseen. Jos sinulla ei ole sellaista, se on hyvä, tee kotelosi puusta ja käsisahoista tai kaikesta, mitä sinulla on saatavilla. Ja kyllä, 3D -tulostimeni on vanha ja pölyinen lol.

Vaihe 3: Tietokoneohjelmisto

Ennen kuin voimme aloittaa piirin ja ohjelmoinnin, tarvitsemme ensiksi Arduino IDE: n uusimman version, joka löytyy täältä.

Koska käytämme ESP32: ta Arduinon ytimellä, meidän on asennettava tämä ydin Arduino IDE: hen. Seuraa tätä Githubin yksinkertaista opasta, joka näyttää, mitä ohjelmistoja ja kokoonpanoja sinun on tehtävä, jotta voit käyttää ESP32 -kehityskorttia Arduino IDE: ssä.

Tarvitsemme myös kaksi ylimääräistä kirjastoa saadaksemme järjestelmän toimimaan. Ensimmäinen on Arduino JSON -kirjasto, jonka avulla voimme lukea ja jäsentää JSON -pyyntöjä, jotka saamme juuri Weather Undergroundilta. Voit ladata nämä kaksi kirjastoa henkilökohtaisesta Dropboxistani tai alhaalta. Kun sinulla on tiedostot, purkaa ne ja aseta se Arduino -kirjastokansioon. Se sijaitsee yleensä osoitteessa C: / Users / YOUR_NAME / Documents / Arduino / libraries. Varmista, että käynnistät IDE: n uudelleen, muuten Arduino ei nouta uusia lisäyksiä. Myös Arduino SRC -koodi on siinä kansiossa. Kirjasto sisältää myös muokatun version Waveshare -näyttöjen näytteestä. Tiedostoja on muutettu toimimaan ESP32 -moduulissa GPIO: idensa kanssa, ja olen ottanut käyttöön uuden "fontin", joka sisältää kaikki kuun eri vaiheiden kuvat.

Vaihe 4: Piiri

Okei, joten piiri tähän on erittäin yksinkertainen ja vaatii vain muutamia komponentteja ja johtoja.

Yleinen ajatus on, että meillä on Lipo -latauspiiri, tehonmuunnin, joka antaa meille 5 V, ja sitten ESP32 Dev Kit, joka laskee jännitteen 3,3 V. Tätä 3,3 V: ta käytetään myös Waveshare E-Ink -näytössä. Kyllä, tämä on hieman tehotonta lineaarisella säätimellä tehostamisen ja sen jälkeen poistumisen vuoksi, mutta ESP32 toimii erittäin kauhealla jännitealueella. Jossain 2,5-3,6V. Tämä ei sovellu akkuprojekteihin, erityisesti litiumpolymeerikennoja käyttäviin projekteihin.

Perusjohdotus on seuraava:

• Tehostusmuunnin 5V lähtö Vin & GND ESP32 Dev Kitissä
• ESP32 3.3V 3.3V & GND E-Ink -näyttö
• ESP32 PIN 18 CLK E-Ink -näyttö
• ESP32 PIN 23 DIN/MOSI E-Ink -näyttö
• ESP32 PIN 5 CS/SS E-Ink Display
• ESP32 PIN 32 DC E-Ink -näyttö
• ESP32 PIN 33 RST E-Ink -näyttö
• ESP32 PIN34 BUSY E-Ink -näyttö

Näet, että johdotus on hyvin yksinkertaista, ja DIY -levyjen rakentaminen kesti vain noin 15 minuuttia.

Poistin myös LEDit ESP32- ja Lipo -tehostuskortiltani säästääkseni noin 40 mA virrankulutusta lepotilassa. Tämä auttaa akkuja kestämään hieman pidempään. Voit ottaa käyttöön virtakytkimen, virransäästöpiirin, automaattisen katkaisun jne. Voit laajentaa tätä projektia ja tehdä siitä niin monimutkaisen kuin haluat.

Vaihe 5: Koodi

Koodi löytyy mukana toimitetusta kansiosta vaiheen 3 aikana tai voit ladata.ino -tiedoston alhaalta. Sinun on asennettava siihen liittyvät kirjastot, kuten vaiheessa 3 on mainittu, jotta kaikki toimivat yhdessä. Tässä vaiheessa ei ole paljon sanottavaa, koska koodi toimitetaan toimivassa kunnossa. Varmista, että kirjoitat SSID -tunnuksesi ja verkon salasanasi ennen ohjelman testaamista. Voit aina suorittaa ESP32 WiFi -skannauksen havaitaksesi lähellä olevat langattomat verkot, mutta ohjelmassani verkkotiedot on määritetty vain koodilla ja koodilla. Ehkä voit muokata sitä kysyäksesi mihin verkkoon haluat muodostaa yhteyden:)

Koodi on melko yksinkertainen, ja vietän jonkin aikaa kommentoimalla ja parantamalla sitä seuraavien viikkojen aikana. Käytännössä muodostamme yhteyden verkkoon, minun tapauksessani kotiverkkoon. Yritämme muodostaa yhteyden Weather Undergroundiin ja vastaanottaa JSON -tekstin verkkosivulta. ArduinoJSON -kirjastoa käytetään sitten uuttamiseen. tai jäsentää, JSON -koodi char -matriiseiksi tai merkkijonoiksi, joiden avulla voimme käsitellä arvoja ennen sen näyttämistä käyttäjälle. Koodin viimeinen bitti on tarkoitettu pelkästään graafisen käyttöliittymän ohjelmointiin, ja se tehtiin kokeilemalla. Katsoin näyttöä, lisäsin tai pienensin omaisuusasemaa ja suoritin koodin uudelleen, kunnes olin tyytyväinen fonttikoon, asettelun ja kuvien ulkonäköön.

