דוד פטל פטל עבור מצלמה בשמיים: 7 שלבים

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

[חפש שלב 7 לשינוי הממסר המשמש]

זהו שדרוג למצלמת השמיים שבניתי בעקבות המדריך המצוין של תומאס ז'קין (מצלמת כל השמיים האלחוטית) בעיה נפוצה המתרחשת במצלמות שמיים (וגם בטלסקופים) היא שהטל יתעבה על כיפת המצלמה ככל שיתקרר ב לילה, שמסתיר את נוף שמי הלילה. הפתרון הוא להוסיף דוד חימום שיחמם את הכיפה להיות מעל נקודת הטל, או הטמפרטורה שבה המים יתעבו על הכיפה.

דרך נפוצה לעשות זאת היא להעביר זרם דרך מספר נגדים, אשר לאחר מכן יתחממו וישתמשו בו כמקור החום. במקרה זה, מכיוון שלמצלמה כבר יש פטל פטל, רציתי להשתמש בזה כדי לשלוט במעגל הנגד באמצעות ממסר, להדליק ולכבות אותו לפי הצורך כדי לשמור על טמפרטורת כיפה מסוימת מעל נקודת הטל. חיישן טמפרטורה ממוקם בכיפה לשליטה. החלטתי למשוך נתוני טמפרטורה ולחות מקומיים של מזג האוויר משירות מזג האוויר הלאומי למידע על נקודת הטל הנדרשת, במקום להוסיף חיישן נוסף, וזקוק לחדירה לתוך בית המצלמה שלי שעלולה לדלוף.

ל- Raspberry Pi יש כותרת GPIO המאפשרת לוחות הרחבה לשלוט בהתקנים פיזיים, אך ה- IO עצמו אינו מיועד להתמודד עם הזרם שדורש מעגל כוח הנגד. אז יש צורך ברכיבים נוספים. אני מתכנן להשתמש בממסר כדי לבודד את מעגל החשמל, לכן יש צורך במנהג ממסר ממסר כדי להתממשק עם ה- Pi. אני צריך גם חיישן טמפרטורה כדי לקרוא את הטמפרטורה בתוך הכיפה, ולכן יש צורך בממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) כדי שהפי יוכל לקרוא את הטמפרטורה. רכיבים אלה זמינים בנפרד, אך ניתן גם לרכוש 'כובע' עבור ה- Pi המכיל את המכשירים הללו על לוח המתחבר רק ל- GPIO של ה- Pi.

הלכתי עם ה- pHAT של פימורוני אקספלורר, שיש לו טווח שלם של קלט/פלט, אך למטרותיי, יש לו ארבע כניסות אנלוגיות בטווח 0-5V, וארבע יציאות דיגיטליות המתאימות לממסרי נהיגה.

עבור חיישן טמפרטורת הכיפה, השתמשתי ב- TMP36, שאהבתי מכיוון שיש לו משוואה לינארית פשוטה להפקת טמפרטורה מקריאת המתח. אני משתמש בתרמיסטורים ובממ דים בעבודה שלי, אבל הם לא ליניאריים ומכאן שהם מסובכים יותר ליישום מאפס.

השתמשתי בערכת Perma Proto Bonnet Mini של Adafruit ככרטיס המעגלים להלחמת הממסר, בלוק הטרמינל וחיווט אחר, וזה נחמד מכיוון שהוא בגודל ה- Pi, ויש לו מעגלים רלוונטיים למה שהפי מציע.

אלה הדברים העיקריים. בסופו של דבר קיבלתי את רוב הדברים מ- Digikey, מכיוון שהם מחזיקים את החלקים של Adafruit בנוסף לכל חלקי המעגל הרגילים, כך שזה קל לקבל הכל בבת אחת. להלן קישור לעגלת קניות עם כל החלקים שהזמנתי:

www.digikey.com/short/z7c88f

הוא כולל כמה סלילי חוט עבור חוטי המגשר, אם יש לך כבר כמה, אתה לא צריך את זה.

