ब्लूटूथ थर्मामीटर: 8 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

यह निर्देशयोग्य 100K थर्मिस्टर जांच, एक ब्लूटूथ मॉड्यूल और स्मार्टफोन का उपयोग करके एक साधारण 2 चैनल थर्मामीटर बनाने का विवरण देता है। ब्लूटूथ मॉड्यूल एक लाइटब्लू बीन है जिसे मॉड्यूल प्रोग्रामिंग के लिए परिचित Arduino वातावरण का उपयोग करके ब्लूटूथ कम ऊर्जा ऐप विकास को सरल बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

ब्लूटूथ मॉड्यूल से अपने आईफोन में तापमान डेटा कैसे प्राप्त करें, यह जानने की कोशिश में थोड़ी देर के लिए ठोकर खाने के बाद, मुझे इवोथिंग्स नामक एक ऐप मिला जिसने परियोजना के ऐप विकास पक्ष को काफी सरल बना दिया। मेरे पास एक मैक नहीं है (चौंकाने वाला मुझे पता है!) जो एक आईफोन ऐप विकसित करने की मेरी क्षमता को सीमित करता है, और मेरे पास नए माइक्रोसॉफ्ट टूल्स को समझने का समय नहीं है जो स्पष्ट रूप से आईओएस और एंड्रॉइड के लिए क्रॉस प्लेटफॉर्म डेवलपमेंट का समर्थन करते हैं। मैंने कई HTML5 स्टाइल ऐप किए हैं लेकिन ब्लूटूथ डेटा प्राप्त करने का एकमात्र तरीका कॉर्डोवा के लिए प्लगइन्स के माध्यम से है, जो मेरे लिए समय की तुलना में अधिक चुनौती जैसा दिखता था। EvoThings उपकरण का उपयोग करने में बहुत आसान प्रदान करता है जिसने ब्लूटूथ-टू-आईफोन चुनौती को आसान बना दिया है। और मुझे केक पसंद है!

कुल मिलाकर मैंने पाया कि लाइटब्लू बीन और इवोथिंग्स का संयोजन कम समय के निवेश के साथ एक बहुत ही व्यावहारिक समाधान है।

चरण 1: चीजें जिनकी आपको आवश्यकता होगी

मैंने एक चैनल के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध थर्मिस्टर जांच का उपयोग किया क्योंकि मैं चाहता था कि थर्मिस्टर को तरल पदार्थ में विसर्जन के लिए सील कर दिया जाए। दूसरे चैनल के लिए, मैंने एक थर्मिस्टर, कुछ 26 गेज के तार और एक 3.5 मिमी हेडफोन प्लग से एक बुनियादी जांच की। आप अपनी इच्छानुसार किसी भी थर्मिस्टर्स का उपयोग करने के लिए स्वतंत्र हैं और उदाहरण के लिए आप थर्मली कंडक्टिव एपॉक्सी और प्लास्टिक स्ट्रॉ/कॉफी स्टिरर से अपनी जांच कर सकते हैं। मैंने जो प्रयोग किया वह इस प्रकार है - यह एक निर्देशात्मक सूची होने का इरादा नहीं है!

