Zobrazenie zdroja stránky Multifunkčná lampa

{|
|Autor:      || '''Peter Zbín''' 
|-
|Študijný odbor:   || Aplikovaná informatika || 3. Bc.  ('''2019''') 
|}

== Opis projektu ==

'''Čo''' 

Témou môjho projektu je multifunkčná lampa využívajúca OLED display, na ktorom je zobrazená teplota a vlhkosť. Lampa je riadená mikropočítačom Arduino UNO R3.

'''Prečo?''' 

# Tento projekt som si vybral kvôli tomu, že som sa chcel naučiť pracovať s Arduinom a elektronikou, keďže som nemal príležitosť vo väčšej miere pracovať s touto technológiou. Zaujímalo ma hlavne použitie senzorov, práca s nameranými veličinami a ich reprezentácia na výstup. 
# Taktiež som chcel vytvoriť užitočnú vec, ktorá by mi i po dizajnovej stránke pasovala do mojej izby.

'''Ako ?'''

Sem príde podrobný návod na výrobu.

'''Potrebné súčiastky a nástroje - krabica'''

# platňa bukovej preglejky
# lepidlo na drevo



'''Hardvér'''

# Arduino UNO
# Relé modul, pracovné napätie 5V
# Vidlica do zásuvky
# Zdroj - Input 240 V AC - Output 5V DC
# Senzor teploty a vlhkosti DHT11
# 2x tlačítko
# OLED display 1.3'' s kontrolerom SH1106
# vhodná mala objimka na žiarovku, E14 pätica
# 2x svorkovnica pre 3 káble
# káble
# 2x rezistor 10k
# 6 M3 skrutiek a 6 matíc
# malá led žiarovka, E14,rozmer 80x45 mm alebo menšia

'''Softvér'''

# softvér na technické kreslenie (napr. Autodesk Fusion 360)
# Corel - práca s laserom, úprava na vhodný formát pre laser
# Arduino IDE


'''Iné nástroje'''

# pilník
# breadboard
# spájkovačka
# multimeter
# vŕtačka + vrták 2.6 
# skrutkovače

'''Postup výroby'''

# nakresliť si vhodnú krabicu, prípadne si ju vygenerovať
# zložiť krabicu
# zapojiť si komponenty, podľa schémy najskôr pomocou breadboard, potom pospájkovať
# naprogramovať si Arduino- naimportovať knižnice <dht.h>, <u8glib.h> a odtestovať funkčnosť, napríklad pomocou Serial Monitor
# komponenty rozmiestniť, navŕtať diery, namontovať na krabicu pomocou M3 skrutiek
# nalepiť tlačidlá a display 
# odskúšať funkčnosť


[http://www.example.com link title]

[[Súbor:rezanieLampy.jpg|300px]][[Súbor:LampaRozobrata1.JPG|300px]] [[Súbor:LampaRozobrata2.JPG|300px]]

[[Médiá:U8glib.rar]], [[Médiá:DHTLib.rar]], [[Médiá:lampaKod.ino]], [[Médiá:lampaKrabica.rar]]


'''Použité zdroje:''' 

* '''Tutoriál na programovanie displaya a DHT11 senzora:''' https://makersportal.com/blog/2018/9/3/arduino-i2c-oled-display-temperature-and-humidity
* '''Zapojenie relé:''' http://www.circuitbasics.com/setting-up-a-5v-relay-on-the-arduino/

__TOC__

== Analýza ==

Pri analýze pred začatím môjho projektu som dohľadal vhodné súčiastky na môj výrobok. Zapojenie a výber súčiastok som konzultoval s človekom, ktorý má určité skúsenosti v danej problematike.

* použil som IIC zbernicu pre komunikáciu s displayom. Dôvod použitia bola redukcia použitia pinov v Arduine, preto bola IIC uprednostnená pred SPI.
* na použitie v interiéri plne postačuje senzor DHT11 s rozsahom 0 - 50 stupňov. Rozsah vlhkosti je 20 - 90 % s odchýľkou 4%. Alternatívou je drahší DHT22, ktorý meria od -40 do 100 stupňov a vlhkosť na celej škále.
* použil som 1.3" OLED display, pretože má dobrú čitatelnosť z rôznych uhlov a pekné farby. Použil som lacnejšiu verziu s kontrolerom SH1106.
* na lampu je vhodné použiť led žiarovku, ktorá sa menej zahrieva oproti obyčajnej, lampa je z dreva.

== Popis riešenia ==

Na schéme nižsie môžete vidiet spôsob zapojenia súčiastok. Využívam zdroj, ktorý konvertuje 240 V na 5V, ktoré sú vhodné na napájanie Arduina. Na napájanie je vhodné využiť jeden z 5V pinov arduina, na mojom klone je ich viac ako na arduine, takže zobrazenie je ilustračné. Tlačidlá dávajú signál na ovládanie relé a prehadzujú veličiny zobrazené na displayi.

