無線月相跟蹤器的制作教程

月相跟蹤器是一種小巧的半便攜式設(shè)備，允許你收集有關(guān)月球的重要信息。該設(shè)備報(bào)告了諸如可見光照，相位，月亮升高和設(shè)定時(shí)間等參數(shù)。

此設(shè)備對(duì)于對(duì)科學(xué)或天文學(xué)感興趣并提供出色的桌面辦公室裝飾的任何人都是必不可少的。

該項(xiàng)目相當(dāng)簡(jiǎn)單，需要連接互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，如ESP32，但您可以隨時(shí)調(diào)整代碼，使用WiFi屏蔽，以太網(wǎng)屏蔽或任何其他互聯(lián)網(wǎng)連接您可能擁有的設(shè)備。 Lunar Phase Tracker設(shè)計(jì)用于處理鋰聚合物電池和非常省電的電子墨水顯示屏，它不僅可以提供精彩的屏幕，而且即使斷電也可以保留最后的圖像！

第1步：注冊(cè)天文信息

這一步絕對(duì)必要（雖然很無聊）因?yàn)槲覀冋谑褂迷诰€API收集我們的信息。雖然可以計(jì)算月相，照明等，但這樣做是一項(xiàng)繁瑣的工作。我們使用的API提供來自實(shí)時(shí)氣象站和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最新信息，因此我們收到的數(shù)據(jù)是真實(shí)世界的結(jié)果，而不是計(jì)算值的結(jié)果。

前往Weather Underground，點(diǎn)擊“注冊(cè)”并填寫您的所有信息。該帳戶完全免費(fèi)，您的API調(diào)用也是如此，只要您每分鐘不要求太多結(jié)果或每天超過500個(gè)請(qǐng)求。請(qǐng)務(wù)必將此頁面添加為書簽，您可以隨時(shí)返回并使用API進(jìn)行天氣統(tǒng)計(jì)和其他重要信息。創(chuàng)建帳戶后，轉(zhuǎn)到API站點(diǎn)，單擊“購(gòu)買密鑰”并選擇免費(fèi)計(jì)劃，您只需輸入一些詳細(xì)信息，您就會(huì)遇到devoloper 密鑰ID的問題。 此ID對(duì)您而言是唯一的，應(yīng)保密。我在示例Arduino代碼中提供了我的密鑰，稍后我們將對(duì)此進(jìn)行介紹。我們非常歡迎您使用我的密鑰ID進(jìn)行測(cè)試，但我強(qiáng)烈建議您自己注冊(cè)。

獲得您的唯一ID后，您可以繼續(xù)查看Astronomy API信息，即老實(shí)說非常光鮮您將找到一個(gè)如下所示的簡(jiǎn)單示例：

http：//api.wunderground.com/api/8c6dc2e5c6f36de9/a 。..

此URL非常重要，因?yàn)檫@個(gè)是我們提供制作項(xiàng)目所需的所有信息的原因。來吧，點(diǎn)擊鏈接，你會(huì)看到悉尼的結(jié)果，如月相，照明和其他好的信息?？匆幌耈RL，我們將看到悉尼，澳大利亞以及以“8c6dcwe 。..”開頭的長(zhǎng)代碼。該代碼是我們之前提到的密鑰ID。使用您的唯一ID更改該代碼并查看其工作原理，您應(yīng)該得到完全相同的結(jié)果。嘗試游玩地點(diǎn)。對(duì)于我自己在南非，我使用約翰內(nèi)斯堡和ZA。

第2步：組件

所以現(xiàn)在有趣的東西。我們需要一些組件，而不是很多組件，并且它們都不是非常昂貴的，我已經(jīng)為我使用的組件提供了Amazon鏈接。請(qǐng)記住，如果您喜歡編程，請(qǐng)隨意使用您可用的任何顯示器或互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。對(duì)于我的構(gòu)建，我使用了以下內(nèi)容：

Waveshare E-Ink SPI 4.2“SPI顯示器

ESP32開發(fā)板（通用）

Adafruit Power Boost 500

5000mAh Lipo電池組

Stripboard（Protoboard）

您將需要基本工具，例如：

烙鐵

焊料

萬用表

卡尺

鉆頭用于分隔原型板上的軌道

電線

線夾

膠水（熱膠將起作用）

安裝了Arduino IDE的筆記本電腦

唯一的高級(jí)您可能需要的工具是制作外殼的3D打印機(jī)。如果您沒有，那就好了，用木頭和手鋸或任何可用的東西制作外殼。是的，我的3D打印機(jī)老了，塵土飛揚(yáng)。/p》