हार्डवेयर

• 1 x 100K थर्मिस्टर जांच। मॉडल एक्सटेक TP890। ये आमतौर पर eBay और amazon पर उपलब्ध होते हैं।
• 2 x 2.5 मिमी स्टीरियो जैक जो Extech जांच पर 2.5 मिमी प्लग से मेल खाता है। मैंने एक पुराने कंप्यूटर से 3.5 मिमी जैक की सफाई की, इसलिए मैंने एक्सटेक जांच से प्लग को काट दिया और इसे 3.5 मिमी प्लग से बदल दिया। आपको इसे केवल 2.5 मिमी जैक का उपयोग करने से बचना चाहिए, या एक ऑफ-द-शेल्फ 2.5 मिमी से 3.5 मिमी स्टीरियो एडेप्टर प्लग का उपयोग करना चाहिए।
• 100K थर्मिस्टर बीड प्लस 26 गेज वायर प्लस 3.5 मिमी स्टीरियो प्लग यदि आप अपनी जांच करना चाहते हैं। यदि नहीं, तो दूसरी एक्सटेक जांच खरीदें!
• डिजाइन के माध्यम से पंच द्वारा 1 एक्स लाइटब्लू बीन। यह एक Arduino डेवलपमेंट बोर्ड के रूप में प्रोग्राम करने योग्य ब्लूटूथ मॉड्यूल है। मॉड्यूल थोड़े महंगा है लेकिन यह बहुत जटिलता को दूर करता है। वे अगली पीढ़ी के डिवाइस के लिए एक किकस्टार्टर अभियान चला रहे हैं जो विचार करने योग्य हो सकता है।
• 2 x 1/4W 100K प्रतिरोधक जो थर्मिस्टर्स के लिए संदर्भ वोल्टेज को विभाजित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। मैंने 5% प्रतिरोधों का उपयोग किया लेकिन उच्च सहिष्णुता प्रतिरोधक आमतौर पर कम तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं और बेहतर प्रदर्शन प्रदान करेंगे। इसके लिए 1% एक अच्छा सहिष्णुता मूल्य है।
• सोल्डरिंग आयरन और सोल्डर
• तार कटर और 26 या 28 गेज हुकअप तार की कुछ छोटी लंबाई।

सॉफ्टवेयर और फर्मवेयर

• बीन प्रोग्रामिंग के लिए, आपको बीन लोडर ऐप की आवश्यकता होगी। मैंने विंडोज़ का उपयोग किया है इसलिए सभी लिंक विंडोज़ विशिष्ट होंगे। बीन के साथ आरंभ करने के लिए आपको जो कुछ भी चाहिए, उसमें Arduino विशिष्टता भी शामिल है जो LightBlueBean साइट से उपलब्ध है
• स्मार्टफोन ऐप के लिए EvoThings कार्यक्षेत्र यहाँ उपलब्ध है। सभी "आरंभ करना" दस्तावेज़ वहाँ भी उपलब्ध हैं। यह बहुत अच्छी तरह से प्रलेखित है।

चरण 2: सर्किट और विद्युत निर्माण

एक थर्मिस्टर एक तापमान पर निर्भर रोकनेवाला है। Extech जांच में एक नकारात्मक तापमान गुणांक होता है जिसका अर्थ है कि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, प्रतिरोध कम होता जाता है। प्रतिरोध मान को एक साधारण सर्किट से मापा जाता है जो एक पैर में थर्मिस्टर के साथ एक वोल्टेज विभक्त बनाता है, और दूसरे में एक निश्चित 100K रोकनेवाला। विभाजित वोल्टेज को बीन पर एक एनालॉग इनपुट चैनल में फीड किया जाता है और फर्मवेयर में नमूना लिया जाता है।

सर्किट बनाने के लिए, मैंने एक पुराने टूटे हुए पीसी से 3.5 मिमी ऑडियो जैक की सफाई की। पीसीबी पर दो बिंदुओं को निर्धारित करने के लिए एक मल्टीमीटर का उपयोग किया गया था जो टिप और जांच के पहले बैंड के अनुरूप था। छवियों में दिखाए गए अनुसार तारों को ऑडियो जैक और बीन में मिलाया गया था। ऑडियो जैक दो तरफा टेप का उपयोग करके बीन के प्रोटोटाइप क्षेत्र में फंस गए थे। मैंने जिस टेप का उपयोग किया है वह ऑटोमोटिव ग्रेड डिकल टेप है जो टो भागों के बीच एक बहुत मजबूत बंधन बनाता है।

चरण 3: जांच गुणांक

एक्सटेक जांच जितनी सामान्य है, स्टीनहार्ट-हार्ट गुणांक कहीं भी प्रकाशित नहीं होते हैं जो मुझे मिल सकते हैं। सौभाग्य से एक ऑनलाइन कैलकुलेटर है जो आपके द्वारा प्रदान किए गए 3 तापमान मापों से गुणांक निर्धारित करेगा।https://www.thinksrs.com/downloads/programs/Therm%2…

