大家好,我是吉田!
隨著居家辦公的時(shí)間越來越多,我想創(chuàng)造一個(gè)讓人更加舒適地享受居家時(shí)光的環(huán)境,創(chuàng)作一個(gè)有助于我在家工作或做事的設(shè)備。
您可能也注意到了,在家辦公時(shí),很容易一坐就是很長(zhǎng)時(shí)間,或者過于專注于工作而無法注意房間環(huán)境,甚至導(dǎo)致工作效率下降。在這里,我想為大家介紹一種能夠用各種傳感器檢測(cè)您工作臺(tái)周圍的環(huán)境、并使其與Raspberry Pi聯(lián)動(dòng)將空間環(huán)境可視化、可以自動(dòng)營(yíng)造舒適空間的設(shè)備。
本部分的流程
使用Raspberry Pi和傳感器讓您的家中或房間內(nèi)更舒適
用SensorMedal來測(cè)量值
本項(xiàng)目所需部件和所學(xué)知識(shí)
總結(jié)
1. 使用Raspberry Pi和傳感器讓您的家中或房間內(nèi)更舒適
現(xiàn)在,讓我們列舉一下在家辦公或做事時(shí),都有哪些事情讓您覺得“要是能自動(dòng)搞定就好了(要是有這些功能就好了)”。然后嘗試寫下它們的改進(jìn)方法。
我暫且列出了以下項(xiàng)目:
編號(hào) | 檢測(cè)功能 | 檢測(cè)后希望具備的功能 |
1 | 檢測(cè)房間的溫度 | 根據(jù)室溫控制風(fēng)扇等 |
2 | 檢測(cè)房間的舒適度(例如濕度) | 如果濕度高,將空調(diào)設(shè)置為除濕模式 |
3 | 檢測(cè)工作臺(tái)周圍的亮度 | 亮度不夠時(shí)自動(dòng)開燈 |
4 | 檢查所在環(huán)境的噪聲水平 | 如果太吵,用遙控器調(diào)低音量 |
5 | 檢測(cè)坐在椅子上的時(shí)間 | 檢測(cè)到坐的時(shí)間太久(久坐不動(dòng)),督促主人站起來活動(dòng)活動(dòng) |
6 | 確認(rèn)天氣 | 如果天氣預(yù)報(bào)有雨,提醒主人將曬在外面的衣物收回來 |
7 | 在固定時(shí)間執(zhí)行任務(wù) | 播放能讓人轉(zhuǎn)換心情的信息或音樂等 |
竟然列出了這么多項(xiàng)目!現(xiàn)在,讓我們想想應(yīng)該設(shè)計(jì)一種什么樣的機(jī)制來完成這些任務(wù),比如用什么傳感器測(cè)量這些項(xiàng)目,然后用Raspberry Pi分析,并讓各種硬件來協(xié)助執(zhí)行這些任務(wù)。用什么樣的組合能實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)呢?想想就讓人興奮!
2. 什么是羅姆的“SensorMedal”?
