Проводной/беспроводной метеодатчик (2 х T°C, RH%, P mmHg) с дисплеем (или беспроводная версия без дисплея)

Это проект 2019 года, он уже давно опубликован на РадиоКоте.

Но только сейчас дошли руки перетянуть его к себе в блог.

Что умеет метеодатчик:

• Поддержка датчика DS18B20 (температура)
• Поддержка датчика ВМЕ280 (температура/влажность/давление) или BMР280 (температура/давление)
• Отображение напряжения питания и информации с датчиков на ЖК-дисплее 84*48 пикселей (NOKIA 3310/5110) - для возможности использования модуля в автономном режиме
• регулировка контрастности дисплея (кнопки "+" и "-")
• Отправка информации с датчиков и напряжения питания по последовательному порту (9600,8,N,1), выход Тх - открытый сток (открытый коллектор)
• Отправка информации с датчиков и напряжения питания по радиоканалу с применением модулей JDY-40 (UART-удлиннитель).
• Посадочное место под JDY-40
• Диапазон питания 2.5..5 вольт (в случае применения DS18B20 - 3..5 вольт)
• Встроенный LDO-стабилизатор (для возможности питания 3.6 вольтовых ВМЕ/ВМР и JDY-40) при питании выше 3.6 вольт...
• Программная калибровка измерителя напряжения батарейки, выполняется при питании от стабилизированных 3.30 вольт.
• Подсветка дисплея
• Поддержка Li-Ion-аккумуляторов без встроенной защиты
• Режим дополнительного датчика, его показания принудительно заменяют показания встроенных в часы датчиков - это для часов TouchClock-2

Графическая библиотека

На данный момент я написал и начал использовать уже третью версию своей графической библиотеки.

В соответствии с ранее описанной парадигмой - это абстрактная библиотека верхнего уровня, которая оперирует с графическими примитивами и ничего не знает о дисплее.

Библиотека оперирует 16-битным цветом (RGB565) вне зависимости от применяемого дисплея.

Библиотека позволяет рисовать на дисплее линии, окружности и прямоугольники (с заливкой и без), выводить описанные ранее растровые спрайты, рисовать "черепашью" графику, работать с оверлеем в ОЗУ.

Инструмент сжатия изображений

Маленькая новость. Возможно, у меня появится соавтор. Обсуждение пары моих устройств вылилось в более широкое общение. И обмен идеями возродил одну старую задумку. Во всяком случае, эту идею коллега сейчас обдумывает и, возможно, обкатает на большом ПК.

А теперь вернемся к графике. 2 месяца назад я писал про алгоритмы сжатия графики. Алгоритмы простые, но позволяют немножко сжать растровую графику.

Но теория теорией, а практика - практикой. Никто в здравом уме не будет попиксельно разбирать картинку и высчитывать биты на бумажечке. Соответственно, нужен какой то инструмент.
И он у меня есть.

Растровые шрифты и оптимизация занимаемого места

Продолжим разговор о выводе информации на графические дисплеи средствами недорогих микроконтроллеров.

Ранее я писал про абстракцию пользовательской графики от типа дисплея и способа его подключения, а так же вскользь упомянул о шрифтах и занимаемом ими месте в дефицитной памяти недорогих микроконтроллеров.

Теперь настала пора поговорить про шрифты немножко подробнее.

Любой символ растрового моноширинного шрифта - это фиксированный прямоугольник, ширина и высота которого определяют размеры символов этого шрифта. Моноширинный шрифт - это такой, у которого для всех символов отведено одно и то же пространство по ширине, будь это узкий символ "!" или широкая буква "Ш".

И символ в этом прямоугольнике ничем не отличается от простой растровой картинки, где на пиксель приходится один бит. 

Таких символов в таблице ASCII - 256. Первые 32 символа - служебные и непечатаемые символы, потом 96 символов - латиница, цифры, знаки препинания и различные спец.символы.

Вторые 128 символов отведены под региональные символы. В частности, кириллица занимает 72 символа.

Рассмотрим несколько методов сохранения шрифтов.

