Первая проблема, это питание. Я выбрал батарейки типа AA. На батарейках пишут 1.5В, но это не типа среднее напряжение или как там правильно, новая батарейка без проблем может выдавать 1.6 и чуть больше. 2 батарейки могут выдать 1.6*2=3.2, что допустимо для esp8266, но это пик, а я планирую высаживать батарейки по максимуму т.е. до 1В и ниже, а это уже 2В и ниже. Минимальное напряжение esp8266 2.5В(согласно датащиту https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/...). Плюс, я живу в Сибири и у нас бывают морозы, значит, напряжение надо бы повыше, с запасом.

3 батарейки AA это максимум 1.6*3=4.8, можно округлить до 5В. Для esp8266 5В это много, но в nodemcu v3 есть стабилизатор ams1117, который позволяет подавать до 15В, а на выходе у него те самые 3.3В. Но, не всё так гладко, т.к. у этого стабилизатора ток потребления 5 мА, а это значит, даже если вообще исключить потребитель, стабилизатор всё равно будет кушать 5мА. Согласно batterytest.ru, у батарейки GP Super ёмкость 2451, а это значит, её хватит всего на 2451/5=490,2ч или 20 дней при условие, что в цепи один лишь стабилизатор.

Я выпаял стабилизатор ams1117 и использовал MCP1700-3302E. У MCP1700-3302E ток потребления всего 1.6мкА, хотя, в комментариях, на али писали, что стабилизатор подделка и его потребление выше, но честно, я не замерял, решил довериться. Его максимальное, входное напряжение 6В, но это всё ещё выше 5В. Падение напряжения так же низкое, это я уже замерял, и даже при входе менее 3В, на выходе было лишь на несколько десятых ниже входа, а это значит, что 3 разряженные батарейки смогут выдать 1*3=3В, что будет хватать для питания esp8266.

Вот тут https://itooktheredpill.irgendwo.org/2017/reducing-nodemcu-p... ещё предлагают отключить чип CH340, но я не стал этого делать, т.к. не настолько виртуозно владею паяльником и боялся сломать чип, а на тот момент, обойтись без него не мог.

Далее, была другая проблема, даже если не использовать wi-fi, при включение esp8266 инициализирует его, из за чего краткосрочно вырастает потребление, а экономить надо каждый мАч. Решение нашлось в примере LowPowerDemo, где в readme есть ссылка на https://github.com/esp8266/Arduino/issues/6642#issuecomment-... таким образом, можно отключить wi-fi с контроллер сразу будет загружаться в режиме модемного сна.

Если нет wi-fi, то как передавать данные? С помощью 433мГц и передатчика SYN115. Изначально, я просто подключил его на gpio 14. Но оказалось, что в глубоком сне esp8266 не сохраняет состояние пинов, т.е. даже если я даю команду LOW, 14 пин все равно станет HIGH, когда esp8266 уйдёт в deep sleep. Таким образом, SYN115 не только не перестаёт работать и засоряет эфир(моя китайская метеостанция, теряла связь со своим датчиком, в этот момент), но у нас так же повышенное потребление.

Есть вот такая интересная пикча, на ней видно, что gpio 15, единственный пин, который должен быть притянут к земле, чтобы esp8266 нормально запустилась. По логике, раз там должен быть низкий уровень для старта, значит и в глубоком сне, там будет сохраняться низкий уровень. Я точно не помню, с SYN115 или с другим передатчиком, но ESP8266 отказывалась запускаться, будто я подаю на 15 пин высокий уровень. Так, я решил использовать mosfet 2N7000, его управление на GPIO 15, SYN115 на GPIO 14, таким образом, неважно, какое состояние gpio 14, если gpio 15 LOW.

Датчик температуры и влажности, я решил использовать AHT20, хотя, обычно, в инструкциях про метеостанции, этот датчик не упоминается. Работает по i2c, потребление от 250-980мкА. Можно было, его тоже посадить на тот же mosfet, что и SYN115, но мне было лень.

Всё это запихал в корпус с ali, верхние отверстия заклеил, по боком насверлил отверстий. Чтобы избежать попадания влаги внутрь, сделал небольшие крылья, вырезанные из пластиковой бутылки. Испытания весной прошли успешно, какой бы дождь не лил, а ветер не дул, всё продолжало работать.

Самого фото датчика у меня нет, он на балконе, вскрывать и фотать влом, но я нарисовал схему.

От 2 батареек к аналоговому пину А0 провод подключён для контроля заряда батареи.

Теперь об реальном опыте, а он есть.

