Arduino Pro-mini datu reģistrētājs: 15 soļi

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

Izveidojiet instrukcijas atvērtā pirmkoda pro-mini Arduino datu reģistrētājam

Atruna: šo dizainu un kodu var lejupielādēt un lietot bez maksas, taču tam nav nekādas garantijas vai garantijas.

Vispirms man jāpateicas un jāpopularizē talantīgie cilvēki, kuri ir iedvesmojuši ideju par šo datu reģistrētāju un devuši ieguldījumu izmantotajā kodā un sensoros. Pirmkārt, ideja par datu reģistrētāju radās no ļoti labi izstrādātā un labi izskaidrotā (atvainojiet, ka mūsu apmācība nav tik laba) Edvarda Mallona datu reģistrētāja: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ arduin…

Otrkārt, šeit izmantotos atvērtā pirmkoda augsnes mitruma sensorus, kā arī kodu/bibliotēku to palaišanai izstrādāja un uzbūvēja Catnip Electronics. Tie ir augstas kvalitātes sensori un ļoti izturīgi. Tālāk ir sniegta informācija par to, kur tos iegādāties un iegūt kodu, lai tos palaistu (paldies Ingo Fišeram).

1. darbība. Nepieciešamie materiāli, instrumenti un aprīkojums

Pro-mini Arduino tāfele. Šai lietojumprogrammai mēs izmantojam atvērtā pirmkoda (tāpat kā visas mūsu daļas) Ķīnā ražotus pro-mini klonus (5V, 16MHz, ATmega 326 mikroprocesors) (1.a att.). Šos dēļus var iegādāties Aliexpress, Ebay un līdzīgās vietnēs par mazāk nekā 2 ASV dolāriem. Tomēr citas plates varētu izmantot tikpat viegli (ņemiet vērā vajadzīgo sensoru sprieguma prasības, kā arī programmas atmiņas prasības).

SD kartes un reālā laika pulksteņa (RTC) reģistrēšanas modulis, ko izdevis Deek-Robot (ID: 8122) (1.b attēls). Šajā modulī ietilpst DS13072 RTC un micro-sd karšu lasītājs. Šie dēļi maksā mazāk par 2 ASV dolāriem un ir ļoti izturīgi.

Arduino nano (jā-“nano”) skrūvju termināļa adapteris, arī izliek Deek-Robot, ko var iegādāties par mazāk nekā 2 ASV dolāriem no Aliexpress vai tamlīdzīgi (1.c att.). Kā redzat, mēs vienkārši mīlam Aliexpress.

22 gage cieta serdeņa izolēts vads (1.d att.).

Datu reģistrēšanas kaste (1.e att.). Mēs izmantojam “pētnieciskas kvalitātes” kastes, taču lēti plastmasas izstrādājumi vairumā gadījumu darbojas lieliski.

Akumulatora korpuss 4 AA NiMh baterijām (1.f att.). Tos var iegādāties vietnē Aliexpress par apm. Katrs 0,20 USD (jā - 20 centi). Netērējiet naudu dārgākiem akumulatora korpusiem.

6V, aptuveni 1W saules panelis. Var iegādāties vietnē Aliexpress par mazāk nekā 2 ASV dolāriem.

Lodāmurs, lodēt un pagātnes tipa plūsma.

Karstās līmes pistole.

2. darbība. Veidojiet instrukcijas

Būvēšanai nepieciešamais laiks: apmēram 30 līdz 60 minūtes.

Sagatavojiet nano spaiļu adapteri lodēšanai.

Šīs demonstrācijas nolūkā mēs sagatavosim nano skrūves spaiļu adapteri, lai atvieglotu trīs I2C augsnes mitruma sensoru pievienošanu. Tomēr ar nelielu radošumu skrūvju spailes varētu sagatavot dažādos veidos, lai atvieglotu citas ierīces. Ja jūs nezināt, kas ir I2C, apskatiet šīs vietnes:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

Ideja izmantot nano skrūvju adapterus tika ņemta no brīnišķīgā Edvarda Mallona datu reģistrētāja dizaina:

thecavepearlproject.org/2017/06/19/arduino…

Izgrieziet pēdas skrūves spailes aizmugurē starp lielajām un mazajām tapām 3., 5., 9., 10. un 11. pozīcijā (skaitot no spailes augšdaļas) (2. att.). Šīs pēdas atbilst uzrakstiem “RST”, “A7”, “A3”, “A2” un “A1” uz skrūves spailes. Izgriezt pēdas ir daudz vieglāk, ja jums ir “Dremel” tipa rīks, bet, ja tā nav, mazs nazis darbosies viegli. Negriez sevi! Ņemiet vērā, ka uzlīmes uz skrūves spailes un uz pro-mini nav vienādas (nano un pro-mini ir dažas tapas dažādās vietās). Šī ir viena no šī dizaina neērtībām, taču, ja vēlaties, ir pietiekami vienkārši atkārtoti marķēt termināļa plati, kad esat pabeidzis.

