E-paper

Приветствую всех читателей Habr! В своей сегодняшней статье хочу поделиться с вами своим новым устройством датчиком температуры, влажности и давления с функцией предсказания погоды. Датчик работает на микроконтроллерах nRF52. Данный проект это логическое продолжение этого проекта. В новом датчике используется дисплей на электронных чернилах размером 2.9 дюймов. В датчике установлен сенсор BME280, так же есть место под установку датчиков SI7021, HTU21D. Работает от батареек CR2450. Может передавать данные в системы Умного Дома, так же может работать в режиме без сети.




Для этого проекта был выбрана модель дисплея на электронных чернилах GDEH029A1 размером экрана 2.9 дюймов. Примерно через 3 месяца тестирования на смену этому дисплею производители выпустили на рынок новую модель GDEM029T94(V2 по версии Waveshare).
Старую модель стало трудно купить, поэтому пришлось добавлять поддержку нового дисплея в проект.



Характеристики дисплеев:
Разрешение: 296х128
Диапазон рабочих температур: 0 50 C
Потребление в рабочем режиме: 3мА
Потребление в режиме глубокого сна: 1мкА
Минимальное время обновления экрана: 0.3 сек.

Разрабатывал сразу несколько вариантов плат под несколько вариантов радио модулей nRF52 от разных производителей. Остановился на модулях MINEW MS50SFA2 (nRF52832) и EBYTE E73 2G4M08S1C (nRF52840), E73 2G4M08S1E (nRF52833).



Модуль MINEW MS50SFA2 имеет небольшие размеры, но не очень большое количество выведенных ножек. В моем проекте были задействованы все доступные ножки MS50SFA2. У модулей E73 ножек на много больше, поэтому впоследствии была разработана расширенная версия датчика. В раcширеной версии добавлен активный биззер, датчик освещенности MAX44009, заменены батарейки с CR2450 на ААА.



Корпус датчика печатается на FDM 3D принтере, что бы добиться более или менее приличного вида, корпус после печати необходимо отшлифовать наждачной бумагой и отполировать. Так как у датчика есть светодиод, а в расширенной версии датчик освещенности, то в корпусе необходимо было сделать два сквозных отверстия, после сверления отверстий, они были залиты полимерной смолой для SLA 3D принтера и засвечены УФ лампой, после этого отполированы.





ПО датчика было сделано для работы в сети MySENSORS, это открытый проект домашней автоматизации. К слову, датчик будет нормально работать и без сети. На данный момент в проекте поддерживается работа с двумя моделями дисплеев GDEH029A1, GDEM029T94. Возможно позднее будет добавлена поддержка трехцветных дисплеев.

Опишу немного функционал устройства. Устройство при подаче питания осуществляет попытку поиска сети, если сеть не найдена, то устройство переходит в основной режим работы без работы в сети (не шлет данные), но периодически делает короткие запросы на поиск сети(~раз в час). Интервал опроса сенсора один раз в минуту, обновление экрана и отправка данных(если сеть доступна) происходит при изменении данных температуры на 0.5C, влажности на 1%, давления на 1 единицу, уровня освещенности на 1 люкс, изменения прогноза по погоде. Интервал опроса батарейки задается пользователем в интервале от 1 часа до 24 часов, по умолчанию опрос один раз в 6 часов.

Датчик может настраиваться внешними командами из интерфейса УД. Для этого необходимо активировать нужный пункт меню конфигурация датчика нажатием кнопки меню. После активации режима конфигурации датчик перейдет в режим прослушивания на 20 секунд. В этот интервал необходимо отправить команду. Внешними командами можно настроить интервал проверки батарейки, изменить вывод информации на экран в инверсии, отключить индикацию светодиода, отключить звуковой сигнал.

