eDOT: Präzise Arduino-Uhr & Wetterstation mit IR-Fernbedienung

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• Arduino IDE

Projektbeschreibung

eDOT

eDOT ist eine Arduino-basierte Präzisionsuhr und Wetterstation mit integriertem IR-Empfänger und automatischer Helligkeitsanpassung. Sechs 8×8 LED-Matrix-Displays (insgesamt 48×8 Pixel) zeigen Uhrzeit, Datum, Wochentag, Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck an – wahlweise auch Scrolltexte oder zukünftig Daten per WLAN (RSS, API).

Merkmale:

• Sehr niedriger Stromverbrauch
• Elegantes Design: Glasfront + 3D-gedruckter Korpus
• Modular erweiterbar (WLAN-Modul, weitere Sensoren)
• Automatische Display-Helligkeit per LDR
• IR-Fernbedienung für Bedienung

3D-Druckdateien auf Thingiverse | YouTube-Kanal: UCbIomyFKzBiLHqEb2xv9GHQ

Stückliste (B.O.M.)

• 1× 3D-gedrucktes linkes Gehäusehälfte
• 1× 3D-gedrucktes rechtes Gehäusehälfte
• 1× 3D-gedruckter linker Deckel
• 1× 3D-gedruckter rechter Deckel
• 2× 3D-gedruckte Füße
• 12× 3D-gedruckte Display-Halterungen
• 1× Poliertes Glas 240×75×5 mm
• 1× Orangefarbener Filter (für LED-Display)
• 6× Adafruit 8×8 Dot-Matrix (Luckylight M1603095, weiß)
• 6× MAX7219 Treiberplatine
• 1× USB-Breakout-Board (Stromversorgung)
• 1× BME280 Breakout
• 1× DS3231 Chip
• 1× IR-Empfänger (IRM-56384)
• 1× Fotowiderstand (LDR-07)
• 1× ATmega328P-PU (auf eDOTcore PCB)
• 6× Omron 12 mm Taster

eDOTcore PCB

Die erste Prototypen-Platine der Steuerung ist eingetroffen. Sie bündelt alle Anschlüsse (Matrix-Treiber, Sensoren, IR, Buttons, Strom) auf einer kompakten Platine.

Projektseite: eDOTcore

Quellcode (Arduino)

// eDOT: Versatile precision weather station and clock
// HISTORY
// 11/12/2015 Added measurement calibration coefficients
// 09/06/2016 Added automatic display brightness
// 09/06/2016 Added task scheduler
// 07/08/2016 Added eDOT splashscreen

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Max72xxPanel.h>
#include <Average.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#include "RTClib.h"
#include <EasyScheduler.h>

Adafruit_BME280 bme; // I2C
RTC_DS3231 rtc;

int pinCS = 10; // CS an Pin 10, DIN an MOSI, CLK an SCK (SPI)
int numberOfHorizontalDisplays = 7; // 6 Matrix + 1 Reserve?
int numberOfVerticalDisplays = 1;
Max72xxPanel matrix = Max72xxPanel(pinCS, numberOfHorizontalDisplays, numberOfVerticalDisplays);

#define TEMPERATURE 0
#define HUMIDITY    1
#define PRESSURE    2
#define TIME        3
#define DAY         4
#define DATE        5

float temp, tempavg; char tempf[8];
float hum, humavg;   char humf[8];
float press, pressavg; char pressf[8];
int screen = 0;
long previousLEDMillis = 0;
long LEDInterval = 5000; // 5 s pro Anzeige
int screenMax = 5;
bool screenChanged = true;

float lightsens, screenBrt = 0, lightsensavg;
Average<float> avetemp(60);
Average<float> avehum(60);
Average<float> avepress(60);
Average<float> avelightsens(40);

// Kalibrierungskoeffizienten
float temp_o = -1.70, temp_s = 1.0, temp_lin;
float hum_o  = 2.45,  hum_s  = 1.0, hum_lin;
float press_o = 0.0,  press_s = 1.0, press_lin;
float brt_o = -4,     brt_s = 1.35;

Schedular Task1;
Schedular Task2;

void setup() {
  Task1.start(); Task2.start();
  Wire.begin();
  bme.begin(0x76);
  matrix.setIntensity(screenBrt); // 0-15
  
  // Display-Orientierung justieren (je nach Einbau)
  for (int i = 0; i < 8; i++) matrix.setRotation(i, 1);
  
  rtc.begin();
  // rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); // Einmalig Zeit setzen
  