אספקה

• פימורוני אקספלורר pHAT
• חיישן טמפרטורה TMP36
• נגדים של 150 אוהם 2W
• ממסר 1A 5VDC SPDT
• בלוק מסוף בורג
• לוח מגעים
• חוּט
• עמידות במעגלים
• הלחמה וברזל הלחמה

רשימת חלקים ב- digikey:

www.digikey.com/short/z7c88f

שלב 1: הערות לתורת החשמל

חשוב לוודא שהרכיבים המשמשים את הגודל הנכון כדי להתמודד עם העוצמה והזרם שהם יראו, אחרת עלולה להיות תקלה מוקדמת או אפילו שריפה!

המרכיבים העיקריים שיש לדאוג להם במקרה זה הוא הדירוג הנוכחי של אנשי הקשר ממסר ודירוג ההספק של הנגדים.

מכיוון שהעומס היחיד במעגל ההספק שלנו הוא הנגדים, אנחנו יכולים פשוט לחשב את ההתנגדות הכוללת, להכניס את זה לחוק אוהם ולחשב את הזרם במעגל שלנו.

ההתנגדות הכוללת של נגדים מקבילים: 1/R_T = 1/R_1 +1/R_2 +1/R_3 +1/R_N

אם ההתנגדויות האינדיבידואליות שוות, ניתן לצמצם אותה ל: R_T = R/N. אז עבור ארבעה נגדים שווים זה R_T = R/4.

אני משתמש בארבעה נגדים של 150 Ω, כך שההתנגדות הכוללת שלי דרך ארבעתם היא (150 Ω)/4=37.5 Ω.

החוק של אוהם הוא רק מתח = התנגדות X הנוכחית (V = I × R). אנחנו יכולים לסדר את זה מחדש כדי לקבוע את הזרם כדי לקבל I = V/R. אם נחבר את המתח שלנו מאספקת החשמל ומההתנגדות שלנו, נקבל I = (12 V)/(37.5 Ω) = 0.32 A. אז זה אומר שלכל הפחות, המדרר שלנו צריך להיות מדורג ב- 0.32 A. אז ממסר 1A בו אנו משתמשים הוא פי 3 מהגודל הדרוש, וזה מספיק.

לגבי הנגדים, עלינו לקבוע את כמות הכוח שעוברת כל אחד מהם. משוואת הכוח מגיעה במספר צורות (באמצעות החלפה של חוק אוהם), אבל מה שהכי נוח לנו הוא P = E^2/R. עבור הנגד האינדיבידואלי שלנו, זה הופך ל- P = (12V)^2/150Ω = 0.96 W. אז נרצה לפחות נגד 1 וואט, אבל 2 וואט ייתן לנו גורם בטיחות נוסף.

ההספק הכולל של המעגל יהיה רק 4 x 0.96 וואט, או 3.84 וואט (אתה יכול גם להכניס את ההתנגדות הכוללת למשוואת ההספק ולקבל את אותה התוצאה).

אני כותב את כל זה, כך שאם אתה רוצה שייווצר יותר כוח (יותר חום), תוכל להפעיל את המספרים שלך ולחשב את הנגדים הדרושים, את הדירוג שלהם ואת הדירוג של הממסר הדרוש.

בהתחלה ניסיתי להפעיל את המעגל עם 5 וולט ממעקה הכוח של Raspberry Pi, אבל ההספק שנוצר לנגד הוא רק P = (5V)^2/150Ω = 0.166 W, בסך הכל 0.66 W, שלא היה לא מספיק לייצר יותר מכמה מעלות של עליית טמפרטורה.

שלב 2: שלב 1: הלחמה

אוקיי, מספיק רשימות חלקים ותיאוריה, בואו נגיע לעיצוב המעגלים והלחמות!

ציירתי את המעגל על מכסה המנוע פרוטו בשתי דרכים שונות, פעם כסכמטי חיווט ופעם כייצוג ויזואלי של הלוח. יש גם תמונה מסומנת של לוח ה- pHAT של פימורוני אקספלורר, המראה את החיווט העובר בינו לבין מצלמת הפרוטו.

ב- Explorer pHAT, כותרת 40 הפינים שמגיעה איתה צריכה להיות מולחמת ללוח, זהו החיבור בינו לבין ה- Raspberry Pi. הוא מגיע עם כותרת מסוף עבור הקלט/פלט, אך לא השתמשתי בו, אלא רק חוטים מולחמים ישירות ללוח. ה- Proto-Bonnet כולל גם חיבורים לכותרת, אך הוא אינו משמש במקרה זה.

