Kā izveidot savu anemometru, izmantojot Nedemcu slēdžus, Halles efekta sensoru un dažus atgriezumus. - 1. daļa - Aparatūra: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Ievads

Kopš es sāku studēt Arduino un veidotāju kultūru, man ir paticis veidot noderīgas ierīces, izmantojot atkritumus un lūžņus, piemēram, pudeles vāciņus, PVC gabalus, dzērienu kannas utt. Man patīk dot otru dzīvi jebkuram gabalam materiāls. Liela daļa no šeit izmantotajiem materiāliem ir lūžņi, kas izņemti no dažām iekārtām un pārstrādāti

Uzsākot laika apstākļu stacijas projektu, es sapratu, ka vēja intensitātes un virziena mērīšana nebūs ļoti vienkārša vai lēta. Pēc vairākiem mēnešiem es jums iepazīstinu ar šo projektu, kurā galvenokārt tiek izmantoti otrreizēji pārstrādāti materiāli un ļoti lētas elektroniskās detaļas, kuras viegli atrodamas jebkurā elektroniskajā veikalā.

Šim ierakstam ir 2 daļas.

1. daļa - Ierīču konstrukcija Anemometrs un vēja virziena virziens.

2. daļa - Skice, izmantojot Arduino IDE Esp8266 Nodemcu un pārraidi uz ThingSpeak.

Noskatieties video, lai uzzinātu galīgo risinājumu.

Kā izveidot savu anemometru, izmantojot Halles efekta sensoru un niedru slēdžus

Projekta apraksts

Anemometrs ir ierīce, kas spēj mērīt vēja ātrumu un tā virzienu. Izmantojot Halles efekta sensoru, mēs varēsim saskaitīt, cik daudz apgriezienu tases veic noteiktā laika periodā. Vēja intensitāte ir proporcionāla ass griešanās ātrumam. Izmantojot dažus vienkāršus fizikas vienādojumus, jūs varat noteikt vēja lineāro ātrumu tajā brīdī. Mēs tos visus izskaidrosim 2. daļā.

Un vēja virzienu mēs izmērīsim caur vējstiklu ar neodīma magnētu un niedru slēdžiem. Lāpstiņa vēja virzienā un pie tā piestiprinātais magnēts savienos niedru slēdžus, kas ļaus elektriskajai strāvai iziet cauri savienojumam (vai savienojumiem). Ķēdes ar pozitīvu strāvu norāda vēja virzienu, piemēram, kompass.

Mums ir 8 ķēdes, kas atdarinās 16 virzienus: 4 kardināli un 4 nodrošinājuma punkti, kad tiek aktivizēts 1 slēdzis (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW), un, ja vienlaikus tiek aktivizēti 2 slēdži, mums ir 8 apakšnodrošinājumi. punkti (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

Vēja ātrumu un virzienu aprēķinās un noteiks ar skici nodemcu. Bet tas tiks izskaidrots 2. daļā. Tagad ejam uz aparatūras montāžu.

Atruna: šo anemometru nedrīkst izmantot profesionāliem mērķiem. Tas ir paredzēts tikai akadēmiskai vai mājas lietošanai.

Piezīme: angļu valoda nav mana dabiskā valoda. Ja atrodat gramatiskas kļūdas, kas neļauj jums izprast projektu, lūdzu, informējiet mani, lai tās labotu. Liels tev paldies.

1. darbība: materiālu saraksts

Vējš Vane

8 x niedru slēdži

8 x 10 k omi rezistori

10 cm PVC caurule

2 PVC vāciņi 5 cm diametrā

1 PVC vāciņš 2,5 cm diametrā

1 CD4051 analogais multiplekseris

1 plastmasas disks

20 x 20 stiprs plastmasas gabals

1 neodīma magnēts (Magnēta izmēriem jāatļauj savienot divus slēdžus vienlaicīgi. Mans izmērs ir 0,5 x 0,5 cm, un tas darbojas labi.)

10 dažādu krāsu vadi

1 vispārējs PCB

1 lodīšu gultnis ar tādu pašu diametru kā alumīnija caurulēm

1 alumīnija caurule apmēram 20 cm

1 alumīnija caurule apmēram 10 cm

1 šļūtenes skava

Epoksīda masa

Tūlītēja līme - ciānakrilāts un nātrija bikarbonāts

Anemometrs

2 galda tenisa bumbiņas

4 koka vai alumīnija nūjas apmēram 12 cm

1 lodīšu gultnis

1 alumīnija caurule apmēram 5 cm

3 dažādu krāsu vadu gabali

1 zāles sensors SS49E

1 neodīma magnēts

Epoksīda masa un tūlītēja līme - ciānakrilāts un nātrija bikarbonāts

2 plastmasas krāni, kuru diametrs ir aptuveni 3–5 cm

1 PVC vāciņš un 5 cm PVC caurule

1 PVC vāciņš 2,5 cm diametrā

• Nodemcu
• Plastmasas korpuss elektroniskiem projektiem
• Lodāmurs
• 1 PVC caurule apmēram 2 metrus un "T" PVC savienotājs
• 1 PVC savienojums 90 grādu leņķī
• 5 V barošanas avots (es izmantoju saules paneli)