  // eDOT Splashscreen mit Fade-in/out
  matrix.fillScreen(0); matrix.write();
  matrix.setCursor(12,0); matrix.print("eDOT");
  for(screenBrt=0; screenBrt<=15; screenBrt++){ delay(25); matrix.setIntensity(screenBrt); matrix.write(); }
  delay(250);
  for(screenBrt=15; screenBrt>=0; screenBrt--){ delay(50); matrix.setIntensity(screenBrt); matrix.write(); }
  delay(500);
  matrix.fillScreen(0); matrix.write();
  delay(1000);
}

void loop() {
  Task1.check(acq1, 500);  // Sensoren alle 500 ms
  Task2.check(acq2, 20);   // Helligkeit alle 20 ms
}

void acq1() {
  // Sensoren lesen & mitteln
  temp = bme.readTemperature(); avetemp.push(temp); tempavg = avetemp.mean();
  hum  = bme.readHumidity();    avehum.push(hum);  humavg  = avehum.mean();
  press = bme.readPressure();   avepress.push(press); pressavg = avepress.mean();
  
  DateTime now = rtc.now();
  outSec = now.second(); outMin = now.minute(); outHour = now.hour();
  outday = now.day(); outmonth = now.month(); outyear = now.year() - 2000;
  dow = now.dayOfTheWeek();
}

void acq2() {
  // Helligkeitssensor glätten & Display-Helligkeit setzen
  lightsens = analogRead(A3);
  avelightsens.push(lightsens);
  lightsensavg = avelightsens.mean();
  screenBrt = constrain(((lightsensavg / 1023.0 * 15) * brt_s + brt_o), 0, 15);
  matrix.setIntensity(screenBrt);
  
  // Linearisierung mit Kalibrierung
  temp_lin = tempavg * temp_s + temp_o;
  hum_lin = humavg * hum_s + hum_o;
  press_lin = pressavg * press_s + press_o;
  
  // Bildschirmwechsel alle 5 s
  unsigned long currentLEDMillis = millis();
  if (currentLEDMillis - previousLEDMillis > LEDInterval) {
    previousLEDMillis = currentLEDMillis;
    screen++; if (screen > screenMax) screen = 0;
    screenChanged = true;
  }
  
  if (screenChanged) {
    screenChanged = false;
    matrix.fillScreen(0);
    switch(screen) {
      case TEMPERATURE:
        dtostrf(temp_lin, 4, 2, tempf);
        matrix.setCursor(6,0); matrix.setTextSize(1); matrix.setTextColor(255);
        matrix.print(tempf); matrix.drawRect(37,0,2,2,255); matrix.print("C");
        break;
      case HUMIDITY:
        dtostrf(hum_lin, 4, 2, humf);
        matrix.setCursor(6,0); matrix.setTextSize(1); matrix.setTextColor(255);
        matrix.print(humf); matrix.print("%");
        break;
      case PRESSURE:
        dtostrf(press_lin, 6, 0, pressf);
        matrix.setCursor(0,0); matrix.setTextSize(1); matrix.setTextColor(255);
        matrix.print(pressf); matrix.print("Pa");
        break;
      case TIME:
        matrix.setCursor(0,0); matrix.setTextSize(1); matrix.setTextColor(255);
        if (outHour < 10) matrix.print("0");
        matrix.print(outHour); matrix.print(":");
        if (outMin < 10) matrix.print("0");
        matrix.print(outMin); matrix.print(":");
        if (outSec < 10) matrix.print("0");
        matrix.print(outSec);
        break;
      case DATE:
        matrix.setCursor(0,0); matrix.setTextSize(1); matrix.setTextColor(255);
        if (outday < 10) matrix.print("0");
        matrix.print(outday); matrix.print("/");
        if (outmonth < 10) matrix.print("0");
        matrix.print(outmonth); matrix.print("/");
        matrix.print(outyear);
        break;
      case DAY:
        matrix.setCursor(15,0); matrix.setTextSize(1); matrix.setTextColor(255);
        matrix.print(daysOfTheWeek[dow]);
        break;
    }
    matrix.write();
  }
}

Hinweis: Der Code nutzt Bibliotheken Max72xxPanel, Average, EasyScheduler, Adafruit_BME280, RTClib. Diese vorab über Bibliotheksverwalter installieren.