第3步：計(jì)算機(jī)軟件

在我們開始研究電路和編程之前，我們首先需要最新版本的Arduino IDE，可以在這里找到。

由于我們使用帶有Arduino核心的ESP32，w e需要在Arduino IDE上安裝此核心。按照Github的這個(gè)簡(jiǎn)單指南，它向您展示了您需要使用的軟件和配置，以便在Arduino IDE中使用您的ESP32開發(fā)板。

我們還需要兩個(gè)額外的庫(kù)來使我們的系統(tǒng)正常工作。第一個(gè)是Arduino JSON庫(kù)，它允許我們讀取和解析JSON請(qǐng)求，這正是我們從Weather Underground獲得的。您可以從我的個(gè)人Dropbox或下面的下載這兩個(gè)庫(kù)。獲得文件后，將其解壓縮并放入Arduino庫(kù)文件夾中。它通常位于C： Users YOUR_NAME Documents Arduino libraries。確保你重新啟動(dòng)你的IDE，否則Arduino不會(huì)拿起新的添加。主要的Arduino SRC代碼也在該文件夾中。該庫(kù)還包含Waveshare顯示提供的樣本的修改版本。這些文件已被改變?yōu)樵贓SP32模塊上運(yùn)行其GPIO，我已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)新的“字體”，其中包含了月亮各個(gè)階段的所有圖像。

第4步：電路

好的，所以這個(gè)電路非常簡(jiǎn)單，只需要幾個(gè)元件和電線。

一般的想法是我們有一個(gè)Lipo充電器電路，一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器給我們5V，然后是ESP32開發(fā)套件，它將電壓降至3.3V。此3.3V也用于Waveshare電子墨水顯示屏。是的，由于升壓然后用線性穩(wěn)壓器降壓，但效率稍低，但ESP32工作在非常可怕的電壓范圍內(nèi)。大約2.5 - 3.6V。這不適用于電池項(xiàng)目，特別是那些使用鋰聚合物電池的項(xiàng)目。

基本接線如下：

升壓轉(zhuǎn)換器 5V輸出 - 》 Vin ESP32開發(fā)套件上的＆GND

ESP32 3.3V - 》 3.3V＆GND 電子墨水顯示器

ESP32 PIN 18 - 》 CLK 電子墨水顯示器

ESP32 PIN 23 - 》 DIN/MOSI 電子墨水顯示器

ESP32 PIN 5 - 》 CS/SS 電子墨水顯示器

ESP32 PIN 32 - 》 DC 電子墨水顯示器

ESP32 PIN 33 - 》 RST 電子墨水顯示

ESP32 PIN34 - 》忙》 電子墨水顯示

你可以看到接線非常簡(jiǎn)單，我的DIY板只需要大約15分鐘的時(shí)間來構(gòu)建。在供電之前一定要用萬用表檢查是否有短路。

我還從我的ESP32和Lipo升壓板上取下了LED，以便在睡眠模式下節(jié)省大約40mA的電量。這將有助于電池持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。如果您愿意，可以實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)，省電電路，自動(dòng)斷開等。您可以擴(kuò)展此項(xiàng)目并使其盡可能復(fù)雜。

第5步：代碼

可以在步驟3 期間在提供的文件夾中找到代碼，也可以從下面下載.ino文件。您將需要安裝步驟3中提到的關(guān)聯(lián)庫(kù)，以使所有內(nèi)容協(xié)同工作。由于代碼是在工作條件下提供的，因此對(duì)于此步驟沒有太多要說的。確保在測(cè)試程序之前輸入您的SSID和網(wǎng)絡(luò)密碼，您始終可以運(yùn)行ESP32 WiFi掃描以檢測(cè)附近的任何無線網(wǎng)絡(luò)，但在我的程序中，網(wǎng)絡(luò)信息僅在代碼和代碼中設(shè)置。也許你可以修改它來詢問你想要連接到哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)：）

