Bluetooth თერმომეტრი: 8 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ეს ინსტრუქცია დეტალურად აღწერს მარტივი 2 არხიანი თერმომეტრის დამზადებას 100K თერმისტორის ზონდის, Bluetooth მოდულისა და სმარტფონის გამოყენებით. Bluetooth მოდული არის LightBlue Bean, რომელიც შეიქმნა იმისათვის, რომ გაამარტივოს Bluetooth Low Energy პროგრამის განვითარება მოდულის დაპროგრამებისთვის ნაცნობი Arduino გარემოს გამოყენებით.

მას შემდეგ, რაც გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ვცდილობდი გაერკვია, თუ როგორ უნდა მივიღო ტემპერატურის მონაცემები Bluetooth მოდულიდან ჩემს iPhone– ზე, ვიპოვე პროგრამა სახელწოდებით EvoThings, რომელმაც მნიშვნელოვნად გაამარტივა პროექტის შემუშავების მხარე. მე არ მაქვს Mac (მე ვიცი, შოკისმომგვრელია!), რომელიც ზღუდავს ჩემს iPhone პროგრამის შემუშავების შესაძლებლობას და მე არ მაქვს დრო Microsoft– ის ახალი ინსტრუმენტების გაშიფვრისათვის, რომლებიც აშკარად უჭერენ მხარს პლატფორმის შემუშავებას iOS და Android– ისთვის. მე გავაკეთე რამდენიმე HTML5 სტილის აპლიკაცია, მაგრამ Bluetooth– ის მონაცემების მისაღებად ერთადერთი გზა არის კორდოვას მოდული, რომელიც უფრო მეტად გამოიყურებოდა, ვიდრე დრო მქონდა. EvoThings გთავაზობთ ძალიან მარტივად გამოსაყენებელ ინსტრუმენტებს, რომლებმაც Bluetooth-to-iPhone გამოწვევა ტორტსაქციად აქციეს. და მე მიყვარს ტორტი!

საერთო ჯამში აღმოვაჩინე Lightblue Bean და EvoThings- ის კომბინაცია ძალიან პრაქტიკული გადაწყვეტა დაბალი დროის ინვესტიციით.

ნაბიჯი 1: ის, რაც დაგჭირდებათ

მე გამოვიყენე კომერციულად ხელმისაწვდომი თერმისტორის ზონდი ერთი არხისთვის, რადგან მინდოდა თერმისტორი დალუქულიყო სითხეებში ჩაძირვის მიზნით. მეორე არხისთვის მე გავაკეთე ძირითადი ზონდი თერმისტორიდან, 26 მრიცხველიანი მავთული და 3.5 მმ ყურსასმენის დანამატი. თქვენ თავისუფლად შეგიძლიათ გამოიყენოთ თქვენთვის სასურველი ნებისმიერი თერმისტორი და შეგიძლიათ გააკეთოთ თქვენი საკუთარი ზონდები თერმულად გამტარი ეპოქსიდური და პლასტმასის ჩალიდან/ყავის ამრევიდან, მაგალითად. შემდეგ არის ის, რაც მე გამოვიყენე - ის არ არის გამიზნული, რომ იყოს დამრიგებლური სია!

