כיצד לבנות מד מד משלך באמצעות מתגי קנים, חיישן אפקט הול וכמה שאריות ב- Nodemcu. - חלק 1 - חומרה: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מבוא

מאז שהתחלתי עם לימודי ארדואינו ותרבות היוצרים אהבתי לבנות מכשירים שימושיים באמצעות חתיכות זבל וגרוטאות כגון פקקי בקבוקים, פיסות PVC, פחיות שתייה וכו '. אני אוהב לתת חיים אחרים לכל יצירה או כל דבר אחר חוֹמֶר. חלק גדול מהחומרים המשמשים כאן הם גרוטאות שהוסרו מציוד כלשהו ומוחזרים

כשהתחלתי פרויקט של תחנת מזג אוויר משלי הבנתי שמדידת העוצמה וכיוון הרוח לא תהיה קלה או זולה במיוחד. לאחר מספר חודשים אני מציג בפניכם את הפרויקט הזה שמשתמש בעיקר בחומרים ממוחזרים ובחלקים אלקטרוניים זולים מאוד שניתן למצוא בקלות בכל חנות אלקטרוניקה.

לפוסט זה 2 חלקים.

חלק 1 - בניית המכשיר מד -מד ומנחת רוח.

חלק 2 - הסקיצה באמצעות Arduino IDE עבור Esp8266 Nodemcu ושידור ל- ThingSpeak.

צפה בסרטון כדי לדעת את הפתרון הסופי.

כיצד לבנות מד רוח משלך באמצעות חיישן אפקט הול ומתגי קנים

תיאור פרויקט

מד הרוח הוא מכשיר המסוגל למדוד את מהירות הרוח ואת כיוונה. באמצעות חיישן Hall Effect נוכל לספור כמה סיבובים הכוסות נותנות בפרק זמן. עוצמת הרוח פרופורציונלית למהירות הסיבוב של הציר. בעזרת כמה משוואות פיזיקה פשוטות, אתה יכול לקבוע את המהירות הלינארית של הרוח, באותו רגע. נסביר את כולם בחלק 2.

ואת כיוון הרוח נמדוד דרך שמשה עם מגנט ניאודימיום ומתגי קנים. השבשב מצביע לכיוון הרוח והמגנט המחובר אליה יחבר את מתגי הקנים ומאפשר לזרם החשמלי לעבור דרך החיבור (או החיבורים). מעגלים בעלי זרם חיובי מצביעים על כיוון הרוח, כמו מצפן.

יש לנו 8 מעגלים שיחקו 16 כיוונים: 4 נקודות קרדינליות ו -4 נקודות בטחונות כאשר מתג אחד מופעל (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) וכאשר 2 מתגים מופעלים בו זמנית יש לנו 8 ערבות משנה נקודות (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

מהירות הרוח והכיוון יחושבו וייקבעו על ידי סקיצה ב- nodemcu. אבל זה יוסבר בחלק 2. עכשיו בואו נלך למכלול החומרה.

כתב ויתור: אין להשתמש במד -מד זה למטרות מקצועיות. הוא מיועד לשימוש אקדמי או ביתי בלבד.

הערה: אנגלית היא לא השפה הטבעית שלי. אם אתה מוצא שגיאות דקדוקיות שמונעות ממך להבין את הפרויקט, אנא יידע אותי על מנת לתקן אותן. תודה רבה לך.

שלב 1: כתב חומרים

נגן רוח

8 x מתגי קנים

נגדים של 8 x 10 k ohms

צינור PVC 10 ס מ

2 כובעי PVC בקוטר 5 ס מ

1 כובע PVC בקוטר 2.5 ס מ

1 מכפלה אנלוגית CD4051

דיסק אחד מפלסטיק

20 x 20 חתיכת פלסטיק חזקה

1 מגנט ניאודימיום (מידות המגנט חייבות לאפשר חיבור של שני מתגים בו זמנית. שלי הוא 0.5 על 0.5 ס מ והוא מסתדר היטב.)