Описание алгоритма расчета прогноза погоды (NXP Application Note 3914 | John B. Young)

При работе в радиосети датчик передает данные:

• Температура,
• Влажность,
• Атмосферное давление,
• Уровень освещенности,
• Прогноз погоды,
• Уровень сигнала,
• Уровень заряда батарейки,
• Причина перезагрузки

Для компиляции нужной версии ПО необходимо сконфигурировать файл MyConfig.h.
В файле задаются:

• Язык вывода информации (RU,ENG)
• Режим оптимизации питания при передаче данных
• Подключение датчика освещенности
• Подключение активного биззера
• Скорость передачи данных
• Версия подключенного дисплея

//#define EINK_V1#define DCPOWER#define LIGHTSENS#define BIZZER#define LANG_EN//#define MY_DEBUG//#define MY_PASSIVE_NODE//#define MY_NODE_ID 101#define MY_RADIO_NRF5_ESB#define MY_NRF5_ESB_MODE (NRF5_1MBPS)//#define MY_NRF5_ESB_MODE (NRF5_250KBPS)#define MY_RESET_REASON_TEXT#define SN "EFEKTA WeatherStation 290"#define SV "0.45"

Потребление датчика в режиме сна составляет в среднем 3мкА (на nRF52840 больше), в режиме считывания сенсора и обновления экрана 5мА(среднее), в режиме передачи данных 8мА(среднее), время передачи одного сообщения 10мc (идеальные условия).

Проект датчика в варианте с модулем MINEW MS50SFA2 может быть легко повторен. Из сложных моментов можно выделить пайку разъема под шлейф экрана. Как это сделать проще рекомендую посмотреть мое короткое видео по пайке разъема. Так же датчик можно приобрести готовым, тем самым поддержав мои открытые разработки.







GitHub проекта github.com/smartboxchannel/

В файле readme находится инструкция по установке и настройке среды для редактирования и компиляции ПО для датчика.

В завершении сделаю небольшой фото анонс проектов с которыми в скором времени поделюсь и о которых раскажу.



Если вам интересно все что связано с DIY, вы являетесть DIY разработчиком или хотите только начать, вам интересно использование DIY девайсов, а так же хотите узнавать первыми о моих проектах, то приглашаю всех заинтересованных в телеграм чат DIYDEV.

Всем, кто хочет делать устройства, начать строить автоматизацию своего дома, я предлагаю познакомиться с простым в освоении протоколом Mysensors телеграм-чат MySensors

А тем кто ищет достаточно взрослые решения для домашней автоматизации приглашаю в телеграм-чат Open Thread. (что такое Thread?)

Спасибо за внимание, всем добра!

Приветствую всех читателей Хабра и особенно читателей раздела DIY или Сделай сам! В сегодняшней статье я расскажу о своем очередном DIY проекте из серии устройств с дисплеями на электронных чернилах(e-ink). Устройство о котором пойдет речь это беспроводной мультисенсорный датчик с e-paper дисплеем 2.13 дюймов. На датчик можно установить сенсор температуры и влажности SHT21, HTU21D, SI7021, сенсор температуры влажности и давления BME280, сенсор атмосферного давления BMP280, сенсор освещенности MAX44009. Датчик работает от одной батарейки CR2450. Но ничего не мешает напаять на датчик держатель под батарейки CR2430 или CR2477.




Проект датчика с e-ink дисплеем размером 2.13 дюймов начинался достаточно давно. Первый прототип был сделан более года назад. Та первая версия работала на двух батарейках cr2450, имела стабилизированное питание. Со временем проект изменялся и оптимизировался, уменьшались размеры, менялись радио модули и сенсоры.


Плата окончательной версии датчика имеет размеры 72 mm * 31 mm, толщина текстолита 1.2mm. Размеры датчика в корпусе 76mm * 35mm * 12mm.
Устройство работает на микроконтроллере nRF52840, используется радио модуль MS88SF3 от компании MINEW. Модуль не имеет боковых падов для пайки, они расположены снизу радио модуля. Эта особенность немного напрягала, но глаза боятся, а руки делают. В итоге модуль достаточно просто напаивается феном (плату устройства, на которую устанавливался радио модуль я грел снизу).


Устройство имеет две модификации платы. В модификации А на датчике установлен сенсор BME280, светодиод, в модификации B добавлен датчик освещенности, датчики температуры и влажности SHT21, HTU21D, SI7021, добавлена возможность установки сенсора BMP280, добавлена защита от переполюсовки на транзисторе.




В модификации B место под пайку сенсоров BME280 и BMP280 сделал универсальным, BMP280 отлично устанавливается на место BME280. Это изменение я сделал уже в крайней ревизии второй версии датчика. Причиной стало резкое удорожание сенсоров BME (в среднем на 70% на последние два месяца). Теперь появилась возможность заменить функционал BME280 установив на плату BMP280 + SHT21 (серия BMP пока не поднимается в цене). Если кому-то известна причина такого роста цен на сенсоры BME, расскажите об этом в комментариях.


