לוגר הנתונים Arduino Pro-mini: 15 שלבים

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

בניית הוראות עבור קוד פתוח פרו מיני מיני לוגר הנתונים Arduino

כתב ויתור: העיצוב והקוד הבאים ניתנים להורדה ולשימוש בחינם, אך אין אחריות או אחריות כלל.

אני חייב קודם כל להודות ולקדם את האנשים המוכשרים שנתנו השראה לרעיון לאגר הנתונים הזה ותרמו לקוד ולחיישנים המשמשים אותם. ראשית, הרעיון לאוגר הנתונים הגיע מהמאגר המעוצב והמסביר היטב (מצטער שהמדריך שלנו לא טוב) של אדוארד מאלון: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ ארדואין…

שנית, חיישני לחות הקרקע המקודמים המשמשים כאן, כמו גם הקוד/הספרייה להפעלתם, תוכננו ונבנו על ידי Catnip Electronics. מדובר בחיישנים באיכות גבוהה ומחוספסים מאוד. מידע על היכן ניתן לרכוש אותם ולקבל את הקוד להפעלה (תודה לך אינגו פישר) ניתן להלן.

שלב 1: חומרים, כלים, ציוד נחוץ

לוח פרו-מיני ארדואינו. ליישום זה אנו משתמשים בקוד פתוח (כמו כל חלקינו) בשיבוטים פרו-מיני מתוצרת סינית (5V, 16MHz, מיקרו מעבד ATmega 326) (איור 1 א). ניתן לרכוש לוחות אלה ב- Aliexpress, Ebay ואתרים דומים בפחות מ -2 $. עם זאת, ניתן להשתמש בלוחות אחרים באותה קלות (שימו לב לדרישות המתח של החיישנים הדרושים, כמו גם לדרישות הזיכרון של התוכנה).

כרטיס SD ומודול רישום בזמן אמת (RTC) שהוצא על ידי Deek-Robot (מזהה: 8122) (איור 1 ב). מודול זה כולל קורא כרטיסי DS13072 וקורא כרטיסי מיקרו SD. לוחות אלה עולים פחות מ -2 $ והם חזקים מאוד.

מתאם מסוף בורג של Arduino nano (כן-"ננו"), הוציא גם את Deek-Robot, אותו ניתן לרכוש בפחות מ -2 $ US מ- Aliexpress או דומה (איור 1c). כפי שאתה יכול לראות, אנחנו פשוט אוהבים את Aliexpress.

22 חוט מבודד בעל ליבה מוצקה (איור 1 ד).

תיבת רישום נתונים (איור 1e). אנו משתמשים בקופסאות "בדרגת מחקר", אך כלי פלסטיק לא יקרים עובדים מצוין ברוב המצבים.

מארז סוללות ל -4 סוללות NiMh AA (איור 1f). ניתן לרכוש את אלה ב- Aliexpress בערך ב- $ 0.20 כל אחד (כן - 20 סנט). אל תבזבז את כספך על מארזי סוללות יקרים יותר.

6V, כ 1W פאנל סולארי. ניתן לרכוש ב- Aliexpress בפחות מ -2 $.

מלחם, הלחמה ושטף מהעבר.

אקדח דבק חם.

שלב 2: הוראות בנייה

זמן נדרש לבנייה: כ- 30 עד 60 דקות.

הכינו מתאם מסוף ננו להלחמה.

לצורך הדגמה זו נכין את מתאם מסוף בורג הננו כדי להקל על חיבור שלושה חיישני לחות קרקע I2C. עם זאת, עם מעט יצירתיות, ניתן להכין את מסופי הבורג בדרכים שונות כדי להקל על מכשירים אחרים. אם אינך יודע מהו I2C, בדוק את האתרים הבאים:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

הרעיון להשתמש במתאמי בורג ננו נלקח מעיצוב לוגר הנתונים הנפלא של אדוארד מאלון:

thecavepearlproject.org/2017/06/19/arduino…

חותכים את העקבות בגב מסוף הבורג בין הסיכות הגדולות והקטנות במיקומים 3, 5, 9, 10 ו -11 (סופרים מהחלק העליון של הטרמינל) (איור 2). עקבות אלה תואמות את התוויות "RST", "A7", "A3", "A2" ו- "A1" במסוף הבורג. חיתוך העקבות הוא הרבה יותר קל אם יש לך כלי מסוג 'Dremel', אך אם לא, סכין קטנה תעבוד בקלות. אל תחתוך את עצמך! שים לב שהתוויות במסוף הבורג ובפרו-מיני אינן כולן זהות (ל- nano ול- pro-mini יש כמה סיכות במקומות שונים). זהו אחד החסרונות של עיצוב זה, אך קל מספיק לתייג מחדש את לוח הטרמינל כשתסיים, אם תרצה.

