תחנת מזג אוויר אישית של חלקיק פוטון IoT: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

אספקה

• חלקיק פוטון
• [אופציונלי] אנטנת u. FL 2.4GHz
• SparkFun OpenLog
• מגן מזג האוויר של SparkFun Photon
• מדדי מזג אוויר SparkFun
• חיישן טמפרטורה עמיד למים של דאלאס DS18B20
• חיישן לחות קרקע של SparkFun
• חיישן אור UV של SparkFun Qwiic VEML6075
• פאנל סולארי 3.5W
• SparkFun סאני באדי
• מסך סטיבנסון בעיצוב תלת מימד מותאם אישית
• ערכת הלחמה
• חבורה של חוט מגשר בעל ליבה אחת
• מסוף בורג 2 פינים
• כמה כותרות זכר ונקבה
• 22 ברגים אל חלד 3 מ"מ
• 44 אגוזים נירוסטה 3 מ"מ
• 3 מוטות בעלי הברגה 6 מ"מ
• 9 אגוזים אל חלד 6 מ"מ

שלב 1: החומרה

הכנה

כמגן מזג האוויר כפי שמתואר במדריך החיבור של Sparkfun, חותכים את כרית המגשר RAW Power Select על גבו מ- VREG ומלחימים אותו ל- Photon_VIN כדי לנתב מחדש את קו הכוח הנכנס לרגולטור המתח הפנימי של הפוטון לצורך צריכת חשמל נמוכה יותר במהלך השינה, המייצג בדיוק מחצית מהפריסה זה יגביל את מתח הכניסה בין 3.6 ל- 5.5V, אך קו החשמל נופל בדיוק במקום המתוק עם 3.7V שלו מסוללת LiPo דרך סאני באדי.

כמו כן, וודא שמגשר 3.3V השבתה ממש למטה מחובר: אחרת, החיישנים המשולבים לא יקבלו כל כוח מקו 3.3V, מה שהופך אותם לניתוק ביעילות מהפוטון. מגשר זה אמור להיות מנותק להפעלה על הן כוח חיצוני והן USB כדי למנוע התנגשויות, וזה אכן המצב היחיד שמאפשר לחיישנים המשולבים לקבל חשמל ולתפקד כראוי. אל תדאג אם עליך לחבר כבל USB לפוטון שלך לצורך ניטור סדרתי: ניסיתי את זה בעצמי פעמים רבות, והפוטון תמיד שרד בריא ושלם ללא נזק. רק אולי אל תשאיר את זה שעות על גבי שעות ככה. בדוק את סכמטי המגן אם אתה מעוניין בפרטים נוספים.

סובב את המגן, ודא שכרית המגשר I2C PU מימין מחוברת. אוטובוס I2C, הכולל את החיישנים המשולבים, דורש התנגדות משיכה מוגדרת היטב על פי תקן פרוטוקול, ועם כל משיכה אחרת. ערך ימנע מזהה של ציוד ההיקפים: ככלל אצבע כללי, יש לחבר באוטובוס זוג נגדי משיכה בלבד. חבילת החיישנים תכלול חיישן נוסף באוטובוס-חיישן אור ה- UV-אך כציוד היקפי I2C, גם זה מגיע עם כמה נגדי משיכה, ואני ממליץ לנתק אותם במקום זאת: לפחות בפרויקט זה, ניתן להשתמש במגן לבדו, בעוד שחיישן UV כמעט ולא ישמש ללא המגן.

הלחמת מסוף בורג על מחברי החשמל וכמה מגשרים על המחברים ההיקפיים היא גם רעיון טוב, ואחד שאני ממליץ עליו למודולריות: תכונת החיבור והניתוק המהיר יכולה להיות מועילה מאוד לפתרון בעיות, תיקונים או שדרוגים. לקבלת התאמה טובה יותר וניהול כבלים מסודר יותר, הקפד לחבר את הצדדים האחוריים כפי שמוצג בתמונות. הלחמתי גם מגשרים על חורי הרחבה של הפוטון למודולריות עוד יותר, אך אין צורך בכך מכיוון שסיכות אלה אינן בשימוש כרגע..