חיישן הטמפרטורה מחובר ישירות ללוח ה- pHAT של אקספלורר באמצעות חוטים כדי לפצות על ההבדל בין המיקום של ה- Raspberry Pi לבין החלק הפנימי של כיפת המצלמה שבה הוא ממוקם.

בלוק מסוף הבורג וממסר הבקרה הם שני המרכיבים המולחמים ללוח ה- Proto-Bonnet, בתרשים סכמטי הם מסומנים T1, T2, T3 (לשלושת מסופי הברגים) ו- CR1 עבור הממסר.

הנגדים מולחמים למובילים שעוברים גם מה- Raspberry Pi אל כיפת המצלמה, הם מתחברים לפרוט-מצנפת באמצעות מסופי הבורג ב- T1 ו- T3. שכחתי לצלם את המכלול לפני שהתקנתי את המצלמה בחזרה על הגג שלי, אבל ניסיתי לפזר את הנגדים באופן שווה סביב הכיפה, כאשר רק שני חוטים חוזרים למכסה הפרוטו. הכניסה נכנסת לכיפה דרך חורים בצדדים מנוגדים של הצינור, כאשר חיישן הטמפרטורה נכנס דרך חור שלישי, מרווח באופן שווה בין שניים מהנגדים ליד קצה הכיפה.

שלב 3: שלב 2: הרכבה

לאחר שהכל מולחם יחדיו, תוכל להתקין אותו במצלמת השמיים שלך. הרכיבו את ה- pHAT של Explorer על ה- Rasperry Pi, דחפו אותו לכותרת 40 הפינים, ואז ה- Proto-Bonnet מותקן סמוך אליו על גבי ה- Pi באמצעות כמה עמידות. אפשרות נוספת היא להשתמש במעמדים על גבי ה- Explorer, אך מכיוון שהשתמשתי במארז צינורות ABS, הוא הפך את ה- Pi גדול מכדי להתאים אותו יותר.

נתב את חיישן הטמפרטורה במעלה המתחם למיקומו והתקן גם את רתמת הנגד. לאחר מכן חבר את הרתמה לבלוק הטרמינל על הלוח הקדמי.

הלאה לתכנות!

שלב 4: שלב 3: טעינת ספריית ה- PHAT של סייר ותכנות בדיקה

לפני שנוכל להשתמש ב- pHAT Explorer, עלינו לטעון את הספרייה עבורו מפימורוני כדי שהפי יוכל לתקשר איתו.

ב- Raspberry Pi שלך, פתח את הטרמינל והזן:

סלסול https://get.pimoroni.com/explorerhat | לַחֲבוֹט

הקלד 'y' או 'n' לפי הצורך כדי לסיים את ההתקנה.

לאחר מכן, נרצה להריץ תוכנית פשוטה לבדיקת הכניסות והתפוקות, כדי לוודא שהחיווט שלנו תקין. ה- DewHeater_TestProg.py המצורף הוא סקריפט פייתון המציג את הטמפרטורה, ומדליק ומכבה את הממסר כל שתי שניות.

זמן יבוא

עיכוב Explorer Explorerhat = 2 בעוד True: T1 = explorerhat.analog.one.read () tempC = ((T1*1000) -500)/10 tempF = tempC*1.8 +32 הדפסה ('{0: 5.3f} וולט, {1: 5.3f} degC, {2: 5.2f} deg F'.format (עגול (T1, 3), עגול (tempC, 3), עגול (tempF, 3))) V1 = explorerhat.output.two. on () print ('Relay on') time.sleep (delay) V1 = explorerhat.output.two.off () print ('Relay off') time.sleep (עיכוב)

אתה יכול לפתוח את הקובץ ב- Pi פטל שלך (בשלי הוא נפתח בתוני, אבל יש גם הרבה עורכי פייתון אחרים) ואז להריץ אותו והוא אמור להתחיל להציג את הטמפרטורה ותשמע את ממסר לחיצה לסירוגין! אם לא, בדוק את החיווט והמעגלים שלך.