ტექნიკა

• 1 x 100K თერმისტორის ზონდები. მოდელი Extech TP890. ეს ჩვეულებრივ ხელმისაწვდომია ebay და amazon– ზე.
• 2 x 2.5 მმ სტერეო ჯეკი, რომელიც ემთხვევა 2.5 მმ დანამატს Extech ზონდებზე. მე ამოვიღე 3.5 მმ -იანი ჯეკი ძველი კომპიუტერიდან, ასე რომ გავთიშე Extech ზონდის დანამატი და შევცვალე იგი 3.5 მმ -იანი სანთლებით. თქვენ თავიდან უნდა აიცილოთ ეს მხოლოდ 2.5 მმ-იანი ჯეკების გამოყენებით, ან გამოიყენოთ თაროდან 2.5 მმ-დან 3.5 მმ-მდე სტერეო ადაპტერის დანამატი.
• 100K თერმისტორის მძივი პლუს 26 ლიანდაგის მავთული პლუს 3.5 მმ სტერეო დანამატი, თუ გსურთ საკუთარი ზონდის გაკეთება. თუ არა, იყიდეთ მეორე Extech ზონდი!
• 1 x Lightblue Bean მიერ Punch Through Designs. ეს არის Bluetooth მოდული პროგრამირებადი Arduino განვითარების დაფის სახით. მოდული საკმაოდ ძვირია, მაგრამ ის აშორებს ბევრ სირთულეს. ისინი აწარმოებენ Kickstarter კამპანიას მომავალი თაობის მოწყობილობისთვის, რომლის განხილვაც ღირს.
• 2 x 1/4W 100K რეზისტორები, რომლებიც გამოიყენება თერმისტორების საცნობარო ძაბვის გასაყოფად. მე გამოვიყენე 5% რეზისტორი, მაგრამ უფრო მაღალი ტოლერანტობის რეზისტორები ზოგადად ნაკლებად მგრძნობიარეა ტემპერატურის მიმართ და უზრუნველყოფს უკეთეს შესრულებას. 1% არის კარგი ტოლერანტობის მნიშვნელობა ამისათვის.
• Soldering რკინის და solder
• მავთულის საჭრელები და მცირე სიგრძის 26 ან 28 ლიანდაგიანი სადენი.

პროგრამული უზრუნველყოფა და პროგრამული უზრუნველყოფა

• ლობიოს პროგრამირებისთვის დაგჭირდებათ Bean Loader აპლიკაცია. მე ვიყენებ ფანჯრებს, ასე რომ ყველა ბმული იქნება Windows- ის სპეციფიკური. ყველაფერი რაც თქვენ გჭირდებათ ლობიოს დასაწყებად, არდუინოს სპეციფიკის ჩათვლით, ხელმისაწვდომია LightBlueBean საიტიდან
• სმარტფონის აპლიკაციის EvoThings სამუშაო მაგიდა აქ არის შესაძლებელი. ყველა დოკუმენტი "დასაწყებად" ასევე ხელმისაწვდომია იქ. ძალიან კარგად არის დოკუმენტირებული.

ნაბიჯი 2: წრიული და ელექტრო კონსტრუქცია

თერმისტორი არის ტემპერატურაზე დამოკიდებული რეზისტორი. Extech ზონდს აქვს უარყოფითი ტემპერატურის კოეფიციენტი, რაც ნიშნავს რომ ტემპერატურის მატებასთან ერთად წინააღმდეგობა მცირდება. წინააღმდეგობის მნიშვნელობა იზომება მარტივი სქემით, რომელიც ქმნის ძაბვის გამყოფს თერმისტორით ერთ ფეხიზე, ხოლო ფიქსირებული 100K რეზისტორი მეორეში. გაყოფილი ძაბვა იკვებება ანალოგური შეყვანის არხზე ლობიოზე და სინჯდება firmware- ში.

მიკროსქემის შესაქმნელად, მე ამოვიღე 3.5 მმ აუდიო ბუდეები ძველი გატეხილი კომპიუტერიდან. მულტიმეტრი გამოიყენეს PCB– ის ორი წერტილის დასადგენად, რომელიც შეესაბამება ზონდის წვერსა და პირველ ზოლს. მავთულები გაერთიანდა აუდიო ბუდეებზე და ლობიოზე, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათებში. აუდიო ბუდეები ლობიოს პროტოტიპის არეზე იყო მიბმული ორმხრივი ლენტის გამოყენებით. ლენტი, რომელიც მე გამოვიყენე, არის საავტომობილო კლასის ფირფიტა, რომელიც ქმნის ძლიერ კავშირს ბუქსირის ნაწილებს შორის.

ნაბიჯი 3: გამოიკვლიეთ კოეფიციენტები

როგორც ჩვეულებრივი Extech გამოძიება, შტაინჰარტ-ჰარტის კოეფიციენტები არსად არის გამოქვეყნებული, რომ მე ვიპოვე. საბედნიეროდ, არსებობს ონლაინ კალკულატორი, რომელიც განსაზღვრავს კოეფიციენტებს ტემპერატურის 3 გაზომვიდან.