Uzmanīgi nokasiet (izmantojot Dremel vai mazu nazi) plānu epoksīda slāni, kas atrodas blakus lielām tapām 9, 10 un 11 (ar apzīmējumu “A3”, “A2”, “A1” uz nano spailes) (2. att.). Atklāts vara pārklājums zem epoksīda ir iezemēts ar Arduino pro-mini plāksni. Vēlāk mēs pielodēsim šo atklāto sekciju pie blakus esošajām tapām, tādējādi nodrošinot trīs iezemētus skrūvju spailes.

3. darbība: izveidojiet instrukcijas

Izgrieziet astoņus 8 cm garus izolētus 22 gabarītu vadus un noņemiet apmēram 5 mm izolācijas no viena gala un 3 mm no otra gala. Mēs iesakām izmantot cietu vadu.

Paņemiet četrus no šiem vadiem, salieciet vienu galu par 90 grādiem (galu ar 5 mm vai atklātu vadu) un lodējiet * pāri * (t.i., savienojot visas tapas ar lielu lodēšanu un plūsmu) līdz šādiem punktiem:

1. vads: lielas tapas 3, 4 un 5 (ar apzīmējumu “RST”, “5V”, “A7” uz nano spailes). Mēs pārveidosim šos trīs skrūvju spailes trīs VCC spailēs (3. att.).

4. darbība. Veidojiet instrukcijas

2. vads: lielas tapas 9, 10 un 11 (ar apzīmējumu “A3”, “A2”, “A1” uz nano spailes), kā arī iepriekš atklāts vara pārklājums. Izmantojiet daudz lodēšanas. Neuztraucieties, ja tas izskatās netīrs. Mēs pārveidosim šos trīs skrūves spailes trīs zemējuma spailēs (-) (4. att.).

5. darbība: izveidojiet instrukcijas

3. vads: lielas tapas 13, 14 un 15 (ar apzīmējumu “REF”, “3V3”, “D13” uz nano spailes). Mēs pārveidosim šos trīs skrūves spailes trīs A5 SCL spailēs I2C sakariem (5. att.).

6. darbība: izveidojiet instrukcijas

4. vads: lielas tapas 28, 29 un 30 (ar apzīmējumu “D10”, “D11”, “D12” uz nano spailes). Mēs pārveidosim šos trīs skrūvju termināļus trīs A4 formāta SDA spailēs I2C sakariem (6. att.).

7. darbība: izveidojiet instrukcijas

Lodējiet vienu vadu pie katras mazās (es vēlreiz saku - mazās) tapas 9, 10 un 11 (ar apzīmējumu “A3”, “A2”, “A1” uz nano spailes) (7. att.).

8. darbība: izveidojiet instrukcijas

Lodēt

atlikušo vadu līdz lielai tapai 22 (ar nano spailes apzīmējumu “D4”) (8. att.).

9. darbība: izveidojiet instrukcijas

Lodējiet katra stieples brīvo galu atbilstošajos tapas caurumos uz Deek-Robot datu reģistrētāja vairoga (9. att.):

liela tapa 'RST+5V+A7' līdz 5V tapas caurumam

liela tapa 'A3+A2+A1' uz GND tapas atveri

maza tapa 'A3' pie SCK tapas atveres

maza tapa 'A2' pie MISO tapas cauruma

maza tapa 'A1' pie MOSI tapas cauruma

liela tapa “REF+3V3+D13” pie SCL tapas atveres

liela tapa 'D10+D11+D12' pie SDA tapas atveres

un lielu tapu 'D4' uz CS tapas atveri

10. darbība: izveidojiet instrukcijas

Lūdzu, ņemiet vērā, ka šeit mēs piedāvājam nano etiķetes tikai savienojuma atvieglošanai. Šīs etiķetes neatbildīs tapām uz pro-mini plates, kad tās būs ievietotas skrūves spailē.