代碼非常簡(jiǎn)單，我會(huì)花一些時(shí)間在接下來的幾周內(nèi)對(duì)它進(jìn)行評(píng)論和改進(jìn)。我們基本上連接到網(wǎng)絡(luò)，在我的情況下，我的家庭網(wǎng)絡(luò)。然后，我們嘗試連接到Weather Underground并從網(wǎng)頁接收J(rèn)SON文本。然后使用ArduinoJSON庫(kù)進(jìn)行提取。或者將JSON代碼解析為char數(shù)組或字符串，允許我們?cè)趯⒅碉@示給用戶之前對(duì)其進(jìn)行操作。最后一段代碼嚴(yán)格用于編程GUI，并通過反復(fù)試驗(yàn)完成。我查看了顯示，增加或減少了資產(chǎn)位置并再次運(yùn)行代碼，直到我對(duì)字體大小，布局和圖像的外觀感到滿意為止。

我為ESP32實(shí)施了深度睡眠例程以節(jié)省電力。默認(rèn)值為60秒，但我建議您將值更改為一小時(shí)或兩小時(shí)，因?yàn)楦虏粫?huì)發(fā)生至少幾個(gè)小時(shí)。該示例接受秒數(shù)，因此請(qǐng)確保正確執(zhí)行轉(zhuǎn)換。

我還使用The Dot Factory程序?yàn)樾伦煮w生成十六進(jìn)制數(shù)組。該字體用于生成月相的“圖像”。如果您想編輯字體文件，請(qǐng)確保使用上述程序進(jìn)行生成。這有點(diǎn)令人困惑，因?yàn)镋-Ink庫(kù)沒有很好地記錄，我的大部分成功歸功于試驗(yàn)和錯(cuò)誤。當(dāng)我花更多時(shí)間使用此代碼時(shí)，我將更新Instructable以提供有關(guān)我的發(fā)現(xiàn)的更多信息。

用于月相的字體必須按照標(biāo)準(zhǔn)的ASCII布局進(jìn)行。如果在EPD-master文件夾中打開font24，則可以看到第一個(gè)圖形由空格標(biāo)識(shí)的布局，第二個(gè)是“！”。 （感嘆號(hào)）等。您將看到我在代碼的最后一位（函數(shù)getLunarChar）中使用數(shù)字3或主題標(biāo)簽符號(hào)拉出相關(guān)字體。這是因?yàn)锳rduino期望ASCII標(biāo)準(zhǔn)從32到127.因?yàn)槲覀兪褂玫淖煮w與實(shí)際字體無關(guān)，而是與月相圖形矩陣無關(guān)，我們需要確保ASCII字符引用我們選擇的月相圖像。這意味著使用了！我們的月相字體顯示了該列表中的第二個(gè)月相圖形。如果你看一下月相字體，你會(huì)看到一大堆月相，都有不同的照度。將來我會(huì)添加更多代碼來使用我們實(shí)現(xiàn)的所有圖形。目前我們只使用了一些，但是圖形已經(jīng)在月相字體中實(shí)現(xiàn)，只需要在代碼中實(shí)現(xiàn)就可以使用它。

第6步：最終匯編

構(gòu)建的最后一部分最令人滿意的是裝配過程。我設(shè)計(jì)并3D打印了一個(gè)適合我的電路板的外殼。該項(xiàng)目非常DIY，沒有專業(yè)的PCB或單一的標(biāo)準(zhǔn)布局。在大多數(shù)情況下，我使用的盒子足夠大，可容納您選擇使用的任何脂肪充電器或升壓轉(zhuǎn)換器。只要它們提供與本Instructable中提到的相同的基本功能，那么你應(yīng)該沒問題。

我用4個(gè)螺絲將機(jī)箱的頂部和底部一半固定在一起，用熱膠粘住我的DIY電路。我用了一些很小的膠水來裝電池，但如果我有更多的時(shí)間，我會(huì)為所有的電子產(chǎn)品定制支架。

我還決定為背面的鎖定按鈕打個(gè)洞。這會(huì)將電池與升壓轉(zhuǎn)換器斷開連接，如果您不打算24/7全天候運(yùn)行設(shè)備，這將非常有用。不幸的是，即使您的ESP32處于深度睡眠模式，升壓轉(zhuǎn)換器仍會(huì)使用電源。

總體而言，我對(duì)結(jié)果非常滿意。我在使用ESP32的過程中學(xué)到了很多東西，并且可以看到自己將來將它用于各種項(xiàng)目。