मैं गुणांक पर पहुंचने के लिए उपयोग की जाने वाली मूल प्रक्रिया क्या है। शैली के लिए कोई अंक नहीं अर्जित करेंगे, लेकिन इतना अच्छा है कि आपको +/- 1 डिग्री सटीक (मेरी ओर से कुल अंगूठा) कहने के लिए कहें …. आपके संदर्भ थर्मामीटर और निश्चित रूप से मल्टीमीटर की सटीकता के आधार पर! मेरी मल्टीमीटर एक सस्ती बिना नाम वाली ब्रांड इकाई है जिसे मैंने कई साल पहले खरीदा था जब पैसे की तंगी थी। पैसा अभी भी तंग है और यह अभी भी काम करता है!

कैलिब्रेट करने के लिए, हमें 3 तापमानों से तीन प्रतिरोध रीडिंग की आवश्यकता होती है।

• एक गिलास पानी में बर्फ डालकर और तापमान स्थिर होने तक हिलाते रहें। एक बार स्थिर हो जाने पर, जांच के प्रतिरोध को रिकॉर्ड करने के लिए मल्टी-मीटर का उपयोग करें और तापमान को रिकॉर्ड करने के लिए संदर्भ थर्मामीटर का उपयोग करें।
• अब जांच को कमरे के तापमान पर एक गिलास पानी में रखें, जांच को पानी के तापमान के बराबर होने दें और अपने संदर्भ थर्मामीटर पर तापमान और अपने मल्टी-मीटर पर प्रतिरोध रीडिंग रिकॉर्ड करें।

• जांच को एक गिलास गर्म पानी में रखें और प्रतिरोध को रिकॉर्ड करें।

  तापमान	प्रतिरोध
  5.6	218K
  21.0	97.1K
  38.6	43.2

यह पूरी प्रक्रिया चिकन और अंडे की स्थिति है क्योंकि आपको तापमान रिकॉर्ड करने के लिए एक कैलिब्रेटेड थर्मामीटर और प्रतिरोध को रिकॉर्ड करने के लिए एक कैलिब्रेटेड मल्टी-मीटर की आवश्यकता होती है। यहां त्रुटियों के परिणामस्वरूप आपके द्वारा किए गए तापमान माप में अशुद्धि होगी, लेकिन मेरे उद्देश्यों के लिए, +/- 1 डिग्री मेरी आवश्यकता से अधिक है।

इन रिकॉर्ड किए गए मानों को वेब कैलकुलेटर में प्लग करने से निम्नलिखित प्राप्त होते हैं:

गुणांक (ए, बी और सी) को स्टेनहार्ट-हार्ट समीकरण में प्लग किया जाता है ताकि तापमान को एक नमूना प्रतिरोध मान से निर्धारित किया जा सके। समीकरण को इस प्रकार परिभाषित किया गया है (स्रोत: wikipedia.com)

जहां टी = केल्विन में तापमान

ए, बी और सी स्टीनहार्ट-हार्ट समीकरण गुणांक हैं जिन्हें हम निर्धारित करने की कोशिश कर रहे हैं कि आर तापमान टी पर प्रतिरोध है

फर्मवेयर यह गणना करेगा।

चरण 4: फर्मवेयर

थर्मिस्टर वोल्टेज का नमूना लिया जाता है, तापमान में परिवर्तित किया जाता है और ब्लूटूथ के माध्यम से स्मार्टफोन पर चल रहे EvoThings ऐप पर भेजा जाता है।

बीन के भीतर वोल्टेज को प्रतिरोध मान में बदलने के लिए, एक साधारण रैखिक समीकरण का उपयोग किया जाता है। समीकरण की व्युत्पत्ति एक छवि के रूप में प्रदान की जाती है। सैंपल किए गए मान को वोल्टेज में बदलने के बजाय, क्योंकि ADC और इनपुट वोल्टेज दोनों को एक ही बैटरी वोल्टेज के लिए संदर्भित किया जाता है, हम वोल्टेज के बजाय ADC मान का उपयोग कर सकते हैं। 10 बिट बीन एडीसी के लिए, पूर्ण बैटरी वोल्टेज के परिणामस्वरूप 1023 का एडीसी मान होगा, इसलिए हम इस मान को वीबैट के रूप में उपयोग करते हैं। विभक्त रोकनेवाला का वास्तविक मूल्य एक महत्वपूर्ण विचार है। 100K विभक्त रोकनेवाला के वास्तविक मान को मापें और प्रतिरोधक सहिष्णुता के कारण त्रुटि के अनावश्यक स्रोत से बचने के लिए समीकरण में मापे गए मान का उपयोग करें।