'''Schéma zapojenia snímača'''
[[Súbor:obvodicek.jpg|center|400px]]


=== Algoritmus a program ===

Vytvoril som jednoduchý program v jazyku C, vo vývojovom protredí Arduino ide. Kód je rozdelený do jednoduchých funkcii. Použité knižnice sa nachádzajú v sekcii '''Postup výroby'''.

* na začiatku sa vo funkcii setup nastaví stav relé na HIGH, resp vypnuté. Nastavia sa piny na preddefinované hodnoty.
*modeButtonSetup(); -> funkcia na prácu s tlacidlom, ktoré ovláda zobrazovanie
*relaySetup() -> funkcia na ovládanie relé pomocou svojho tlačidla
*drawTemperature() a drawHumidity() -> používajú premenné, v ktorých sú zaznamenané veličiny a vykresľujú ich na display



Vyberte podstatné časti zdrojového kódu, použite na to prostredie ''source'':

<source lang="c">
/* A nezabudnite zdroják hojne komentovať  */

#include <dht.h>


#include "U8glib.h" // kniznica pre OLED display

///////////////////////////PREMENNE/////////////////////////////////////////
int currentStateMode = HIGH;
int previousStateMode = LOW;
int modeButtonReading;
int modePin = 3;
long time = 0;
long debounce = 100;


int relayButtonPin = 4;
int relayPin = 5;
int currentStateRelay = HIGH;
int previousStateRelay = LOW;
int relayButtonReading;

int flameSensorPin = 0;
int buzzerPin = 7;
int flameSensorReading;




int temperature=0;
int hum=0; 

#define DHTPIN 2 
dht myDHT;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

U8GLIB_SH1106_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE);   //volim ovladac SH1106


///////////////////////////////Obrazok teplomera - bitmap/////////////////////////////
static unsigned char temp[] U8G_PROGMEM = {
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x00, 0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x81, 0xFC, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xC3, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xC6, 0x03, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x0F, 0xC4, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xC4, 0x01, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x0C, 0x01, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x01, 0x80, 0x00,
0x00, 0x30, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x01, 0x83, 0xFF, 0x00, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x01, 0x80, 0x00,
0x00, 0x3F, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x01, 0x80, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x00, 0x3F, 0xFC, 0x71, 0x80, 0x00,
0x00, 0x3E, 0x00, 0xF8, 0x7C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x00, 0x1E, 0x03, 0x80, 0x0C, 0x71, 0x83, 0xE0,
0x00, 0x08, 0x0E, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x83, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x18, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00,
0x00, 0x00, 0x30, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00,
0x00, 0x00, 0xC0, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x00, 0x01, 0x80, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x83, 0xFF,
0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x83, 0xFF, 0x00, 0x03, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00,
0x00, 0x02, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x00, 0x06, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00,
0x00, 0x06, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x83, 0xE0,
0x00, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x06, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00,
0x1E, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x7F, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00,
0x7F, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x83, 0xFF, 0x1E, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x83, 0xFF,
0x06, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00,
0x00, 0x04, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00,
0x00, 0x06, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x71, 0x80, 0x00, 0x00, 0x02, 0x00, 0x00, 0x18, 0x70, 0xC0, 0x00,
0x00, 0x03, 0x00, 0x00, 0x30, 0x70, 0x60, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x60, 0x70, 0x30, 0x00,
0x00, 0x01, 0x80, 0x00, 0xC0, 0x1C, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0x01, 0x80, 0x1E, 0x08, 0x00,
0x00, 0x00, 0x60, 0x01, 0x00, 0x1F, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x30, 0x01, 0x00, 0x1F, 0x84, 0x00,
0x00, 0x00, 0x18, 0x03, 0x00, 0x7F, 0xC6, 0x00, 0x00, 0x08, 0x0E, 0x03, 0x00, 0xFF, 0xC6, 0x00,
0x00, 0x1E, 0x03, 0x82, 0x00, 0xFF, 0xC6, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x00, 0xFE, 0x01, 0xFF, 0xC6, 0x00,
0x00, 0x3F, 0x00, 0x3F, 0x01, 0xFF, 0xC6, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x00, 0x03, 0x1F, 0xFF, 0xC6, 0x00,
0x00, 0x3E, 0x00, 0x03, 0x1F, 0xFF, 0x84, 0x00, 0x00, 0x30, 0x00, 0x01, 0x0F, 0xFF, 0x84, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x87, 0xFF, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x83, 0xFE, 0x18, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xC0, 0xF8, 0x10, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xE0, 0x00, 0x30, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xF8, 0x00, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xCC, 0x01, 0x80, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x87, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x00, 0x78, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00