Корпус датчика был напечатан на FDM 3D принтере. После печати корпус дополнительно шлифовался и полировался. Для светодиода в модификации А и сенсора освещенности в модификации B в верхней части корпуса на внутренней стороне имеются углубления для последующего сверления отверстий. Просверленные отверстия я заливал полимерной смолой для SLA принтера.


Программа датчика написана под опенсорс проект MySensors. Датчик выводит на дисплей данные с сенсоров, заряд батарейки, уровень сигнала, прогноз изменения погоды на ближайшие часы. Рядом с данными с сенсоров так же выводится стрелками направление изменения значений. Было несколько вариантов дизайна интерфейса, варианты 2 и 3 доступны на моем гитхаб.






Есть возможность по нажатию кнопки инвертировать экран. На кнопку добавлен функционал простого меню с пунктами: инвертирование цвета, конфигурация устройства, презентация устройства, сброс датчика. В режиме конфигурации датчик в течение 20 секунд слушает эфир, в это время можно с контроллера УД отправить на датчик конфигурационные команды: изменение интервала отправки данных с сенсоров(от 1 минуты до 1 часа с шагом в 1 минуту), изменение интервала отправки данных о состояния батареи и уровне сигнала(от 1 часа до 24 часов). В режиме презентации устройство отправляет на контроллер УД данные о себе(название, версия прошивки) и о сенсорах, делает запрос о том в какой системе(метрическая или имперская) работает сеть. Так же отправляет свои конфигурационные настройки.

При работе в радиосети датчик передает данные:

• Температура,
• Влажность,
• Атмосферное давление,
• Уровень освещенности,
• Прогноз погоды,
• Уровень сигнала,
• Уровень заряда батарейки,
• Причина перезагрузки

Если сеть работает в метрической системе, то данные о температуре отправляются и выводятся на экран в Цельсиях, а данные об атмосферном давлении в миллиметрах ртутного столба(только при компиляции RU версии), иначе температура выводится в Фарингейтах, а атмосферное давление в Паскалях.

Перед компиляцией программы необходимо внести изменения в конфигурационный файл aConfig.h.
Какая языковая версия будет скомпелированна(RU или ENG):

#define LANG_RU

Вывод дебага в сериал:

#define MY_DEBUG

Мощность радиопередатчика:

#define MY_NRF5_ESB_PA_LEVEL (0x8UL)

Скорость передачи данных:

#define MY_NRF5_ESB_MODE (NRF5_1MBPS)

Потребление устройства в режиме сна 5 мкА, в режиме чтения сенсоров и обновления экрана 2-3 мА. В режиме передачи данных 8 мА, в режиме прослушивания 5мА. Время обновления экрана 300мс, время передачи одного сообщения с данными сенсоров 10мс, время передачи сообщения о заряде батареи с ожиданием эхо 100-300мс. Срок работы на одной батарейке CR2450 год и более(с конфигурацией опроса сенсоров раз в минуту и отправкой данных при изменении, опросе напряжения батарейки один раз в 6 часов и обязательной отправкой без сравнения).





GitHub проекта github.com/smartboxchannel/

В файле readme находится инструкция по установке и настройке среды для редактирования и компиляции ПО для датчика.

Если вам интересно все что связано с DIY, вы являетесть DIY разработчиком или хотите только начать, вам интересно использование DIY девайсов, а так же хотите узнавать первыми о моих проектах, то приглашаю всех заинтересованных в телеграм чат DIYDEV.

Всем, кто хочет делать устройства, начать строить автоматизацию своего дома, я предлагаю познакомиться с простым в освоении протоколом Mysensors телеграм-чат MySensors

А тем кто ищет достаточно взрослые решения для домашней автоматизации приглашаю в телеграм-чат Open Thread. (что такое Thread?)

Спасибо за внимание, всем добра!

Приветствую всех читателей Habr! В своей сегодняшней статье, хочу рассказать вам о своем новом DIY беспроводном устройстве датчике качества воздуха. Помимо оценки качества воздуха, датчик может оценивать уровень освещенности в помещении, температуру, влажность и атмосферное давление, на основе данных атмосферного давления, устройство может предсказывать прогноз погоды. Это полностью открытый проект.