2. solis: vēja ventilatoru Rosetta salikšana

Niedru slēdži un rezistori, kas uzstādīti uz PCB

Izgrieziet vispārējo PCB apļa veidā, kura diametrs ir nedaudz mazāks nekā PVC KLP, jo, kad tas būs gatavs, tas tiks iekļauts tajā.

Salieciet niedru slēdža kājas 90 grādu leņķī, lai tās ietilptu PCB, uzmanīgi, lai nesabojātu aizsargstiklu. Ideāls ir 3 mm attālumā no stikla. Uzstādiet katru niedru slēdzi saskaņā ar diagrammu. Katru diagrammu numurējiet no 0 līdz 7. Pareiza identifikācija būs svarīga, savienojot termināļus ar multipleksoru. Izmantojiet lodāmuru, lai tos lodētu uz plāksnes.

Novietojiet katru rezistoru kā diagrammu, kurā viens no spailēm ir pielodēts vienā no niedru slēdža spailēm, bet otrs būs kopīgs visiem rezistoriem, kas novietoti PCB centrā.

Lodējiet vara kabeli, kas savieno visus niedru slēdžu ārējos spailes, pēdējos divus atstājot bez savienojuma. Kā gredzens. Metināšanas secībai nav nozīmes.

Katra rezistora un niedru slēdža krustojuma katras krāsas lodēšanas vads. Tie ir 8 dažādi. Lodējiet sarkano vadu pie niedru slēdžu vara gredzena kā pozitīvu un melnu vadu pie visu rezistoru krustojuma "rozetes" centrā kā negatīvu.

Apskatiet diagrammas un uzmanieties, lai saglabātu kabeļu numerāciju savienošanai ar multipleksoru.

Pirms montāžas pārbaudiet savienojumus

Pirms turpināt montāžu, es iesaku pārbaudīt savienojumus. Izmantojiet LED, jebkuru 18650 akumulatoru 3,7 V, neodīma magnētu un kabeļus ar krokodila spīlēm. Pievienojiet akumulatoru VCC un GND spailēm un krokodila kabeli GND ar otru galu negatīvajā vadā (izmantojiet zilu, kuram nav nepieciešams rezistors). Pievienojiet otru kabeli gaismas diodes pozitīvajam un otru - katram kabeli, kas pievienots slēdžiem. Tagad izlaidiet magnētu caur pievienotā slēdža ārējo malu. Ja gaismas diode iedegas, viss ir kārtībā. Ja tas neieslēdzas, pārbaudiet metinājuma šuves. Lai pārbaudītu divus savienojumus vienlaikus, vienlaikus izmantojiet citu kabeli un citu vadu. Izlaižot magnētu starp diviem slēdžiem, abām gaismas diodēm vajadzētu iedegties. Ir svarīgi, lai abas gaismas diodes deg vienlaicīgi, lai elektriskais signāls varētu attēlot kompasa apakšnodrošinājuma punktus, piemēram, ENE, ESE, SSW, NNW utt.

3. darbība. Savienojumi ar CD4051 multipleksoru un no tā

CD4051 analogais multiplekseris

Multipleksi ir kombinētas shēmas ar vairākām ieejām un vienu datu izvadi. Tie ir aprīkoti ar vadības ieejām, kas spēj izvēlēties vienu un tikai vienu no datu ievadēm, lai tās varētu pārraidīt no izvēlētās ievades uz minēto izeju.

Ja jūs nezināt CD4051 darbību, iesaku izlasīt datu lapu, ko varat atrast tīmeklī. Kopumā 4051 ir 8 analogās ieejas, kas numurētas no 0 līdz 7, 3 un tapas A, B un C, kas kopā ļauj nolasīt ieejas un noteikt, kura analogā izeja tiek pievienota. Katrā lasījumā programmatūra analizē, kuri savienojumi ir ar pozitīvu strāvu, un norādīs atbilstošo vēja virzienu. Tas tiks detalizēti paskaidrots ieraksta 2. daļā. Skatiet diagrammu, lai redzētu, kā rozete ir savienota ar multipleksoru.

Savienojumi ar Nodemcu

Lai savienotu Nodemcu, mums būs nepieciešami 8 kabeļi. Skatiet diagrammu.

