Luke 的休閒筆記: Arduino&IoT

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2023年4月8日星期六

評估「小氣象台」製作的可行性

2023.04.08

閒著也是閒著，來跟 ChatGPT 聊聊：

2023.04.07

天氣一直不佳，無法測試Luke 的休閒筆記: Astroberry Server 與 iOptron Cem25P 的連接—-豁然開朗，閒著也是閒著，忽然興起Luke 的休閒筆記: 天文攝影— Raspberry Pi 文末所說希望能夠以 Arduino 做出如 Ekos/Indi Live Astronomy Image Session - YouTube 13:45 顯示的小氣象台：

HOWTO configure, compile, wire, print and assemble the induino MeteoStation 有詳盡的說明，但作者用的是 Adafruit Trinket Pro 5v ，雖然不貴，手上雖然沒有也不想再買，因為有片多餘的 ESP8266，或許可以用，所以要先把文章仔細看完才能評估可行性。

結論

可行，但沒必要。

只能是個夢想，若是有棟透天厝，頂樓是自家的，或是有個大院子，蓋個圓頂，拍攝器材全部自動化(HOW TO BUILD YOUR OWN FULLY AUTOMATED LOW COST BACKYARD OBSERVATORY)，就可以考慮。對於住在市區的社區大樓，頂樓是公共的，也有個中庭大院子，也是公共的，有空能拍攝時，由於器材得搬上搬下，天氣狀況都會先預判好才會搬器材，因此這個「小氣象台」也就沒有製作的必要。

做的功課

留下記錄，或許未來可以用到。

朋友說即時雲量比較重要，不然每次都靠眼睛。

覺得應該不會太難，似乎要買一顆 MLX90614 (IR) sensor （可能還需要 BMP 180 (pressure) sensor）或 DHT22 (humidity) sensor ），藉由測得的地表溫度與 MLX90614 測的天空溫度來估計天空雲量，但計算的公式內的變數不曉得是否會用到壓力或溼度，這才說可能還需要 BMP 180 (pressure) sensor）或 DHT22 (humidity) sensor。

與 ChatGPT 聊了後，沒有我想的那麼簡單，一個公式即可解決：

現在覺得 ChatGPT 真的很可怕，連這種問題都能回答。

要解決還得經過如下的步驟：

備齊所有器材：
- Adafruit Trinket Pro 5v 或 ESP8266 或 Arduino
- MLX90614 (IR) sensor
- BMP 180 (pressure)
- photocell with 10k Ohm resistor
MeteoStation | Indiduino ：測試及組裝
Downloads | Indiduino：下載及編譯 induino
Meteostation. Web Interface | Indiduino ：使用 RPi 或一台跑 Linux 的電腦，安裝了 INDI Server 及 Http Server。〖註：文內還真附了一個公式：Tsky=Tsky_meassure – Tcorrection ；Formula Tcorrection = (K1 / 100) * (Thr – K2 / 10) + (K3 / 100) * pow((exp (K4 / 1000* Thr)) , (K5 / 100)) ，只是這個公式也需要進一步修正〗

所以與朋友得到共同的結論：還是用眼睛看好了…… XD

2022年3月28日星期一

4X4X4 CUBE LED 光立方套件

◄VE1► Arduino UNO R3光立方套件kit開發板學習4X4X4 CUBE4 3D LED光魔方 | 蝦皮購物早早就買好了，等到 Luke 的休閒筆記: 環保智能小夜燈做好，進度當然就來到這裡了。

商品說明（改寫原商品大概採 Google 翻譯的內容）

4x4x4光立方套件採用 Arduino 的擴展板方式，使用兩個74HC595移位寄存器晶片，只需八個 I / O 即可點亮 4x4x4＝64個 LED，，遠小於其他4x4x4光立方套件（需要20個 I/O 控制）。
這個套件的電路主要是利用兩個 74hc595晶片控制 LED 的陽極，4個Arduino的 I / O 埠控制4 個共陰極的 LED。