Сжатие изображений или Как запихнуть большую картинку в маленький микроконтроллер

Ранее я писал, что применение графических дисплеев в устройствах на микроконтроллерах выводит взаимодействие с пользователем на совершенно другой уровень.
Но цена этого уровня - это гораздо больший объем данных, которые должен хранить и обрабатывать контроллер. 

Если на алфавитно-цифровом дисплее со встроенным знакогенератором для вывода текста нужно сохранить в памяти контроллера только сам текст, то для графического дисплея, кроме самого текста, нужно хранить в памяти еще и шрифт, которым этот текст будет нарисован на дисплее.

Для приведенного выше примера один символ - это 5х7 точек. 35 бит. 5 байт.
Для сохранения первой половины печатных символов ASCII - спец.символы, цифры, большие и маленькие английские буквы - это 96 символов - нужно 5 * 96 = 480 байт.
Если же к этому добавить еще и кириллический алфавит (+72 символа), то получим 840 байт.

Но шрифт 5х7 точек - он маленький, хорош для дисплеев с большим размером пикселей. А современные недорогие и доступные радиолюбителю дисплеи, особенно цветные, имеют достаточно высокую плотность пикселей. Например, TFT IPS дисплей с диагональю 1.51" имеет разрешение 240х240 пикселей. На этом дисплее вышеуказанный текст шрифтом 5х7 точек будет высотой порядка 1 мм.

Кому нужен текст размером в миллиметр?

Соответственно, нужен шрифт побольше. Символ шрифта 14х21 точку занимает 294 бита или 37 байт. 168 символов - это 6216 байт.

А если кроме шрифтов, нужно еще и картинки выводить ?

Графика для микроконтроллера - 3 уровня абстракции.

 

Часть устройств, проектируемых на микроконтроллерах, должна взаимодействовать с пользователем. В частности, что то пользователю сообщать, показывать, сигнализировать....
Это может быть один или несколько светодиодов, это может быть 7-сегментный дисплей...
Или алфавитно-цифровой дисплей, позволяющий отобразить пользователю определенный текст.

Но по сути - это все отображение дискретной информации, ограниченной возможностями устройства отображения.
Светодиод может гореть, может не гореть, может мигать. 7-сегментный дисплей может отобразить любую цифру и определенное количество букв. Алфавитно-цифровой дисплей может отобразить любой текст в соответствии с "вшитым" в него знакогенератором. Если дисплей поддерживает загрузку пользовательских символов - тут немножко легче. Можно попытаться добавить недостающие символы. Даже нарисовать какое то изображение при помощи псевдографики.
Но есть такие задачи, когда таких средств  отображения недостаточно.

И тогда на сцену выходят графические дисплеи.
Их много разных. Есть черно-белые, есть цветные. Есть маленькие, есть огромные.

Использование таких дисплеев - сплошные плюсы. Можно отобразить картинку. Можно нарисовать график. Можно вывести текст любым шрифтом и в любом виде. 
Всё, до чего дотянется фантазия разработчика (но в пределах возможностей примененного дисплея).

Новые дисплеи для тестера аккумуляторов

Поскольку есть много жалоб на дисплей "от Нокии", который я применил в тестере литиевых аккумуляторов, я нашел свободную минутку и попробовал адаптировать прошивку тестера к парочке других дисплеев разрешением 128х64 пикселя.

Это дисплей на контроллере ST7565 и OLED-дисплей на контроллерах SSD1306 и SH1106.

ST7565

(фоточка с алиэкспресса и чего там иероглифами написано - я не знаю, сорри)

Недельный таймер с приоритетной блокировкой

Предыстория

У нас в доме нет централизованного горячего водоснабжения. Есть индивидуальные газовые проточные водонагреватели.Ну или просто - газовые колонки. 

И в какой то момент времени было принято решение отказаться от использования газового нагревателя в пользу электрического накопительного водонагревателя. Он же - бойлер. Меньше расход воды, электрика дешевле...