რა არის ის ძირითადი პროცედურა, რომელსაც ვიყენებდი კოეფიციენტების მისაღწევად. ვერ ვიშოვი ქულებს სტილისთვის, მაგრამ საკმარისად კარგი, რომ შეგეძლოს გითხრათ +/- 1 გრადუსიანი სიზუსტით (სულ ჩამთვრალი ჩემი მხრიდან)…. რა თქმა უნდა დამოკიდებულია თქვენი საცნობარო თერმომეტრისა და მულტიმეტრის სიზუსტეზე! ჩემი მულტიმეტრი არის იაფი უსახელო ბრენდის ერთეული, რომელიც შევიძინე მრავალი წლის წინ, როდესაც ფული მჭიდრო იყო. ფული ჯერ კიდევ მჭიდროა და ის კვლავ მუშაობს!

დასაკალიბრებლად, ჩვენ გვჭირდება სამი წინააღმდეგობის მაჩვენებელი 3 ტემპერატურიდან.

• გაყინვასთან ახლოს დაამატეთ ყინული ჭიქა წყალში და აურიეთ სანამ ტემპერატურა არ დადგება. სტაბილიზაციის შემდეგ გამოიყენეთ მრავალმეტრიანი ზონდის წინააღმდეგობის ჩაწერა და საცნობარო თერმომეტრი ტემპერატურის დასაფიქსირებლად.
• ახლა განათავსეთ ზონდი ჭიქა წყალში ოთახის ტემპერატურაზე, მიეცით საშუალება ზონდს გაათანაბროს წყლის ტემპერატურა და ჩაწეროთ ტემპერატურა თქვენს საცნობარო თერმომეტრზე და წინააღმდეგობის მაჩვენებელი თქვენს მრავალ მეტრზე.

• მოათავსეთ ზონდი ჭიქა ცხელ წყალში და ჩაწერეთ წინააღმდეგობა.

  ტემპერატურა	წინააღმდეგობა
  5.6	218K
  21.0	97.1K
  38.6	43.2

მთელი ეს პროცესი არის ქათმის და კვერცხის მდგომარეობა, რადგან თქვენ გჭირდებათ დაკალიბრებული თერმომეტრი ტემპერატურის დასაფიქსირებლად და დაკალიბრებული მრავალმეტრიანი წინააღმდეგობის დასაფიქსირებლად. აქ დაშვებული შეცდომები გამოიწვევს ტემპერატურის გაზომვების უზუსტობას, მაგრამ ჩემი მიზნებისათვის, +/- 1 გრადუსი უფრო მეტია, ვიდრე მჭირდება.

ამ ჩაწერილი ღირებულებების ვებ კალკულატორში ჩართვა იძლევა შემდეგს:

კოეფიციენტები (A, B და C) ჩართულია სტენჰარტ-ჰარტის განტოლებაში ტემპერატურის დასაძლევად შერჩეული წინააღმდეგობის მნიშვნელობიდან. განტოლება განისაზღვრება როგორც (წყარო: wikipedia.com)

სადაც T = ტემპერატურა კელვინში

A, B და C არის სტაინჰარტ-ჰარტის განტოლების კოეფიციენტები, რომელთა დადგენაც ჩვენ ვცდილობთ R არის წინააღმდეგობა T ტემპერატურაზე

Firmware შეასრულებს ამ გაანგარიშებას.

ნაბიჯი 4: Firmware

თერმისტორის ძაბვები სინჯდება, გარდაიქმნება ტემპერატურაზე და Bluetooth– ით იგზავნება სმარტფონზე მომუშავე EvoThings აპლიკაციაში.

ლობიოს შიგნით ძაბვის წინააღმდეგობის მნიშვნელობად გადასაყვანად გამოიყენება მარტივი ხაზოვანი განტოლება. განტოლების წარმოება მოცემულია სურათის სახით. შერჩეული ღირებულების ძაბვად გარდაქმნის ნაცვლად, ვინაიდან ორივე ADC და შემავალი ძაბვა მითითებულია ერთი და იგივე ბატარეის ძაბვაზე, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ADC მნიშვნელობა ძაბვის ნაცვლად. 10 ბიტიანი Bean ADC– სთვის, ბატარეის სრული ძაბვა გამოიწვევს ADC მნიშვნელობას 1023, ამიტომ ჩვენ ვიყენებთ ამ მნიშვნელობას როგორც Vbat. გამყოფი რეზისტორის ფაქტობრივი მნიშვნელობა მნიშვნელოვანი მოსაზრებაა. გაზომეთ 100K გამყოფი რეზისტორის რეალური მნიშვნელობა და გამოიყენეთ გაზომილი მნიშვნელობა განტოლებაში, რათა თავიდან აიცილოთ შეცდომის არასაჭირო წყარო რეზისტორის ტოლერანტობის გამო.