Внутреннее устройство

Датчик работает на микроконтроллерах nRF52, были разработаны 4 версии плат датчика под радиомодули nRF52 разных производителей. Одна основная и еще три расширенные версии (пояснения будут чуть ниже по тексту).

Используемые в проекте модели радиомодулей:

• основной MINEW MS88SF3 (nRF52833, nRF52840)
• дополнительные: MINEW MS50SFA1 (nRF52810, nRF52811), MINEW MS50SFA2 (nRF52832), EBYTE E73-2G4M08S1C (nRF52840) и EBYTE E73-2G4M08S1E (nRF52833)

Используемые в проекте сенсоры:

• сенсор качества воздуха в помещении для измерения ЛОС SGP40
• сенсор давления, температуры и влажности BME280
• сенсор освещенности MAX44009

Позднее, из-за проблем с производством электронных компонентов и невероятном росте цен на многие компоненты, в проект были добавлены сенсоры BMP280 и SHTC3 которые по функционалу способны заменить сенсор BME280. По этой причине, были сделаны три дополнительные модификации плат, так же добавлена поддержка дополнительных радиомодулей, добавлена защита от переполюсовки, доработан дизайн плат.

Устройство может выводить данные на экране и передавать данные в системы Умного Дома, так же может работать в режиме без сети.

Для вывода информации использовался e-ink дисплей со сверхнизким потреблением и диагональю 2.13 дюймов компании WaveShare.



Характеристики дисплея:

• Разрешение: 250x122
• Диапазон рабочих температур: 0 50 C
• Потребление в рабочем режиме: 3мА
• Потребление в режиме глубокого сна: 1мкА
• Минимальное время обновления экрана: 0.3 сек.

В ближайшее время в проект будет добавлена поддержка дисплея DES e-Ink 2.13 c рабочим температурным режимом -20C~60C (что такое DES).
..upd Пока статья писалась сделал драйвер, дисплей протестирован, в морозильнике работает :), из минусов разрешение 212х104, но зато морозов не боится, в общем рабочий вариант.


Основная версия PCB датчика:

Дополнительные версии:



Основным сенсором в данном проекте является сенсор качества воздуха в помещении SGP40. Можно сказать что это новинка на рынке от компании Sensorion c весьма неплохими характеристиками.


Сенсор измеряет общую концентрации летучих органических веществ (TVOC). В сравнении с предыдущим датчиком этой компании SGP30 потребление было значительно снижено, 48 мА при измерении у SGP30 и 2.6мА у SGP40. Правда предыдущий датчик мог отдавать уже готовые значения VOC и эквивалента СО2, в то время как новинка отдает сырые данные которые в дальнейшем надо обрабатывать на стороне МК при помощи поставляемой с датчиком библиотеки с алгоритмом расчета качества воздуха. Даташит на датчик SGP40.


Для работы в батарейном и низко потребляющем устройстве пришлось доработать библиотеку Adafruit_SGP40. Была добавлена работа с нагревателем сенсора, получение, сохранение, выгрузка текущих состояний алгоритма для быстрого старта датчика, например после замены батарейки, минуя режим обучения. Почему-то никто не озадачился этими моментами, найти готовую библиотеку поддерживающую полный функционал сенсора мне не удалось. Модифицированная библиотека находится на моем GitHub.

Схема устройства:

Передача датчиком данных с сенсоров в системы Умного Дома реализована на открытом проекте MySENSORS.

Функционал датчика

Устройство, при подаче питания, осуществляет попытку поиска сети, если сеть не найдена, то устройство переходит в основной режим работы без работы в сети (не шлет данные), но периодически делает короткие запросы на поиск сети(~раз в 2 часа). Интервал опроса сенсора SGP40 3 секунды, чтение остальных сенсоров, отправка данных, основное обновление экрана раз в 1 минуту. Обновление экрана и отправка данных(если сеть доступна) происходит при изменении данных уровня качества воздуха (TVOC) на 10 единиц, температуры на 0.5C, влажности на 5%, давления на 1 единицу, при изменении уровня освещенности на 10 люкс, при изменении прогноза по погоде. Интервал опроса батарейки задается пользователем в интервале от 1 часа до 24 часов, по умолчанию опрос один раз в 6 часов.
Так же есть дополнительная подпрограмма для обновления экрана и отправка данных при резком повышении уровня TVOC на 30 единиц, интервал проверки раз в 6 секунд.

