Saules starojuma ierīce (SID): uz Arduino balstīts saules sensors: 9 soļi

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

Saules starojuma ierīce (SID) mēra saules spilgtumu, un tā ir īpaši paredzēta lietošanai klasē. Tie ir veidoti, izmantojot Arduinos, kas ļauj tos izveidot ikvienam, sākot no jaunāko klašu studentiem līdz pieaugušajiem. Šo pamācību izstrādāja 2017. – 2018. Gada skolotāji ASU QESST programmā.

1. darbība: apkopojiet materiālus

SIDCost analīze

1. Arduino (šim projektam tika izmantots nano) 19,99 USD/5 = 4,00 USD

2. Maizes dēlis 3,99 USD/6 = 0,66 USD

3. 4,7K omu rezistors 6,50 USD/100 = 0,07 USD

4. 2,2 omu rezistors $ 4/100 = $ 0,04

5. 1 divu galu RCA kabelis 6/3 USD = 2,00 USD

6. Temperatūras zonde 19,99 USD/10 = 2,00 USD

7. Saules sensors $ 1,40/1 = $ 1,40

8. Četri (4) džemperu kabeļi 6,99 ASV dolāri/130 = 0,22 ASV dolāri (pašlaik nav pieejami, bet ir pieejamas citas iespējas)

9. Lodēšanas dzelzs un lodēt

10. Stiepļu griezēji

Kopā 6,39 ASV dolāri

Lai izveidotu savu kastīti (nevis 3D drukāšanu), jums būs nepieciešams arī:

1. Melnā kaste 9,08 USD/10 = 0,91 USD

2. Divas (2) RCA sieviešu ieejas 8,99 USD/30 = 0,30 USD

3. Urbis, izmērs 6 biti, un pakāpienu urbis

Kopā 1,21 USD

Kopā kopā 7,60 ASV dolāri

2. darbība: lietas izveidošana

Tā kā paredzams, ka K-12 studenti izmantos šos sensorus, ir noderīgi, ja visas elektroinstalācijas ir ievietotas kastē. Kastes vienā pusē ir lielāks caurums datora padevei, bet otrā - divi caurumi RCA sieviešu ieejām. Izmantojiet 6. izmēra urbi, lai urbtu caurumus RCA ieejām, un pakāpienu urbi, lai urbtu caurumu datora padevei. Jūsu maizes dēlis un Arduino ir ērti jāpievieno elektrotīklam, tāpēc pirms urbšanas, iespējams, būtu prātīgi izmērīt, kur jāatrodas caurumiem. Kad tas ir paveikts, varat ieskrūvēt RCA ieejas. Ja izvēlēsities šajā projektā neiekļaut temperatūras sensoru, jums būs nepieciešama tikai viena RCA ieeja un varēsiet atbilstoši urbt.

Jūsu Arduino ir jāiespiež maizes dēļā, kā parādīts attēlā. Šajā projektā izmantotajām maizes plāksnēm ir lipīgs dibens, tāpēc pēc kastes izurbšanas var būt noderīgi pielīmēt maizes dēli pie kastes, lai palīdzētu organizācijai.

Ja jums ir piekļuve 3D printerim, varat arī izdrukāt SID lodziņu.

3. darbība: pievienojiet vadus RCA ieejām

Katrai RCA ieejai pievienojiet divus savienojuma kabeļus. Lai gan šos vadus varētu pielodēt pie ieejām, ir ātrāk un vieglāk vienkārši saspiest vadu ap ieeju. Pārliecinieties, ka neatklāti vadi nepieskaras viens otram, pretējā gadījumā jūsu ķēde var būt īssavienojums. Šajā gadījumā dzeltenie un zilie vadi ir savienoti ar zemi, bet sarkanie un zaļie vadi ir savienoti ar vadiem. Šīs krāsas nav nepieciešamas ierīces konstrukcijai, bet ļauj vieglāk redzēt, kā vadi ir savienoti ar Arduino.

4. darbība: sagatavojiet savu RCA kabeli

Pārgrieziet divpusēju (no vīrieša uz vīrieti) RCA kabeli uz pusēm un noņemiet apmēram collu no katras kabeļa puses. Savijiet ārējos vadus, kas darbojas kā vads, pēc tam noņemiet un savijiet iekšējos vadus, kas ir zeme (šajos attēlos zemējuma vadus sākotnēji ieskauj balta stieple, lai gan pārklājuma krāsa bieži ir atkarīga no RCA kabelis). Dariet to abiem vadiem. Tie savienos jūsu RCA ieejas ar jūsu saules un temperatūras sensoriem.

5. solis: izveidojiet saules sensoru

Šajā procesā izmantotie paneļi ir lēti, taču tiem bieži ir vadi, kas viegli nokrīt. Lai atrisinātu šo problēmu, ir ieteicams nostiprināt vadus ar elektriskās lentes gabalu.

Noņemiet collu vadu no saules paneļa vadiem, kas šajā gadījumā ir dzelteni (pozitīvi) un brūni (negatīvi). Pagrieziet kopā 2,2 omu rezistora galu, vadu no RCA kabeļa un paneļa pozitīvo galu (šeit dzeltenā krāsā). Pagrieziet kopā saules paneļa negatīvo galu (šeit brūnā krāsā), RCA kabeļa zemi (šeit baltā krāsā) un pretestības otru pusi. Ņemiet vērā, ka rezistors šeit atrodas paralēli.