組裝

完全按照這支影片：led cube kit build - YouTube 的教學一步步來做：

圓短針的剝離：用來立起光立方的支柱。按照影片的方法略為修正後，快速且不傷短針，如下圖，以斜口鉗沿紅色虛線剪，就可以很容易剝離短針：
將圓短針（20 根）焊上 PCB：
焊上四顆 500 Ω 電阻及兩個 74hc595 的晶片座：
由於趁蝦皮免運時訂購的 ◄QF6► 單面 PCB板 5*7CM 試驗板洞洞板 | 蝦皮購物還未到貨，因此先把64個 LED 的陰極彎曲 90 度：
接下來預備把排針焊上（影片的做法是直接插在 Arduino 上，自己再加上兩條橡皮筋固定）
雖然 ◄QF6► 單面 PCB板 5*7CM 試驗板洞洞板 | 蝦皮購物已到貨，但太小了，無法做成這樣：
只好再下訂一片 9CM*15CM 的：【邦禮】洞洞板 9*15 5*7 萬能板實驗板電路板線路板紙板 5CM*7CM 9CM*15CM | 蝦皮購物，等貨到後才能開始焊接 LED ，現在只能把接到 Arduino Uno 的排針先焊好：
有機會與原在電子街的寶祥小威見面（實體店面被房東收回，現專心做網拍，露天賣場），把焊好的電路板給他看，經驗豐富的小威發現許多焊點都是空焊，因為是雙面板，部分焊點的焊錫沒有流到另一面也不行，看起來大概有 60% 以上的焊點要重焊，他並總結為何焊不好的原因： 烙鐵溫度不夠高！怪不得焊接時沒有像 YouTube 影片一樣，很輕鬆即可焊好，所以重焊時預備調到 400～450℃（買的恆溫烙鐵規格為 180～500℃）。
有高手指導就是不一樣，經過幾次的試驗，最後把烙鐵調在 420℃，使用這款0.6mm 焊錫（高品質電解錫線錫線錫絲電解焊錫絲焊錫絲焊錫線 0.8mm 0.6 0.5mm 電烙鐵焊錫錫絲錫線錫筆 | 蝦皮購物）順利把全部焊點全部重新焊過，但這個方式不適用這款 1.0mm 較便宜的焊錫（#R31► 高純度低熔點焊錫絲線徑 0.51mm/0.6mm/0.8mm/1mm | 蝦皮購物），大概就是一分錢一分貨吧！也或許是烙鐵溫度還要更高。底下是重新焊過的電路板：
再度請教過小威，較粗的焊焬需要更高的溫度，等大塊的電路板到貨後，要做這個時把烙鐵調到最高（500℃）來試試。
嚐試以較粗的焊焬，實在不行：
還是照樣放上 LED 焊接：
64個 Led 燈分成四層，老花眼下完成後有七、八個不亮，還能接受。隨便配個音樂（本來可以修改程式來配合配樂的節奏，但做得不夠好，就懶了）

2022年3月3日星期四

環保智能小夜燈

前言

零基础入门学用Arduino教程-智能应用篇 - YouTube 系列裡「環保智能小夜燈」的製作沒什麼挑戰性，所以這次的學習改變一下，主要目的放在焊接的練習及如何把電路圖轉換到洞洞板的實際電路，因此範例程式沒甚麼修改，直接套用而已。

材料

◄A03► Arduino nano V3.0 ATMEGA328P 改進版 MINI/MICOR/TYPE-C 接口 | 蝦皮購物 MINI 接口：NT$ 139 （當時買的價格，現已漲了）
◄O05► HC-SR501 人體紅外感應模塊熱釋電紅外傳感器 arduino | 蝦皮購物：NT$ 23
◄O27► 光敏電阻5528 | 蝦皮購物：NT$ 3
◄NA1► 霧狀透明共陰陽全彩LED 5MM 四腳紅綠藍三色 RGB可控七彩 | 蝦皮購物：NT$ 3
◄QF4► 雙面 3x7cm PCB板優質玻纖板厚度1.6 實驗板洞洞板 | 蝦皮購物：NT$ 8
10K電阻X1、220ΩX3、幾條跳線、幾條杜邦線，加上現有沒在用的閃光燈擴散罩、Magic Mouse 2 的包裝盒、一條 Mini USB 線、一只 SONY 手機的充電變壓器，成本大概就用 NT$ 20 來算吧！
完成後的總成本約二百元

過程

初步先以 Arduino UNO + 麵包板連接線路，並測試先前已購的光敏電阻、RGB LED及HC-SR501 有無問題。
將 Arduino UNO 換成 Arduino nano ，以同樣的電路測試：
馬上就碰到 Arduino nano 無法與 Arduino IDE 連接的問題，Google 後找到 NANO V3.0 Atmega328p 副廠/相容 Arduino CH340改進版附傳輸線 – 台灣物聯科技 TaiwanIOT Studio 裡面有說明把工具選單裡的處理器設定為ATmega328P(Old Bootloader)即可：
註：找到這篇文章：Arduino Nano 的 Bootloader | Mister Ngan，原本也想把 Arduino nano 燒成新版的 Bootloader，因為用了也沒問題就先不做，這篇文章留個記錄，或許未來再試試。
測試無誤後，準備開始製作。由於太久沒用過烙鐵了，需要練習，於是把一條跳線剪成許多小段，並使用一塊 2X8 cm 的 PCB 來練習：
整個電路的元件不多，決定用一片 3X7 cm的雙面PCB 來製作，安排好各個元件的位置，然後開始實際的焊接：