Несколько дней назад, у нас были морозы, показатель датчика немного завышали, относительно прогноза из интернета, примерно на +1градус. Хотя, смотря какому прогнозу верить, ведь если я смотрю в 4 источниках(яндекс,гисметео,пр5,yr.no), то вижу несколько отличающиеся цифры.

Вот такие данные получены моим датчиком.

Результаты меня порадовали, датчик не замёрз, батарейки выжили. Специально для зимы, покупал в dns батарейки Nanfu AA, т.к. согласно тестам https://batterytest.ru/1120 очень даже ничего.

У меня нет данных, сколько может проработать датчик от батареек, т.к. я впервые занимаюсь всем этим, и делал много ошибок, прежде чем прийти к описанному выше, батарейки высаживались достаточно активно. Первые батарейки проработали с 26.05 по 3.07 и напряжение 2 батареек было 1.98В, следовательно, каждая разрядилась, примерно до 1.98/2=0.99В. Потом были поставлены батарейки под брендом КОСМОС, но я их поменял на Nanfu AA т.к. боялся, что всю зиму те не проживут. КОСМОС проработали с 3.07 по 18.11 и 2 батарейки выдавали 2.44В т.е. батарейки ещё, вполне, были живы.

Вообще, метеостанция, это первое что я делал на esp, ранее, у меня не было опыта как с esp, так и с arduino, да вообще с микроконтроллерами, точно так же, как и не держал ранее паяльник в руках. Это я к тому, что если, вдруг, вдохновитесь, не бойтесь пробовать. У меня был только небольшой опыт в программирование, поэтому, я писал скетч сам, как хотелось, но библиотеки, конечно же, брал готовые. Но и без опыта программирования, в интернете куча готового кода, собирай, заливай и радуйся.

Спасибо всем, кто дочитал :)

Радиолампы, словно артефакты из прошлого, олицетворяют нечто большее, чем просто технологию. Они несут в себе определенную магию, отражающую уникальное сочетание технического мастерства и эстетики. Не удивительно, что часы на неоновых индикаторах занимают довольно уникальную нишу в мире дизайна и интерьера. Они представляют собой не просто инструмент для отображения времени, но и элемент декора, который может значительно изменить атмосферу помещения. Этой статье я расскажу о своем опыте создания Nixie Clock на базе драйвера собственной разработки.

❯ С чего всё началось

Однажды, на предприятии где я работал, на складе обнаружилось много неликвидного материала, который хранился там ещё с советских времен.

Неликвид состоял из электронных компонентов, которые нам отдали безвозмездно для использования в личных целях, чтобы не тратить средства на утилизацию. На самом деле, там было очень много ценных компонентов, среди которых оказались неоновые индикаторные лампы марки ИН-12. В итоге я их забрал себе. С радиолампами знаком еще с детства, увлекаясь радиоконструированием, я часто собирал различные схемы, в том числе и на лампах. А тут такой флешбэк.

❯ Разработка часов

По состоянию на 2016 год, было много различных схем часов на лампах, но мне не нравилась их схемотехника, она казалась мне избыточной и не эффективной. Хотелось реализовать что-то простое, питающееся от стандартного USB порта, без использования модуля RTC и светодиодной подсветки, которая, по моему мнению, только портит всю эстетику ламп. На тот момент большинство схем работало на Arduino и микроконтроллерах от компании Atmel. Годом ранее, компания Espressif Systems выпустила на рынок свой микроконтроллер ESP8266, который произвел революцию. Так как на тот момент, широкополосный интернет уже был достаточно распространен, в том числе и домашние сети Wi-Fi, я решил отказаться от применения RTC модуля в своей схеме часов и использовать NTP серверы для синхронизации времени. Как вы могли догадаться, в своей схеме я применил модуль ESP8266. Далее я поделился в Twitter своим опытом применения нового модуля ESP8266 в своем проекте. Мой твит вызвал интерес, и мне предложили написать статью на Hackaday.io. Я последовал совету и опубликовал свою статью там.

Но в этой статье я хочу описать реализацию часов с применением шести индикаторов ИН-14 с использованием улучшенного драйвера. Как выглядят эти лампы, вы можете увидеть ниже.