在檢測(cè)房間環(huán)境方面,比如前面提到的溫濕度和亮度等,實(shí)際上可以用羅姆的傳感器來測(cè)量。在羅姆的傳感器中,有一款名為“SensorMedal(SensorMedal-EVK-002)”的產(chǎn)品,它使用紐扣電池即可驅(qū)動(dòng),便攜,體型小巧卻集成了多種傳感器。
這個(gè)“SensorMedal”是一款傳感器評(píng)估套件,集成了BLE模塊和溫濕度、照度、加速度等6種傳感器,還配有低功耗微控制器,使用1枚紐扣電池即可驅(qū)動(dòng)幾個(gè)月。
將其安裝在房間中,可以讓它測(cè)量環(huán)境,還可以通過連接Raspberry Pi和藍(lán)牙賦予其多種功能。
具體而言,是將以下規(guī)格的傳感器都集成在一塊小小的電路板上了。
傳感器
傳感器類型 | 產(chǎn)品名稱 | 工作電壓范圍(V) | 工作溫度范圍(℃) | 備注 |
加速度傳感器 | KX126-1063 | 1.71~3.6 | -40~+85 |
消耗電流:145μA(高分辨率模式),10μA(低功耗模式) 分辨率:最高16bit 內(nèi)置計(jì)步器功能 |
地磁傳感器 | BM1422AGMV | 1.7~3.6 | -40~+85 |
MI型三軸磁傳感器 消耗電流:150μA (Typ.)@100Hz 磁靈敏度:0.042μT/LSB (Typ.) |
氣壓傳感器 | BM1383AGLV | 1.7~3.6 | -40~+85 |
壓阻式氣壓傳感器 可檢測(cè)300hPa~1100hPa的氣壓 內(nèi)置溫度校準(zhǔn)功能 |
照度傳感器 | BH1721FVC | 2.4~3.6 | -40~+85 |
支持I2C總線接口(f/s Mode Support) 接近視覺靈敏度的光譜靈敏度特性(峰值靈敏度波長(zhǎng):typ.560nm) 將亮度值作為數(shù)字值輸出 |
霍爾IC | BU52072GWZ | 1.65~3.6 | -40~+85 |
兩極檢測(cè)(極性判別輸出) 間歇工作,消耗電流更低 超小型封裝 |
溫濕度傳感器 | SHT31 | 1.7~3.6 | -40~+85 |
溫濕度傳感器的溫度值輸出 溫度[℃] = -45 + 175 * Temperature / 65535 濕度值輸出 濕度[%RH] = 100 * Humidity / 65535 |
Bluetooth? 模塊
產(chǎn)品名稱 | 電源電壓(V) | 工作溫度(℃) | 主機(jī)CPU | 支持規(guī)格 | 使用頻段 | 發(fā)送輸出 | 接收靈敏度 | 備注 |
MK71251-01 | 2.0~3.6 | -20~+75 | 同步串行 或 UART | Bluetooth? Core Spec v4.1 (Single mode) | 2.4GHz ISM Band | 0 / -6 / -12 / -18dBm | -85dBm | Bluetooth? 認(rèn)證:QDID:77987(End Product)無線認(rèn)證:TELEC/FCC/IC/CE |
低功耗微控制器
產(chǎn)品名稱 | 工作電壓(V) | 工作頻率 (Max.) | 最短指令時(shí)間 | 消耗電流(Typ.@HALT) | 工作溫度(℃) | ROM/RAM | ||||
低速時(shí)鐘 | 高速時(shí)鐘 | ROM類別 | ROM(Byte) | Flash(Byte) | RAM(Byte) | |||||
ML620Q504H | 1.8~5.5 |
32.768kHz (內(nèi)置RC振蕩) |
16MHz (內(nèi)置RC振蕩) |
62.5ns (以16MHz運(yùn)行時(shí)) |
0.45μA | -40~+85 | Flash | 64K | 2K | 6K |
這次,我們將使用SensorMedal中的溫濕度傳感器(SHT31)和照度傳感器(BH1721FVC)
3. 用SensorMedal來測(cè)量值
在使用Raspberry Pi等工具創(chuàng)作電子作品之前,讓我們先連接智能手機(jī)和SensorMedal,確認(rèn)一下傳感器是否正常工作。使用智能手機(jī)的應(yīng)用程序可以立即測(cè)量數(shù)據(jù),很簡(jiǎn)單!
在這份用戶指南中提供了SensorMedal的使用方法,我們根據(jù)這份資料來使用傳感器吧!