יש לגרד בזהירות (בעזרת סכין או סכין קטנה) את שכבת האפוקסי הדקה הצמודה ישירות לפינים 9, 10 ו -11 (שכותרתם 'A3', 'A2', 'A1' במסוף הננו) (איור 2). ציפוי הנחושת החשוף מתחת לאפוקסי מקורקע ללוח הפרו מיני של Arduino. בהמשך נלחם את החלק החשוף הזה לפינים הסמוכים, ובכך נספק שלושה מסופי בורג מקורקעים.

שלב 3: הוראות בנייה

חותכים שמונה אורכים באורך 8 ס"מ של חוט 22 מבודד ומפשיטים כ -5 מ"מ בידוד מקצה אחד ו -3 מ"מ מהקצה השני. אנו ממליצים להשתמש בחוט ליבה מוצקה.

קח ארבעה מחוטים אלה, כופף קצה אחד 90 מעלות (הקצה עם 5 מ מ או חוט חשוף) והלחם * לרוחב * (כלומר, חיבור כל הסיכות עם הלחמה ושטף רב) לנקודות הבאות:

חוט 1: סיכות גדולות 3, 4 ו -5 (מסומנות בשם 'RST', '5V', 'A7' במסוף הננו). אנו נשנה את שלושת מסופי הבורג הללו לשלושה מסופי VCC (איור 3).

שלב 4: הוראות בנייה

חוט 2: סיכות גדולות 9, 10 ו -11 (שכותרתו 'A3', 'A2', 'A1' במסוף הננו) כמו גם ציפוי הנחושת החשוף שנחשף קודם לכן. השתמש בהרבה הלחמה. אל תדאג אם זה נראה מבולגן. אנו נשנה את שלושת מסופי הברגים הללו לשלושה מסופי קרקע (-) (איור 4).

שלב 5: בניית הוראות

חוט 3: סיכות גדולות 13, 14 ו -15 (המסומנות בשם 'REF', '3V3', 'D13' במסוף הננו). אנו נשנה את שלושת מסופי הבורג הללו לשלושה מסופי A5 SCL לתקשורת I2C (איור 5).

שלב 6: הוראות בנייה

חוט 4: סיכות גדולות 28, 29 ו -30 (שכותרתו 'D10', 'D11', 'D12' במסוף הננו). אנו נשנה את שלושת מסופי הבורג הללו לשלושה מסופי SDA מסוג A4 עבור תקשורת I2C (איור 6).

שלב 7: הוראות בנייה

הלחמה חוט אחד לכל אחד מהסיכות הקטנות (אני אומר שוב - קטנות) 9, 10 ו- 11 (המסומנות בשם 'A3', 'A2', 'A1' במסוף הננו) (איור 7).

שלב 8: הוראות בנייה

לְרַתֵך

את החוט הנותר לסיכה גדולה 22 (שכותרתה 'D4' במסוף הננו) (איור 8).

שלב 9: הוראות בנייה

הלחם את הקצה החופשי של כל חוט לחורי הסיכה המתאימים שלו במגן לוגרי הנתונים Deek-Robot (איור 9):

סיכה גדולה 'RST+5V+A7' לחור הסיכה 5V

סיכה גדולה 'A3+A2+A1' לחור סיכת ה- GND

סיכה קטנה 'A3' לחור סיכת SCK

סיכה קטנה 'A2' לחור הסיכה של MISO

סיכה קטנה 'A1' לחור הסיכה של MOSI

סיכה גדולה 'REF+3V3+D13' לחור סיכת SCL

סיכה גדולה 'D10+D11+D12' לחור סיכת ה- SDA

וסיכה גדולה 'D4' לחור סיכת CS

שלב 10: הוראות בנייה

שים לב שאנו מספקים את תוויות הננו כאן לנוחות החיבור בלבד. תוויות אלה לא יתאימו לסיכות בלוח הפרו-מיני לאחר הכנסתן למסוף הבורג.