При первом включении устройства, происходит цикл обучения алгоритма расчета качества воздуха, в моей реализации максимальное время обучения 12 часов. После обучения, датчик начинает сохранять в памяти МК текущие состояния алгоритма с четырехчасовым интервалом. При сбросе устройства, при возобновлении работы после выключения устройства, при замене батареек происходит проверка наличия записей состояний алгоритма в памяти, если они есть то эти данные выгружаются, и устройство минует период обучения. Для удаления сохраненных данных, необходимо нажать на кнопку меню на устройстве и выбрать соответствующий пункт меню. сброс устройства.

Доступный функционал кнопки меню:

1. Инверсия экрана
2. Отправка презентации
3. Вход в режим конфигурации внешними командами по радио
4. Поиск сети
5. Сброс устройства

Так же, помимо кнопки меню, датчик может настраиваться внешними командами из интерфейса УД. Для этого необходимо активировать нужный пункт меню конфигурация датчика нажатием кнопки меню. После активации режима конфигурации, датчик перейдет в режим прослушивания на 20 секунд. В этот интервал необходимо отправить команду. Внешними командами можно настроить интервал проверки батарейки, изменить вывод информации на экран в инверсии, выбор режима работы: LP (чтение сенсора SGP40 раз в 3 секунды) или ULP (чтение сенсора SGP40 раз в 5 секунд).

Датчик умеет анализировать данные атмосферного давления и рассчитывать по ним прогноз погоды, выводить на экран данные о прогнозе погоды и отправлять эти значения в УД. Описание алгоритма расчета прогноза погоды (NXP Application Note 3914 | John B. Young)

На экране рядом с каждым типом данных выводится индикация направления изменения значений.



Для компиляции нужной версии ПО необходимо сконфигурировать файл aConfig.h.

//#define MY_DEBUG#define LANG_RU // If this is not used the English localization will be displayed.#ifndef LANG_RU#define LANG_EN#endif#define SN "eON Air Quality Sensor"#define SV "0.99"#define MY_RADIO_NRF5_ESB#define MY_NRF5_ESB_PA_LEVEL (0x8UL)//#define MY_PASSIVE_NODE//#define MY_NODE_ID 151//#define MY_NRF5_ESB_MODE (NRF5_1MBPS)#define MY_NRF5_ESB_MODE (NRF5_250KBPS)#define ESPECIALLY#define SEND_RESET_REASON#define MY_RESET_REASON_TEXT

Потребление датчика в режиме сна составляет в среднем 33мкА (смотрите даташит на SGP40), в режиме считывания сенсоров и обновления экрана 4мА(среднее), в режиме передачи данных 8мА(среднее), время передачи одного сообщения 10мc (идеальные условия).
Датчик работает от батарейки CR2477 (950мА), среднее расчетное время работы устройства 1 год(зависит от конфигурации прошивки, установленных сенсорах на устройстве, больше сенсоров больше данных нужно будет отправлять, а передача по воздуху это основной потребитель), данных о реальном сроке работы пока нет, устройство пока работает 2 месяца.



Модели разработанного корпуса датчика я печатал на FDM 3D принтере, что бы добиться более или менее приличного вида, корпус после печати шлифовался и полировался. На задней крышке корпуса можно установить магниты.



GitHub проекта github.com/smartboxchannel/

В файле readme находится инструкция по установке и настройке среды для редактирования и компиляции ПО для датчика.

OPEN SOURCE HARDWARE CERTIFICATION
OSHWA UID: RU000004


В завершении, уже как обычно, сделаю небольшой фото анонс проектов с которыми в скором времени поделюсь и о которых расскажу (Датчики влажности почвы Zigbee, Уличный датчик температуры и влажности Zigbee Long Range, Датчик качества воздуха bme680 c e-ink3.7).


Если вам интересно все, что связано с DIY, вы являетесь DIY разработчиком или хотите только начать, вы заинтересованы в использовании DIY девайсов, а так же хотите узнавать первыми о моих проектах, то приглашаю всех в телеграм чат DIYDEV.

