Aliaskos duomenų rinkiklis: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Aliaska yra klimato kaitos pažangos riba. Jo unikali padėtis - gana nepaliestas kraštovaizdis, apgyvendintas įvairiomis anglies kasyklų kanarėlėmis, suteikia daug tyrimų galimybių. Mūsų draugas Monty yra archeologas, padedantis organizuoti vaikų stovyklas vietiniuose kaimuose, išsibarsčiusiuose po valstiją-Culturalalaska.com. Jis su šiais vaikais statė talpyklas, skirtas istoriniam maisto išsaugojimui, ir norėjo temperatūros stebėjimo būdo, kurį jis galėtų palikti maždaug 8 žiemos mėnesius. Maisto talpykla Aliaskoje sukurta taip, kad neleistų lokiui patekti ir gali būti palaidota arba pritvirtinta mažoje, į kajutę panašioje konstrukcijoje ant polių. Deja, atšilus klimatui šią vasarą daugelis šių patogių šaldytuvų dizainų labiau primena mikrobangų krosnelę-sąžiningai, čia tikrai karšta! Yra daug komercinių duomenų registravimo mašinų, tačiau Aliaskai reikėjo savo „pasidaryk pats“prekės ženklo: neperšlampamas, du neperšlampami jutikliai ilgose linijose, kurios gali būti talpykloje, o kitas - ant paviršiaus, kažkas, ką galima sukurti vaikams naudojant STEM programą, minimalus priežiūra, ilgalaikė baterija, paprastas atsisiuntimas iš SD kortelės, 3D spausdinimas, įkraunamas, laikrodis realiuoju laiku ir pigus.

Dizainas yra visiškai atspausdinamas naudojant bet kurį 3D spausdintuvą, o aš padariau PCB dizainą, kurį galite užsisakyti ir užpildyti lengvai gaunamais komponentais. Baterija yra bendra 18650 baterija, kuri turėtų trukti maždaug metus, kai rodmenys bus 12 kartų per dieną, o įkrovimas atliekamas tiesiog prijungus tam tikrą maitinimą per dieną. Jis suprojektuotas („Fusion 360“) aplink sandarinimo žiedą, naudojamą namų vandens valymo įrenginiuose, todėl jį lengva gauti, o naudojant silicio tepalą ir gerai priveržtus varžtus, jie turėtų apsaugoti Aliaskos žiemą, jei ji ateis šiais metais.

1 žingsnis: surinkite savo reikmenis

Nuostabūs „Adafruit“dizainai sudaro daugumą lentos komponentų-jie yra šiek tiek brangesni, tačiau yra labai darbingi ir patikimi. (Aš neturiu jokių finansinių ryšių su jokia įmone …) 3D dalims naudojau „Creality CR10“spausdintuvą. Abu jungikliai yra atsparūs vandeniui.

1. Vktech 5vnt 2M vandeniui atsparus skaitmeninis temperatūros temperatūros jutiklio zondas DS18b20 $ 2

2. „Adafruit DS3231 Precision RTC Breakout“[ADA3013] 14 USD

3. „Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout“5 USD

4. „Adafruit Feather 32u4 Adalogger“22 USD Taip pat galite naudoti MO versiją, tačiau akumuliatoriaus įkrovos linija yra ant kito kaiščio ir turite ją pakeisti programinėje įrangoje.

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

6. Tvirtas metalinis įjungimo/išjungimo jungiklis su mėlynu LED žiedu - 16 mm mėlynas įjungimas/išjungimas 5 USD

7. Tvirtas metalinis mygtukas su mėlynu LED žiedu - 16 mm mėlynas momentinis 5 USD

8. Įvairios greitos jungtys, palengvinančios surinkimą

9. 18650 baterija $ 5

10. Kapitono žiedas-Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH ir WHKF-DUF vandens filtro keitimas

2 žingsnis: sukurkite

Korpuso konstrukcija yra sudaryta iš lengvai prieinamo sandarinimo žiedo iš standartinio „Westinghouse“viso namo vandens filtro. Žiedas įslysta į siliciu suteptą griovelį tarp dviejų atspausdintų korpuso pusių. Korpuso apačioje yra vietos 18650 akumuliatoriui ir dviem vandeniui atspariems valdymo jungikliams-taip pat yra skylė kabelių išėjimui temperatūros zondams. Žemiau yra du viršutinės ir apatinės pusės failai.

