Vienkārša iekštelpu observatorija: 9 soļi (ar attēliem)

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

Šis projekts parādīs, kā izveidot vienkāršu observatoriju ar dažiem esošiem un viegli iegūtiem sensoriem. Patiešām, es to uzbūvēju vienam no saviem studentiem. Skolēns vēlētos noskaidrot, kā saules gaisma ietekmē telpas temperatūru un mitrumu. Šajā projektā ieinteresētie fiziskie daudzumi ir (1) gaismas intensitāte, (2) mitrums, (3) temperatūra un (4) gaisa spiediens. Izmantojot šo informāciju, jūs varētu izveidot citas sistēmas vai ierīces, lai kontrolētu gaisa kondicionētāju, mitrinātāju vai sildītāju, lai radītu komfortablu telpu.

1. darbība: sensoru sagatavošana

Jūs varat izveidot ķēdi ar šādiem sensoriem vai vienkārši iegādāties šo sensoru vai moduļu plates moduļu plates.

1. Apkārtējās gaismas sensors TEMT6000 (datu lapa PDF)

2. Spiediens un temperatūra BMP085 vai BMP180 (*tie ir veci produkti, iespējams, būs jāatrod citas alternatīvas) (mācību dokuments no Adafruit)

3. Temperatūras un mitruma sensors DHT11 (mācību dokuments no Adafruit)

4. UV gaismas sensors GUVA-S12SD (datu lapa PDF)

Sensoru izmantošanai esmu pievienojis dažas atsauces saites. Internetā var atrast noderīgas pamācības un atsauces.

2. darbība: galvenā procesora sagatavošana

Es izvēlējos Arduino Uno plati, lai pārbaudītu sistēmu un kodēšanu. Tomēr es atklāju, ka atmega328P nav pietiekami daudz atmiņas, lai saglabātu un palaistu kodu, ja tiek pievienoti vairāk sensoru. Tādējādi es iesaku jums izmantot atmega2560 Arduino plāksni, ja jums ir nepieciešami vairāk nekā 4 sensori.

Mikro kontrolieris (MCU):

· Atmega328P dēlis Arduino

· Vai Atmega2560 dēlis Arduino

3. darbība: sistēmas sagatavošana

Es vēlētos izmērīt dažas fiziskās īpašības āra un iekštelpās. Visbeidzot, es pievienoju šādus sensorus pie Atmega2560 plates.

Iekštelpu vide:

1. Spiediens un temperatūra BMP180 x 1 gab

2. Temperatūras un mitruma sensors DHT11 x 1 gab

Āra vide:

1. Apkārtējās gaismas sensors TEMT6000 x 1 gab

2. Spiediens un temperatūra BMP085 x 1 gab

3. Temperatūras un mitruma sensors DHT11 x 1 gab

4. UV gaismas sensors GUVA-S12SD x 1 gab

Var gadīties, ka spiediena mērīšanai izmantoju dažādus sensorus. Tas ir tikai tāpēc, ka, veidojot ķēdi, man nav BMP180 moduļu plates. Es iesaku jums izmantot tos pašus sensorus, ja jums ir nepieciešams precīzs mērījums un taisnīgs salīdzinājums.

4. darbība: datu reģistrēšanas sagatavošana

Turklāt es vēlos, lai ierīce saglabātu datus, nepievienojoties datoram. Es pievienoju datu reģistrēšanas moduli ar reālā laika pulksteni. Tālāk ir norādīti datu reģistrēšanas un vadu savienojuma elementi.

· SD karte

· CR1220 monētu akumulators

· Datu reģistrēšanas modulis Arduino (mācību dokuments no Adafruit)

5. darbība: rīku sagatavošana

Tālāk ir minēti daži rīki vai ierīces, kas būtu nepieciešami ķēdes izveidošanai.