10 חוטים בצבעים שונים

1 PCB כללי

מיסב כדור אחד באותו קוטר של צינורות האלומיניום

צינור אלומיניום אחד בערך 20 ס מ

צינור אלומיניום אחד בערך 10 ס מ

מהדק צינור אחד

מסת אפוקסי

דבק מיידי - ציאנואקרילט ונתרן ביקרבונט

מַד רוּחַ

2 כדורי פינג פונג

4 מקלות עץ או אלומיניום כ- 12 ס מ

מיסב כדור אחד

צינור אלומיניום אחד כ -5 ס מ

3 חתיכות חוטים בצבעים שונים

חיישן אולם אחד SS49E

1 מגנט ניאודימיום

מסה אפוקסית ודבק מיידי - ציאנואקרילט ונתרן ביקרבונט

2 ברזי פלסטיק בקוטר 3 בקוטר 5 ס מ

1 כובע PVC וצינור PVC 5 ס מ

1 כובע PVC בקוטר 2.5 ס מ

• נודמקו
• מארז פלסטיק לפרויקטים אלקטרוניים
• מלחם
• צינור PVC כ -2 מטרים ומחבר PVC מסוג "T"
• 1 חיבור PVC 90 מעלות
• ספק כוח 5V (אני משתמש בפאנל סולארי)

שלב 2: הרכבת רוזטה נגן הרוח

מתגי קנים ונגדים המותקנים על PCB

חותכים את הלוח הגנרי בצורה של עיגול בקוטר מעט קטן יותר מכובע ה- PVC מכיוון שכשהוא יהיה מוכן הוא יתאים לתוכו.

כופפו את רגלי מתג הקנה ב -90 מעלות כך שיתאימו למחשב הלוח בזהירות כדי לא לשבור את זכוכית המגן. האידיאל נמצא במרחק של 3 מ מ מהזכוכית. התאם כל מתג קנה על פי התרשים. מספר כל אחד מ -0 עד 7 כתרשים. זיהוי נכון יהיה חשוב בעת חיבור המסופים למכפיל. השתמש במגהץ הלחמה על הצלחת.

מקם כל נגד כתרשים שבו אחד מהמסופים מולחם באחד המסופים של מתג הקנים והשני יהיה משותף לכל הנגדים, הממוקמים במרכז הלוח.

הלחם כבל נחושת המחבר בין כל הטרמינלים החיצוניים של מתגי הקנים, ומשאיר את שני האחרונים ללא חיבור. כמו טבעת. צו הריתוך לא משנה.

במפגש של כל נגד וחוט הלחמת מתכת הקנים בכל צבע. הם 8 שונים. הלחמה חוט אדום לטבעת הנחושת של מתגי הקנה כחיובי וחוט שחור לצומת כל הנגדים במרכז ה"רוזטה ", כשלילי.

תסתכל על התרשימים והקפד לשמור על מספור הכבלים לחיבור למכפיל.

בדוק את החיבורים לפני ההרכבה

לפני שתמשיך בהרכבה אני מציע לבדוק את החיבורים. השתמש במנורת LED של כל 18650 3.7 וולט, מגנט ניאודימיום וכבלים עם ציפורני תנין. חבר את הסוללה למסופים VCC ו- GND ולכבל התנין ב- GND כשהקצה השני שלילי של הלד (השתמש בכחול שאינו צריך נגד). חבר את הכבל השני לחיובי של הלד והשני לכל כבל המחובר למתגים. כעת העבירו את המגנט דרך הקצה החיצוני של המתג המחובר. אם הנורית נדלקת, זה בסדר. אם הוא לא נדלק, בדוק את הריתוכים. כדי לבדוק שני חיבורים בו זמנית השתמש בכבל אחר ובד נוסף בו זמנית. כאשר מעבירים את המגנט בין שני מתגים, שני נוריות ה- LED צריכות להאיר. חיוני ששני הלדים ידלקו בו זמנית כך שהאות החשמלי יוכל לייצג נקודות תת-בטחוניות של המצפן כגון ENE, ESE, SSW, NNW וכו '.

שלב 3: חיבורים למכפלת CD4051 וממנה

מכפלת אנלוגית CD4051

מרבבים הם מעגלים משולבים עם מספר כניסות ופלט נתונים יחיד. הם מצוידים בכניסות שליטה המסוגלות לבחור אחת, ורק אחת, מכניסות הנתונים כדי לאפשר את שידורן מהקלט הנבחר אל הפלט האמור.

אם אינך יודע את פעולתו של ה- CD4051 אני ממליץ לקרוא את גליון הנתונים שתוכל למצוא באינטרנט. לסיכום, ל- 4051 יש 8 כניסות אנלוגיות שמספרות הן 0 עד 7, 3 וסיכות A, B ו- C המשולבות יחד מאפשרות לקרוא את הכניסות ולהגדיר איזו פלט אנלוגי מחובר. בכל קריאה, התוכנה מנתחת אילו קשרים יש עם זרם חיובי ותצביע על כיוון הרוח המתאים. זה יוסבר בפירוט בחלק 2 של הפוסט. תסתכל על התרשים כדי לראות כיצד הרוזטה מחוברת למכפיל.