Если вы как и я, хотите понять что такое Zigbee, попытаться сделать свои первые DIY Zigbee устройства, то приглашаю вас в чат для разработчиков zigbee девайсов/прошивок ZIGDEV

Всем, кто хочет делать устройства, начать строить автоматизацию своего дома, я предлагаю познакомиться с простым в освоении протоколом Mysensors телеграм-чат MySensors

А тех кто смотрит в будущее IOT приглашаю в телеграм-чат Open Thread (Matter, Project CHIP). (что такое Thread?, что такое Matter?)

Спасибо за внимание, всем добра!

Всем привет! Сегодня хочу рассказать читателям о своем DIY проекте датчика температуры и влажности с e-ink дисплеем. Это будет некая обзорная статья об этапах создания устройства, будет много картинок. Идея этого проекта родилась около двух лет назад, примерно тогда я увлекся беспроводными автономными устройствами. Целью проекта было создание небольшого девайса для знакомства и изучения дисплеев на электронных чернилах. Было решено на плату добавить датчик температуры, что бы можно было выводить какие то полезные данные на экран, ну и передавать данные далее в систему умного дома.




Первая версия устройства была сделана на микроконтроллере atmega328 и радио-модуле nRF24L01. Очень быстро стало понятно что для работы с e-ink дисплеем не хватает памяти, а энергопотребление устройства довольно большое.


Тест первой версии устройства

Используется датчик температуры и влажности SHT20. Питание от трех батареек CR2430 (6V) через step down converter.

Следующая версия устройства, была разработана на nRF52832. Для этой версии был выбран радио-модуль от компании Holyiot YJ-16048. Характеристики радио-чипа: ARM Cortex-M4F с ОЗУ 512кб 64кб. Встроенный приемопередатчик 2,4 ГГц, поддержка BLE, ANT, ESB (совместимо с nRF24L01). Подробнее об этой версии рассказано тут.

В этом варианте, проблем с хранением в памяти микроконтроллера большого количества данных не было. Наличие в nRF52 режима DC-DC, для работы радио в режиме с оптимизацией питания (экономия до 40%), позволило сократить максимальное пиковое потребление до 7-8мА. Вторая версия датчика, как и первая планировалась как модуль для разработки, поэтому вопрос выбора корпуса не ставился.


Тест работы прототипа второй версии.

Так же используется датчик температуры и влажности SHT20. Питание от двух батареек CR2450 через step down конвертер TPS62745DSSR с малым энергопотреблением.

Вторая версия датчика показала хорошие результаты: низкое потребление, длительное время работы на одном комплекте батареек, возможность хранения и вывода тяжелой графики.

Естественно проект захотелось довести до состояния законченного устройства. Поэтому первым этапом, стал корпус. Для возможности установки в корпус был переработан дизайн платы. Модель корпуса была разработана в программе SolidWorks. Первые корпуса я печатал на бытовом SLA принтере Anycubic Foton. Плюсами была высокая точность печати и простота пост-обработки корпуса (полировка). Из минусов (на тот момент) печати корпуса полимерной смолой была хрупкость. Не то чтобы напечатанная модель разваливалась в руках, но если собранное устройство (с батарейками) уронить, то скорее всего корпус треснет (что и случилось однажды).

Так же из за этого свойства материала, были проблемы с закручиванием винтов для соединения двух частей корпуса. После нескольких десятков вкручиваний выкручиваний винтов в отверстиях под резьбу выработался материал стенок и винты стали прокручиваться. Выше в скобках я написал на тот момент, так что сейчас дела обстоят гораздо лучше. На рынке стали появляться смолы, по вполне разумной цене и с отличными прочностными характеристиками.





Тест работы прототипа третьей версии

В этой версии был расширен список сенсоров. Помимо SHT20, ПО может работать и с датчиками si7021, HTU21D, а так же с BME280 (отдельная версия платы).

Начиная с этой версии, устройство может работать от одной батарейки. Работа через step down конвертер или напрямую от батареек, устанавливается перемычками. Так же, с помощью перемычек, устанавливается последовательность подключения двух батареек: последовательное или параллельное. Плюс к этому, расширен список радио-модулей и разработаны версии плат под радио-модули EBYTE и MINEW.

