Daļiņu fotonu IoT personīgā laika stacija: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Piegādes

• Daļiņu fotons
• [PAPILDUS] 2,4 GHz u. FL antena
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• SparkFun laika skaitītāji
• Dalasas DS18B20 ūdensnecaurlaidīgs temperatūras sensors
• SparkFun augsnes mitruma sensors
• SparkFun Qwiic VEML6075 UV gaismas sensors
• 3,5W saules panelis
• SparkFun Sunny Buddy
• Pielāgots 3D modelēts Stīvensona ekrāns
• Lodēšanas komplekts
• Viena kodola džempera vadu ķekars
• 2 kontaktu skrūves spailes
• Daži vīriešu un sieviešu galvenes
• 22 3 mm nerūsējošās skrūves
• 44 3 mm nerūsējošie uzgriežņi
• 3 6 mm nerūsējošā stieņa stieņi
• 9 6 mm nerūsējošie uzgriežņi

1. darbība: aparatūra

Sagatavošana

Laikapstākļu vairogs Kā izklāstīts Sparkfun savienošanas rokasgrāmatā, nogrieziet RAW Power Select džemperi aizmugurē no VREG un pielodējiet to uz Photon_VIN, lai novirzītu ienākošo strāvas līniju uz fotona iekšējo sprieguma regulatoru, lai samazinātu enerģijas patēriņu miega laikā, kas ir tieši puse no izvietojuma laiks. Tas ierobežos ieejas spriegumu starp 3,6 un 5,5 V, bet elektrības vads nokrīt tieši saldajā vietā ar 3,7 V no LiPo akumulatora caur Sunny Buddy.

Pārliecinieties arī, vai tieši zemāk esošais 3.3V atspējošanas džemperis ir pievienots: pretējā gadījumā iebūvētie sensori nesaņems enerģiju no 3.3V līnijas, tāpēc tie tiks efektīvi atvienoti no fotona. Šis džemperis ir paredzēts atvienošanai, lai darbotos gan ārējai, gan USB barošanai, lai izvairītos no konfliktiem, un tā patiešām ir vienīgā situācija, kas ļauj borta sensoriem saņemt enerģiju un pareizi darboties. Neuztraucieties, ja fotonam ir jāpievieno USB kabelis, lai veiktu sērijveida uzraudzību: pats esmu to izmēģinājis daudzas reizes, un fotons vienmēr ir izdzīvojis drošs un bez bojājumiem. Vienkārši varbūt neatstājiet to stundām ilgi. Pārbaudiet vairoga shēmu, ja jūs interesē sīkāka informācija.

Apgriežoties pret vairogu, pārliecinieties, vai labajā pusē ir pievienots I2C PU džemperis. I2C kopnei, kurā ir iebūvētie sensori, ir nepieciešama precīzi definēta pretestība pret pievilkšanos saskaņā ar protokola standartu, un tai ir jābūt citai pievilkšanai vērtība neļaus atpazīt perifērijas ierīces: kā kopīgs īkšķis, kopnei ir jāpievieno tikai viens pārvelkamo rezistoru pāris. Sensora komplektā tiks iekļauts cits autobusa sensors-UV gaismas sensors-, bet kā I2C perifērija arī tam ir pievienoti pāris pievilkšanas rezistori, un es iesaku tos atvienot: vismaz šajā projektā vairogu potenciāli var izmantot atsevišķi, savukārt UV sensoru bez vairoga diez vai izmantos.

Laba ideja ir arī lodēt skrūvju spaili uz strāvas savienotājiem un dažus sieviešu džemperus perifērijas savienotājos, un es ieteiktu to modularitātes dēļ: ātrās savienošanas un atvienošanas funkcija var izrādīties patiešām noderīga problēmu novēršanai, remontam vai jaunināšanai. Lai labāk atbilstu un sakārtotu kabeļu vadību, pārliecinieties, ka aizmugurē ir pievienoti sānu sāni, kā parādīts attēlos. Es arī lodēju džemperus uz fotona pagarinājuma caurumiem, lai iegūtu vēl lielāku modularitāti, taču tas nav nepieciešams, jo šīs tapas pašlaik netiek izmantotas.