Сказано - сделано. Был куплен 2кВт-бойлер. Что бы не тащить отдельную электролинию к распределительном щитку, розетка для бойлера была подключена параллельно одной из групп кухонных розеток. Основное использование этой группы - электрочайник, и непериодическое - всякие миксеры, блендеры и т.д. 
Эта группа розеток защищена 16-амперным автоматом. 16 ампер - это порядка 3.3 кВт.
Чайник 2.2 кВт, бойлер - 2 кВт. Вместе 4 кВт. Непорядок. 
На паре транзисторов, датчике тока и 12-амперном реле было собрано реле приоритета. 
При превышении определенного потребления по кухонным розеткам бойлер, как второстепенная нагрузка, отключался.

В какой то момент это реле "обмикропроцессорилось", включившись в сеть "умного дома". И функционал стал обрастать всякими "плюшками".  К примеру, включением и отключением бойлера, как второстепенной нагрузки при превышении общего потребления по другим линиям. Ибо выделенная мощность на квартиру - 5 кВт. 

С приходом двухзонного учета электроэнергии (с 23:00 до 7:00 электрика дешевле в 2 раза) возник вопрос, а нужно ли греть бойлер днем? 100 литров хватает на бытовые нужды. А вечером можно и нагреть.
И в контроллер управления питанием бойлера добавился недельный таймер с получасовыми интервалами. 

В какой то момент времени возникла необходимость сделать аналогичный таймер родственникам. Это должно быть автономное устройство, которое может настроить любой человек.

В результате и родился данный проект.

Недельный таймер с приоритетной блокировкой

Краткие характеристики управляющего модуля:

• Встроенные часы с календарем и поддержкой перехода на сезонное время
• Резервирование хода часов (батарейка CR2032)
• Недельный график с 30-минутными интервалами
• Принудительное отключение нагрузки при получении сигнала по приоритетному входу
• Регулируемая задержка отключения по приоритету от 1 до 30 сек., с шагом 1 сек.
• Ручное включение нагрузки с возможностью отключения через 1,2,3 или 4 часа
• Ручное отключение нагрузки
• 2 разнесенных по времени на 200 мсек сигнала управления нагрузкой (для возможности комбинированного управления при помощи реле и симистора)
• Светодиодная индикация включения нагрузки и наличия питания
• Защита от перегрева с настраиваемым порогом срабатывания 60...90° и гистерезисом 10°С.
• Управление - энкодер + кнопка
• Отображение информации - OLED-дисплей
• Питание +12 вольт, до 50 мА

ZUBR-D340y - реверс схемы

 

Жило-было у меня реле напряжения. 10 с копейками лет прожило. Но последние несколько месяцев стало вести себя все хуже и хуже. Электричество стало отключаться с завидной периодичностью.

Возник вопрос - как проверить, это у нас проводка 1946 года глючит или реле выделывается? Нужно или замутить независимый логгер сетевого напряжения, или взять заведомо исправное реле.

Логгер, конечно, есть в далеко идущих планах, но это очень далекие планы. Поэтому я психанул и купил новое реле. Как оказалось - проблема не в проводке, а в старом реле.

Поскольку новое реле уже стоит и работает - надо посмотреть, что есть в старом.

Ниже - просто срисованная с плат схема реле напряжения Зубр D340y

Тестер литиевых аккумуляторов

Возникла необходимость проверить пару мелких литиевых аккумулторов. 200 и 280 "махов".

Вариант 1. Зарядить аккумулятор, нагрузить на резистор, засечь время и ждать. 
Неточный. Можно провтыкать и переразрядить.

Вариант 2. Подключить разряженный аккумулятор к БП, у которого ограничение 4.25 вольта и ограничение тока. Т.е. сначала в режиме CC заряжается до 4.25В, потом БП переходит в CV и доливает остатки заряда.
Тоже неточный. Можно провтыкать момент перехода из CC в CV и окончание заряда.
Плюс надо сначала разрядить. см. пункт первый.

Вариант 3. Собрать какую то автоматизацию на макетной плате с применением микроконтроллера. Ну тут только макеткой не обойтись, надо бы попаять немножко.

Вариант 4. поискать что то готовое.
По быстрому на радиокоте нашлось 2 конструкции.
1. Тестер всяких-разных аккумуляторов от Shodan-а на ATMEGA8 и 7-сегментнике.
2. Тестер литиевых аккумуляторов от eufs. Тут применен цветной дисплей от СониЁриксона и ATTINY26 в качестве мозга.