Для работы в более экономичном режиме, была добавлена поддержка чипов nRF52810 и nRF52811, что позволило сократить потребление в спящем режиме до 1,7 2мкА.

Чтобы придать корпусу больше прочности, было решено разработать модель корпуса под печать на FDM принтере. Сама модель была упрощена, а из дизайна удалены грани.

Ввиду того, что прочность материалов для FDM печати выше, была уменьшена толщина стенок, а все зазоры между корпусом и платой были минимизированы.

В настоящий момент, разработаны 3 варианта корпуса, под разные батарейки. От самого тонкого, для батареек СК2430 до максимально прочного, под две батарейки CR2477. Все варианты моделей корпусов доступны на GitHub этого проекта.




Так же было переработано ПО, была добавлена функция конфигурирования устройства через систему Умного дома, что избавило от необходимости перепрошивать устройство.

В настоящий момент, можно настраивать:

• интервалы опроса сенсора температуры и влажности
• интервалы чтения уровня заряда батарейки
• привязка к другим устройствам для передачи данных
• включение режима автономной работы без интеграции в умный дом.
• Так же, в интерфейс была добавлена поддержка нескольких языков и возможность инверсии цвета экрана .

Тест работы обновленной третьей версии.

В видеоролике демонстрируется работа устройства с радиосетью MySensors и конфигурирование устройства через отправку параметров из системы умного дома.

Данный проект и сейчас продолжает активно развиваться. Уже есть прототип четвертой версии, точнее наверное это уже ответвление, так как четвертая версия существенно переработана по железу. Также, на основе этого проекта родилось еще несколько аналогичных проектов под другие размеры экранов.

Информацию по данному проекту можно найти на GitHub. Проект открытый, на гитхаб доступы файлы для изготовления плат, схемы, модели корпусов и программный код.






По мере того, как мои проекты будут готовы, я обязательно буду о них рассказывать.

Если вам интересно все что связано с DIY, вы являетесть DIY разработчиком или хотите только начать, вам интересно использование DIY девайсов приглашаю всех заинтересованных в телеграм чат DIYDEV

Всем, кто хочет делать устройства, начать строить автоматизацию своего дома, я предлагаю познакомиться с простым в освоении протоколом Mysensors телеграм-чат MySensors

А тем кто ищет достаточно взрослые решения для домашней автоматизации приглашаю в телеграм-чат Open Thread. (что такое Thread?)

Всем, как всегда добра!

Всем привет! Сегодня хочу рассказать читателям о своем DIY проекте датчика температуры и влажности с e-ink дисплеем. Это будет некая обзорная статья об этапах создания устройства, будет много картинок. Идея этого проекта родилась около двух лет назад, примерно тогда я увлекся беспроводными автономными устройствами. Целью проекта было создание небольшого девайса для знакомства и изучения дисплеев на электронных чернилах. Было решено на плату добавить датчик температуры, что бы можно было выводить какие то полезные данные на экран, ну и передавать данные далее в систему умного дома.




Первая версия устройства была сделана на микроконтроллере atmega328 и радио-модуле nRF24L01. Очень быстро стало понятно что для работы с e-ink дисплеем не хватает памяти, а энергопотребление устройства довольно большое.


Тест первой версии устройства

Используется датчик температуры и влажности SHT20. Питание от трех батареек CR2430 (6V) через step down converter.

Следующая версия устройства, была разработана на nRF52832. Для этой версии был выбран радио-модуль от компании Holyiot YJ-16048. Характеристики радио-чипа: ARM Cortex-M4F с ОЗУ 512кб 64кб. Встроенный приемопередатчик 2,4 ГГц, поддержка BLE, ANT, ESB (совместимо с nRF24L01). Подробнее об этой версии рассказано тут.

В этом варианте, проблем с хранением в памяти микроконтроллера большого количества данных не было. Наличие в nRF52 режима DC-DC, для работы радио в режиме с оптимизацией питания (экономия до 40%), позволило сократить максимальное пиковое потребление до 7-8мА. Вторая версия датчика, как и первая планировалась как модуль для разработки, поэтому вопрос выбора корпуса не ставился.


Тест работы прототипа второй версии.

