大家好,我是吉田!
隨著居家辦公的時間越來越多,我想創造一個讓人更加舒適地享受居家時光的環境,創作一個有助于我在家工作或做事的設備。
您可能也注意到了,在家辦公時,很容易一坐就是很長時間,或者過于專注于工作而無法注意房間環境,甚至導致工作效率下降。在這里,我想為大家介紹一種能夠用各種傳感器檢測您工作臺周圍的環境、并使其與Raspberry Pi聯動將空間環境可視化、可以自動營造舒適空間的設備。
本部分的流程
使用Raspberry Pi和傳感器讓您的家中或房間內更舒適
用SensorMedal來測量值
本項目所需部件和所學知識
總結
1. 使用Raspberry Pi和傳感器讓您的家中或房間內更舒適
現在,讓我們列舉一下在家辦公或做事時,都有哪些事情讓您覺得“要是能自動搞定就好了(要是有這些功能就好了)”。然后嘗試寫下它們的改進方法。
我暫且列出了以下項目:
編號 | 檢測功能 | 檢測后希望具備的功能 |
1 | 檢測房間的溫度 | 根據室溫控制風扇等 |
2 | 檢測房間的舒適度(例如濕度) | 如果濕度高,將空調設置為除濕模式 |
3 | 檢測工作臺周圍的亮度 | 亮度不夠時自動開燈 |
4 | 檢查所在環境的噪聲水平 | 如果太吵,用遙控器調低音量 |
5 | 檢測坐在椅子上的時間 | 檢測到坐的時間太久(久坐不動),督促主人站起來活動活動 |
6 | 確認天氣 | 如果天氣預報有雨,提醒主人將曬在外面的衣物收回來 |
7 | 在固定時間執行任務 | 播放能讓人轉換心情的信息或音樂等 |
竟然列出了這么多項目!現在,讓我們想想應該設計一種什么樣的機制來完成這些任務,比如用什么傳感器測量這些項目,然后用Raspberry Pi分析,并讓各種硬件來協助執行這些任務。用什么樣的組合能實現這些目標呢?想想就讓人興奮!
2. 什么是羅姆的“SensorMedal”?
在檢測房間環境方面,比如前面提到的溫濕度和亮度等,實際上可以用羅姆的傳感器來測量。在羅姆的傳感器中,有一款名為“SensorMedal(SensorMedal-EVK-002)”的產品,它使用紐扣電池即可驅動,便攜,體型小巧卻集成了多種傳感器。
這個“SensorMedal”是一款傳感器評估套件,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枚紐扣電池即可驅動幾個月。
將其安裝在房間中,可以讓它測量環境,還可以通過連接Raspberry Pi和藍牙賦予其多種功能。
具體而言,是將以下規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 內置計步器功能 |
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300hPa~1100hPa的氣壓 內置溫度校準功能 |
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:typ.560nm) 將亮度值作為數字值輸出 |
霍爾IC | BU52072GWZ | 1.65~3.6 | -40~+85 |
兩極檢測(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
產品名稱 | 電源電壓(V) | 工作溫度(℃) | 主機CPU | 支持規格 | 使用頻段 | 發送輸出 | 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? 認證:QDID:77987(End Product)無線認證:TELEC/FCC/IC/CE |
低功耗微控制器
產品名稱 | 工作電壓(V) | 工作頻率 (Max.) | 最短指令時間 | 消耗電流(Typ.@HALT) | 工作溫度(℃) | ROM/RAM | ||||
低速時鐘 | 高速時鐘 | ROM類別 | ROM(Byte) | Flash(Byte) | RAM(Byte) | |||||
ML620Q504H | 1.8~5.5 |
32.768kHz (內置RC振蕩) |
16MHz (內置RC振蕩) |
62.5ns (以16MHz運行時) |
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來測量值
在使用Raspberry Pi等工具創作電子作品之前,讓我們先連接智能手機和SensorMedal,確認一下傳感器是否正常工作。使用智能手機的應用程序可以立即測量數據,很簡單!
在這份用戶指南中提供了SensorMedal的使用方法,我們根據這份資料來使用傳感器吧!
首先,將電池插入SensorMedal并啟動它。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,準備智能手機(iOS 或 Android系統)。我使用的是iPhone。在App Store(應用商店)中搜索“ROHM”,找到應用程序“RHRawDataMedal2”,安裝在您的智能手機上。也可以通過
這個鏈接直接打開應用程序下載界面。
打開已安裝的應用程序。如果SensorMedal已經通電,那么您會看到類似“ROHM Medal2_xxxx”字樣。
選擇并下拉刷新信息。然后會出現如下圖所示的畫面,稍等片刻,便可以看到傳感器正在測量數據。當點擊頂部的選項卡時,將會以圖表的形式顯示加速度、溫度、濕度、照度等信息。
左圖:測量并顯示加速度
右圖:測量并顯示濕度
現在,可以確認SensorMedal已經啟動并且是能夠測量數據的。是不是很簡單?獲取各種數據并不難!當我們再將其與Raspberry Pi連接起來嘗試操作其他硬件時,那么電子作品的創作范圍就更大了!
4.本項目所需部件和所學知識
接下來,包括上述SensorMedal在內,我們來準備一下能夠檢測家中或房間內環境、并創造舒適環境的設備所需的零部件。這次我準備的用品清單如下:
編號 | 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 | 手機電池 | 3000mAh電池 |
5 | 迷你USB風扇 | 可在百元商店購買 |
6 | 迷你USB燈 | 可在百元商店購買 |
羅姆SensorMedal(左側綠色)以及帶有液晶Raspberry Pi、風扇、燈和電池連接好的照片
通過制作這款設備,您可以學到的關于傳感器和硬件的知識如下:
編號 | 可以學到的知識 |
1 | 用SensorMedal測量數據的機制 |
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據的方法 |
4 | 根據傳感器的值控制硬件的方法 |
5 | 與其他硬件聯動的機制 |
5. 總結
如果您有很多機會在家辦公或做事,是不是也常常渴望有一臺設備能讓您工作臺周圍的環境更舒適呢?
這次,我們將制作一款設備,讓它通過使用SensorMedal和Raspberry Pi測量工作環境并對環境進行優化,自動創造一個舒適的空間。
說起工作臺周圍的環境,我認為至少包括亮度、室溫、濕度等因素。而使用羅姆的傳感器,可以輕松地測量這些項目,還可以根據測量結果操作和控制與之連接的硬件。當然,除了這個案例以外,您還可以嘗試設計其他能夠讓您的工作環境更舒適的設備。
在第二部分中,我們將進入設備的實際制作階段。
敬請期待!
審核編輯黃宇
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