（註：由於事前看過這支影片：led cube kit build - YouTube，所以知道使用黏土來固定元件，焊接起來方便許多：）
- 為了方便三顆 220Ω 電阻與 LED 燈的三支 RGB 接腳連接，焊了排針，讓它們以杜邦線相連。
- 另一邊使用跳線與 Arduino nano 的 Pin 6 （接 R） Pin 5（接 G） Pin 3（接 B）相連。
- 10 K Ω 電阻放在 Arduino nano 的 A0 Pin 旁邊，這樣直接焊在一起比較簡單。
- HC-SR501 的 DATA Pin 以杜邦線接 Arduino nano 的 Pin 8（用了一條跳線連到一支排針）
- 至於 Arduino nano 只焊了會用到的接腳： Pin 6 、Pin 5、Pin 3、Pin 8、Pin A0、5V及GND 共七個焊點：
- 由於是焊接新手，所以每焊好一個元件會先用電錶測試是否沒問題。
全部焊好並測試無誤：
以電鑽打洞，以雕刻刀割出 Arduino nano mini USB 露出的接孔，使用熱熔膠固定光敏電阻、RGB LED、HC-SR501及 Arduino nano。
雖然加了閃光燈擴散罩，RGB LED 的光線仍有點刺眼，因此在燈上面再罩上一層泡棉（購買Arduino nano 時附在針腳上的泡棉），這樣光線就柔和多了：

2022年3月1日星期二

零基础入门学用Arduino教程-智能应用篇 - 重點整理

零基础入门学用Arduino教程-智能应用篇 - YouTube

2022.03.01

零基础入门学用Arduino-智能应用篇-7-电路连接演示 - YouTube：環保智能小夜燈完成！

2022.02.22

修改一點程式碼，讓時間的顯示更整齊：

  ......
  ......
  前略
  
  //底下讓時：分：秒的格式更整齊
  if (timeClient.getHours() < 10 ){ //當小時的數值為個位數時，前面補 0
    lcd.print("0"); lcd.print(timeClient.getHours()); 
  } else {
  lcd.print(timeClient.getHours());
  }
  
  lcd.print(":");
  
  if (timeClient.getMinutes() < 10 ){//當分的數值為個位數時，前面補 0
    lcd.print("0"); lcd.print(timeClient.getMinutes()); 
  } else {
  lcd.print(timeClient.getMinutes());
  }
  //lcd.print(timeClient.getMinutes());
  
  lcd.print(":");

  if (timeClient.getSeconds() < 10 ){//當秒的數值為個位數時，前面補 0
    lcd.print("0"); lcd.print(timeClient.getSeconds()); 
  } else {
  lcd.print(timeClient.getSeconds());
  }
  //lcd.print(timeClient.getSeconds());
  
  lcd.print("   ");//因為更整齊了，只需要加上三個空白。

  lcd.setCursor(0,1);//溫度及溼度顯示在第二列
  lcd.print("T:");lcd.print((int)temperature);lcd.print("*C  ");lcd.print("H:");lcd.print((int)humidity);lcd.print("%   ");
  
  delay(950);//原先為delay(1000)，顯示秒數時會有跳過的情形，經過幾次的調整，950 算是比較正常

2022.02.22

完工，中間挖孔的部分實在很醜，手不巧，這也是沒辦法的事：

溫溼度感測器 DHT-11 只能外掛（註：先前用的那顆有問題，下雨天測出的溼度竟然只有四十幾%）

內部零件使用熱熔膠固定

由於ESP8266是 Micro USB 接頭，家裡有不少早期 SONY 手機的充電器及Micro USB線，剛好拿來物盡其用。

成本估計：總計約 NT$225

ESP8266 約 NT$100
DHT-11 約 NT$30
LCD1602 I2C Module 約 NT$90
七根杜邦線暫且算 5 元

2022.02.21

說到做到，ESP8266+DHT-11+LCD1602 I2C Module，用了七條 F-F 杜邦線，吃完晚餐花了一個多小時搞定：

程式更完善些，加入了啟動時顯示 WI-FI 連接中：

程式碼：

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display
#include <NTPClient.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>