Lodējiet vadus no paneļa un RCA kabeļa kopā. Ierīce nedarbosies pareizi, ja vads un zemējuma vadi sakrustojas, tāpēc vadu norobežošanai izmantojiet elektrisko lenti vai termisko saraušanos.

6. solis: pievienojiet saules sensoru

Šajā modelī saules sensors ir savienots ar pareizo RCA sieviešu ieeju, kurai ir zaļie (svina) un zilie (zemes) kabeļi. Lai gan jūs varat izmantot jebkuru RCA ieeju, tas neļaus jums šķērsot vadus uz Arduino pretējo pusi.

Pievienojiet vadu kabeli (šeit zaļā krāsā) pie Arduino A5 tapas. Pievienojiet savu zemējuma vadu (šeit zilā krāsā) ar zemes (GND) tapu analogā pusē (visas tapas šajā Arduino pusē sākas ar A).

Ja esat pabeidzis šo projektu un saules sensors rāda 0 voltu spriegumu, mēģiniet pārslēgt zemējuma un vadus. Ja sensors ir pielodēts nepareizi, iespējams, tas būs jāmaina.

Lai gan šajos attēlos ir rezistors, jums nav jāiekļauj rezistors, ja izvēlaties neiekļaut temperatūras sensoru.

7. solis: izveidojiet temperatūras sensoru

Tā kā saules bateriju spriegums tik ļoti svārstās ar karstumu, temperatūras sensors ir noderīgs, lai noteiktu, cik labi saules sensors var darboties. Tomēr jūs varat izvēlēties veidot šo ierīci bez temperatūras zondes, un tā joprojām darbosies diezgan labi kā saules sensors.

Papildu termometra norādījumi:

Noņemiet vienu collu stieples katram no trim vadiem, kas nāk no temperatūras zondes. Savietojiet dzelteno un sarkano vadu kopā. Atsevišķi savijiet melnos vadus (iezemētus). Izmantojot otro RCA kabeli, pagrieziet melnos (zemes) vadus no temperatūras sensora kopā ar baltajiem (zemējuma) vadiem no RCA kabeļa. Lodējiet kopā un aptiniet ar elektrisko lenti vai termiski saraujoties. Pagrieziet sarkano un dzelteno (svina) vadu no temperatūras zondes līdz RCA kabeļa vadiem. Lodēt un ietīt ar elektrisko lenti vai termiski sarukt.

8. solis: pievienojiet temperatūras sensoru vadam

Papildu termometra norādījumi:

Šajā modelī temperatūras sensors atrodas kreisajā RCA ieejā, kurai ir sarkani (svina) un dzelteni (zemējuma) vadi.

Salieciet sānu malas un pievienojiet 4,7 k omu rezistoru no 5 V tapas līdz D2 tapai uz maizes dēļa (jūs redzēsit etiķetes uz Arduino, bet jūs faktiski pievienosit rezistoru maizes plāksnei).

Pievienojiet zemējuma kabeli (dzeltenu) zemējuma (gnd) tapai blakus D2.

D2 tapas otrajā kolonnā pievienojiet vadu kabeli (šeit sarkanā krāsā). Šī iestatīšana ļauj strāvai plūst pāri rezistoram, pirms to nolasa Arduino.

9. solis: ieprogrammējiet savu Arduino

Šis ir šajā projektā izmantotais kods. Izmantojot seriālo monitoru, tas izvada spriegumu voltos un temperatūru pēc Celsija. Ja šis kods nekavējoties nedarbojas, mēģiniet pārslēgt saules sensora vadu un zemi.

Jums būs jālejupielādē Dalasas temperatūras (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) un One Wire (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) bibliotēkas un jāiekļauj tās jūsu arduino programma.

const int sunPin = A5; // savienotājs, ko izmantot Arduino panelī

float sunValue = 0; // deklarēt mainīgo

float avgMeasure (int pin, float scale, int num) {analogRead (pin); // atmest pirmās vērtības aizkavi (2); pludiņš x = 0; for (int count = 0; count <num; count ++) {x = x+analogRead (pin); // kavēšanās (5); } x = x / numurs; atgriešanās (x * skala); }

#include #include // Datu vads ir pievienots Arduino 2. tapai #define ONE_WIRE_BUS 2 // Iestatiet oneWire instanci, lai sazinātos ar visām OneWire ierīcēm // (ne tikai Maxim/Dallas temperatūras IC) OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS); // Norādiet mūsu OneWire atsauci uz Dalasas temperatūru. Dalasas temperatūras sensori (& oneWire); void setup () {analogReference (INTERNAL); // izmantojiet 1,1 V atsauces Serial.begin (115200); // sazināties pie 115200. Ātrāk nekā standarts 9600 Serial.print ("Spriegums"); // Sprieguma nosaukums Serial.print (""); // spacer Serial.print ("Temperatūra"); // Temperatūras sensora nosaukums

// Palaidiet bibliotēkas sensorus.begin ();}

void loop () {sunValue = avgMeasure (sunPin, 1,0, 100); // izsaukt apakšprogrammu, lai veiktu 100 mērījumus, vidējā sunValue = sunValue * 1,07422; // Pārvērš Arduino skaitļus spriegumā, jo ir 1024 skaitļi un 1,1 V. sensors.requestTemperatures (); // Nosūtiet komandu, lai iegūtu temperatūru Serial.println (""); // sākt jaunu rindu Serial.print (sunValue); // izvada spriegumu Serial.print (""); // starplikas Serial.print (sensors.getTempCByIndex (0)); // izvada temperatūras aizkavi (1000); // nolasa datus reizi sekundē.

}