OpenLogCut וקצץ 4 חוטי חוט קצרים והלחם אותם ל- OpenLog כפי שמוצג בתמונות. זה לא כותרות מגשר, אבל מצאתי שזה הפתרון הטוב ביותר לחיבור כל כך קצר. אם אתה חושב על הלחמת כמה סיכות כותרת גבריות על הלוח וחיבורן לכותרות הנשיות של המגן, למרבה הצער פריסות הסיכות השונות על שני הממשקים מונעות מהרעיון הנהדר הזה להיות בר קיימא.

חיישן אור UV חותך וקיצץ 4 גדילים נוספים של חוט, הרבה יותר זמן הפעם, והלחם אותם למחברי הלוח כפי שמוצג בתמונות. זה, נחשפים לאלמנטים ואינם מוגנים על ידי המתחם. אני ממליץ גם לסובב את החוטים כפי שעשיתי לחיבור נקי יותר ומעשי יותר. הקצה השני, במקום זאת, הוא המקום לכותרות מגשר: הלחמה של 4 סיכות זכר כדי להבטיח שהחיבור נשמר מאובטח ומוזמן כמתוכנן על החוטים הארוכים. הקפד לכבד את הסדר: כשהם הולכים על המגן, GND VCC SDA SCL.

אני ממליץ גם לצבוע את המגעים המולחמים ואת ה- Power LED במבודד נוזלי: ציפוי קונפורמי תוכנן במיוחד לכך, אך לק שקוף יעשה בקמצוץ, ובזה השתמשתי. למרות "גג" PMMA שיכסה את הלוח, הוא עדיין ייחשף לאלמנטים, ואתה מעדיף להיות בטוח מאשר להצטער. הקפד לא לכסות את חיישן אור ה- UV עצמו-השבב השחור באמצע הלוח-במיוחד אם אתה משתמש בציפוי קונפורמלי: רוב התרכובות הן פלואורסצנטיות UV, מה שאומר שהם סופגים חלק מהאור החיישן מנסה ללכוד, ולכן מפריע לקריאותיו. PMMA, לעומת זאת, הוא אחד החומרים השקופים ביותר UV הקיימים בדרך כלל, ויגן מספיק על החיישן מפני האלמנטים תוך שמירה על מינימום ההשפעה שלו על מדידותיו.

חיישן לחות הקרקע חותכים את קצות כבל 3 הגדילים, ומלחמים אותם למחברי הלוח כפי שמוצג בתמונות. ובקצה השני, הלחמו 3 סיכות זכר לחיבור טוב יותר. שוב, הקפד לכבד את הסדר: GND A1 D5. גם עבור חיישן זה, הקפד לצבוע את המגעים ואת המעגל המשולב במבודד הנוזלים: בניגוד לחיישן אור UV, הוא לא יכוסה בשום דבר ויהיה חשוף לחלוטין לאלמנטים, ולכן יש צורך ברמת הגנה טובה.

חיישן טמפרטורת הקרקע חתוך את קצות הכבל ושוב, הלחם אותם ל -3 סיכות זכר לפי הסדר: GND D4 VCC. החוטים הסמוכים מקודדים בצבע: BLACK = GND WHITE = SIG RED = VCC.

סאני באדי הלחמתי כמה כותרות מגשר נקבות למחברי העומס המשניים על הלוח, אך בסופו של דבר לא השתמשתי בהן, כך שזה לא הכרחי.

אנטנה חיצונית פשוט הדבק את האנטנה בצד התחתון של החלק הבסיסי, או בכל מקום אחר המתאים לגורם הצורה שלו.

כִּיוּל

חיישן לחות הקרקע זהו החיישן שצריך לכייל אותו הכי הרבה, וחשוב לכייל אותו לאדמה שהוא יפקח לאחר הפריסה.

