Estação meteorológica de bolso

Sim, a estação meteorológica trata de algo que mede um grande número de parâmetros, desde a direção e a força do vento até o nível de radiação solar, mas como não havia um termo mais adequado, é preciso enganar. Mas sobre o tamanho, tudo é justo.

O dispositivo, talvez, não tenha muito valor comercial, porque mesmo na quantidade de componentes, é inferior a muitos chineses, e não apenas aos produtos que têm funcionalidade semelhante.

Também é difícil nomear o bricolage devido a coisas como a necessidade de solicitar placas de circuito impresso com solda subsequente de componentes pequenos / sem chumbo, o que reduz bastante o número de pessoas que desejam repetir o dispositivo.

A estação meteorológica em si foi criada como algo, eu quero pensar, estética, compacta e capaz de avaliar rapidamente a temperatura + a umidade ao redor, e uma vez que o sensor selecionado também possa falar sobre pressão, então isso também. Tudo se parece com isso (clicável):

Comparado:

Sobre ferro.

Como sensor, foi escolhido o BOSCH-BME280, que fornece os parâmetros ambientais necessários, mesmo de acordo com I2C, mesmo de acordo com a SPI, oito pernas em um gabinete LGA sem chumbo medindo 2,5 x 2,5 mm - relativamente barato, pequeno. Inicialmente, foi planejado um sensor mais sofisticado da mesma série BME680, que além da temperatura, umidade e pressão atmosférica, de acordo com a ficha técnica, também pode avaliar a qualidade do ar pelo chamado Índice de Qualidade do Ar (IAQ). Parece bom, mas, na verdade, o IAQ só pode ser obtido com o BSEC: Bosch Software Environmental Cluster, que, com base nas leituras do sensor e na alteração dessas leituras, calcula o IAQ. Parece que você pode pegar o testemunho e calcular tudo; Não certamente dessa maneira. Mediante solicitação para medir a qualidade do ar, o sensor fornece resistência, em ohms.Aquece o interior de uma pequena área sensível que reage com condutividade à presença de substâncias orgânicas voláteis - Compostos Orgânicos Voláteis (VOC) e dá o resultado, isto é, resistência a esta área. Basicamente,alguns artesãos oferecem seus próprios algoritmos para interpretar essas leituras sem BSEC, mas, entre outras coisas, o custo múltiplo, em comparação com o BME280, não deixou escolha.

A tela consiste em dois TOS-F2101, indicadores comuns de sete segmentos de cor verde com um cátodo comum. O mais notável é o tamanho e o alojamento para montagem em superfície, permitindo que você os coloque de maneira não convencional. A propósito, esses são os menores indicadores planares encontrados à venda e, na maioria das vezes, determinam o tamanho de todo o dispositivo.

Gerencia todo o STM32F072 em um pacote QFPN de 48 pinos. Selecionados, novamente, com base no tamanho, disponibilidade de periféricos e no número necessário de conclusões para o controle de indicadores que, na versão dupla, por algum motivo, não ocorrem e as conclusões precisam ser decentes.

O resto são resistores, capacitores, um conversor de tensão de 3,3 V, quanto menos - melhor, dentro de limites razoáveis ​​e componentes TTX, é claro.

O conector USB é feito na placa. Para um contato confiável, a espessura da placa de circuito impresso deve ser de aproximadamente 2 mm. Se você é guiado pelo desenho no USB Tipo A, há um pouco mais, mas se você levar em conta a máscara dos dois lados, ela será bastante tolerável. Obviamente, esse formato do conector deixa mais chances de danos mecânicos no soquete USB, mas, em geral, isso pode ser resolvido com o uso de uma unidade flash comum.

O botão de toque é um polígono redondo abaixo da imagem no quadro; o botão responde a um toque curto e longo.

Além da tela, a placa possui três LEDs que indicam qual das leituras está atualmente exibida no indicador.

Quanto ao software.

O programa é gravado usando CMSIS, a frequência operacional é de 48 MHz e de uma fonte interna; existe um aqui, você pode até usar USB com ele sem usar quartzo externo. Para flexibilidade e, possivelmente, expansão da funcionalidade, o FreeRTOS é adicionado.

