Datalogger Alaska: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

אלסקה נמצאת על סף קידום שינויי האקלים. המיקום הייחודי שלה שיש לו נוף די פגום המאוכלס במגוון של כנריות מכרות פחם מאפשר הרבה אפשרויות מחקר. חברנו מונטי הוא ארכיאולוג המסייע במחנות לילדים בכפרים ילידים הפזורים ברחבי המדינה-Culturalalaska.com. הוא בנה אתרי מטמון לשמירה על אוכל היסטורי עם ילדים אלה ורצה דרך לפקח על הטמפרטורה שיוכל להשאיר במשך כ -8 חודשי חורף. מטמון מזון באלסקה נועד למנוע כניסת דובי וניתן לקבור אותו או לאבטח אותו במבנה קטן דמוי תא על עמודים. לרוע המזל התחממות האקלים גורמת לכך שרבים מעיצובי המקררים הנוחים האלה דומים יותר למיקרוגל הקיץ-האמת שזה ממש חם כאן! יש הרבה מכונות רישום נתונים מסחריות בחוץ אבל אלסקה נזקקה למותג DIY משלה: עמיד למים, שני חיישנים עמידים למים על תורים ארוכים שיכולים להיות בתוך המטמון ועוד אחד להניח על פני השטח, משהו שניתן לבנות לילדים עם תוכנית STEM, מינימלי תחזוקה, סוללה לטווח ארוך, הורדה קלה מכרטיס SD, הדפסה תלת מימדית, נטענת, שעון בזמן אמת וזול.

העיצוב ניתן להדפסה מלאה עם כל מדפסת תלת מימד ועשיתי את העיצוב עבור הלוח המודרני שניתן להזמין ולאכלס עם רכיבים קלים להשגה. הסוללה היא 18650 כללית שאמורה להימשך שנה בערך עם קריאות 12x/יום והטעינה מתבצעת על ידי חיבור חשמל ליום אחד בלבד. הוא מעוצב (Fusion 360) סביב טבעת ה- O המשמשת מטהרי מים ביתיים כך שקל להשיג אותה ועם גריז סיליקון והידוק הברגים הממוקמים היטב אמורים לספק הגנה על חורף אלסקה אם יגיע השנה …

שלב 1: אסוף את הציוד שלך

העיצובים הנפלאים של Adafruit מהווים את מרבית המרכיבים שעל הלוח-הם מעט יותר יקרים אך הם מאוד מעשיים ואמינים. (אין לי קשרים פיננסיים עם אף חברה …) השתמשתי במדפסת Creality CR10 לחלקי התלת מימד. שני המתגים הינם מגוון עמיד למים.

1. חיישן טמפ 'דיגיטלי טמפרטורה דיגיטלית עמיד למים 5 יחידות 2M DS18b20 $ 2

2. Adafruit DS3231 Precision RTC Breakout [ADA3013] 14 $

3. Adafruit TPL5111 פריצת טיימר בעל הספק נמוך 5 $

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger $ 22 אתה יכול גם להשתמש בגרסת MO אך קו רמת הסוללה נמצא בסיכה אחרת ועליך לשנות אותה בתוכנה.

5. IZOKEE 0.96 I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED $ 4

6. מתג הפעלה/כיבוי מתכת מחוספס עם טבעת LED כחולה - 16 מ מ כחול הפעלה/כיבוי 5 $

7. לחצן מתכת מחוספס עם טבעת LED כחולה - 16 מ מ כחול רגעי 5 $

8. מגוון חיבורים מהירים כדי להקל על ההרכבה

9. 18650 סוללה 5 $

10. החלפת מסנן מים של קפטן O-Ring-Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF

שלב 2: בנה אותו

עיצוב הדיור בנוי סביב טבעת ה- O הזמינה בקלות ממסנן מים סטנדרטי של ווסינגהאוס. הטבעת מחליקה לחריץ משומן בסיליקון בין שני החצאים המודפסים של המתחם. בתחתית המתחם יש מקום לסוללת 18650 ולשני מתגי הבקרה העמידים למים-יש גם חור ליציאת הכבלים עבור בדיקות הטמפ '. שני הקבצים לחצי העליון והתחתון נמצאים למטה.

החלק התחתון הושלם על ידי לקיחת ברגי ניילון בגודל 4 מ מ או שווה ערך והסרת ראשיהם ומלטם לתוך עמודי התמיכה שנקדחו בכדי להכיל אותם. השתמש באורך מתאים כך שאגוזי מכסה הניילון בחלקו העליון יכסו אותם רק כאשר שני החצאים מחוברים. החלקים העליונים והתחתונים חייבים להיות מודפסים עם תמיכה. את החלק העליון השלימה הדבקה בחלון פלסטיק עגול העשוי מלקסאן דק.