Варианты 1 и 2 - матушка лень обломала. Вариант 3 - туда же. Вариант 4 - делать чужое - это надо делать, на макетке не выйдет. Плюс нельзя добавить свои плюшки.

Вроде ради двух аккумуляторов городить какой то огород - нехорошо. Но некоторые товарищи уговорили. 
В результате родился Вариант 5. Сделать своё.

Но поскольку вещь как бы не очень востребованная лично мною - см. выше, надо проверить 2 (два) аккумулятора, то покупать что то дополнительно  не правильно. Надо сделать "из говна и палок" - т.е. из той комплектухи, что есть дома.
В результате был использован МК ATMEGA328, дисплей "от Нокии" 84*48 пикселей, операционник LM358, зарядник TP4056, ИОН TL431 ну и по мелочи деталек...

В результате таки что то получилось.

Получившийся прибор умеет следующее:

• Питание - 5 вольт.
• Измерение внутреннего сопротивления батареи
• Заряд аккумулятора фиксированными токами 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 мА
• 3 режима разряда аккумулятора - фиксированный ток (CC), фиксированное сопротивление (CR) и фиксированная мощность (CP)
• В режиме разряда фиксированным током - поддержка разрядных токов 10, 20, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 мА
• В режиме разряда на фиксированное сопротивление - эмуляция сопротивлений 9, 10, 11, 12, 14, 16, 20, 30, 50, 100, 220, 440 Ом
• В режиме разряда с поддержанием постоянной мощности - 25, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1400 мВт
• Комбинированный режим - предварительный заряд, потом разряд, потом заряд
• График разряда/заряда
• Звуковой сигнал окончания рабочего цикла - 0..60 сек
• Мигание подсветкой дисплея по окончании рабочего цикла - 0..60 сек
• Звуковое подтверждение нажатия кнопок (отключаемое)
• Защита TP4056  от неправильного подключения аккумулятора
• Калибровка измерителей разрядного/зарядного тока и напряжения
• Настройка контрастности дисплея и полярности подсветки дисплея
• Возможность заданием коэффициента в меню калибровки и заменой нескольких элементов схемы увеличить зарядный/разрядный ток в 2 раза - т.е. до 1А. 
• Интерфейс - english, українська, русский
• NEW! возможность подключения дисплеев 128х64 пикселя - OLED на контроллерах SSD1306 или SH1106 и LCD на контроллере ST7565. Подробнее - тут.

Ми вистоїмо! Ми переможемо! Слава Україні!

Во время попытки оккупации моей родной страны одной наглой соседней державой с плешивым ублюдком во главе сложно чем-либо заниматься. Спасает то, что есть работа и её надо работать.

На новое творчество нет ни сил, ни желания. И даже написать новую статью - не могу. При том, что мне есть что показать. 

А просто сидеть и ждать - сил тоже нет. Поэтому буду потихоньку перетаскивать сюда написанное и ранее опубликованное на радиокоте.

#Русский военный корабль - иди нахуй!

Russia: Z!
Ukraine: Ctrl-Z.

Генератор-имитатор счетчика Гейгера

 

В процессе разработки "измерителя радиации" RadAlert возникло желание проверить его работоспособность на чем то более точном и мощном, нежели пакетик калийных удобрений.

После некоторых раздумий, чтения форумов, консультаций у форумчан радиокота родилась в голове следующая мысль.

Известно, что счетчик при пробое должен посадить анодное напряжение на 50+ вольт. При этом длительность пробоя - несколько десятков микросекунд.

Если вместо счетчика Гейгера подключить высоковольтный транзистор и открывать его на эти 20-30 микросекунд - можно имитировать импульсы от счетчика. Но счетчик просаживает напряжение всего на 50 вольт, а не до нуля, как это сделал бы транзистор. Соответственно, в коллекторную цепь транзистора решено включить гирлянду стабилитронов суммарным напряжением стабилизации 300-320 вольт. В таком случае открытый транзистор будет имитировать просадку высокого напряжения до напряжения стабилизации. Тем самым более точно будет имитироваться работа счетчика Гейгера, да и работа генератора высокого напряжения заодно будет проверена - если высокое просядет ниже 300-320 вольт - импульсы перестанут подсчитываться прибором.