მას შემდეგ, რაც წინააღმდეგობის მნიშვნელობა გამოითვლება, წინააღმდეგობის მნიშვნელობა გარდაიქმნება ტემპერატურაზე შტაინჰარტ-ჰარტის განტოლების გამოყენებით. ეს განტოლება დეტალურად არის აღწერილი ვიკიპედიაში.

იმის გამო, რომ ჩვენ გვაქვს 2 ზონდი, აზრი ჰქონდა გამოძიების ფუნქციონირების ჩასმა C ++ კლასში.

კლასი შეიცავს სტაინჰარტ-ჰარტის განტოლების კოეფიციენტებს, ნომინალური გამყოფი წინააღმდეგობის მნიშვნელობას და ანალოგიურ პორტს, რომელსაც თერმისტორი უკავშირდება. ერთი მეთოდი, ტემპერატურა (), გარდაქმნის ADC მნიშვნელობას წინააღმდეგობის მნიშვნელობად და შემდეგ იყენებს შტაინჰარტ-ჰარტის განტოლებას კელვინში ტემპერატურის დასადგენად. დასაბრუნებელი მნიშვნელობა გამოაკლებს აბსოლუტურ ნულს (273.15K) გამოთვლილი ტემპერატურისგან, რათა უზრუნველყოს ცელსიუსში მნიშვნელობა.

Lightblue Bean– ის სიძლიერე აშკარაა იმაში, რომ Bluetooth– ის ყველა ფუნქციონალურობა არსებითად განხორციელებულია კოდის 1 სტრიქონში, რომელიც წერს აღებული ტემპერატურის მნიშვნელობებს Bluetooth მეხსიერების ნაკაწრების მონაცემების არეზე.

Bean.setScratchData (TEMPERATURE_SCRATCH_IDX, (uint8_t*) & ტემპერატურა [0], 12);

თითოეული შერჩეული ტემპერატურის მნიშვნელობა წარმოდგენილია ათწილადით, რომელიც იკავებს 4 ბაიტს. ნაკაწრების მონაცემთა არე იტევს 20 ბაიტს. ჩვენ მხოლოდ 12 მათგანს ვიყენებთ. არსებობს 5 ნაკაწრი მონაცემთა სფერო, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ გადაიტანოთ 100 ბაიტამდე მონაცემები ნაკაწრების მონაცემების გამოყენებით.

მოვლენების ძირითადი ნაკადი არის:

• შეამოწმეთ გვაქვს თუ არა Bluetooth კავშირი
• თუ ასეა, აიღეთ ტემპერატურა და ჩაწერეთ ისინი ნაკაწრების მონაცემთა ზონაში
• დაიძინეთ 200 წამი და გაიმეორეთ ციკლი.

თუ არ არის დაკავშირებული, firmware აყენებს ATMEGA328P ჩიპს დიდხანს ძილში. ძილის ციკლი მნიშვნელოვანია ენერგიის შესანარჩუნებლად. ATMEGA328P ჩიპი გადადის დაბალი ენერგიის რეჟიმში და იქ რჩება მანამ, სანამ არ შეწყდება LBM313 Bluetooth მოდული. LBM313 გამოიწვევს შეწყვეტას ATMEGA328P– ის გაღვიძებისთვის ძილის პერიოდის ბოლოს, ან როდესაც Bluetooth კავშირი ხდება Bean– თან. WakeOnConnect ფუნქციონირება ჩართულია მკაფიოდ დარეკვით Bean.enableWakeOnConnect (ჭეშმარიტი) დაყენების დროს ().