שלב 5: שלב 4: טעינת תכנות תנור דוד

להלן תכנת תנור דוד מלא. הוא עושה מספר דברים:

• מושך את הטמפרטורה החיצונית הנוכחית ונקודת הטל ממקום נתון של שירות מזג אוויר לאומי כל חמש דקות. אם הוא לא מקבל נתונים, הוא שומר על הטמפרטורות הקודמות ומנסה שוב בעוד חמש דקות.

  • ה- NWS מבקש שכלול פרטי יצירת קשר בבקשות ה- API, במקרה שיש בעיות בבקשה, הם יודעים למי לפנות. זה נמצא בשורה 40 בתכנות, אנא החלף את '[email protected]' בכתובת דוא"ל משלך.
  • יהיה עליך לעבור אל weather.gov ולחפש תחזית לאזור שלך, בכדי לקבל את מזהה התחנה, שהיא תחנת מזג האוויר הקרובה ביותר ל- NWS. מזהה התחנה נמצא ב () אחרי שם המיקום. הזן זאת בשורה 17 בתכנות. כרגע הוא מציג KPDX, או פורטלנד, אורגון.
  • אם אתה מחוץ לארה"ב, ישנה אפשרות נוספת להשתמש בנתונים מ- OpenWeatherMap.org. לא ניסיתי את זה בעצמי, אבל אתה יכול להסתכל על הדוגמה הזו כאן: קריאה-JSON-With-Raspberry-Pi
• שים לב שהטמפרטורות מה- NWS ומחיישן הטמפרטורה הן במעלות מעלות צלזיוס, כמו אלה של מצלמת ASI, כך שלעקביות, שמרתי על כולן על צנטריגרדה במקום להמיר אותן לפרנהייט, לזה אני רגיל יותר.
• לאחר מכן הוא קורא את הטמפרטורה מחיישן הכיפה, ואם הוא פחות מ -10 מעלות מעל נקודת הטל, הוא מפעיל את הממסר. אם הוא גדול מ -10.5 מעלות מעל נקודת הטל, הוא מכבה את הממסר. תוכל לשנות הגדרות אלה אם תרצה בכך.
• פעם בדקה, הוא רושם את הערכים הנוכחיים של טמפרטורות, נקודת טל ומצב ממסר לקובץ.csv כדי שתוכל לראות איך הוא מסתדר לאורך זמן.

תוכנית בקרת תנור דוד פטל #פטל

#דצמבר 2019 #בריאן פלאט #משתמש ב- pHAT של פימורוני אקספלורר, חיישן טמפרטורה וממסר #לשלוט במעגל הנגד כתנור טל למצלמה בשמיים מעלות מעל נקודת הטל יבוא זמן יבוא בקשות יבוא תאריך יבוא csv ייבוא os יבוא סייר #מזהה התחנה היא תחנת מזג האוויר הקרובה ביותר ב- NWS. עבור אל weather.gov וחפש את התחזית לאזור שלך, מזהה #station נמצא ב () אחרי שם המיקום. settings = {'station_ID': 'KPDX',} #כתובת URL חלופית למידע על מזג האוויר #BASE_URL = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?appid={0}&zip={1}, { 2} & יחידות = {3}"

#Weather URL לשחזור נתונים

BASE_URL = "https://api.weather.gov/stations/{0}/observations/latest"