Защита дверного звонка

 В интернетах есть некое количество страшных историй про сгоревшие дверные звонки типа "Дин-Дон" от замкнувших кнопок... Кнопка сломалась, контакты остались замкнуты, 220 Вольт постоянно на катушке электромагнита, катушка греется, горит и поджигает все вокруг....

И в течении вечера была сделана простая защита звонка от таких ситуаций, которая и предлагается в этом материале.

Автоинкремент версии при компиляции C/C++ проекта

Несмотря на то, что в современных IDE есть встроенные средства инкремента номера версии, мне захотелось чего то своего, с девочками и преферансом. Ибо то, что предоставляется - это зачастую числовое значение, которое просто увеличивается от 1 и до упора. А хочется, например, строковую константу, да со своим форматом. Да с возможностью изменения/сброса в любой момент.

Я хочу просто где то в отдельном .h-файле записать строчку типа

#define FIRMWARE_VERSION        "1.01.0001"

и что бы при каждой компиляции (или не при каждой) проекта последняя часть версии (0001) увеличивалась на 1. Причем не важно, строковый это дефайн будет или числовой (без кавычек).

Ну и за вечер накидал я себе некую консольную программку.

Огненная лампа на WS2812 по мотивам лампы Гайвера - схема

Я тут подумал, я выложил подробный алгоритм генерации пламени, показал лампу...
А схему не выложил. 
Соответственно, исправляю эту досадную ошибку.

Дралоскоп-TV

 Он же - козлотрон из телевизора.

Эта штука знакома большинству тех, кто когда то был студентами. И не только.

Технологий козлотрона было много. но смысл один и тот же - копирование чертежа на просвет.

Это и стекло на двух стульях и настольная лампа снизу, и специальные короба с подсветкой и стеклом сверху. И куча других вариаций.

 
Интернетные фото

На самом деле областей применения козлотрона больше, нежели только "козлить начерталку". Например, задний/нижний свет при предметной съемке. Особенно для прозрачных и полупрозрачных предметов.

Мне в свое время попал в руки 22" телевизор с разбитой матрицей.

По большому счету из таких битых телеков мало что можно взять. 

Это блок питания, панель подсветки. Пара динамиков. 5 кнопочек... И всё... Плата процессора/тюнера - ну в хозяйстве оно малополезно. Мне во всяком случае. 

Блок питания в телеке - 12 вольт + управляемая повышайка для подсветки. На выходе там порядка 42 вольт при токе подсветки 250-300 мА. Блок питания уехал в электрозамок. Осталась подсветка с битой матрицей. Матрица ушла в мусорку, осталось запустить подсветку.

RadAlert-2. Радиационный показометр.

Версия прошивки 2.066 от 15.02.2022г.

Где то в 2019 году мне захотелось, что б в доме был дозиметр - прибор, который умеет "мерять" радиацию. И что б он себе просто лежал на полочке, постоянно включенный и заверещал, когда фон вдруг подскочит выше установленного порога (надеюсь, мироздание этого не допустит).

Прибор - это, наверное, громко сказано. Ибо ни поверки нет, ни калибровки по контрольному источнику... В общем. не прибор, а показометр...

Соответственно - требования были простые:
- лежать на полочке долго-долго от одного заряда батарейки
- помнить какую то историю радиационного фона.

Под это дело подходил описанный на радиокоте "Нанит". Ну - почти подходил.

Хотелось
 а) на датчике СБМ-20, хоть он и больше
 б) что то своё. что б все хотелки не впихивать в чужой код, а написать свои
 в) поскольку я на тот момент начинал "щупать" STM32 - хотелось сделать на STM-ке....

В результате был сделан прибор на контроллере STM32F103C8, дисплее "от NOKIA 5110", с практически полным повторением высоковольтной части "Нанита", принципа накачки высокого напряжения и заимствованием части алгоритмов. Я уже его описывал в начале этого года. 