Давайте приступим

Ниже изображена схема драйвера часов:

Схема подключения ламп:

Согласно документации, индикаторная лампа работает от напряжения в 170В (напряжение возникновения разряда), для стабильной работы нам потребуется напряжение в 200В. Как вы можете видеть из схемы, для повышения напряжения до 200В применен set-up преобразователь на базе ШИМ контроллера МАХ1771 в связке с L2, D1 и Q1. Так как нам недостаточно выводов ESP8266 для управления лампами, то будем «размножать» пины управления с помощью дешифраторов CD4028BM96. Данный модифицированный драйвер позволяет управлять десятью газоразрядными индикаторными лампами. Выше описанный драйвер имеет динамический метод управления индикацией, то есть в определенный момент времени загорается только одна лампа, но переключение выполняется настолько быстро, что человеческий глаз практически не воспринимает переключение ламп и кажется что все лампы горят одновременно. Данный режим переводит работу ламп в импульсный режим, что положительно сказывается на их срок службы.

Разработка платы

Разработка платы велась в Sprint-Layout 5.0, так как мне это было удобнее для изготовления платы в домашних условиях.

Плата драйвера:

Плата для установки ламп:

Изготовление печатной платы выполнялось с применение фотошаблона и фоторезиста:

Засветка фоторезиста платы драйвера:

Засветка фоторезиста платы крепления ламп:

Травление платы драйвера:

Пайка компонентов:

Плата драйвера в собранном виде:

Монтаж ламп на плату управления:

Тест работы схемы часов с небольшой отладкой:

Для управления высоким напряжением используются оптроны TLP627 от компании TOSHIBA.

TLP627 — высоковольтный транзисторный оптрон со схемой Дарлингтона на выходе.

Корпус часов

Корпус часов не предполагает какой либо сложной конструкции, разработка выполнялась во FreeCAD:

Далее корпус был распечатан на 3D принтере, с использованием HIPS пластика. Данный пластик при печати создает структуру стенки, которая чем-то похоже на дерево и не обладает глянцевым эффектом как другие виды пластика типа PLA, ABS и т. п.

Монтаж электроники

После изготовления корпуса, необходимо смонтировать все компоненты. Ниже показан монтаж платы драйвера с применением, всеми любимого, термоклея. :)

В итоге мы получаем следующее:

Часы в работе:

Часы в данный момент находятся на моём на рабочем столе, естественно, в живую они выглядят гораздо красивее:

❯ Давайте поговорим о прошивке часов

Для разработки прошивки часов, я использовал среду разработки Arduino IDE. Ниже представлен код прошивки:

• Код прошивки в источнике материала.

После удачной прошивки и первом включении, часы создадут Wi-Fi точку доступа. Для конфигурации часов необходимо подключиться к созданной точке доступа (пароль сети указан в прошивке) и перейдя по IP адресу 192.168.4.1 в браузере вашего устройства, выполнить не сложную настройку часов. Ниже представлен скриншот интерфейса устройства:

Для настройки часов, вам необходимо будет подключиться к вашей Wi-Fi сети, указать NTP сервер и ваш часовой пояс. Затем перезагрузить часы. Всё, часы готовы к использованию.

❯ Что в итоге?

В итоге у нас получились простые в реализации часы на ламповых индикаторах, где не требуется применять антикварные микросхемы типа К155ИД1, вся схема выполнена на современной элементарной базе. Часы не нуждаются в ручной настройке времени, синхронизация времени выполняется автоматически с удаленного NTP сервера, что гарантирует постоянную точность времени. Разработанный драйвер показал хорошие результаты надежности, работая уже более пяти лет.

Есть желание собрать часы на базе этого драйвера с применением ламп ИН-18, но пока стоимость ламп меня пугает).

Спасибо, что дочитали до конца! Если статья понравилась, то вы знаете что делать. И как всегда, вопросы, пожелания, осуждение? :) — добро пожаловать в комментарии. До встречи в новых статьях!

Небольшой бонус, фото из архива:

Ссылки к статье:

• Модель корпуса часов

• Исходники проекта на GitHub (прошивка и проект платы)

Моё мобильное приложение для быстрого поиска и доступа к моим(и не только) самодельным устройствам.

Цель реализации:

• мониторинг основных параметров UPS на WEB странице, а также в представлении XML и JSON

• доступ к плате по WiFi. Сохранение параметров подключения

• сигнализация аварии - отправка сообщения на PHP скрипт по ссылке

• сбор информации о окружающей температуре и влажности

• сохранение настроек в EEPROM  FLASH

Детали

• Wemos D1 mini

• max3232 module без DB9 разъема

• разъем DB9 папа

• DHT-21 датчик температуры и влажности (опционально)

Схема простого подключения APC smart к RS232 COM порту ПК:

Код программы

В коде применены нестандартные библиотеки.

