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低功耗蓝牙温湿度计 本帖主对外承接开发,联系作者
行者无疆
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发表于Mon Oct 31 22:21:31 CST 2016   |  只看该作者 1# 电梯直达

1.  作品简介


1.1是此项目的初版实物图。

1.1 低功耗蓝牙温湿度计实物图

系统最主要的功能就是能够连续记录系统周围环境的温湿度数据,通过和手机进行数据同步,在手机端绘制系统周围环境的温湿度曲线。

能够实现的具体功能如下:

1.     记录过去3天的温度、湿度数据,系统每隔15分钟唤醒一次,工作1秒记录该时间下的温度、湿度数据后再次睡眠;

2.     记录过去7天的日最高温度、最低温度、最高湿度、最低湿度数据;

3.     手机端和系统同步数据,首先按键唤醒设备。设备在唤醒状态下,30秒内手机通过蓝牙自动连接设备,设置参数或同步数据;手机端可根据同步数据进行绘制温湿度曲线等操作;

4.     实时显示当前温度、湿度,日期和时间,电池电压,低电量提示,唤醒状态下通过按键切换显示界面;

5.     按键唤醒设备,如果30秒内无任何操作,系统自动进入睡眠状态。如30秒内有任何操作,待操作结束后30秒,系统再次进入睡眠状态。操作包括按键切换界面、手机和设备设置参数或同步数据;

作为一名电子工程师同时也是一名多肉植物爱好者,从养花的角度来考虑,制作一个能够连续精确的记录温湿度数据的设备对于养花这件事非常有帮助,而且目前市面上并没有类似功能的好用的便携式低功耗产品。

能够连续记录1日到3日的某特定环境的温湿度,并且可以通过手机查阅绘制温湿度曲线,对于个人养花甚至大棚养花都非常有帮助。因为普通温度计只能记录当前数据,需要了解某环境的极限温湿度就非常不容易实现,特别对于严苛的环境,比如冬季,而且了解这些数据对于花卉非常重要,了解这些信息可以提前做出调节,避免不必要的经济损失,对于培育亦帮助很大。

由此联想,不仅温室大棚养花,个人生活环境,特别是小宝宝房间,酒窖,动物养殖,仓库仓储等等很多需要持续了解环境温湿度信息的场景如果有这样一个便携低功耗高精度的能够连续记录温湿度数据的设备都会非常有帮助。

       这个系统最大的特点就是低功耗和使用方便,25号电池可以正常情况下可以连续工作至少3个月,小体积、便携式和一个小尺寸的OLED屏对于用户实际使用非常便捷。

2.  作品亮点

此系统的最大亮点就在于能够连续记录系统周围环境的温湿度数据,对于普通温度计和目前市面上可以买到的能够连续记录温湿度数据的设备并不是很多,大多是实时性的测温计。对于能够连续记录的仪器更多的是偏向专业实验性的设备,大都需要计算机记录数据,对普通用户来讲使用起来不是很方便,而且价格偏贵。

此系统的第二个亮点就是体积小,功耗低,实际使用起来通过一个128*32OLED屏和一个按键即可进行所有操作。

实际的使用起来的电流参数并没有进行测试。但是,设计初衷本着尽量降低功耗的原则,在MCU以及外围功能电路方案选型上特别选择了功耗低,可靠性高的方案。特别是电源方案的选择,配合25号干电池串联输入,电源芯片选择TITPS6102096%效率的BOOST拓扑型方案。时钟芯片使用了内部集成温度补偿晶振的高精度时钟芯片DS3231,静态电流最低只有110uA。传感器使用了TI的低功耗湿度和温度数字传感器HDC1000。测量温度有14位的分辨率,相对湿度测量范围0%~100%,精度为3%。最重要的是休眠电流只有200nA。微型封装,标准IIC接口。MCU使用飞思卡尔的M0+处理器,多种低功耗模式可以选择,号称业界能效最高的 32 位处理器,大三特点如下:功率的消耗降到尽可能低的 9uA/MHz,性能提升至 1.77CoreMark/MHz,中断等待时间比 M0 减少了 1 Cycle。正常运行模式13.83mA,我使用的为VLL低功耗模式,休眠状态2.6uA


