在nRF52上带有电子纸的迷你温度计和湿度计-或制造商尚未发布的温度计

向所有Habr读者致以问候!我想与您分享我的新开源项目。从文章的标题可以很明显地看出,我们正在谈论一种带有电子墨水显示屏的温度和湿度传感器。很长时间以来,我一直试图以arduino模块的形式设计带有这种显示器温度传感器。从那时起,电子墨水显示器这一主题引起了我的兴趣。



该项目的目标是开发一种微型传感器,其尺寸可与传统的无线温度传感器相媲美,但同时可在设备本身上获得数据输出。在所有这些条件下,该设备都可以使用小电池长时间工作。这是怎么回事,请评估,不要忽略评论。







该传感器在nRF52芯片上工作,为此项目选择了MINEW的模块。该模块很小,有18个引脚,其中13个是gpio,两个天线选件是印刷的和陶瓷的,还有几个芯片选件,nRF52810和nRF52832,安装在该模块上,与公司管理层简短交谈后,他们毫无疑问地将nRF52811芯片放在这些模块上...因此,顺便说一句,我收到了我的第一批811s,而且价格比我从俄罗斯供应商那里购买芯片的价格低了一半半,但这是另外一回事了。该模块具有DC-DC版本和石英表。模块尺寸12mm x 15mm。有一个金属屏幕。





从电子墨水显示产品线来看,选择自然落在屏幕尺寸为1.02英寸的相当新的型号上。一英寸电子墨水的成本为500卢布,这对我来说似乎可以接受。该显示器板的开发中的小困难是由其连接器(间距为0.5mm的30引脚FPC)引起的。 FPC连接器的宽度比显示器本身的宽度大得多,这给设计带来了不便。但是,用显示屏捆扎起来更容易,它比其他型号要简单得多(数据表GDEW0102T4)。





从各种数字温度和湿度传感器中,我决定继续使用sht20传感器,我已经拥有了足够多的传感器,它们足够简单,价格合理,尺寸方便。同样,可以将优点之一称为这样的事实:如果需要,可以代替sht20轻松安装sht21,si7020,si7021,htu20d,htu21d和hdc1080,但是后一种选择不是很好;)。



为传感器设计了2个板,其中一个用于屏幕及其绑带,第二个用于无线电模块,温度和湿度传感器以及一个电池。电路板尺寸的关键参数是屏幕和电池尺寸。在装有屏幕的板上,有用于固定板子到外壳的螺钉孔(1.4 x 3),在第二块板上,开有切口,便于螺钉安装。由于这是一个DIY设备,我可以负担得起放置“美味” CR2450电池。好吧,如果有一天我觉得设备很厚,那么我总是可以焊接CR2430电池座。结果,我们得到了两块尺寸为36mm x 26mm的电路板。





该案例是在SolidWorks中设计的,板的模型是从DXF格式的DipTrace导出的,已经在SolidWorks中转换为3D模型。箱子由两部分和一个按钮组成,箱子的两半以相同的方式彼此固定,一侧是螺钉(1.4 x 4),另一侧是凸出的“钩”。温度和湿度传感器有两个用于空气流通的孔。





在此项目中,机身是在FDM打印机上打印的,当然,打印质量要比SLA打印机低,但是就强度而言,液态树脂制成的产品要比细丝制成的产品差很多,并且由于机身的特性,强度很重要。因此,我为打磨和抛光做好了心理准备。原则上,结果很好。





这大约是硬件开发的方式,我试图描述所有阶段和某些细微差别,如果您觉得这很耗时,那么实际上并非如此,软件实际上是劳动密集型的。和以前一样,尽管我承认自己不再像以前那样充满热情,但我还是在MySensors下进行项目。有时候,我开始克制自己,有些事情丢失了,有些根本不可能了。目前,我将Open Thread视为自己的替代方案,至少看起来很有吸引力。



设备图








结果,我们设法实现了所有功能要求。该设备可以与UD控制器一起使用,并且该设备可以直接与MySensor网络中的任何设备一起使用。直接交换设备的绑定既可以通过使用外部命令通过UD控制器配置设备来实现,也可以通过简单地按下按钮来激活绑定模式而无需UD控制器参与。即使没有可用的MySensors网关或可用的UD控制器,温度传感器和绑定到该传感器的另一个设备通常也可以支持交换,这肯定会提高容错能力。显示器eink驱动程序是一个单独的问题,可能是因为显示器很新,在制造商的网站和WaveShare网站(以自己的品牌提供eink的Good Display屏幕)上,库的实现还很原始。我必须重做一些,添加一些。



传感器支持多种语言,在设备配置模式下可通过外部命令进行颜色反转,在设备配置模式下也可通过外部命令更改多种字体选项。传感器显示温度和湿度读数,电池电量和信号强度。温度和湿度的测量间隔,电池电量的测量间隔也可以通过外部命令设置。以分钟为单位的温度和湿度,以小时为单位的电池电量。传感器将以下数据传输到UD:温度,湿度,充电水平(%),电压,信号水平,重启原因。





您可以在一个小视频中看到它的外观:





有趣时刻的时间戳记:

3.10-配置(字体更改,颜色反转)

5.10-消耗计量,WTD工作



如果有人对我的开发感兴趣,那么在阅读文章后,我建议去频道并订阅,在那里,我首先发布有关新开发的信息...



在睡眠模式下,传感器消耗2μA,WTD每5秒钟复位一次,复位时的消耗为4-5μA。在具有2-3mA屏幕和温度和湿度传感器的操作模式下,在5-8mA的传输模式下,3 mA的范围是由于传感器本身根据信号电平数据来调节传输功率。



在扰流板下的传感器照片
























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