הלחם שני חוטים באורך 6 ס מ לתוך חורי הסיכות A4 ו- A5 מתחתית הלוח הפרו-מיני (איור 10).

שלב 11: הוראות בנייה

סיכות הלחמה ללוח הפרו מיני והכניסו אותו למסוף הבורג שהושלם. אל תשכח להכניס את חוטי A5 ו- A4 למסופי D12 (A4) ו- D13 (A5) שעל לוח הננו. זכור תמיד שהסיכות על תוויות הארדואינו והברגים לא יתיישרו בדיוק (ללוחות פרו-מיני ולננו יש סידורי סיכות שונים).

הכנס סוללת CR 1220 וכרטיס מיקרו SD ללוח הלוגר. אנו משתמשים בכרטיסי SD בנפח של פחות מ -15 ג'יגה -בתים מכיוון שיש לנו בעיות עם כרטיסי קיבולת גדולים יותר. אנו משתמשים בפורמט הכרטיסים ל- FAT32.

לבסוף, כסו את כל המפרקים המולחמים ואבטחו את כל החוטים ללוח המסוף בעזרת דבק חם.

הלוח מוכן כעת לשימוש. הלוח שהושלם אמור להיראות כך: איור 11.

שלב 12: הגדרת לוגר הנתונים לשימוש בשטח

כדי למנוע מחברת הנתונים שלך להתהפך בתיבת רישום הנתונים, כמו גם לספק גישה נוחה לסיכות התקשורת, אנו ממליצים ליצור פלטפורמה מייצבת. הפלטפורמה גם שומרת על האלקטרוניקה לפחות כמה סנטימטרים מתחתית התיבה, במקרה של הצפה. אנו משתמשים בגיליון אקרילי בגודל 1.5 מ"מ ומחברים אותו לאוגר הנתונים עם ברגים, אגוזים ומכניסות 4 מ"מ (איור 12).

שלב 13:

אנו משתמשים בחיישני לחות קרקע מסוג I2C בקוד פתוח. אנו רוכשים אותם מ- Catnip Electronics (אתר האינטרנט למטה). ניתן לרכוש אותם ב- Tindie במחיר של כ $ 9US לדגם הסטנדרטי ו- $ 22US $ לדגם המחוספס. השתמשנו בגרסה המחוספסת בניסויים בשטח. הם מאוד חזקים ומציעים ביצועים דומים לאלטרנטיבות מסחריות יקרות בהרבה (לא נשים את אף אחד ברחוב פרונט, אבל אתה בטח מכיר את החשודים הרגילים).

חיישן I2C של Catnip Electronics מופיע במדריך זה:

קנה כאן:

ספריית arduino:

ספריית arduino ב- Github:

חבר את החוט הצהוב מחיישן I2C לאחד ממסופי הבורג A5. חבר את החוט הירוק מחיישן I2C לאחד ממסופי A4. חוטים אדומים ושחורים מהחיישן עוברים למסופי VCC ולקרקע, בהתאמה.

הכנס ארבע סוללות NiMh טעונות לתוך מארז הסוללות. חבר את החוט האדום (+) אל סיכת ה- RAW בלוגר הנתונים (כלומר, סיכת ה- RAW בלוח הפרו-מיני) (אך ראה סעיף "חיסכון בחשמל" להלן). חבר את החוט השחור (-) לאחד מסיכות ההארקה של רישום הנתונים.

לשימוש ארוך טווח בשטח, הצמיד פאנל סולארי בגודל 6V 1W לאוגר. הפאנל הסולארי ישמש להפעלת הנתונים-לוגר וטעינת מארז הסוללות במהלך היום, ועובד אפילו תחת שמיים מעוננים (למרות ששלג מהווה בעיה).

ראשית, הלחמה דיודה ~ 2A Schottky על המסוף החיובי של הפאנל הסולארי. זה ימנע זרם זורם חזרה לפאנל הסולארי כאשר אין קרינת שמש. אל תשכח לעשות את זה, אחרת יהיו לך סוללות מתות תוך זמן קצר.

חבר את הטרמינל (+) מהפאנל הסולארי (כלומר, הדיודה) אל סיכת ה- RAW שעל הלוגר (כלומר, סיכת ה- RAW בפרו-מיני) והמסוף (-) מהפאנל הסולארי לאחד הקרקע מסופים בלוגר.