Izgrieziet un sagrieziet 4 īsus stieples pavedienus un pielodējiet tos OpenLog, kā parādīts attēlos. Tas nav džemperis, bet es atklāju, ka tas ir labākais risinājums tik īsam savienojumam. Ja jūs domājat par dažu tēviņu galvenes tapas lodēšanu uz tāfeles un to savienošanu ar vairoga sieviešu galviņām, diemžēl dažādie tapu izkārtojumi abās saskarnēs neļauj šai lieliskajai idejai būt dzīvotspējīgai.

UV gaismas sensors Nogrieziet un sagrieziet vēl četrus stieples pavedienus, šoreiz daudz ilgāk, un pielodējiet tos pie paneļa savienotājiem, kā parādīts attēlos. Atkal, tie nav džemperu galvenes, bet es izvēlējos novērtēt izturību pret moduļu savienojumu, piemēram, tas ir pakļauts elementiem un nav aizsargāts ar korpusu. Es arī iesaku savīt vadus, kā to darīju, lai iegūtu tīrāku un praktiskāku savienojumu. Otrs gals ir vieta džemperu galviņām: pielodējiet 4 vīriešu tapas, lai nodrošinātu, ka savienojums tiek turēts nostiprināts un sakārtots, kā paredzēts garās vados. Noteikti ievērojiet pasūtījumu: kad tie iet uz vairoga, GND VCC SDA SCL.

Es arī iesaku pārklāt lodētus kontaktus un Power LED ar šķidruma izolatoru: konformāls pārklājums ir īpaši paredzēts šim nolūkam, bet caurspīdīga nagu laka derēs ar šķipsniņu, un to es izmantoju. Neskatoties uz PMMA "jumtu", kas pārklās dēli, tas joprojām tiks pakļauts elementiem, un jūs drīzāk esat drošs nekā nožēlojat. Nepārklājiet pašu UV gaismas sensoru-melno mikroshēmu plāksnes vidū-īpaši, ja izmantojat konformālu pārklājumu: lielākā daļa savienojumu ir UV-fluorescējoši, kas nozīmē, ka tie absorbē daļu gaismas sensors mēģina uzņemt, tāpēc traucē tā rādījumiem. Savukārt PMMA ir viens no visizplatītākajiem UV-caurspīdīgajiem materiāliem, kas pietiekami aizsargās sensoru no elementiem, vienlaikus saglabājot minimālu ietekmi uz tā mērījumiem.

Augsnes mitruma sensors Apgrieziet 3 dzīslu kabeļa galus un pielodējiet tos pie plāksnes savienotājiem, kā parādīts attēlos. Un, otrā galā, lodējiet 3 vīriešu tapas, lai iegūtu labāku savienojumu. Atkal ievērojiet pasūtījumu: GND A1 D5. Arī šim sensoram noteikti pārklājiet kontaktus un borta shēmu ar šķidruma izolatoru: atšķirībā no UV gaismas sensora tas netiks pārklāts un tiks pilnībā pakļauti elementiem, tāpēc ir nepieciešams labs aizsardzības līmenis.

Augsnes temperatūras sensors Apgrieziet kabeļa galus un atkal pielodējiet tos ar 3 tapām šādā secībā: GND D4 VCC. Cieši noslēgtie vadi parasti tiek krāsoti ar krāsu: MELNA = GND BALTA = ZĪME SARKANA = VCC.

Sunny BuddyI lodēju pāris sieviešu džemperu galvenes uz sekundārajiem Load savienotājiem uz tāfeles, bet galu galā neizmantoju tos, tāpēc tas nav nepieciešams.

Ārējā antena Vienkārši pielīmējiet antenu pamatnes apakšpusē vai jebkurā citā vietā, kas atbilst tās formai.

Kalibrēšana

Augsnes mitruma sensors Šis ir sensors, kas visvairāk jākalibrē, un ir svarīgi to kalibrēt augsnei, kuru tas uzraudzīs pēc izvietošanas.