Так же используется датчик температуры и влажности SHT20. Питание от двух батареек CR2450 через step down конвертер TPS62745DSSR с малым энергопотреблением.

Вторая версия датчика показала хорошие результаты: низкое потребление, длительное время работы на одном комплекте батареек, возможность хранения и вывода тяжелой графики.

Естественно проект захотелось довести до состояния законченного устройства. Поэтому первым этапом, стал корпус. Для возможности установки в корпус был переработан дизайн платы. Модель корпуса была разработана в программе SolidWorks. Первые корпуса я печатал на бытовом SLA принтере Anycubic Foton. Плюсами была высокая точность печати и простота пост-обработки корпуса (полировка). Из минусов (на тот момент) печати корпуса полимерной смолой была хрупкость. Не то чтобы напечатанная модель разваливалась в руках, но если собранное устройство (с батарейками) уронить, то скорее всего корпус треснет (что и случилось однажды).

Так же из за этого свойства материала, были проблемы с закручиванием винтов для соединения двух частей корпуса. После нескольких десятков вкручиваний выкручиваний винтов в отверстиях под резьбу выработался материал стенок и винты стали прокручиваться. Выше в скобках я написал на тот момент, так что сейчас дела обстоят гораздо лучше. На рынке стали появляться смолы, по вполне разумной цене и с отличными прочностными характеристиками.





Тест работы прототипа третьей версии

В этой версии был расширен список сенсоров. Помимо SHT20, ПО может работать и с датчиками si7021, HTU21D, а так же с BME280 (отдельная версия платы).

Начиная с этой версии, устройство может работать от одной батарейки. Работа через step down конвертер или напрямую от батареек, устанавливается перемычками. Так же, с помощью перемычек, устанавливается последовательность подключения двух батареек: последовательное или параллельное. Плюс к этому, расширен список радио-модулей и разработаны версии плат под радио-модули EBYTE и MINEW.

Для работы в более экономичном режиме, была добавлена поддержка чипов nRF52810 и nRF52811, что позволило сократить потребление в спящем режиме до 1,7 2мкА.

Чтобы придать корпусу больше прочности, было решено разработать модель корпуса под печать на FDM принтере. Сама модель была упрощена, а из дизайна удалены грани.

Ввиду того, что прочность материалов для FDM печати выше, была уменьшена толщина стенок, а все зазоры между корпусом и платой были минимизированы.

В настоящий момент, разработаны 3 варианта корпуса, под разные батарейки. От самого тонкого, для батареек СК2430 до максимально прочного, под две батарейки CR2477. Все варианты моделей корпусов доступны на GitHub этого проекта.




Так же было переработано ПО, была добавлена функция конфигурирования устройства через систему Умного дома, что избавило от необходимости перепрошивать устройство.

В настоящий момент, можно настраивать:

• интервалы опроса сенсора температуры и влажности
• интервалы чтения уровня заряда батарейки
• привязка к другим устройствам для передачи данных
• включение режима автономной работы без интеграции в умный дом.
• Так же, в интерфейс была добавлена поддержка нескольких языков и возможность инверсии цвета экрана .

Тест работы обновленной третьей версии.

В видеоролике демонстрируется работа устройства с радиосетью MySensors и конфигурирование устройства через отправку параметров из системы умного дома.

Данный проект и сейчас продолжает активно развиваться. Уже есть прототип четвертой версии, точнее наверное это уже ответвление, так как четвертая версия существенно переработана по железу. Также, на основе этого проекта родилось еще несколько аналогичных проектов под другие размеры экранов.

Информацию по данному проекту можно найти на GitHub. Проект открытый, на гитхаб доступы файлы для изготовления плат, схемы, модели корпусов и программный код.






По мере того, как мои проекты будут готовы, я обязательно буду о них рассказывать.

Если вам интересно все что связано с DIY, вы являетесть DIY разработчиком или хотите только начать, вам интересно использование DIY девайсов приглашаю всех заинтересованных в телеграм чат DIYDEV

Всем, кто хочет делать устройства, начать строить автоматизацию своего дома, я предлагаю познакомиться с простым в освоении протоколом Mysensors телеграм-чат MySensors

А тем кто ищет достаточно взрослые решения для домашней автоматизации приглашаю в телеграм-чат Open Thread. (что такое Thread?)

Всем, как всегда добра!