• 30AWG iesaiņošanas rīks
• Lodāmurs
• Lodēšanas stieple (bez svina)
• Maizes dēlis
• 2,54 mm galvenes
• Jumper vadi
• Iesaiņošanas stieples (30AWG)
• Karstā līme
• 3D drukāšana (ja ierīcei ir nepieciešams futrālis)
• Arduino IDE (mums tas ir nepieciešams, lai ieprogrammētu mikro kontroliera plati)

6. darbība: atiestatiet DS1307 reālā laika pulksteni (RTC) datu reģistrēšanas modulī

Es gribētu izmantot datus zinātniskiem eksperimentiem. Tādējādi datu analīzei ir svarīgs pareizs mērīšanas laiks. Funkcijas delay () izmantošana programmēšanā izraisītu mērījumu kļūdu laika nobīdē. Gluži pretēji, es nezinu, kā veikt precīzu reālā laika mērījumu tikai Arduino platformā. Lai izvairītos no izlases laika kļūdas vai samazinātu mērījumu kļūdu, es gribētu ņemt katru mērījumu paraugu ar laika ierakstu. Par laimi, datu reģistrēšanas modulim ir reālā laika pulkstenis (RTC). Mēs to varam izmantot, lai izvadītu laiku datu paraugu ņemšanai.

Lai izmantotu RTC, es izpildu norādījumus (saite), lai atiestatītu RTC. Es iesaku to vispirms izdarīt ar Arduino Uno dēli. Tas ir tāpēc, ka jums ir jāmaina ķēde, kad tiek izmantota Atmega2560 plate (I2C savienojums ir atšķirīgs). Pēc RTC iestatīšanas nevajadzētu izņemt akumulatoru cr1220. Tikmēr pirms datu reģistrēšanas, lūdzu, pārbaudiet akumulatora stāvokli.

7. darbība: savienojums

Esmu nodalījis iekštelpu un āra mērījumus. Tādējādi esmu izveidojis divas galvenes divu dažādu sensoru grupu savienošanai. Virsrakstu uzstādīšanai izmantoju tukšo vietu datu reģistrēšanas modulī. Lai pabeigtu ķēdes savienojumu, es izmantoju gan lodēšanu, gan ietīšanu. Iesaiņošanas process ir tīrs un ērts, bet lodēšanas savienojums ir spēcīgs un nostiprināts. Jūs varat izvēlēties ērtu ķēdes veidošanas metodi. Ja izmantojat Atmega2560 plati, pārliecinieties, vai esat izveidojis lēciena savienojumu SDA un SCL tapām. Atkārtoti jāpievieno RTC savienojums uz datu reģistrēšanas vairoga.

Lai savienotu sensorus, es lodēju galvenes uz sensoru moduļiem, un pēc tam es izmantoju stieples ietīšanu, lai visus sensorus savienotu ar galvenēm. Ja izmantojat izejošos sensoru moduļus, es ieteiktu rūpīgi pārbaudīt darba spriegumu. Daži sensoru moduļi pieņem gan 5V, gan 3,3 V ieejas, bet daži var izmantot tikai 5V vai 3,3V. Šajā tabulā parādīti izmantotie sensoru moduļi un darba spriegums.

Tabula. Sensora modulis un darba spriegums

8. darbība: MCU programmēšana

Par laimi, es varu atrast visu sensoru pielietojuma piemērus. Ja esat jauns, lai tos izmantotu, varat tos lejupielādēt internetā vai instalēt, izmantojot Arduino IDE bibliotēkas pārvaldnieku.

Es programmēju sistēmas izvades virkni katram paraugam. Virkne tiks izvadīta un saglabāta uzstādītajā SD kartē. Ja nepieciešams apskatīt datus, izslēdziet ierīci un pēc tam atvienojiet SD karti. Pēc tam SD karti var pievienot karšu lasītājam. Fails tiks saglabāts kā csv fails. Kad esat lejupielādējis datu failu datorā, varat to skatīt, izmantojot teksta programmu vai darblapas programmu.

(Avota kodu varat lejupielādēt pievienotajā failā.)

9. solis: pārbaudiet un izmantojiet

Ir svarīgi, lai jūs saprastu datu nozīmi. Paraugu ņemšanas biežums ir viens no svarīgākajiem parametriem. Pašreizējais mērījumu laika intervāls ir 1 min, iespējams, tas būs jāmaina.

Turklāt jūs atradīsit, ka DHT11 temperatūras mērījums nav precīzs. Ja jums nepieciešama precīzāka vērtība, varat vienkārši izmantot BMP spiediena sensoru temperatūras rādījumus.

Paldies, ka izlasījāt šo!