כדי לסייע בכך, ריכזתי תוכנית פשוטה בשם calibrator.ino: פשוט הרכיב והבהב אותו לפוטון שלך, והכן את צג סדרתי, למשל עם צג סידורי חלקיקי הפקודה CLI או עם מסך /dev / ttyACM0. הכנס את החיישן כשלושת רבעי דרכו אל תוך האדמה שאליה ברצונך לכייל אותו, במצב יבש לחלוטין כפי שמוצג בתמונה הראשונה, ורשום את הקריאה הגולמית הזו בשדה smCal0 של קובץ הכיול.ה. לאחר מכן, הרטיבו את האדמה ככל שתוכלו עד שהיא תהיה רוויה במים כפי שמוצג בתמונה השנייה, ורשמו את הקריאה הגולמית הזו בשדה smCal100 של אותו קובץ.

אלמנט נוסף הדורש כיול הוא סאני באדי: למרות שאינו חיישן, יש לכייל את עיצוב ה- MPPT (Maximum Power Point Transfer) שלו לנקודה זו של העברת כוח מרבית. לשם כך, חבר אותו לפאנל הסולארי שלך על שמש ביום, מדוד את המתח על פני רפידות ה- SET וה- GND, וצבט את הפוטנציומטר הסמוך בעזרת מברג עד שהמתח הזה הוא בערך 3V.

שלב 2: התוכנה

אתה יכול למצוא את כל הקוד המעודכן ומתועד במאגר GitHub שלו.

שלב 3: האסיפה

נתחיל להרכיב את כל זה עם מסך סטיבנסון, נתחיל להרכיב מלמעלה למטה כפי שמוצג בתמונות. בראש ובראשונה הכריכה העליונה, עם המעמדים המפוצלים שלה לחיישן אור ה- UV ולפאנל הסולארי להרכיב ולהבריח. פנימה. לאחר מכן, כדי לאכלס אותו, הרכיב את הפאנל הסולארי על המדף שלו וכסה את חיישן אור ה- UV בגג ה- PMMA שלו. לאחר מכן, ניתן להרכיב את המכסים הנותרים לחתיכה העליונה בעזרת המוטות המושחלים: החורים עשויים להזדקק למשכנעים, אך מעט חיכוך יכול לעזור לשמור על כולם ביחד.

לאחר הרכבת מסך סטיבנסון, חבר את החלק הבסיסי עם מד הגשם ואכלס אותו במעגלים שלו, על ידי הרכבת הרכיבים על הלוחות שלהם וחיבורם כפי שמוצג בתמונות. לאחר מכן ניתן לחבר את הציוד ההיקפי כגון האנטנה החיצונית, חיישני טמפרטורת הלחות והלחות, ו- OpenLog. לאחר מכן תוכל להרכיב את מדי הרוח על המוט שלהם כפי שמוצג במדריך ההרכבה של SparkFun, ולהעלות את מד הגשם ואת פיסת בסיס כשלושה רבעים ממנה למעלה.

לאחר מכן תוכל להמשיך ולנתב את הכבלים המגיעים מהפאנל הסולארי, מחיישן אור ה- UV וממד הגשם והרוח דרך פתח בין המכסים ולהרכיב את מסך סטיבנסון על פיסת הבסיס. ברגע שהמוטות מאובטחים עם כמה אגוזים על כל אחד מהם, תחנת מזג האוויר האישית שלכם הושלמה ומוכנה לפריסה על המגרש!

שלב 4: פריסה + מסקנות

לאחר שתשלים את זה, תוכל לשבת, להירגע וליהנות מלראות נתוני מזג אוויר היפר-מקומיים חיים שלך בכל הפלטפורמות הבאות!

• דבר דבר
• מזג אוויר תת קרקעי
• WeatherCloud

הקישורים הספציפיים לעיל הם לנתוני מזג האוויר שלי, אך אם אתה מבצע גם את הפרויקט הזה, אנא צרף גם את הקישורים למכשירים שלך-אני ממש אשמח לראות את הרשת הזו מעשה ידי אנשים מתרחבת!