 };


void modeButtonSetup(void){                 //funkcia pre tlacitko -> vypnutie, zapnutie po kliknuti
  
 modeButtonReading = digitalRead(modePin);

  if(modeButtonReading == HIGH && previousStateMode == LOW && millis() - time > debounce){

    if(currentStateMode == HIGH){
      currentStateMode = LOW;
      }
      else currentStateMode = HIGH;
       time = millis();
      }
      
    previousStateMode = modeButtonReading;
  
  }

  void relaySetup(){
    
      relayButtonReading = digitalRead(relayButtonPin);

  if(relayButtonReading == LOW && previousStateRelay == HIGH&& millis() - time > debounce){   //ovladanie rele, podobne ako pri klasickom tlacidle

    if(currentStateRelay == HIGH){
      currentStateRelay = LOW;
      }
      else currentStateRelay = HIGH;
      time = millis();
      }


    digitalWrite(relayPin,currentStateRelay);
    previousStateRelay = relayButtonReading;
    
    }




 
///////////////////////// vykreslovanie teploty/////////
void drawTemperature(void) 
{
u8g.drawBitmapP( 0, 0, 8, 64, temp);////////for drawing bitmap of size 64*64 and location is x=0,y=0
   
char s[2] = " ";
  u8g.setFont(u8g_font_fur35n);       // font
u8g.setPrintPos(67, 50);              //nastavenie pozicie, kam vypisat teplotu
    u8g.println(temperature);         //vypis teploty
 u8g.setFont(u8g_font_osr18);
      s[0] = 176;                     //znak stupen(kruzok)
      u8g.drawStr(116, 28, s);        //vypis stupna
      }

/////////////////vykreslovanie vlhkosti///////////////////////
void drawHumidity(void) 
{
  u8g.setFont(u8g_font_fub17);
  u8g.setFontRefHeightExtendedText();
  u8g.setDefaultForegroundColor();
  u8g.setFontPosTop();
  u8g.drawStr(4, 0, "Vlhk. %");
  u8g.drawFrame(4, 40, 122, 24);

  u8g.drawBox(8, 44, (114 * hum / 100), 16);    //obdlznik, ktory znazornuje percenta pomocou zaplnenia bielou

  //
  if (hum > 99)
  {
    u8g.setPrintPos(90, 15);
  }
  else
  {
    u8g.setPrintPos(100, 15);
  }

u8g.print(hum);
}







void setup(void) 
{
    
    Serial.begin(9600);
    pinMode(modePin,INPUT);
    pinMode(relayButtonPin, INPUT);
    pinMode(relayPin, OUTPUT);
    pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
    
    digitalWrite(relayPin,HIGH);      //na zaciatku je rele nezopnute, cize HIGH

    
}

void loop(void) {
  
  relaySetup();
  delay(1000);    //delay na nacitanie hodnot zo senzora

int readData = myDHT.read11(DHTPIN);

temperature = myDHT.temperature;
hum = myDHT.humidity;


modeButtonSetup();


  
  ///////////////////////////////zobrazovanie//////////////////
 

if(currentStateMode == HIGH){
  
   u8g.firstPage();  
  do {
    drawTemperature();
  } while( u8g.nextPage() );
  
  }
  else{
    
    u8g.firstPage();  
 do {
    drawHumidity();
  } while( u8g.nextPage() );
    
    
    }
  
 
 
 

}
</source>



Zdrojový kód: [[Médiá:lampaKod.ino]]

[[Médiá:MojProgram.c|program.c]]

=== Výsledok ===

S výsledkom svojej práce som spokojný, najmä s tým nehmatateľným, čiže s rozšírením svojich schopností. Naučil som sa mnoho nových vecí, ktoré určite využijem v budúcnosti. Lampa splnila moje požiadavky, ktoré som si položil na začiatku, aby bola aspoň trochu "smart", spĺňala svoj účel a bola pekná aj z estetického hľadiska.

[[Súbor:LampaHotova2.JPG|250px|250px]] [[Súbor:LampaHotova1.jpg|250px]]

'''Návrhy na zlepšenie'''

* zväčšenie krabice, pretože dané komponenty sú v nej príliš natesno. Taktiež by mala byť vyššia aby sa tam zmestila aj väčšia žiarovka. 
* pridanie viacerých senzorov, napr. zaznamenávanie CO2.
* zaťaženie lampy a pridanie gumových prúžkov na spodok aby sa tlačidlá lepšie stláčali a lampa "neutekala" po stole.



[[Category:DTV2019]]