חיבורים ל- Nodemcu

נצטרך 8 כבלים לחיבור ה- Nodemcu. עיין בתרשים.

זוג חוטים חיוביים (אדומים) וטחונים (שחורים) המספקים זרם לרוזטה

זוג כבלים חיוביים (אדומים) וקרקעיים (שחורים) המספקים זרם ל- CD4051

כבל אחד ליציאה אנלוגית A0 (אפור)

כבל אחד לכניסה דיגיטלית של סיכה A = D5 (כחול)

כבל אחד לכניסה דיגיטלית של סיכה B = D4 (ירוק)

כבל אחד לכניסה דיגיטלית של סיכה C = D3 (צהוב)

השתמשתי בכבל טלפון בעל 10 חוטים בצבעים שונים כדי להקל על ההרכבה הסופית.

זהה כל אחד מהכבלים עם הכתובת המתאימה להם כדי להקל על ההרכבה הסופית.

שלב 4: הרכבת הכל במעמד ה- PVC

הרכבת התמיכה

קח את הכובע של קוטר 5 ס"מ של PVC, חתיכת צינור PVC ואת הכובע בקוטר של 2.5 ס"מ והדבק את כולם בדבק מיידי לפי התמונה. אתה יכול גם ליצור חור בקוטר הצינור כדי לשפר את החיבור בין החלקים. לאחר שכל החלקים מודבקים מורחים דבק נוסף על הקצוות המודבקים של כל פיסה ומכסים מיד בסודה לשתיה. בעת ייבוש הדבק תהיה לך קשיות טובה מאוד.

כמו כן, עליך להדביק את הסיליקון בקצה ה- CAP שיאפשר לאטום את האיחוד בין 2 CAPS ולהקל על התאמת הרוזטה. תן להם להתייבש לפני שתמשיך.

הכנס בזהירות את הרוזטה שכבר רכובה על חתיכת התמיכה ושהיא מתאימה היטב לקצה מכסה הכובע. זכור כי נעלה מכסה שנייה מעל זה. תראה את התמונה עם הפתרון הסופי. אנא זיהוי כל אחד מהכבלים על מנת להקל על החיבורים עם ה- nodemcu.

שלב 5: הרכבת העגול

הרכבת מבנה השבבה

צור מצביע עם מסת אפוקסי עם הצורה המוצגת בתמונה. כאשר הוא יבש כראוי שקלו את היצירה ושמרו את הערך.

קח את פיסת הפלסטיק וחתך אותה באופן סימטרי לחלק האחורי של השבשיל המשמש לכיוון הרוח. שקלו גם ושמרו את הערך.

קח את אחת מצינורות האלומיניום והדבק את המצביע ואת שפת מזג האוויר בעזרת דבק מיידי כשכל החלקים מסודרים באמצע. עשו את אותו הדבר כמו שעשיתם בעבר עם סודה לשתייה כדי להגביר את קשיות כל אחד מהחלקים המודבקים.

קח את צינור האלומיניום השני ובואו לקבוע היכן הוא יתקע בצינור השני. כדי לשמור על שיווי המשקל של היצירה, המרחק לפי משקל הגב צריך להיות שווה למרחק לפי המשקל של המצביע. (ראה חישובים המוצגים בתרשים.) מדידות מרחק צריכות להיעשות פחות או יותר למרכז המסה של כל פיסה. השתמש בדבק מיידי וסודה לשתיה.

יוצרים חור במרכז הכובע עם קוטר מיסב הכדור. השתמש בדבק מיידי כדי להדביק אותו על המכסה. חשוב לבחור את מיסב הכדור בעל אותו קוטר פנימי של צינור האלומיניום האנכי של השבשב.

לבסוף, קח את דיסק הפלסטיק בקוטר משוער של 4.5 ס"מ והדבק פיסת מתכת קטנה בקצה. ראה את התמונה בצורה זו תוכל "להדביק" את מגנט הניאודימיום ולהתאים אותו בעת כיול המכשיר. ניתן להזיז אותו למספר כיוונים כדי לנחש את הקריאות של המדידות.

מקם את דיסק הפלסטיק כאשר חלק המתכת תקוע באותו כיוון כמו מצביע צינור האלומיניום האופקי. זה חשוב שהמגנט יצביע על אותו כיוון כמו השבשב.