3.   系统架构图

                                                         图3.1 系统架构图


4.   原理图



4.1 系统框图



4.2 电源电路

蓝牙模块和OLED的电源在系统休眠状态下切断,降低整个系统功耗。后面改版,电压采集也使用采样时打开,休眠时切断的方式。


4.3 MCU&时钟电路

4.4 蓝牙模块电路

4.5 HDC1000传感器电路

4.6 OLED驱动电路

5.  材料清单

物料名称 封装类型 数量 位置编号
# Comment Footprint Quantity Designator
1 0.1uF C0603 14 C1, C3, C11, C12, C15, C16, C17, C18, C20, C21, C23, C27, C29, C32
2 10uF C0805 5 C2, C7, C8, C13, C14
3 5pF C0603 1 C4
4 2.2uF C0805 1 C5
5 47uF/10V CT3528-B 1 C6
6 2.2uF C0603 3 C9, C10, C31
7 4.7uF C0603 3 C19, C28, C30
8 0.01uF C0603 2 C22, C24
9 1uF C0603 2 C25, C26
10 LED-G LED0603 2 D1, D4
11 LED-R LED0603 1 D2
12 ZMM5.6 SOD-80 1 D3
13 1.1A F1206 1 F1
14 PWR2.5电源插座 POWER-A 1 J1
15 KEY-2L直插4P按键 SW-4L 1 K1
16 6.8uH SLF7045 1 L1
17 10uH L0603-C 1 L2
18 HM-10 BLE模块 HM-10 1 M1
19 Header 4 HDR1X4 1 P1
20 BC817 SOT-23 3 Q1, Q4, Q5
21 IRLML6401 SOT-23 2 Q2, Q3
22 470R R0603 3 R1, R4, R18
23 10K 1% R0603 18 R2, R3, R6, R11, R13, R14, R15, R16, R17, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27
24 1M 1% R0603 3 R5, R9, R12
25 0R 1% R0603 1 R7
26 100R 1% R0603 1 R8
27 178K 1% R0603 1 R10
28 390K 1% R0603 1 R28
29 4.99K 1% R0603 3 R29, R30, R31
30 TPS61020DCR QFN50P300X300X100-10N 1 U1
31 MKL16Z64VFM4 QFN32 1 U2
32 DS3231SN SO16-290 1 U3
33 OLED12832 OLED液晶屏 OLED12832 1 U4
34 HDC1000 WLCSP8 1 U5
35 8M XTAL 3.2X5.0-SM 1 Y1
        表5.1 BOM清单

6. PCB实物图

图6.1 PCB正面

图6.2 PCB 3D正面

图6.3 PCB 3D背面

图6.4 实物图1

图6.5 实物图2

图6.6 实物图3

图6.7 实物图4



该帖子已被立创商城赵工于Sat Nov 19 16:30:05 CST 2016编辑过
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香橙批
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发表于Tue Nov 01 09:22:13 CST 2016   |  只看该作者 2#

感觉这个MCU太贵了,我推荐换成STM32L151的,功耗和你这个相差不大。

但其实这么简单的应用,直接用BLE上的CC2541就可以驱动了
Kevinzhao
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发表于Wed Nov 02 15:37:04 CST 2016   |  只看该作者 3#
现在这个板进行到哪一步了?
小电子
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发表于Wed Nov 02 19:48:17 CST 2016   |  只看该作者 4#

“25号电池可以正常情况下可以连续工作至少3个月”这个判断有没有依据?LED灯如果一直亮的话,耗电量可不是uA量级,一个LED灯至少消耗几个mA的电流。

OLED也不适用于低功耗设计。

代售①黄花No.907 ②FPGA芯片EP4CE6E22C8N ③万用表Fluke15B+ ④LED恒流源LM2733XMF/NOPB⑤CJT1117B-5.0
白纸
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发表于Wed Dec 14 09:43:46 CST 2016   |  只看该作者 5#
现在都有很多温湿度传感器芯片,用蓝牙芯片直接读取I2C数据发给手机APP显示,直接搞定,而且体积小功耗低,比如嘘嘘扣就是这么做的
PP
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发表于Thu Dec 22 11:40:25 CST 2016   |  只看该作者 6#

前两天我也做了个温湿度显示,用的MSP430单片机+SI7021温湿度传感器+LCD段码+能量收集器方案,完全自主能量收集和温湿度显示。试测平均电流8uA,只要光照度大于200LUX就可以工作。弱光能收集室内应用成为可能。

pandong
0
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发表于Thu Dec 22 14:39:04 CST 2016   |  只看该作者 7#
PP 发表于 Thu Dec 22 11:40:25 CST 2016  6# 前两天我也做了个温湿度显示,用的MSP430单片机+SI7021温湿度传...
请问,能量收集器方案有现成的吗?推荐型号和方案。能量收集器,就是太阳能板子吗?
PP
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发表于Mon Dec 26 09:11:43 CST 2016   |  只看该作者 8#
pandong 发表于 Thu Dec 22 14:39:04 CST 2016  7# 请问,能量收集器方案有现成的吗?推荐型号和方案。能量收集器,...
ADI和TI都有现成的芯片方案,你可以去官网搜下,找到自己合适的打样设计。是的用的是太阳能板进行弱光能收集。
一本道君
1
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82
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发表于Wed Mar 15 05:10:00 CST 2017   |  只看该作者 9#
PP 发表于 Mon Dec 26 09:11:43 CST 2016  8# ADI和TI都有现成的芯片方案,你可以去官网搜下,找到自己合适的...
有性价比好的太阳能弱光电池板推荐么,谢谢!
PP
0
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发表于Tue Apr 18 10:21:15 CST 2017   |  只看该作者 10#
一本道君 发表于 Wed Mar 15 05:10:00 CST 2017  9# 有性价比好的太阳能弱光电池板推荐么,谢谢!

好的,都还是比较偏贵

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