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ firmware იმუშავებს BLE კლიენტის ნებისმიერ აპლიკაციასთან. კლიენტმა უნდა გააკეთოს მხოლოდ ტემპერატურის ბაიტების ამოღება მონაცემების ნაკაწრიდან და ხელახლა ააწყოს ისინი მცურავი წერტილების ციფრებში ჩვენების ან დამუშავებისათვის. ჩემთვის კლიენტის ყველაზე მარტივი აპლიკაცია იყო EvoThings– ის გამოყენება.

ნაბიჯი 5: სმარტფონის აპლიკაცია

Evo Things ნიმუშის აპლიკაცია ძალიან ახლოს არის იმასთან, რაც მე მჭირდებოდა მხოლოდ მცირე ძალისხმევით, რომელიც საჭიროებდა დამატებით ეკრანის ელემენტების დამატებას 3 არხიანი ტემპერატურის გაზომვის მოწყობილობის დასასრულებლად.

EvoThings პლატფორმის ინსტალაცია და ძირითადი ოპერაცია ძალიან კარგად არის დოკუმენტირებული Evo Things ვებგვერდზე, ასე რომ აქ გამეორებას აზრი არ აქვს. აქ განვიხილავ კონკრეტულ ცვლილებებს, რომლებიც მე შევიტანე მათ ნიმუშის კოდში ტემპერატურის ინფორმაციის 3 არხის საჩვენებლად, ამოღებული Bluetooth ნულიდან მონაცემების ზონიდან.

მას შემდეგ რაც დააინსტალირეთ EvoThings Workbench, თქვენ ნახავთ Lightblue Bean მაგალითს აქ (Windows 64 ბიტიან კომპიუტერებზე):

ThisPC / Documents / EvothingsStudio_Win64_1. XX / Examples / Lightblue-bean-basic / app

თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ index.html და app.js ფაილები ამ ნაბიჯზე თანდართული ფაილებით. Jacascript ფაილში განხორციელებული ცვლილებები ამოიღებს 3 მცურავი წერტილის ტემპერატურის მნიშვნელობას ნაკაწრების მონაცემთა არეზე და HTML ფაილში შექმნილ ახალი ელემენტების შიდა HTML- ს.

ფუნქცია onDataReadSuccess (მონაცემები) {

var temperatureData = ახალი Float32Array (მონაცემები);

var ბაიტი = ახალი Uint8Array (მონაცემები);

var ტემპერატურა = temperatureData [0];

console.log ('ტემპერატურა იკითხება:' + ტემპერატურა + 'C');

document.getElementById ('temperatureAmbient'). innerHTML = temperatureData [0]. დაფიქსირებული (2) + "C °";

document.getElementById ('temperature1'). innerHTML = temperatureData [1]. დაფიქსირებული (2) + "C °";

document.getElementById ('temperature2'). innerHTML = temperatureData [2]. დაფიქსირებული (2) + "C °";

}

ნაბიჯი 6: დანართი

დანართი არის მარტივი 3D დაბეჭდილი ყუთი. დიზაინის შესაქმნელად გამოვიყენე Cubify Design, მაგრამ 3D მოდელირების პროგრამა საკმარისი იქნება. STL ფაილი მიმაგრებულია თქვენი საკუთარი ბეჭდვისთვის. თუ მომიწევს ამის დასრულება, მე კედლებს გავხდი ოდნავ სქელს ვიდრე ახლაა და შევცვლიდი სამაგრის დიზაინს, რომელიც ინახავს დაფას. კლიპები იშლება ძალიან მარტივად, რადგან სტრესი არის smae სიბრტყეში, როგორც 3D დაბეჭდილი ფენები, რაც ყველაზე სუსტი ორიენტაციაა 3D ნაბეჭდი ნაწილებისთვის. კედლები ძალიან თხელია, ამიტომ მექანიზმი ოდნავ სუსტია. მე ვიყენებ გამჭვირვალე ლენტს, რომ ყუთი დაიხუროს, რადგან კედლები ძალიან მოქნილი იყო - არა ელეგანტური, მაგრამ მუშაობს!