#include <SimpleDHT.h>
int pinDHT11 = D3;
SimpleDHT11 dht11;

const char *ssid     = "XXX";//此處改為家裡基地台的 SSID
const char *password = "XXXXXXXXX";//輸入登入基地台的密碼

const long utcOffsetInSeconds = 28800;//台灣在 UTC+08:00 時區，所以 8*60*60 ＝ 28800

char daysOfTheWeek[7][12] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};

// Define NTP Client to get time
WiFiUDP ntpUDP;
NTPClient timeClient(ntpUDP, "pool.ntp.org", utcOffsetInSeconds);

void setup()
{
lcd.init(); // 初始化 lcd
lcd.backlight();

WiFi.begin(ssid, password);

lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Wi-Fi Connecting");
lcd.setCursor(0,1);
while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED ) {
  delay ( 500 );
  //lcd.setCursor(0,1); 如果擺在 While 迴圈裡，"."會一直顯示在同一位置
  lcd.print ( "." );
}

timeClient.begin();

}
void loop()
{
  byte temperature = 0;
  byte humidity = 0;
  byte data[40] = {0};
  if (dht11.read(pinDHT11, &temperature, &humidity, data)) {
    lcd.print("Read DHT11 failed");
    return;
  }
  
  timeClient.update();
  
  lcd.setCursor(0,0);
  
  lcd.print(daysOfTheWeek[timeClient.getDay()]);
  lcd.print(", ");
  lcd.print(timeClient.getHours());
  lcd.print(":");
  lcd.print(timeClient.getMinutes());
  lcd.print(":");
  lcd.print(timeClient.getSeconds());
  lcd.print("    ");//這四個空白若不加，會顯示前面的"Wi-Fi Connecting"後面"ting"四個字母

  lcd.setCursor(0,1);//溫度及溼度顯示在第二列
  lcd.print("T:");lcd.print((int)temperature);lcd.print("*C  ");lcd.print("H:");lcd.print((int)humidity);lcd.print("%   ");
  
  delay(1000);
  
}

這篇文章：Arduino初體驗 - NodeMCU ESP8266 接LCD 說明了接腳如何連接；拷貝了這篇文章：Getting Date & Time From NTP Server With ESP8266 NodeMCU 的程式碼來顯示時間（把 Serial.print() 改成 lcd.print() 就可以了）。

準備裝入 Apple Pencil 的空盒裡......

2022.02.21

天氣冷又溼，繼續驗貨：LCD1602 I2C Module，Kit 附的範例只顯示 Hello World 太無趣，再加上 DHT-11 來顯示溫度與溼度：

程式很簡單，只是再加上 DHT-11 的範例程式碼而已：

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display

#include <SimpleDHT.h>
int pinDHT11 = 2;
SimpleDHT11 dht11;

void setup()
{
  
lcd.init(); // initialize the lcd
lcd.backlight();

}
void loop()
{
  byte temperature = 0;
  byte humidity = 0;
  byte data[40] = {0};
  if (dht11.read(pinDHT11, &temperature, &humidity, data)) {
    lcd.print("Read DHT11 failed");
    return;
  }
  
  lcd.setCursor(0,0);//地點顯示在第一列
  lcd.print("Taichung : ");//地點
  lcd.setCursor(0,1);//溫度及溼度顯示在第二列
  lcd.print("T:");lcd.print((int)temperature);lcd.print("*C  ");lcd.print("H:");lcd.print((int)humidity);lcd.print("%");
  delay(1000);// DHT11 sampling rate is 1HZ.
}

這只 LCD 應該只能輸入 ASCII 字元而已，因為要顯示度C的 ˚ 會變成亂碼。
截錄維基百科的說明：「I²C（Inter-Integrated Circuit）字面上的意思是積體電路之間，它其實是I²C Bus簡稱，所以中文應該叫積體匯流排電路，它是一種串列通訊匯流排，使用多主從架構，由飛利浦公司在1980年代為了讓主機板、嵌入式系統或手機用以連接低速週邊裝置而發展。I²C的正確讀法為「I平方C」（"I-squared-C"）。」I²C的一個優勢在於其接腳數少。通過兩個接腳以及相應的軟體，微控制器就可以控制某一個網路內的裝置，而使用其他技術則需要更多的接腳。
可以來試試配合 ESP 8266 ，利用 NTP 校時，把現在時刻顯示在第一列，溫度、溼度顯示在第二列。由於前面已做過利用 ESP 8266 Wi-Fi 達成 NTP 校時的時鐘程式，要再來改應該不難---值得試一試。