מערך זה מאפשר לווסת המתח המובנה בלוח הפרו-מיני לווסת מתח המגיע הן מהפאנל הסולארי והן מארז הסוללות. עכשיו … אני אגיד שזו לא התקנה אידיאלית לטעינת סוללות NiMh (קשה אפילו בתנאים מושלמים). עם זאת, הפאנלים הסולאריים שבהם אנו משתמשים מוציאים כ -150mA בתנאי שמש מלאים, התואם לכ- 0.06 C (C = קיבולת מארז הסוללות), שהוכיח עבורנו שיטת טעינה פשוטה, בטוחה ואמינה. עבור כורתים שלנו. יש לנו אותם פועלים בצורה זו בשטח עד שנה בקולורדו. עם זאת, אנא ראה כתב ויתור - הכורסים שלנו מגיעים ללא אחריות או אחריות. בכל פעם שאתה משתמש בסוללות או פאנלים סולאריים בשטח, אתה מסתכן בהתלקחות. הזהר. השתמש בעיצוב זה על אחריותך בלבד!

אבטח את לוגר הנתונים וחבילת הסוללות בתוך קופסה עמידה בפני מזג אוויר (איור 13).

שלב 14: חיסכון בחשמל

לעתים קרובות אנו משביתים את נוריות ההפעלה הן מלוחות הפרו-מיני והן מלוחות הנתונים. ניתן לחתוך את העקבות לנוריות אלה בזהירות בעזרת סכין גילוח (ראה קישור להלן). כל נורית צורכת זרם של 2.5mA ב -5V (קישור למטה). עם זאת, עבור יישומים רבים כמות זו של אובדן חשמל תהיה זניחה והחוקר יכול פשוט להשאיר את נוריות החשמל כפי שהן.

www.instructables.com/id/Arduino-low-Proje…

אנו מפעילים גם את ספריית 'LowPower.h' (על ידי 'rocketscream'; הקישור המפורט להלן), שהיא קלה מאוד לשימוש ומפחיתה באופן משמעותי את צריכת החשמל בין מרווחי הרישום.

github.com/rocketscream/Low-Power

לאחר הסרת נוריות ההפעלה מהפרו-מיני ולוח רישום הנתונים והפעלת ספריית LowPower.h (ראה 'קוד' להלן), הכורש יצרוך כ. 1mA של זרם ב 5V בזמן שינה. כשהוא מפעיל שלושה חיישני I2C בו זמנית, הכורש במצב שינה (בין איטרציות דגימה) צורך כ -4.5mA ב -5V וכ- 80mA בעת הדגימה. עם זאת, מכיוון שהדגימה מתרחשת מהר מאוד, ודי לעתים רחוקות, משיכת הזרם של 80mA אינה תורמת משמעותית לריקון הסוללה.

ניתן לחסוך יותר חשמל כאשר לא משתמשים בפאנלים סולאריים על ידי חיבור מסוף הסוללה (+) ישירות לסיכת VCC בלוגר. עם זאת, חיבור ישיר ל- VCC, ולא לסיכת RAW, נמנע מווסת המתח המשולב, והזרם לחיישנים לא יהיה כמעט קבוע כפי שהוא היה מנותב דרך הרגולטור. לדוגמה, המתח יורד ככל שהסוללה מתרוקנת במהלך ימים ושבועות, ובמקרים רבים הדבר יוביל לשינוי משמעותי בקריאות החיישן (תלוי באילו חיישנים אתה משתמש). אין לחבר פאנל סולארי ישירות ל- VCC.

שלב 15: קוד

אנו כוללים שני סקיצות להפעלת הנתונים-לוגר עם שלושה חיישני לחות קרקע I2C. המערכון הראשון 'logger_sketch' ידגם מכל חיישן וינתן נתוני קיבול וטמפרטורה לכרטיס sd כל 30 דקות (אך ניתן לשנות אותו בקלות על ידי המשתמש). המערכון השני 'ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress' יאפשר למשתמש להקצות כתובות I2C שונות לכל אחד מהחיישנים כך שיוכלו להשתמש בו זמנית על ידי רישום הנתונים. ניתן לשנות כתובות ב- 'logger_sketch' בשורות 25, 26 ו- 27. ניתן למצוא את הספריות הדרושות להפעלת החיישן ב- Github.