首先,將電池插入SensorMedal并啟動(dòng)它。電池是一種稍大的紐扣電池,名為“CR2450”。將電池正極朝上插入SensorMedal中。
然后,準(zhǔn)備智能手機(jī)(iOS 或 Android系統(tǒng))。我使用的是iPhone。在App Store(應(yīng)用商店)中搜索“ROHM”,找到應(yīng)用程序“RHRawDataMedal2”,安裝在您的智能手機(jī)上。也可以通過
這個(gè)鏈接直接打開應(yīng)用程序下載界面。
打開已安裝的應(yīng)用程序。如果SensorMedal已經(jīng)通電,那么您會(huì)看到類似“ROHM Medal2_xxxx”字樣。
選擇并下拉刷新信息。然后會(huì)出現(xiàn)如下圖所示的畫面,稍等片刻,便可以看到傳感器正在測(cè)量數(shù)據(jù)。當(dāng)點(diǎn)擊頂部的選項(xiàng)卡時(shí),將會(huì)以圖表的形式顯示加速度、溫度、濕度、照度等信息。
左圖:測(cè)量并顯示加速度
右圖:測(cè)量并顯示濕度
現(xiàn)在,可以確認(rèn)SensorMedal已經(jīng)啟動(dòng)并且是能夠測(cè)量數(shù)據(jù)的。是不是很簡(jiǎn)單?獲取各種數(shù)據(jù)并不難!當(dāng)我們?cè)賹⑵渑cRaspberry Pi連接起來嘗試操作其他硬件時(shí),那么電子作品的創(chuàng)作范圍就更大了!
4.本項(xiàng)目所需部件和所學(xué)知識(shí)
接下來,包括上述SensorMedal在內(nèi),我們來準(zhǔn)備一下能夠檢測(cè)家中或房間內(nèi)環(huán)境、并創(chuàng)造舒適環(huán)境的設(shè)備所需的零部件。這次我準(zhǔn)備的用品清單如下:
編號(hào) | 所需零部件 | 說明 |
1 | Raspberry Pi4主體 | Raspberry Pi 4 Model B |
2 | 羅姆SensorMedal | SensorMedal-EVK-002 |
3 | 液晶顯示器 | Display-O-Tron HAT |
4 | 手機(jī)電池 | 3000mAh電池 |
5 | 迷你USB風(fēng)扇 | 可在百元商店購(gòu)買 |
6 | 迷你USB燈 | 可在百元商店購(gòu)買 |
羅姆SensorMedal(左側(cè)綠色)以及帶有液晶Raspberry Pi、風(fēng)扇、燈和電池連接好的照片
通過制作這款設(shè)備,您可以學(xué)到的關(guān)于傳感器和硬件的知識(shí)如下:
編號(hào) | 可以學(xué)到的知識(shí) |
1 | 用SensorMedal測(cè)量數(shù)據(jù)的機(jī)制 |
2 | 通過BLE連接Raspberry Pi的方法 |
3 | 通過Raspberry Pi分析和顯示傳感器數(shù)據(jù)的方法 |
4 | 根據(jù)傳感器的值控制硬件的方法 |
5 | 與其他硬件聯(lián)動(dòng)的機(jī)制 |
5. 總結(jié)
如果您有很多機(jī)會(huì)在家辦公或做事,是不是也常??释幸慌_(tái)設(shè)備能讓您工作臺(tái)周圍的環(huán)境更舒適呢?
這次,我們將制作一款設(shè)備,讓它通過使用SensorMedal和Raspberry Pi測(cè)量工作環(huán)境并對(duì)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化,自動(dòng)創(chuàng)造一個(gè)舒適的空間。
說起工作臺(tái)周圍的環(huán)境,我認(rèn)為至少包括亮度、室溫、濕度等因素。而使用羅姆的傳感器,可以輕松地測(cè)量這些項(xiàng)目,還可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果操作和控制與之連接的硬件。當(dāng)然,除了這個(gè)案例以外,您還可以嘗試設(shè)計(jì)其他能夠讓您的工作環(huán)境更舒適的設(shè)備。
在第二部分中,我們將進(jìn)入設(shè)備的實(shí)際制作階段。
敬請(qǐng)期待!
審核編輯黃宇
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