Toteutin ESP32: n syvän unen rutiinin virran säästämiseksi. Oletusarvo on 60 sekuntia, mutta ehdotan, että vaihdat arvon tuntiin tai kahteen, koska päivitykset eivät tapahdu vähintään muutaman tunnin ajan. Esimerkki hyväksyy sekunteja, joten varmista, että teet muunnokset oikein.

Käytin myös Dot Factory -ohjelmaa luomaan heksataulukkoja uudelle fontille. Tätä fonttia käytetään "kuvien" luomiseen kuun vaiheille. Jos haluat muokata kirjasintiedostoa, varmista, että käytät yllä mainittua ohjelmaa luomiseen. Se on hieman hämmentävää, koska E-Ink-kirjastoa ei ole dokumentoitu hyvin ja suurin osa menestyksestäni johtui kokeilusta ja erehdyksestä. Kun vietän enemmän aikaa tämän koodin kanssa, päivitän Instructable -ohjelman, jotta saan lisätietoja havainnoistani.

Kuun vaiheissa käytettävä fontti on tehtävä ASCII -vakiomallin mukaan. Jos avaat font24: n EPD-master-kansiossa, näet asettelun, jossa ensimmäinen kuva tunnistetaan välilyönnillä, toinen on "!" (huutomerkki) ja niin edelleen. Näet, että vedän siihen liittyvän fontin käyttämällä numeroa 3 tai hashtag -symbolia koodin viimeisessä bitissä (funktio getLunarChar). Tämä johtuu siitä, että Arduino odottaa ASCII -standardin olevan 32–127. Koska käytämme fontteja, joilla ei ole mitään tekemistä todellisten fonttien kanssa, vaan pikemminkin kuun vaiheen graafista matriisia, meidän on varmistettava, että ASCII -merkki viittaa valittuun kuun vaihekuvaamme. Tämä tarkoittaa, että! merkki, kuun vaihekirjasin näyttää meille listan toisen kuun vaihegrafiikan. Jos katsot kuun vaihekirjasinta, näet koko joukon kuun vaiheita, joissa kaikissa on eri valaistustasot. Jatkossa lisään lisää koodia hyödyntääksemme kaikkia käyttämiämme grafiikoita. Tällä hetkellä käytämme vain muutamaa, mutta grafiikka on jo toteutettu kuun vaihekirjasimella ja se on vain sisällytettävä koodiin sen hyödyntämiseksi.

Vaihe 6: Lopullinen kokoonpano

Rakennuksen viimeinen ja tyydyttävin osa on kokoonpanoprosessi. Suunnittelin ja 3D -tulostin piirilevylle sopivan kotelon. Projekti on erittäin DIY, ei ole ammattimaisia piirilevyjä tai yhtä vakioasettelua. Suurimmaksi osaksi käyttämäni laatikko on riittävän suuri majoittamaan mihin tahansa käyttämääsi lipolaturia tai tehostusmuunninta. Niin kauan kuin ne tarjoavat samat perustoiminnot, jotka mainitaan tässä ohjeessa, sinun pitäisi olla kunnossa.

Käytin 4 ruuvia pitämään kotelon ylä- ja alaosa yhdessä ja kuumaa liimaa DIY -piirien asentamiseen. käytin hyvin pieniä liimapisaroita akun pitämiseen, mutta jos minulla olisi enemmän aikaa, olisin tehnyt mukautetun kiinnityksen kaikelle elektroniikalle.

Päätin myös tehdä reiän takana olevaan painonappiin. Tämä irrottaa akun tehosmuuntimesta, mikä on hyödyllistä, jos et aio käyttää laitetta ympäri vuorokauden. Valitettavasti boost -muunnin käyttää edelleen virtaa, vaikka ESP32 on syvässä lepotilassa.

Kaiken kaikkiaan olen erittäin tyytyväinen lopputulokseen. Opin paljon ESP32 -laitetta käyttäessäni ja näen itseni käyttävän sitä useissa projekteissa tulevaisuudessa.

Jos sinulla on kysyttävää, kysy rohkeasti, olen enemmän kuin valmis auttamaan ja jos huomaat virheitä tässä ohjeessa, kerro siitä minulle.

EDIT: Tein itse CNC -koneella pienen kotelon 3D -painetun version sijasta, mikä näkyy esitellyissä kuvissa.

EDIT: Esitetyissä kuvissa näemme täysikuun, jossa on 99% valaistus. Tästä syystä valkoinen ympyrä, kun kuu käy läpi tyypillisiä vaiheitaan, kuun kuva muuttuu vastaavasti. Lisää kuvia ladataan kuun edetessä vaiheidensa aikana, jotta saat kuvan grafiikasta.

Runner Up in Space Challenge