O botão de toque é tratado pelo controlador de detecção de toque (TSC). Como não há teclado nos botões de toque no painel, ou controles deslizantes, quando os touch pads são combinados em uma linha e existe um sensor que captura toques curtos e longos, não faz sentido usar a biblioteca abrangente da ST. O princípio de operação do sensor sensor é simples, há várias conclusões combinadas em grupos, um capacitor (capasitor de amostragem) Cs é conectado a um deles, essa conclusão se torna exemplar, as conclusões restantes do grupo podem ser conectadas aos polígonos dos sensores, que de fato também são capacitores Cx . O controlador carrega a capacitância do capacitor de aterro Cx e, em seguida, essa carga é destilada no modelo Cs, a operação é repetida até um certo limite de tensão em Cs. A capacidade do sensor geralmente é pequena,portanto, muitas dessas operações serão necessárias e há um registro separado (TSC_IOGxCR) para contagem. Se você tocar no sensor, a capacitância Cx se tornará maior e os ciclos de carregamento de Cs serão necessários menos, isso é imediatamente corrigido e um toque é relatado para cima. A propósito, a capacitância do sensor começa a aumentar quando não há toque direto; portanto, o sensor pode ser protegido contra contato físico, por exemplo com uma máscara, ou você pode gravar diferentes graus de aproximação.ou fixar diferentes graus de aproximação.ou fixar diferentes graus de aproximação.

Para se comunicar com o BME280, a interface I2C é usada. A implementação do I2C no STM32F072 é mais simples do que no popular STM32F103, entre outras coisas, você não precisa rastrear separadamente 1/2 / muitos bytes recebidos, basta especificar o número com antecedência (I2C_CR2.NBYTES [7: 0]). A mesma biblioteca para trabalhar com o sensor é fornecida e recomendada para uso pelo fabricante do sensor. Para ler as leituras usando a biblioteca, você precisa criar duas estruturas - para configurações e dados. Nas configurações que você precisa fazer:

• endereço do sensor no barramento I2C
• Funções de leitura / gravação I2C, bem como função de atraso
• o número de leituras de indicações para a média (oversmpling) x1, x2, etc., para cada um dos parâmetros temperatura / umidade / pressão
• coeficiente de filtragem para ADC
• período de remoção dos valores dos parâmetros
• em geral, qual dos parâmetros pode ser lido, por exemplo, você pode deixar uma temperatura
• modo de operação, "normal" - com leituras periódicas, "forçado" - fazendo leituras a pedido

Em princípio, se o modo "normal" for selecionado, os valores reais das leituras podem ser obtidos executando a função "bme280_get_sensor_data", ele examinará os registros do sensor correspondentes, lerá as leituras diretas e depois os processará de acordo com os fatores de correção registrados no microcircuito na fábrica. Como resultado, a estrutura de dados de saída conterá a temperatura em graus Celsius, a umidade relativa em porcentagem, a pressão atmosférica em Pascal. No modo "forçado", a mesma coisa, apenas todas as vezes antes de ler as leituras, é necessário executar a conversão "bme280_set_sensor_mode".

O princípio geral do dispositivo é o seguinte: conecte ao USB ou ao Power Bank em uma versão móvel. Para a exibição inicial e troca de leituras - um toque breve no sensor, para desativar - um toque longo. Primeiro, a temperatura em graus Celsius é exibida, depois a umidade relativa em porcentagem e a pressão atmosférica em milímetros de mercúrio, porque existem apenas dois indicadores, e o indicador de pressão raramente ultrapassa setecentos, então o número sete é virtual aqui. Se você não tocar no sensor por um tempo, os indicadores serão desligados para que, por exemplo, você não descarregue o Power Bank. O consumo médio do dispositivo é de ~ 50 mA, e os principais consumidores são apenas indicadores; se você os desativa, a conta é direcionada para microamperes.

Como resultado, o custo total dos componentes em janeiro de 2020 acabou por ser de cerca de 850 rublos, isto sem levar em conta a placa, foi fácil, porque o fabricante tinha descontos para o ano novo e eu tenho cupons, mas é improvável que isso aconteça novamente em um futuro próximo, pelo menos até dezembro próximo. Bem, aqueles que querem se familiarizar com a fonte podem fazê-lo aqui .

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