מכשיר קרינת השמש (SID): חיישן סולארי מבוסס ארדואינו: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מכשיר השמש קרינת השמש (SID) מודד את בהירות השמש, ומיועד במיוחד לשימוש בכיתה. הם בנויים באמצעות Arduinos, מה שמאפשר ליצור אותם על ידי כולם, החל מתלמידי חטיבת הביניים ועד מבוגרים. הוראה זו הופקה על ידי המורים 2017-2018 בתוכנית QESST ב- ASU.

שלב 1: אסוף חומרים מתכלים

ניתוח SIDCost

1. ארדואינו (הננו שימש לפרויקט זה) 19.99 $/5 = 4.00 $

2. לוח לחם 3.99 $/6 = 0.66 $

3. נגד 4.7K אוהם $ 6.50/100 = 0.07 $

4. נגד 2.2 אוהם $ 4/100 = $ 0.04

5. כבל RCA דו-צדדי $ 6/3 = $ 2.00

6. בדיקת טמפרטורה $ 19.99/10 = $ 2.00

7. חיישן סולארי 1.40 $/1 = 1.40 $

8. ארבעה (4) כבלי מגשר 6.99 $/130 $ = 0.22 $ (לא זמין כרגע, אך אפשרויות אחרות זמינות)

9. ברזל הלחמה והלחמה

10. חותכי חוטים

סה כ 6.39 דולר

על מנת ליצור קופסה משלך (במקום להדפיס תלת מימד), תזדקק גם ל:

1. קופסה שחורה $ 9.08/10 = $ 0.91

2. שתי (2) תשומות נקבה RCA $ 8.99/30 = $ 0.30

3. מקדחה, גודל 6 סיביות, ומקדח צעד

סה כ 1.21 דולר

סך כולל 7.60 $

שלב 2: בניית התיק שלך

מכיוון שתלמידי K-12 צפויים להשתמש בחיישנים אלה, זה מועיל לכל החיווט להיות מוקף בקופסה. בצד אחד של הקופסה יש חור גדול יותר להזנה למחשב, ובצד השני שני חורים לכניסות נקבות RCA. השתמש במקדח בגודל 6 כדי לקדוח את החורים לכניסות ה- RCA, ובמקדח שלב כדי לקדוח חור להזנת המחשב. צריך לחבר את לוח הלחם ואת ארדואינו בנוחות, כך שכנראה יהיה זה חכם למדוד היכן החורים צריכים להיות לפני שתקדח אותם. לאחר שתושג זאת, תוכל לדפוק את כניסות ה- RCA שלך. אם תבחר לא לכלול חיישן טמפרטורה בפרויקט זה, תזדקק לכניסת RCA אחת בלבד ותוכל לקדוח בהתאם.

צריך ללחוץ על הארדואינו שלך לתוך לוח הלחם, כפי שמוצג בתמונה. ללוחות הלחם המשמשים בפרויקט זה יש תחתית דביקה, כך שאחרי שהקופסה נקדחה, זה יכול להיות מועיל להדביק את לוח הלחם לקופסה כדי לעזור לארגון.

אם יש לך גישה למדפסת תלת מימד, תוכל לחלופין להדפיס קופסה ל- SID.

שלב 3: חבר את הלידים שלך לכניסות ה- RCA

חבר שני כבלי מגשר לכל כניסת RCA. למרות שניתן להלחים את הלידים הללו בכניסות, קל ומהיר יותר פשוט לחבק את החוט סביב הקלט. וודא שאף חוטים חשופים לא נוגעים זה בזה, או שהמעגל שלך עלול להתקצר. במקרה זה, החוטים הצהובים והכחולים מחוברים לקרקע, בעוד שהחוטים האדומים והירוקים מחוברים להובלות. צבעים אלה אינם הכרחיים לבניית המכשיר, אך אכן מקלים על האופן בו החוטים מחוברים ל- Arduino.

שלב 4: הכינו את כבל ה- RCA שלכם

חותכים כבל RCA דו צדדי (זכר לזכר) לשניים, ומפשטים בערך סנטימטר מכל צד של הכבל. סובב יחד את החוטים החיצוניים הפועלים כמוביל, ולאחר מכן הפשיט וסובב יחד את החוטים הפנימיים שהם הקרקע (בתמונות אלה, חוטי הקרקע מוקפים בתחילה בחוט לבן, אם כי צבע הציפוי תלוי לעתים בצבע של כבל ה- RCA). בצע זאת עבור שני החוטים. אלה יחברו את כניסות ה- RCA שלך עם חיישני השמש והטמפרטורה שלך.

שלב 5: בנה את חיישן השמש שלך

הלוחות המשמשים בתהליך זה אינם יקרים, אך לעיתים קרובות יש לידים שנושרים בקלות. זה רעיון טוב לאבטח את המוליכים בעזרת פיסת סרט חשמל כדי לתקן בעיה זו.

הפשיטו סנטימטר של חוט מהפעילי החוט מהפאנל הסולארי, שהם במקרה זה צהובים (חיוביים) וחומים (שליליים). סובב יחד את קצה הנגד של 2.2 אוהם, את ההובלה מכבל ה- RCA ואת הקצה החיובי של הלוח (כאן בצהוב). סובב יחד את הקצה השלילי של הפאנל הסולארי (כאן בצבע חום), את הקרקע של כבל ה- RCA (כאן בלבן) ואת הצד השני של הנגד. שים לב שהנגד במקביל כאן.

הלחם את החוטים מהפאנל וכבל ה- RCA יחד. המכשיר לא יפעל כהלכה אם חוט העופרת והקרקע חוצים, לכן השתמש בקלטת חשמל או בכווץ חום כדי לסגור את החוטים.