एक बार प्रतिरोध मान की गणना करने के बाद, स्टीनहार्ट-हार्ट समीकरण का उपयोग करके प्रतिरोध मान को तापमान में बदल दिया जाता है। इस समीकरण का विकिपीडिया पर विस्तार से वर्णन किया गया है।

चूंकि हमारे पास 2 जांच हैं, इसलिए सी ++ वर्ग में जांच कार्यक्षमता को समाहित करना समझ में आता है।

वर्ग स्टीनहार्ट-हार्ट समीकरण गुणांक, नाममात्र विभक्त प्रतिरोध मूल्य और एनालॉग पोर्ट जिससे थर्मिस्टर जुड़ा हुआ है, को समाहित करता है। एक एकल विधि, तापमान (), एडीसी मान को प्रतिरोध मान में परिवर्तित करती है और फिर केल्विन में तापमान निर्धारित करने के लिए स्टीनहार्ट-हार्ट समीकरण का उपयोग करती है। वापसी मूल्य सेल्सियस में मान प्रदान करने के लिए गणना किए गए तापमान से पूर्ण शून्य (273.15K) घटाता है।

लाइटब्लू बीन की शक्ति इस तथ्य में स्पष्ट है कि सभी ब्लूटूथ कार्यक्षमता अनिवार्य रूप से कोड की 1 पंक्ति में कार्यान्वित की जाती है जो ब्लूटूथ मेमोरी पर एक स्क्रैच डेटा क्षेत्र में नमूना तापमान मान लिखता है।

Bean.setScratchData(TEMPERATURE_SCRATCH_IDX, (uint8_t*) और तापमान [0], 12);

प्रत्येक नमूना तापमान मान को एक फ्लोट द्वारा दर्शाया जाता है जो 4 बाइट्स लेता है। स्क्रैच डेटा क्षेत्र में 20 बाइट्स हो सकते हैं। हम उनमें से केवल 12 का उपयोग कर रहे हैं। 5 स्क्रैच डेटा क्षेत्र हैं ताकि आप स्क्रैच डेटा का उपयोग करके 100 बाइट डेटा तक स्थानांतरित कर सकें।

घटनाओं का मूल प्रवाह है:

• यह देखने के लिए जांचें कि क्या हमारे पास ब्लूटूथ कनेक्शन है
• यदि हां, तो तापमान का नमूना लें और उन्हें स्क्रैच डेटा क्षेत्र में लिखें
• 200 मि. की नींद लें और इस चक्र को दोहराएं।

यदि कनेक्ट नहीं है, तो फर्मवेयर ATMEGA328P चिप को लंबे समय तक सोने के लिए रखता है। शक्ति के संरक्षण के लिए नींद का चक्र महत्वपूर्ण है। ATMEGA328P चिप लो पावर मोड में चला जाता है और LBM313 ब्लूटूथ मॉड्यूल द्वारा बाधित होने तक वहीं रहता है। LBM313 अनुरोध की गई नींद की अवधि के अंत में, या जब भी बीन से ब्लूटूथ कनेक्शन किया जाता है, तो ATMEGA328P को जगाने के लिए एक रुकावट उत्पन्न करेगा। वेकऑनकनेक्ट कार्यक्षमता को सेटअप () के दौरान स्पष्ट रूप से Bean.enableWakeOnConnect(true) को कॉल करके सक्षम किया गया है।

यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि फर्मवेयर किसी भी BLE क्लाइंट एप्लिकेशन के साथ काम करेगा। सभी क्लाइंट को स्क्रैच डेटा बैंक से तापमान बाइट्स को हटाना है और उन्हें डिस्प्ले या प्रोसेसिंग के लिए फ्लोटिंग पॉइंट नंबरों में फिर से इकट्ठा करना है। मेरे लिए सबसे आसान क्लाइंट ऐप EvoThings का उपयोग करना था।

चरण 5: स्मार्टफोन ऐप

ईवो थिंग्स नमूना ऐप 3 चैनल तापमान माप उपकरण को पूरा करने के लिए अतिरिक्त प्रदर्शन तत्वों को जोड़ने के लिए आवश्यक केवल मामूली प्रयास के साथ मेरी ज़रूरत के बहुत करीब है।

EvoThings प्लेटफॉर्म की स्थापना और बुनियादी संचालन Evo Things वेब साइट पर बहुत अच्छी तरह से प्रलेखित है, इसलिए यहां इसे दोहराने का कोई मूल्य नहीं है। ब्लूटूथ स्क्रैच डेटा क्षेत्र से निकाले गए तापमान की जानकारी के 3 चैनल प्रदर्शित करने के लिए मैं यहां उनके नमूना कोड में किए गए विशिष्ट परिवर्तनों को कवर करूंगा।

आपके द्वारा EvoThings कार्यक्षेत्र स्थापित करने के बाद, आपको लाइटब्लू बीन उदाहरण यहां (विंडोज 64 बिट कंप्यूटर पर) मिलेगा:

ThisPC\Documents\EvothingsStudio_Win64_1. XX\Examples\Lightblue-bean-basic\app

आप index.html और app.js फाइलों को इस चरण से जुड़ी फाइलों से बदल सकते हैं। jacascript फ़ाइल में किए गए परिवर्तन 3 फ़्लोटिंग पॉइंट तापमान मानों को स्क्रैच डेटा क्षेत्र बनाते हैं, और HTML फ़ाइल में बनाए गए नए तत्वों के आंतरिक HTML को निकालते हैं।

फ़ंक्शन onDataReadSuccess (डेटा) {

वर तापमानडेटा = नया फ्लोट32एरे (डेटा);

वर बाइट्स = नया Uint8Array (डेटा);

वर तापमान = तापमान डेटा [0];

कंसोल.लॉग ('तापमान पढ़ा गया:' + तापमान + 'सी');

document.getElementById('temperatureAmbient').innerHTML =temperatureData[0].toFixed(2) + "C°";

document.getElementById('temperature1').innerHTML =temperatureData[1].toFixed(2) + "C°";

document.getElementById('temperature2').innerHTML =temperatureData[2].toFixed(2) + "C°";

}

चरण 6: संलग्नक

संलग्नक एक साधारण 3 डी प्रिंटेड बॉक्स है। मैंने डिज़ाइन बनाने के लिए Cubify Design का उपयोग किया लेकिन कोई भी 3D मॉडलिंग प्रोग्राम पर्याप्त होगा। एसटीएल फाइल संलग्न है ताकि आप अपना खुद का प्रिंट कर सकें। अगर मुझे इसे खत्म करना पड़ा, तो मैं दीवारों को अब की तुलना में थोड़ा मोटा कर दूंगा, और क्लिप डिज़ाइन को बदल दूंगा जो बोर्ड को जगह में रखता है। क्लिप्स बहुत आसानी से टूट जाती हैं क्योंकि 3डी प्रिंटेड लेयर्स के रूप में स्माई प्लेन में तनाव होता है, जो 3डी प्रिंटेड भागों के लिए सबसे कमजोर ओरिएंटेशन है। दीवारें बहुत पतली हैं इसलिए स्नैप मैकेनिज्म कमजोर तरफ थोड़ा सा है। मैंने बॉक्स को बंद रखने के लिए स्पष्ट टेप का इस्तेमाल किया क्योंकि दीवारें बहुत ही कमजोर थीं - सुरुचिपूर्ण नहीं लेकिन यह काम करती है!