Помимо основной esp8266, ESP_EEPROM и WiFiManager

ups_alarm_script_url - ссылка на скрипт, для передачи алерта пропадания/появления питания, на email или телеграмм, в формате http://server/mail=  или похожем.

Основные Команды

Y        Enter smart mode    SM

R        Exit smart mode    SM

^A        Model string        SMART-UPS 700

^N 1,5s ^N        Turn on UPS

K 1,5s K    Turn off      

L        Input line voltage 

P        Power load %        000.0

Q        Status flags        08

    08 = on line, battery OK

    10 = on battery, battery OK

    50 = on battery, battery low

Z        Shutdown immediately    n/a

f        Battery level        099.0

Сообщения

!!!        нет входного напряжения

$        появление входного напряжения

Скетч для Arduino IDE

Пользуясь случаем, хотел бы передать привет все любителям esp

Для начала разберемся с физической частью. Так как реле у нас 5VDC а сам микроконтроллер 3.3 VDC, в финальном варианте у нас будет дополнительно установлена AMS1117, но на момент отладки она будет не нужна, так как на макетке есть вывод 5V. Подключение будет выглядеть так. Не обращайте внимания что модуль на 2 реле, он отличается только количеством реле.
GND -> GND
5V -> VCC
IO5 -> In1

Далее думаю нужно немного отойти от темы и вернуться к ней после создания своего ТГ бота. По ссылке вы найдете подробный гайд по его созданию. Обязательно сохраните токен бота, он будет необходим, так же желательно узнать свой ID, по ссылке выше это также есть. По этой ссылке есть описание библиотеки, которую мы будем использовать.

После создания бота, можно перейти к разбору кода, прошу критиков заметить, это мой кривой код, но он работает и мне этого достаточно:)

Качаем нужные библиотеки:

В поиск вписываем "FastBot"

Устанавливаем. Далее перейдем к коду. Код состоит из нескольких основных "этапов", в первой части мы указываем библиотеки и переменные, которые будем использовать в программе, вторая часть это функция при запуске микроконтроллера, обозначается как
void setup( ) { } - Все, что будет указано между фигурных скобок, будет относиться к этой функции. Эта функция запускается один раз при запуске.
Третья часть это функция которая работает по кругу, то есть постоянно исполняется на микроконтроллере и обозначается как
void loop() { } - Все, что будет указано между фигурных скобок, будет относиться к этой функции. Эта функция запускается по кругу до бесконечности.
Так же есть отдельные функции под определенные задачи, они отрабатывают только когда мы их вызываем.

Здесь вы можете найти подробное описание синтаксиса и как пишется код, также у Алекса есть канал на Ютуб где были видеоуроки на эту же тему. (как фанбой ей богу..)

Здесь мы видим часть с объявлением наших переменных и подключением библиотек.
Далее будет код и некоторые пояснения к ниму. Итак.

Разберем некоторые положения:
Как видите 15 строка у меня закомменчена, то есть все что идет после "//" не попадает в код и не обрабатывается программой. Закомменченый метод позволяет боту использовать "белый" лист, то есть он будет отвечать только пользователям с ID указанном в скобках-ковычках. В данном случае этот метод исключен.
Строки 26 и 31, в них указано, что при команде Off, положение RELAY(IO5) изменится на ВКЛ, т.е. на этот выход придет логическая единица(иначе говоря придет 3.3 вольта), а на команду On наоборот приходит ВЫКЛ (иначе говоря на выходе будет 0 вольт). Это сделано потому, что сам модуль реле управляется от обратного. Когда на входе модуля реле 0, реле включается и наоборот. Это конечно немного контр-интуитивно, но как есть.
Строка 20, в ней указан метод OTA, что расшифровывается как Over-The-Air. Этот метод позволяет нам прошивать наш контроллер не подключая его к компу, а прямо из ТГ бота. Для этого необходимо экспортировать прошивку как бинарный файл, а затем закинуть ее боту в чат. Делается это так:

И собсна сам результат работы контроллера в чате :

Если у вас будут вопросы, пишите в комментариях. Я понимаю, что для новичка все это выглядит как набор букв, но без изучения синтаксиса и языка никуда, это нужно просто пройти.. Но спешу заверить, что он не так сложен и не такой объемный как кажется. Так же, могу порекомендовать изучить примеры, что идут в комплекте с ArduinoIDE, найти их можно здесь

Дополнительно почти к каждой библиотеке идут свои примеры работы. В частности если вы хотите написать свой код, воспользуйтесь примерами нужной библиотеки, зачастую там уже есть готовые решения ее работы, которые можно скопипастить в свой код и использовать как вам нужно.

До встречи в следующих постах!