Lai palīdzētu šajā jautājumā, es esmu apkopojis vienkāršu programmu ar nosaukumu calibrator.ino: vienkārši apkopojiet un zibspuldzi savā fotonā un sagatavojiet sērijveida monitoru, piemēram, ar komandu Particle CLI particle serial series monitor vai ekrānu /dev / ttyACM0. Ievietojiet sensoru apmēram trīs ceturtdaļas ceļa augsnē, kurai vēlaties to kalibrēt, pilnīgi sausā stāvoklī, kā parādīts pirmajā attēlā, un ierakstiet šo neapstrādāto rādījumu faila calibration.h laukā smCal0. Pēc tam samitriniet augsni, cik vien iespējams, līdz tā ir piesātināta ar ūdeni, kā parādīts otrajā attēlā, un ierakstiet šo neapstrādāto rādījumu tā paša faila laukā smCal100.

Vēl viens elements, kam nepieciešama kalibrēšana, ir Sunny Buddy: lai gan tas nav sensors, tā MPPT (maksimālās jaudas punkta pārsūtīšanas) dizains ir jākalibrē līdz maksimālās jaudas pārneses punktam. Lai to izdarītu, pievienojiet to savam saules panelim saulainā laikā dienā, izmēriet spriegumu starp SET un GND spilventiņiem un ar skrūvgriezi uzgrieziet tuvumā esošo potenciometru, līdz šis spriegums ir aptuveni 3 V.

2. darbība: programmatūra

Jūs varat atrast visu atjaunināto un dokumentēto kodu savā GitHub repo.

3. solis: montāža

Sāksim visu salikt kopā ar Stīvensona ekrānu, sākot montāžu no augšas uz leju, kā parādīts attēlos. Pirmkārt un galvenokārt ir augšējais vāks ar sadalītajiem statīviem UV gaismas sensoram un saules paneli salikt un pieskrūvēt Tālāk, lai to aizpildītu, uzstādiet saules paneli uz tā statīva un pārklājiet UV gaismas sensoru ar tā PMMA jumtu. Pēc tam atlikušos vākus var salikt augšējā daļā ar vītņotiem stieņiem: caurumiem var būt nepieciešama pārliecinoša pārliecība, taču neliela berze var palīdzēt tos visus turēt kopā.

Kad Stīvensona ekrāns ir samontēts, pievienojiet pamatdaļu ar lietus mērītāju un aizpildiet to ar shēmu, uzstādot komponentus uz to dēļiem un savienojot tos, kā parādīts attēlos. Pēc tam var pievienot perifērijas ierīces, piemēram, ārējo antenu, augsnes temperatūras un mitruma sensorus, kā arī OpenLog. Pēc tam jūs varat salikt vēja mērītājus uz to staba, kā parādīts SparkFun montāžas rokasgrāmatā, un uzstādīt lietus mērītāju un pamatdaļa apmēram trīs ceturtdaļas no tās augšup.

Pēc tam jūs varat turpināt novietot kabeļus, kas nāk no saules paneļa, UV gaismas sensora un lietus un vēja mērītājiem, caur atveri starp vākiem un uzstādīt Stīvensona ekrānu uz pamatnes. Kad stieņi ir nostiprināti ar pāris uzgriežņiem uz katra, jūsu personīgā meteoroloģiskā stacija ir pabeigta un gatava izvietošanai uz lauka!

4. darbība. Izvietošana + secinājumi

Kad esat to pabeidzis, varat sēdēt, atpūsties un baudīt tiešraides vietējo laika apstākļu datu skatīšanu visās tālāk norādītajās platformās!

• ThingSpeak
• Laika apstākļiPazemē
• WeatherCloud

Iepriekš minētās īpašās saites ir uz maniem laika apstākļu datiem, taču, ja arī jūs veidojat šo projektu, lūdzu, iekļaujiet arī saites uz savām ierīcēm-es tiešām vēlētos redzēt, kā šis cilvēku veidotais tīkls paplašinās!