כדי להקל על ההרכבה הסופית של מד הרוח וליישר את צפון השערה עם הגיאוגרפיה הצפונית הדפס ורד רוח והדבק על המכסה העליון של מכסה המנוע. הדיסק יהיה תקוע בצינור האלומיניום, אך ראשית, הכנס את צינור האלומיניום לתוך מיסב הכדור והכנס את צינור האלומיניום לדיסק. התאם את הגובה כך שהמרחק בין המגנט לקצה המכסה יהיה בין 1 ל -1.5 ס מ. זה חייב להספיק כדי שהמגנט יחבר נכון את מתג הקנה. הדביקו את הדיסק בעזרת דבק מיידי וסידן ביקרבונט בצורה אופקית ככל האפשר.

הר את שני החלקים על ידי כיוון צפונה של ורד הרוח מיושר עם מספר המתג 0 (המייצג את הצפון) והשתמש בעזרת מהדק כדי להצטרף אליהם. אל תשתמש בדבק מכיוון שתצטרך להתאים ולכייל פעמים רבות לפני שאתה מוכן לגמרי.

עיין בתמונות כדי לראות את הפתרון הסופי.

שלב 6: השתקת מד הרוח

הרכבת התמיכה

קחו את 2 מכסי הפלסטיק והדביקו עם דבק מיידי. מקדחים 4 חורים במכסים כפי שמוצג בתרשים. הדביקו שרבילי עץ או אלומיניום בכל חור. חותכים את 2 כדורי הפינג פונג באמצע ומדביקים כל אחד על קצוות המוטות, כולם עם החלק הקעור לאותו צד. המדידות המשוערות מוצגות בתרשים.

יוצרים חור במרכז הכובע 2.5 ס מ בקוטר מיסב הכדור. השתמש בדבק מיידי כדי להדביק אותו על המכסה. השתמש גם בסודה לשתייה בזהירות רבה.

הכנס את צינור האלומיניום לתוך מיסב הכדור בגובה תואם (ראה תמונה). אם הוא אינו מותאם כראוי, שימו טיפת דבק בזהירות.

הרכבת מודול האולם

בקצה ה- CAP, יוצרים חור קטן על מנת לעבור את ראש חיישן האולם.

הדבק את מגנט הניאודימיום בצד מכסי הפלסטיק לפי התמונה.

השתמש ב -3 החוטים בצבעים שונים כדי לחבר את מודול החיישן.

הכנס את מודול האולם והפנה את החיישן כלפי המגנט במרחק של 2 עד 4 מ מ. בדוק אם סיבוב הפיר אינו פוגע במגנט עם החיישן.

השתמש בסוללת 3.7 וולט כדי לבדוק אם המודול מגיב לגישת המגנט על ידי סיבוב הלוט לכל איש קשר. אם הלייד נדלק, הכל בסדר. אם לא, העבר את החיישן קרוב יותר למגנט עד שהנורית תידלק.

אם הכל בסדר, תקן את המודול בתמיכה בעזרת טיפת דבק.

לבסוף, הקצה השני של המוט יהיה תקוע במכסה הפלסטיק בעזרת דבק מיידי וסודה לשתיה, תוך התאמת הגובה הנכון.

זיהוי החוטים

זהה את כל הכבלים - VCC, GND ואות - כדי להקל על החיבור עם ה- nodemcu.

שלב 7: חיבור הכל

כעת תוכלו להרכיב את שני המכשירים יחד באמצעות חיבור "T" ופיסת צינור PVC כפי שמוצג בתמונה. אין להשתמש בדבק כיוון אם יש צורך בהתאמה או תחזוקה כלשהי זה לא יתאפשר. עשיתי חורים קטנים והשתמשתי בברגים כדי לשמור אותם הדוקים. העבירו את הכבלים של 2 המכשירים דרך הצינור. מכיוון שמד הרוח שיותקן על גג הבית, הכנתי גם כבלים של 3 מטר כדי לחבר אותו ל- nodemcu שיותקן בתוך הבית.

שלב 8: חיבור Nodemcu והתקנה

התרשימים מראים את החיבור הנכון של כל כבל. כדי לבדוק את הפעולה השתמשתי במסך OLED בגודל 0.96 אינץ 'כדי לקרוא את המדידות ולוודא שהן נכונות, חבר את ה- OLED בצורה הבאה:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC ו- GND

להתקנה על התקרה, הטיפול היחיד הוא לשמור על כל המכשיר ברמה הנכונה. לשם כך השתמש ברמת בועה וברגים גדולים רבים. ואל תשכח לפנות לצפון מד הרוח שלך לצפון הגיאוגרפי של המצפן שלך. אחרת כיוון הרוח לא יתאים למציאות.

וזה הכל. בפוסט הבא אסביר את הסקיצה להעמסה ב- nodemcu באמצעות Arduino IDE.

אם יש לך ספק, אל תהסס לפנות אלי.

בברכה

פרס גדול באתגר IoT