1 pāris pozitīvu (sarkanu) un zemējuma (melnu) vadu, kas piegādā rozetei strāvu

1 pāris pozitīvo (sarkano) un zemējuma (melno) kabeļu, kas nodrošina strāvu CD4051

1 kabelis analogai izejai A0 (pelēks)

1 kabelis A tapas digitālajai ieejai = D5 (zils)

1 kabelis B tapas digitālajai ieejai = D4 (zaļš)

1 kabelis C tapas digitālajai ieejai = D3 (dzeltens)

Lai atvieglotu galīgo montāžu, es izmantoju dažādu krāsu 10 vadu telefona kabeli.

Lai atvieglotu galīgo montāžu, identificējiet katru kabeli ar atbilstošo adresi.

4. solis: visu uzstādīšana PVC statīvā

Atbalsta montāža

Paņemiet KLP ar 5 cm diametra PVC, PVC caurules gabalu un 2,5 cm diametra KLP un pielīmējiet tos visus ar tūlītēju līmi atbilstoši fotoattēlam. Jūs varat arī izveidot caurumu ar caurules diametru, lai uzlabotu savienojumu starp gabaliem. Pēc visu gabalu pielīmēšanas uz katra gabala salīmētajām malām uzklājiet vairāk līmes un nekavējoties pārklājiet ar cepamo sodu. Žāvējot līmi, jums būs ļoti laba cietība.

Jums vajadzētu arī pielīmēt silikonu uz KLP malas, kas ļaus noslēgt savienojumu starp 2 KLP un atvieglos rozetes uzstādīšanu. Pirms turpināt, ļaujiet tiem nožūt.

Uzmanīgi ievietojiet rozetu, kas jau ir piestiprināta pie atbalsta detaļas un cieši pieguļ KLP malai. Atcerieties, ka virs tā mēs uzstādīsim otru KLP. Apskatiet fotoattēlu ar galīgo risinājumu. Un, lūdzu, identificējiet katru kabeli, lai atvieglotu savienojumu ar nodemcu.

5. solis: Vane uzstādīšana

Lāpstiņas konstrukcijas montāža

Izveidojiet rādītāju ar epoksīda masu ar formu, kas parādīta fotoattēlā. Kad tas ir pareizi nožuvis, nosveriet gabalu un saglabājiet vērtību.

Paņemiet plastmasas gabalu un sagrieziet to simetriski lāpstiņas aizmugurējai daļai, kas kalpo vēja virzīšanai. Nosveriet arī un saglabājiet vērtību.

Paņemiet vienu no alumīnija caurulēm un pielīmējiet rādītāju un vējstiklu ar tūlītēju līmi, un visi gabali ir ievietoti vidū. Lai palielinātu katras līmētās daļas cietību, rīkojieties tāpat kā iepriekš, lietojot soda.

Paņemiet otro alumīnija cauruli un noteiksim, kur tā būs iestrēdzis otrā caurulē. Lai saglabātu gabala līdzsvaru, attālumam pēc muguras svara jābūt vienādam ar attālumu pēc rādītāja svara. (Skatiet aprēķinus, kas parādīti diagrammā.) Attāluma mērījumi jāveic vairāk vai mazāk līdz katra gabala masas centram. Izmantojiet tūlītēju līmi un cepamo sodu.

KLP centrā izveidojiet caurumu ar lodīšu gultņa diametru. Izmantojiet tūlītēju līmi, lai to pielīmētu pie vāka. Ir svarīgi izvēlēties lodīšu gultni, kura iekšējais diametrs ir tāds pats kā lāpstiņas vertikālajai alumīnija caurulei.

Visbeidzot, paņemiet plastmasas disku ar aptuveno diametru 4,5 cm un pielīmējiet nelielu metāla gabalu pie malas. Skatiet fotoattēlu Tādā veidā jūs varēsit "pielīmēt" neodīma magnētu un pielāgot to, kalibrējot instrumentu. To var pārvietot vairākos virzienos, lai uzminētu mērījumu rādījumus.

Novietojiet plastmasas disku ar metāla daļu, kas iestrēdzis vienā virzienā ar horizontālo alumīnija caurules rādītāju. Tas ir svarīgi, lai magnēts norādītu tādu pašu virzienu kā lāpstiņa.

Lai atvieglotu anemometra galīgo montāžu un izlīdzinātu lāpstiņas ziemeļus ar ziemeļu ģeogrāfiju, izdrukājiet vēja rozi un ielīmējiet KLP augšējā vāciņā. Disks būs iestrēdzis alumīnija caurulē, bet vispirms ievietojiet alumīnija cauruli lodīšu gultnī un ievietojiet alumīnija cauruli diskā. Noregulējiet augstumu tā, lai attālums starp magnētu un KLP malu būtu no 1 līdz 1,5 cm. Tam jābūt pietiekamam, lai magnēts pareizi savienotu niedru slēdzi. Pēc iespējas horizontāli pielīmējiet disku ar tūlītēju līmi un kalcija bikarbonātu.