שלב 3: חוט אותו

הרכבה של ה- PCB פשוטה למדי. עיצבתי את הלוח באיגל ושלחתי אותו ל- PCBway לייצור-האמת שזה הדבר הזול ביותר אי פעם. אם אתה רוצה לחבר את זה בקלות, פשוט בצע את תרשים המעגל בקובץ Brd. מסך הלד הקטן מחובר דרך חיבורי I2C בלוח יחד עם חשמל ואדמה. לב המערכת הוא ה- TPL5111 המחובר ישירות לסוללה ונשאר דולק כל הזמן. יש לו טיימר לבחירה (נגד משתנה) שמעיר את המערכת כל שעתיים עד כל שנייה על ידי הפעלת סיכת ההפעלה במודול Feather. ה- RTC מתקשר על ידי אותו אוטובוס I2C כמו ה- LED-יש להם כתובות שונות. הנוצה מחוברת גם לסוללת 18650 באמצעות כבל JST דרך מתג ההפעלה/כיבוי כדי לכבות את כל הכוח למערכת. זה מאפשר טעינה מובנית על ידי הנוצה כאשר הסוללה חלשה על ידי חיבור מיקרו USB לתוך הנוצה. בכל פעם שאתה מעלה תוכנה חדשה ל- Feather עליך לזכור להפעיל את TPL5111 על ידי לחיצה על כפתורו אחרת Feather לא תענה לשיחת האתחול של ה- USB. כפתור הלחיצה נועד לספק כוח למסך ה- LED רק כאשר הוא נלחץ וגם לשלוח אות גבוה ל- TPL5111 המאפשר להפעיל את הנוצה כל עוד לוחצים על הכפתור. זה נעשה כדי להגביל את משך הזמן שבו המסך מופעל - הוא משמש רק כדי לבדוק את מצב בדיקות הטמפ ', רמת הסוללה והשעה/תאריך ואת קובץ הגודל שאתה בונה. פיסת החיווט האחרונה הן שתי הגששים הממוקמות דרך נקודת הקידוח האחרונה בחצי התחתון. אלה חוברו עם מחברי 3 פינים JST כדי להקל על ההסרה. הזנחתי למקם את הנגד 4.7K על הלוח כדי לחבר את סיכת הנתונים והמתח באוטובוס חיישן הטמפ '. אז זה חייב להיעשות באחת מנקודות החיבור של החיישנים בלוח-הן מסומנות כך שזה צריך להיות קל. שניהם הולכים לאותו סיכת GPIO על הנוצה כך שחיבור נגד אחד בלבד נחוץ.

שלב 4: תכנת אותו

התוכנית מאוד קלה להבנה. ספריית ה- SD מיועדת לשימוש בקובץ כרטיס ה- SD המובנה בלוח הנוצות. ספריות הטמפ 'OneWire ודאלאס נועדו להסרת הקריאות בחוט אחד מתוך בדיקות הטמפ'. DonePin היא להודיע ל- TPL5111 שכל קריאת הנתונים הושלמה וזה בסדר לבטל את ההפעלה של לוח Featherboard. VBatpin הוא הסיכה על הנוצה שעליה מחלק מתח כדי לקרוא את הערך של סוללת ליפו. ספריית Asciiwire היא הפעלת מסך LED. OneWireBus הוא פין 6 של GPIO במקרה זה. מערכת קבצי ה- SD עבור Datalogger זה מגדירה קובץ ANALOG02. TXT כדי לצבור את כל הנתונים. הוא פותח את אותו קובץ בכל פעם ופשוט מוסיף לו. כדי להיפטר מנתונים ישנים עליך להוציא את השבב ממחזיק כרטיס ה- SD ולהוריד אותו למחשב-למשל לגיליון האלקטרוני של EXCEll. הדבר נעשה בקלות באמצעות סעיף ייבוא DATA בגיליון האלקטרוני. לאחר מכן הקבצים מוסרים מהשבב וכשהנוצה פותחת אותו שוב הוא בונה קובץ חדש. לאחר מכן מגיעה הגדרת השעה/תאריך עבור ה- RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); הסר את תווי ההערה כדי להגדיר את ה- RTC שלך בזמן האתחול ולאחר מכן תכנן מחדש את השבב כאשר שורה זו תוציא פירוש כך שבפעם הבאה שהמחשב יתחיל הוא לא ישתמש באותו זמן אתחול שוב במקום לאפשר לשומר הזמן המגובה בסוללה למלא אותו פנימה. סעיף הלולאה () פותח את קובץ ה- SD, מקבל את התאריך/שעה, קורא וממיר את שני החיישנים, מחשב את רמת הסוללה וכותב אותו לכרטיס ה- SD. לאחר מכן הוא גורם ל- donePin גבוה לסגור את הרצף.

שלב 5: שימוש בו

הסוללה טעונה במלואה על ידי חיבור הנוצה לתקע MicroUSB. נורית הטעינה תידלק עד להטענה מלאה-היא איטית. כרטיס SD טרי ללא ANALOG02. TXT ממוקם במחזיק השבבים. המכסה מותקן וחמשת האומים מוברגים כנגד אטם הגומי. כפתור ההפעלה מופעל ולאחר כ -4 שניות לחיצה על הלחיצה נמשכת. הוא יציג במהירות תחילה טמפ 'ברירת מחדל ולאחר צפייה במסך הוא יראה את T1 ו- T2 כתפוקות של בדיקות הטמפ'. אתה יכול לחמם אחד עם היד שלך כך שהוא יכול להיות מסומן כ- T1 ו- T2. המסך יציג גם את השעה, הדקה, השניות, היום, החודש והשנה של הקריאה, כמו גם את רמת הסוללה וכמה גדול הקובץ שלך בשלב זה. בדיקה זו נעשית כדי לוודא שהכל פועל היטב לפני שעוזבים אותו למשך 8 חודשים. שחרר את הכפתור והנח את הגששים במקום בו ברצונך לבצע את מדידות הטמפ '. הם עמידים למים וכך אני מקווה שהמכונה שלך. יציאה ראשונית של מכונות זו תהיה באיליאמנה אלסקה, שם היא תהיה מתחת לאדמה עד אפריל הקרוב. בבדיקה מוקדמת נמצאה שהסוללה בגודל זה הייתה מספיק טובה לפחות למשך 1 1/2 שנה ב -12 קריאות ביום, הכל בשל הפעלת כוח TPL5111. לימודי התחממות כדור הארץ חשובים מאוד לכולם להיות מעורבים-צא ועשה קצת מדע!