שלב 6: חברו את חיישן השמש שלכם

בדגם זה, החיישן הסולארי מחובר לקלט הנשי RCA הנכון, בעל כבלים ירוקים (עופרת) וכחולים (קרקעיים). למרות שאתה יכול להשתמש בכל קלט RCA, זה ימנע ממך צורך לחצות חוטים לצד הנגדי של הארדואינו.

חבר את כבל ההובלה (כאן בירוק) לפין ה- Arduino A5. חבר את מוליך הקרקע שלך (כאן בכחול) לסיכת הקרקע (GND) בצד האנלוגי (כל הסיכות בצד זה של הארדואינו מתחילות ב- A).

אם אתה מסיים את הפרויקט הזה והחיישן הסולארי קורא 0 וולט, נסה להחליף את חוטי הקרקע והעופרת שלך. אם החיישן מולחם בצורה לא נכונה, ייתכן שיהיה צורך להחליף אותם.

למרות שיש נגד בתמונות אלה, אינך צריך לכלול נגד אם אתה בוחר לא לכלול חיישן טמפרטורה.

שלב 7: בנה את חיישן הטמפרטורה שלך

מכיוון שפלט המתח של תאים סולאריים משתנה כל כך בחום, חיישן טמפרטורה מועיל לקבוע עד כמה החיישן הסולארי פועל. עם זאת, אתה יכול לבחור לבנות מכשיר זה ללא בדיקת הטמפרטורה, והוא עדיין יתפקד היטב כחיישן סולארי.

הוראות מדחום אופציונליות:

הפשיטו סנטימטר של חוט לכל אחד משלושת החוטים היורדים מבדיקת הטמפרטורה. סובב את החוטים הצהובים והאדומים יחד. סובב את החוטים השחורים (הקרקע) בנפרד. בעזרת כבל ה- RCA השני שלך, סובב את החוטים השחורים (הקרקע) מחיישן הטמפרטורה יחד עם החוטים הלבנים (הקרקעיים) מכבל ה- RCA. הלחמה יחד ועטוף עם סרט חשמלי או כיווץ חום. סובב את החוטים האדומים והצהובים (עופרת) ממבחן הטמפרטורה לחוטי העופרת בכבל ה- RCA. הלחמה ועוטפים בעזרת סרט חשמלי או מכווץ חום.

שלב 8: חבר את חיישן הטמפרטורה שלך

הוראות מדחום אופציונליות:

בדגם זה, חיישן הטמפרטורה נמצא בכניסת ה- RCA השמאלית, שיש לה פניות אדומות (עופרות) וצהובות (קרקעיות).

לכופף את הצדדים ולחבר נגד 4.7k אוהם מהסיכה 5V לסיכה D2 בלוח הלחם (תראה את התוויות של אלה ב- Arduino, אבל למעשה תחבר את הנגד ללוח הלחם).

חבר את כבל הקרקע שלך (צהוב) לתוך סיכת הקרקע (gnd) שליד D2.

בעמודה השנייה של סיכת D2, חבר את כבל ההובלה (כאן באדום). מערך זה מאפשר לזרם לזרום על פני הנגד לפני שהוא נקרא על ידי הארדואינו.

שלב 9: תכנת את הארדואינו שלך

זהו הקוד המשמש בפרויקט זה. הוא פלט מתח ב וולט וטמפרטורה בצלזיוס באמצעות הצג הטורי. אם קוד זה אינו פועל באופן מיידי, נסה להחליף את החשמל והקרקע לחיישן הסולארי שלך.

יהיה עליך להוריד את ספריות הטמפרטורה של דאלאס (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) ואת One Wire (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) ולכלול אותן בספרייה תוכנית הארדואינו שלך.

const int sunPin = A5; // מחבר לשימוש בלוח Arduino

float sunValue = 0; // הכריז על המשתנה

float avgMeasure (int pin, float scale, int num) {analogRead (pin); // מחק עיכוב ערך ראשון (2); לצוף x = 0; for (int count = 0; count <num; count ++) {x = x+analogRead (pin); // עיכוב (5); } x = x / num; החזרה (סולם x *); }

#include #include // חוט הנתונים מחובר לפין 2 ב- Arduino #define ONE_WIRE_BUS 2 // הגדר מופע oneWire כדי לתקשר עם כל התקני OneWire // (לא רק מקסי הטמפרטורה של מקסים/דאלאס) OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS); // העבירו את התייחסות oneWire שלנו לטמפרטורה של דאלאס. חיישני טמפרטורה של Dallas (& oneWire); הגדרת void () {analogReference (INTERNAL); // השתמש בהפניה 1.1 V Serial.begin (115200); // לתקשר ב- 115200. מהר יותר מהתקן של 9600 Serial.print ("מתח"); // כותרת למתח Serial.print (""); // spacer Serial.print ("טמפרטורה"); // כותרת לחיישן הטמפרטורה

// הפעל את חיישני הספרייה. התחל ();}

לולאת void () {sunValue = avgMeasure (sunPin, 1.0, 100); // התקשר לשגרת המשנה לביצוע 100 מדידות ממוצע sunValue = sunValue * 1.07422; // ממיר את ספירות ה- Arduino למתח, מכיוון שיש 1024 ספירות ו- 1.1V. sensors.requestTemperatures (); // שלח את הפקודה כדי לקבל טמפרטורות Serial.println (""); // התחל שורה חדשה Serial.print (sunValue); // פלט את המתח Serial.print (""); // spacer Serial.print (sensors.getTempCByIndex (0)); // מוציא את עיכוב הטמפרטורה (1000); // קורא את הנתונים אחת לשנייה.

}