Uzstādiet abus gabalus, virzot vēja rozes ziemeļus līdz ar slēdža numuru 0 (kas attēlo ziemeļus), un izmantojiet skavu, lai tos savienotu. Nelietojiet līmi, jo pirms pilnīgas gatavības jums būs daudz reizes jāaprīko un jākalibrē.

Apskatiet fotoattēlus, lai redzētu galīgo risinājumu.

6. darbība. Anemometra izspiešana

Atbalsta montāža

Paņemiet 2 plastmasas vākus un pielīmējiet ar tūlītēju līmi. Izurbiet vākos 4 caurumus, kā parādīts diagrammā. Ielieciet koka vai alumīnija nūjiņas katrā caurumā. Izgrieziet 2 galda tenisa bumbiņas vidū un pielīmējiet katru no stieņu ekstremitātēm, visas ar ieliekto daļu vienā pusē. Aptuvenie mērījumi ir parādīti diagrammā.

KLP centrā izveidojiet caurumu 2,5 cm ar lodīšu gultņa diametru. Izmantojiet tūlītēju līmi, lai to pielīmētu pie vāka. Ļoti rūpīgi lietojiet arī soda.

Ievietojiet alumīnija cauruli lodīšu gultnī saderīgā augstumā (skatiet fotoattēlu). Ja tas nav pareizi noregulēts, uzmanīgi ielieciet līmes pilienu.

Halles moduļa uzstādīšana

KLP malā izveidojiet nelielu caurumu, lai izietu gar Halles sensora galvu.

Līmējiet neodīma magnētu pie plastmasas vāciņu sāniem atbilstoši fotoattēlam.

Lai savienotu sensora moduli, izmantojiet 3 dažādu krāsu vadus.

Ievietojiet Hall moduli un pavērsiet sensoru pret magnētu 2 līdz 4 mm attālumā. Pārbaudiet, vai vārpstas rotācija nesaskaras ar sensoru ar magnētu.

Izmantojiet 3,7 V akumulatoru, lai pārbaudītu, vai modulis reaģē uz magnēta tuvošanos, pagriežot LED uz katru kontaktu. Ja iedegas gaismas diode, viss ir kārtībā. Ja nē, pārvietojiet sensoru tuvāk magnētam, līdz iedegas gaismas diode.

Ja viss ir kārtībā, piestipriniet moduli balstā, izmantojot līmes pilienu.

Visbeidzot, stieņa otrs gals tiks iestrēdzis plastmasas vākā ar tūlītēju līmi un cepamo sodu, pielāgojot pareizo augstumu.

Vadu noteikšana

Identificējiet visus kabeļus - VCC, GND un Signal - lai atvieglotu savienojumu ar nodemcu.

7. solis: visu apvienošana

Tagad jūs varat uzstādīt abas ierīces kopā, izmantojot "T" savienojumu un PVC caurules gabalu, kā parādīts fotoattēlā. Nelietojiet līmi, jo, ja ir nepieciešama regulēšana vai apkope, tā nebūs iespējama. Es izveidoju mazus caurumus un izmantoju skrūves, lai tie būtu stingri. Izvadiet divu ierīču kabeļus caur cauruli. Tā kā anemometrs tiks uzstādīts uz mājas jumta, es arī izveidoju 3 metru kabeļus, lai to savienotu ar nodemcu, kas tiks uzstādīts telpās.

8. darbība: Nodemcu savienošana un instalēšana

Diagrammas parāda katra kabeļa pareizo savienojumu. Lai pārbaudītu darbību, es izmantoju 0,96 collu OLED ekrānu, lai nolasītu mērījumus un pārbaudītu, vai tie ir pareizi, pievienojiet OLED šādā veidā:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC un GND

Lai uzstādītu uz griestiem, vienīgā rūpība ir saglabāt visu ierīci pareizajā līmenī. Šim nolūkam izmantojiet burbuļa līmeni un daudzas lielas skrūves. Un neaizmirstiet adresēt anemometra ziemeļus ģeogrāfiskajiem ziemeļiem no kompasa. Pretējā gadījumā vēja virziens neatbildīs realitātei.

Un tas arī viss. Nākamajā ierakstā es paskaidrošu skici, kas jāielādē nodemcu, izmantojot Arduino IDE.

Ja jums ir kādas šaubas, nevilcinieties sazināties ar mani.

Sveicieni

Galvenā balva IoT izaicinājumā