ნაბიჯი 7: კომპიუტერის პარამეტრები და Bluetooth კონფიგურაცია

Bean– ისთვის ჩამონტაჟებული და ატვირთვის ციკლი სრულდება Bluetooth– ით. შესაძლებელია მხოლოდ ერთი აქტიური Bluetooth კავშირი ერთდროულად. Bean Loader ხელმისაწვდომია Windows App Store– დან

ძირითადი ციკლი, რომელსაც ვიყენებ დასაწყვილებლად და დასაკავშირებლად (და შეკეთების და ხელახლა დაკავშირების დროს, როდესაც რამე არასწორედ წავა) არის შემდეგი: მართვის პანელიდან;/Bluetooth პარამეტრები, თქვენ უნდა ნახოთ შემდეგი ეკრანი:

საბოლოოდ ფანჯრები გამოაქვეყნებს შეტყობინებას "მზადაა დაწყვილებისთვის". ამ ეტაპზე შეგიძლიათ დააწკაპუნოთ ლობიოს ხატულაზე და რამდენიმე წამის შემდეგ Windows მოგთხოვთ შეიყვანოთ პაროლი. ლობიოს ნაგულისხმევი კოდი არის 00000

თუ პაროლი სწორად არის შეყვანილი, Windows აჩვენებს, რომ მოწყობილობა სწორად არის დაკავშირებული. თქვენ უნდა იყოთ ამ მდგომარეობაში, რათა შეძლოთ ლობიოს დაპროგრამება.

მას შემდეგ რაც დაწყვილდებით და დაუკავშირდებით, გამოიყენეთ Bean Loader, რომ ჩატვირთოთ firmware ლობიოზე. მე აღმოვაჩინე, რომ ეს უფრო ხშირად ვერ ხერხდება და როგორც ჩანს, ეს დაკავშირებული იყო ჩემს კომპიუტერთან სიახლოვეს. გადაიტანეთ ლობიო მანამ, სანამ არ იპოვით ადგილს, რომელიც თქვენთვის შესაფერისია. არის შემთხვევები, როდესაც არაფერი გამოვა და Bean Loader გვთავაზობს მოწყობილობის ხელახლა დაწყვილებას. როგორც წესი, დაწყვილების პროცესის ხელახლა გავლა აღადგენს კავშირს. თქვენ უნდა "ამოიღოთ მოწყობილობა" ხელახლა დაწყვილებამდე.

Bean Loader ოპერაცია არის მკაცრი და კარგად დოკუმენტირებული მათ საიტზე. როდესაც Bean Loader ღიაა, აირჩიეთ "პროგრამის" მენიუს პუნქტი, რომ გახსნათ დიალოგი, რათა დაათვალიეროთ Hex ფაილი, რომელიც მოცემულია ამ ინსტრუქციის firmware ნაბიჯში.

როდესაც firmware დატვირთულია, დახურეთ Bean Loader ისე, რომ კავშირი Bean Loader- სა და Bean ტექნიკას შორის დაიშალოს. თქვენ შეგიძლიათ მხოლოდ ერთი კავშირი გქონდეთ ერთდროულად. ახლა გახსენით EvoThings სამუშაო მაგიდა და დაიწყეთ EvoThings კლიენტი სმარტფონზე ან ტაბლეტზე.

როდესაც დააჭირეთ ღილაკს "გაშვება", EvoThings კლიენტი ავტომატურად ჩატვირთავს html გვერდს თერმომეტრისთვის. დააწკაპუნეთ დაკავშირების ღილაკზე ლობიოს დასაკავშირებლად და თქვენ უნდა ნახოთ ტემპერატურა ნაჩვენები. წარმატებები!

ნაბიჯი 8: დასკვნა

თუ ყველაფერი სწორად არის აგებული და კონფიგურირებული, თქვენ უნდა გქონდეთ სამუშაო სისტემა, რომელიც საშუალებას მოგცემთ აკონტროლოთ ტემპერატურა 2 ზონდით, ასევე დააკვირდეთ BMA250 სენსორის ტემპერატურას ლობიოს განვითარების დაფაზე. უფრო მეტის გაკეთებაა შესაძლებელი EvoThings– ით - მე ახლახან გავხეხე ზედაპირი, ასე რომ მე ვტოვებ ამ ექსპერიმენტს თქვენთვის! Მადლობა წაკითხვისთვის! თუ რამე არასწორედ წარიმართა, უბრალოდ დატოვეთ კომენტარები და მე დაგეხმარებით სადაც შემიძლია.