2022.02.20

天氣冷又溼，教學影片看累了，就繼續購買的Super Starter Kit for Arduino Uno 套裝各項配件驗貨。這次檢查 Active buzzer，附的範例實在太無趣，找到之前下載的 ElegooTutorial，內有 MorseCode Translater 範例，比較有趣：
但都需要從 Serial Monitor 輸入字串，所以想到 Keypad Membrane Switch Module 也順便一起驗貨，確認也沒問題，下次再來修改程式以它輸入，然後產生 MorseCode 。

2022.02.20

先從頭到尾將整個系列影片看過一遍，把需要再購買的配件整理後，等蝦皮免運日時，找個賣場一次買足。

2022年2月24日星期四

回到原點的焊接：新的工作台

前言

會想學習 Arduino 的初心就是不想動到烙鐵，但學下去，不用還是不行（會有限制），只好認了，訂了這些：

初期目標

改裝早期的羅技喇叭（當初是用來接 iPhone 3GS）成藍芽喇叭（使用藍牙音頻接收器板 VHM-314 藍牙 5.0 MP3 無損解碼板無線立體聲音樂模塊 3.7-5V | 蝦皮購物 ）
零基础入门学用Arduino-智能应用篇-5环保智能小夜灯项目介绍 - YouTube 改成 Arduino Nano ，並使用洞洞板安裝在 Magic Mouse 2 的包裝盒裡：
◄VE1► Arduino UNO R3光立方套件kit開發板學習4X4X4 CUBE4 3D LED光魔方 | 蝦皮購物：
若上述都能順利完成，當然也就有了基本的焊接及電路技術，最後再來試試是否能修復壞掉的防潮櫃：

羅技喇叭改裝

早期的產品實在太堅固，導致一開始就出師不利：外殻拆不下來！這使得原本的想法不想再多條 3.5 的音源線及讓藍芽模塊與喇叭共用一個 USB 接頭的想法無法達成。
最後在爆力拆外殻下，殻沒拆掉，裡面電路板的零件竟然掉了幾個，不得不放棄且喇叭只能回收了。

Sony 有線桌上型喇叭SRS-A3 改裝藍芽

家裡有不少 DC 轉接頭，就是沒有 SRS-A3 變壓器這種接頭：
天氣又冷又下雨，不想去電子街找，在家裡附近的大台中五金、燦坤、全國電子、大同 3 C，甚至跑到手機行看看有沒有，轉了一大圈還是沒有，只得忍痛從變壓器截下來與 USB 接頭焊在一起，算是焊接組合買後的正式啟用，兩顆醜醜的焊點：
藍芽模塊本身有 Micro USB 供電，SRS-A3 也改成 USB 供電，一起接在 ASUS 行動電源的兩個USB 輸出插座，結果干擾嚴重，就算加了錫箔遮避也沒用：
實在怪了，拆解前，以 SRS-A3 的變壓器供電，藍芽模塊由行動電源供電，音質很好，根本沒問題，於是試著以兩個行動電源來分別供電，這樣就沒有問題了。上網 Google ，這應該是接地迴路的問題，沒有能力處理，也不想買不便宜的USB訊號隔離器（價格可以買高級的行動電源）。
就這樣使用了，至少擺脫了「有線」。

2022.02.24

想到變壓器難道就這樣浪費了，翻箱倒櫃找出了早期一條轉 mini USB 的轉接線，一頭是 USB 母座，剛好截下來與變壓器連，在使用市電的情形下也能用：
先去查一下 USB 接腳：
用三用電錶確認接腳位置（雖然從顏色可區分），順便確認有無斷路：
變壓器線頭的正負無法判斷，只能插電後用電錶測，如圖：（若出現負號表示正負極接反了）
又有機會練習焊接，還是兩顆醜醜的焊點：
兩條線接好，變壓器插電，供電正常：
兩顆焊點後的心得

使用焊接台，有夾子可固定，又有放大鏡，老花眼下雖然只焊了兩顆而已，一手拿焊錫，一手拿烙鐵，與以往比起來實在太輕鬆了，後續的實作應該能夠順利的。
買的是數位顯示的定溫烙鐵，預設是 350℃，參考了一些文章後改成 320℃。這支烙鐵蠻有效率，不到十秒就能達到設定的溫度，不像傳統鉻鐵，過熱或不夠熱都不知道，很實用。
上網找些焊接操作的文章，這篇還不錯：電子製作實驗室歡迎您！點陣板（萬能板/洞洞板)的使用焊接技巧，重點截個圖留下記錄隨時參考：

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2023年4月8日 星期六