चरण 7: पीसी सेटिंग्स और ब्लूटूथ कॉन्फ़िगरेशन

बीन के लिए फर्मवेयर निर्माण और अपलोड चक्र ब्लूटूथ पर किया जाता है। एक समय में केवल एक सक्रिय ब्लूटूथ कनेक्शन हो सकता है। बीन लोडर विंडोज ऐप स्टोर से उपलब्ध है

मूल चक्र जो मैं जोड़ी और कनेक्ट करने के लिए उपयोग करता हूं (और जब चीजें गलत हो जाती हैं तो मरम्मत और पुन: कनेक्ट करें) इस प्रकार है: नियंत्रण कक्ष से;/ब्लूटूथ सेटिंग्स, आपको निम्न स्क्रीन देखनी चाहिए:

अंततः विंडोज़ "रेडी टू पेयर" रिपोर्ट करेगी। इस बिंदु पर आप बीन आइकन पर क्लिक कर सकते हैं और कुछ सेकंड के बाद, विंडोज आपको पासकोड दर्ज करने के लिए प्रेरित करेगा। बीन के लिए डिफ़ॉल्ट पासकोड 00000. है

यदि पासकोड सही ढंग से दर्ज किया गया है, तो विंडोज दिखाएगा कि डिवाइस ठीक से जुड़ा हुआ है। बीन को प्रोग्राम करने में सक्षम होने के लिए आपको इस स्थिति में होना चाहिए।

एक बार जब आप युग्मित और कनेक्ट हो जाते हैं, तो फर्मवेयर को बीन में लोड करने के लिए बीन लोडर का उपयोग करें। मैंने इसे अधिक बार विफल पाया और यह मेरे कंप्यूटर से निकटता से संबंधित प्रतीत होता है। बीन को तब तक इधर-उधर घुमाएँ जब तक आपको कोई ऐसा स्थान न मिल जाए जो आपके लिए काम करता हो। ऐसे समय होते हैं जब कुछ भी काम नहीं करेगा और बीन लोडर डिवाइस को फिर से जोड़ने का सुझाव देगा। आमतौर पर युग्मन प्रक्रिया से गुजरने से फिर से कनेक्शन बहाल हो जाएगा। पुन: युग्मित करने से पहले आपको "डिवाइस निकालें" चाहिए।

बीन लोडर ऑपरेशन उनकी साइट पर सीधे और अच्छी तरह से प्रलेखित है। बीन लोडर के खुले होने के साथ, इस निर्देश के फर्मवेयर चरण में प्रदान की गई हेक्स फ़ाइल को ब्राउज़ करने के लिए एक संवाद खोलने के लिए "प्रोग्राम" मेनू आइटम चुनें।

एक बार फर्मवेयर लोड हो जाने के बाद, बीन लोडर को बंद कर दें ताकि बीन लोडर और बीन हार्डवेयर के बीच कनेक्शन गिर जाए। आपके पास एक समय में केवल एक ही कनेक्शन हो सकता है। अब EvoThings कार्यक्षेत्र खोलें और स्मार्टफोन या टैबलेट पर EvoThings क्लाइंट शुरू करें।

जब आप "रन" बटन पर क्लिक करते हैं, तो EvoThings क्लाइंट स्वचालित रूप से थर्मामीटर के लिए HTML पृष्ठ लोड करेगा। बीन से कनेक्ट करने के लिए कनेक्ट बटन पर क्लिक करें और आपको प्रदर्शित तापमान देखना चाहिए। सफलता!

चरण 8: निष्कर्ष

यदि सब कुछ सही ढंग से बनाया और कॉन्फ़िगर किया गया है, तो आपके पास एक कार्य प्रणाली होनी चाहिए जो आपको 2 जांच के साथ तापमान की निगरानी करने की अनुमति देगी, साथ ही बीन विकास बोर्ड पर BMA250 सेंसर के तापमान की निगरानी करेगी। EvoThings के साथ और भी बहुत कुछ किया जा सकता है - मैंने अभी सतह को खरोंचा है इसलिए मैं यह प्रयोग आपके लिए छोड़ता हूँ! पढ़ने के लिए धन्यवाद! अगर चीजें गलत हो जाती हैं, तो बस टिप्पणी छोड़ दें और जहां मैं कर सकता हूं मैं मदद करूंगा।