Изначально прибор был собран в большом пластиковом корпусе BOX Z-14 размерами 150х49х22 мм.

Там поместилось всё, включая трехуровневый фонарик. И места ещё оставалось много.
Потом еще был печатный корпус, чуть меньше в габаритах. У этого корпуса были свои недостатки... Ну и внешний вид был не самый идеальный.

И в какой то момент на глаза попался "брусочек" BOX Z-115 размерами 105х30х21,5 мм. Он доступен в черном и светло-светло-сером цветах.

Не лает, не кусает, а в дом не пускает

Автономный контроллер доступа

Маленькая предыстория

На общей двери в тамбур на 4 квартиры умер очередной замок. Что подстегнуло меня реализовать мысль, которую я думал уже долгое время.

А именно - купить нормально открытый электрозамок, спаять (или купить) читалку для бесконтактных ключей, сделать контроллер и вкорячить это все на входную дверь.

Прописать в контроллер ключи от домофона для всех жильцов и иметь на связке ключей на одну железку меньше.

Эти мысли были медленные и вялотекущие, пока замок не умер.

В результате был куплен недорогой запирающий механизм

И компактная читалка для ключей стандарта EmMarine 125 кГц.

Читалка имеет интерфейс Wiegand 26/34, осталось только сваять на коленке контроллер для этой всей кухни.

Косвенное обращение к функции в языке Си

Мини-памятка для начинающих С-водов.

Переменная-указатель на функцию. Как сделать и как пользоваться.

Когда пультов больше чем рук

Обновлено 19.08.2021 

Универсальный обучаемый пульт или как не стать Шивой Многоруким

(картинка из Интернета)

Что умеет пульт.

Обучаемый пульт - это пульт, который может запомнить ИК-посылку от другого пульта и потом пытаться ее воспроизвести. Но поскольку форматов команд пультов в мире многое множество - задача становится нетривиальной. Особенно для микроконтроллера ATMEGA8.

Но я надеюсь, что я эту проблему решил хотя бы частично.

Краткие зарактеристики:
Контроллер ATMEGA8A
30 кнопок
Питание 3-5 вольт
Индикация напряжения батарейки, контроль посылки (2 светодиода - красный и зеленый)
Потребление в ждущем режиме ~2 мкА

Пульт распознает несколько распространенных форматов и пытается их эмулировать согласно спецификациям. Неизвестные форматы так же анализируются и пытаются воспроизводиться.

Распознаваемые форматы с эмуляцией согласно спецификаций:

• SONY (SIRC-12, -15, -20 bit), 40 кГц
• NEC, 38 кГц
• SAMSUNG, 38 кГц
• SHARP, 38 кГц
• JVC, 38 кГц
• RC5 (Philips), 36 кГц

Типовые форматы, эмулируются с несущей 38 кГц :

• Формат с постоянными паузами, кодирование осуществляется длиной импульса, возможен отдельный стартовый импульс (как у SONY). До 64 бит данных.
• Формат с постоянными импульсами, кодирование осуществляется длиной паузы, возможен отдельный стартовый импульс и стартовая пауза (как у NEC). До 64 бит данных.
• Формат с постоянными импульсами, кодирование различными длинами пауз (как SHARP). До 64 бит данных.
• Формат с постоянным периодом следования импульсов, кодирование длиной импульса.

Нераспознаваемые форматы эмулируются с несущей 38 кГц.

• Такие форматы посылок пульт так же пытается записать, анализируя длины импульсов и пауз, что бы их потом воспроизвести. В зависимости от сложности формата пульт может сохранить до 16 или до 32 импульсов. Про такое сохранение будет чуть ниже.

Изначально пульт был сделан в 12-кнопочном варианте, в корпус автомобильного пультика на руль. Но потом схема "повзрослела" до 30 кнопок.

К повторению предлагается вариант в 21-кнопочный китайский пульт "IR remote control HX1838 for Arduino" либо макси-версия - 30-кнопочный пульт с тактовыми кнопками - плата размерами 115*40 мм.