#עיכוב לבקרת ממסר, שניות

ControlDelay = 2 A = 0 B = 0 בעוד נכון: #תאריך לשימוש בשם קובץ יומן datestr = datetime.datetime.now (). Strftime ("%Y%m%d") #תאריך וזמן לשימוש עבור כל שורת נתונים localtime = datetime.datetime.now (). strftime ("%Y/%m/%d%H:%M") נתיב נתיב קובץ #CSV = '/home/pi/allsky/DewHeaterLogs/DewHeatLog{}.csv' בעוד B == 0: נסה: #טמפרטורת משיכה ונקודת טל מה NWS כל 60 שניות final_url = BASE_URL.format (הגדרות ["station_ID"]) weather_data = requests.get (final_url, timeout = 5, headers = {'User-agent ':' Raspberry Pi 3+ Allsky Camera [email protected] '}) oatRaw = weather_data.json () ["מאפיינים"] ["טמפרטורה"] ["ערך"] dewRaw = weather_data.json () ["נכסים"] ["נקודת טל"] ["ערך"] הדפסה #אבחנתית להדפסת נתוני טמפרטורה גולמית (oatRaw, dewRaw) OAT = עגול (oatRaw, 3) טל = עגול (dewRaw, 3) למעט: A = 0 B = הפסקה אחת A = 0 B = הפסקה אחת אם A <300: A = A + ControlDellay else: B = 0 #קרא מתח גולמי מ- Raspberry Pi Explorer PHat והמיר לטמפרטורה T1 = explorerhat.analog.one.read () tempC = ((T1 *1 000) -500)/10 #tempF = tempC*1.8 +32 if (tempC Dew + 10.5): V1 = explorerhat.output.two.off () #הדפסה מאבחנת המציגה טמפרטורות, נקודות טל והדפסת מצב פלט ממסר ('{ 0: 5.2f} degC, {1: 5.2f} degC, {2: 5.2f} deg C {3: 5.0f} '. פורמט (עגול (OAT, 3), עגול (טל, 3), עגול (tempC, 3), explorerhat.output.two.read ())) #10 שניות לאחר שהדקה מתהפכת, כתוב נתונים לקובץ CSV אם A == 10: אם os.path.isfile (path.format (datestr)): print (path.format (datestr)) עם open (path.format (datestr), "a") בתור csvfile: txtwrite = csv.writer (csvfile) txtwrite.writerow ([localtime, OAT, Dew, tempC, explorerhat. output.two.read ()]) else: fieldnames = ['תאריך', 'טמפ' אוויר בחוץ ',' נקודת טל ',' טמפ 'כיפה', 'מצב ממסר'] עם פתוח (path.format (datestr), "w ") בתור csvfile: txtwrite = csv.writer (csvfile) txtwrite.writerow (שמות שדות) txtwrite.writerow ([localtime, OAT, Dew, tempC, explorerhat.output.two.read ()]) time.sleep (ControlDelay)

שמרתי את זה בתיקיה חדשה תחת התיקיה allsky בשם DewHeaterLogs.

נסה להפעיל את זה קצת כדי להבטיח שהכל נראה טוב, לפני שתמשיך להריץ אותו כתסריט.

שלב 6: שלב 5: הפעלת סקריפט בעת ההפעלה

כדי להריץ את הסקריפט של דוד דוד ברגע שה- Raspberry Pi מופעל, פעלתי לפי ההוראות כאן:

www.instructables.com/id/Raspberry-Pi-Laun…

עבור סקריפט המשגר, יצרתי את זה:

#!/bin/sh

# launcher.sh # נווט לספריית הבית, ואז לספרייה זו, ולאחר מכן בצע סקריפט פייתון, ולאחר מכן חזור הביתה cd/cd home/pi/allsky/DewHeaterLogs sleep 90 sudo python DewHeater_Web.py & cd/

ברגע שזה נעשה, אתה צריך להיות טוב ללכת. תהנה ממצלמה נטולת טל!

שלב 7: עדכן את דצמבר 2020

בערך באמצע השנה שעברה, דוד הטל שלי הפסיק לפעול, אז השבתתי את הקוד עד שיכולתי להסתכל עליו. לבסוף היה קצת זמן בחופשת החורף, ומצאתי שהממסר שבו השתמשתי מראה התנגדות גבוהה על פני המגעים שלו בזמן ההפעלה, כנראה מעומס יתר.

אז עדכנתי אותו עם ממסר בעל דירוג גבוה יותר, אחד עם איש קשר 5A ולא איש קשר 1A. כמו כן, זהו ממסר כוח ולא ממסר אותות, כך שאני מקווה שזה יעזור. זהו TE PCH-105D2H, 000. הוספתי גם כמה מסופי בורג עבור ה- pHAT של Explorer, כך שאוכל לנתק בקלות את החימום ואת חיישן הטמפרטורה לפי הצורך. כל שלושת אלה נמצאים בעגלת הקניות הבאה:

עגלת קניות של Digikey

שים לב שהסיכות לממסר זה שונות מהקודמת, כך שאליו אתה חוט שונה במקצת, אך צריך להיות פשוט. הקוטביות לא משנה לסליל, לידיעתך.