Lodējiet divus 6 cm garus vadus A4 un A5 tapu caurumos no pro-mini plates apakšpuses (10. att.).

11. darbība: izveidojiet instrukcijas

Lodējiet tapas pie pro-mini plates un ievietojiet to pabeigtajā skrūves spailē. Neaizmirstiet ievietot A5 un A4 vadus nano plates D12 (A4) un D13 (A5) spailēs. Vienmēr atcerieties, ka tapas uz Arduino un skrūvju spaiļu etiķetēm nebūs precīzi izlīdzinātas (pro-mini un nano plāksnēm ir atšķirīgs tapu izvietojums).

Ievietojiet CR 1220 akumulatoru un micro-sd karti reģistrēšanas panelī. Mēs izmantojam SD kartes, kuru ietilpība ir mazāka par 15 GB, jo mums ir bijušas problēmas ar lielākas ietilpības kartēm. Mēs izmantojam FAT32 formāta kartes.

Visbeidzot, pārklājiet visus pielodētos savienojumus un piestipriniet visus vadus pie spaiļu plates ar karstu līmi.

Dēlis tagad ir gatavs lietošanai. Pabeigtajai tāfelei tagad vajadzētu izskatīties šādi: 11. att.

12. darbība. Datu reģistrētāja iestatīšana izmantošanai uz lauka

Lai jūsu datu reģistrētājs netiktu apgāzts datu reģistrētāja lodziņā, kā arī lai ērti piekļūtu sakaru tapām, mēs iesakām izveidot stabilizējošu platformu. Platforma arī notur elektroniku vismaz dažus centimetrus no kastes apakšas plūdu gadījumā. Mēs izmantojam 1,5 mm akrila loksni un savienojam to ar datu reģistrētāju ar 4 mm skrūvēm, uzgriežņiem un paplāksnēm (12. att.).

13. darbība

Mēs izmantojam atvērtā pirmkoda I2C kapacitātes tipa augsnes mitruma sensorus. Mēs tos pērkam no Catnip Electronics (vietne zemāk). Tos var iegādāties vietnē Tindie, un tie maksā aptuveni USD 9 USD par standarta modeli un aptuveni USD 22 USD par izturīgo modeli. Mēs esam izmantojuši izturīgo versiju lauka eksperimentos. Tie ir ļoti izturīgi un piedāvā līdzīgu veiktspēju kā daudz dārgākas komerciālas alternatīvas (mēs nevienu neievietosim Front Street, bet jūs droši vien zināt parastos aizdomās turamos).

Catnip Electronics I2C sensors, kas parādīts šajā apmācībā:

pērc šeit:

arduino bibliotēka:

arduino bibliotēka vietnē Github:

Pievienojiet dzelteno vadu no I2C sensora pie viena no A5 skrūves spailēm. Pievienojiet zaļo vadu no I2C sensora pie viena no A4 spailēm. Sarkanie un melnie vadi no sensora iet attiecīgi uz VCC un zemējuma spailēm.

Ievietojiet četras uzlādētas NiMh baterijas akumulatora korpusā. Pievienojiet sarkano (+) vadu datu reģistrētāja RAW tapai (t.i., RAW tapai pro-mini panelī) (bet skatiet sadaļu “Enerģijas taupīšana” zemāk). Pievienojiet melno (-) vadu vienai no datu reģistrētāja zemējuma tapām.

Ilgstošai lietošanai uz lauka piestipriniet 6V 1W saules paneli pie reģistrētāja. Saules panelis tiks izmantots, lai darbinātu datu reģistrētāju un uzlādētu akumulatoru dienas laikā, un tas darbojas pat mākoņainās debesīs (lai gan sniegs ir problēma).

Vispirms pielieciet ~ 2A Schottky diode uz saules paneļa pozitīvā spailes. Tas novērsīs strāvas ieplūšanu atpakaļ saules panelī, ja nav saules starojuma. Neaizmirstiet to izdarīt, pretējā gadījumā akumulators drīz beigsies.

Pievienojiet (+) spaili no saules paneļa (ti, diodes) RAW tapai reģistrētājā (ti, RAW tapu uz pro-mini) un (-) spaili no saules paneļa līdz vienai zemei reģistrētāja termināļi.

Šī konfigurācija ļauj iebūvētajam sprieguma regulatoram pro-mini panelī regulēt spriegumu, kas nāk no saules paneļa un akumulatora. Tagad… Es teikšu, ka šī nav ideāla ierīce NiMh akumulatoru uzlādēšanai (grūti pat ideālos apstākļos). Tomēr mūsu izmantotie saules paneļi izgaismo aptuveni 150 mA ar saules stariem, kas atbilst aptuveni 0,06 C (C = akumulatora ietilpība), kas mums ir pierādījis, ka tā ir vienkārša, droša un uzticama uzlādes metode mūsu mežizstrādātājiem. Mēs esam likuši viņiem šādā veidā darboties laukā līdz pat gadam Kolorādo. Tomēr, lūdzu, skatiet atrunu - mūsu mežizstrādātājiem nav nekādas garantijas vai garantijas. Ikreiz, kad izmantojat baterijas vai saules paneļus, jūs riskējat izraisīt ugunsgrēku. Esi uzmanīgs. Izmantojiet šo dizainu uz savu risku!

Nostipriniet datu reģistrētāju un akumulatoru bloku laika apstākļu necaurlaidīgā kastē (13. att.).

14. darbība. Enerģijas taupīšana

Mēs bieži atspējojam barošanas gaismas diodes gan pro-mini, gan datu reģistrēšanas dēļos. Šo gaismas diodes pēdas var rūpīgi sagriezt ar skuvekļa asmeni (skat. Saiti zemāk). Katra gaismas diode patērē aptuveni 2,5 mA strāvu pie 5 V (saite zemāk). Tomēr daudziem lietojumiem šis jaudas zudums būs niecīgs, un pētnieks var vienkārši atstāt strāvas gaismas diodes tādas, kādas tās ir.

www.instructables.com/id/Arduino-low-Proje…

Mēs arī palaist bibliotēku “LowPower.h” (ar “rocketscream”; saite zemāk), kas ir ļoti viegli lietojama un ievērojami samazina enerģijas patēriņu starp reģistrēšanas intervāliem.

github.com/rocketscream/Low-Power

Pēc barošanas gaismas diožu noņemšanas no pro-mini un datu reģistrēšanas plates un bibliotēkas LowPower.h palaišanas (sk. “Kodu” zemāk), reģistrētājs patērēs apm. 1 mA strāva pie 5 V miega laikā. Vienlaicīgi darbinot trīs I2C sensorus, reģistrētājs miega režīmā (starp paraugu ņemšanas iterācijām) patērē aptuveni 4,5 mA pie 5 V un aptuveni 80 mA, veicot paraugu ņemšanu. Tomēr, tā kā paraugu ņemšana notiek ļoti ātri un diezgan reti, 80 mA strāvas patēriņš būtiski neveicina akumulatora izlādi.

Ja neizmantojat saules paneļus, var ietaupīt vairāk enerģijas, savienojot (+) akumulatora spaili tieši ar reģistrētāja reģistrēto VCC tapu. Tomēr, pieslēdzoties tieši VCC, nevis RAW tapai, tiek novērsts iebūvētais sprieguma regulators, un strāva uz sensoriem nebūs gandrīz tikpat nemainīga kā tad, ja tā tiktu novadīta caur regulatoru. Piemēram, spriegums samazināsies, jo akumulators izlādējas dienu un nedēļu laikā, un daudzos gadījumos tas novedīs pie nozīmīgām sensora rādījumu izmaiņām (atkarībā no tā, kādus sensorus izmantojat). Nepievienojiet saules paneli tieši VCC.

15. darbība: kods

Mēs iekļaujam divas skices datu reģistrētāja darbināšanai ar trim I2C augsnes mitruma sensoriem. Pirmā skice “logger_sketch” ņem paraugus no katra sensora un ik pēc 30 minūtēm reģistrē SD kartē kapacitātes un temperatūras datus (bet lietotājs to var viegli mainīt). Otrā skice “ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress” ļaus lietotājam katram no sensoriem piešķirt dažādas I2C adreses, lai datu reģistrētājs tos varētu izmantot vienlaicīgi. Adreses logger_sketch var mainīt 25., 26. un 27. rindā. Sensora palaišanai nepieciešamās bibliotēkas var atrast vietnē Github.