Apatinė dalis užbaigiama paėmus maždaug 4 mm arba lygiaverčio dydžio nailoninius varžtus, nuėmus galvutes ir įtvirtinus jas į atraminius stulpus, kurie buvo išgręžti, kad juos pritaikytų. Naudokite tinkamą ilgį, kad viršuje esančios nailoninės dangtelio veržlės jas tik uždengtų, kai abi pusės sujungtos. Tiek viršutinė, tiek apatinė dalys turi būti atspausdintos su atrama. Viršutinė dalis užbaigiama klijuojant apvalų plastikinį langą, pagamintą iš plono leksano.

3 žingsnis: laidas

PCB surinkimas yra gana paprastas. Aš suprojektavau plokštę „Eagle“ir nusiunčiau ją gaminti į „PCBway“-sąžiningai, tai pigiausias dalykas. Jei norite tai padaryti lengvai, tiesiog atlikite Brd failo schemą. Mažas LED ekranas yra pritvirtintas per plokštės I2C jungtis kartu su maitinimu ir įžeminimu. Sistemos esmė yra TPL5111, kuris yra tiesiogiai prijungtas prie akumuliatoriaus ir veikia visą laiką. Jame yra pasirenkamas laikmatis (kintamas rezistorius), kuris pažadina sistemą kas 2 valandas iki kiekvienos sekundės, įjungdamas plunksnų modulio įjungimo kaištį. RTC palaiko tą pačią I2C magistralę kaip ir šviesos diodas-jie turi skirtingus adresus. Plunksna taip pat yra prijungta prie 18650 baterijos JST kabeliu per įjungimo/išjungimo jungiklį, kad išjungtų visą sistemos maitinimą. Tai leidžia plunksnai įkrauti įmontuotą akumuliatorių, kai akumuliatorius išsikrauna, pridedant „micro USB“prie plunksnos. Kai įkeliate naują programinę įrangą į „Feather“, nepamirškite paleisti TPL5111 paspausdami jo mygtuką, kitaip „Feather“neatsilieps į USB įkrovos skambutį. Mygtukas skirtas tiekti maitinimą į LED ekraną tik paspaudus, taip pat siųsti didelį signalą į TPL5111, kuris leidžia plunksnai įsijungti tol, kol paspausite mygtuką. Tai daroma siekiant apriboti ekrano įjungimo laiką - jis naudojamas tik temperatūros zondų būsenai, akumuliatoriaus įkrovos lygiui ir laikui/datai bei kuriamam failo dydžiui patikrinti. Paskutinis laidų gabalas yra du zondai, kurie dedami per paskutinę gręžimo vietą apatinėje pusėje. Jie buvo sujungti su JST 3 kontaktų jungtimis, kad būtų lengviau pašalinti. Aš pamiršau įdėti 4,7K rezistorių ant plokštės, kad prijungčiau duomenų ir įtampos kaištį prie temperatūros jutiklio magistralės. Taigi tai turi būti padaryta viename iš plokštės jutiklių prijungimo taškų-jie yra pažymėti, todėl turėtų būti lengva. Jie abu eina į tą patį plunksnos GPIO kaištį, todėl reikia tik vieno rezistoriaus jungties.

4 žingsnis: užprogramuokite

Programa yra labai lengvai suprantama. SD biblioteka skirta naudoti SD kortelės failą, įmontuotą plunksnų lentoje. „OneWire“ir „Dallas Temp“bibliotekos yra skirtos vieno laido rodmenims gauti iš temperatūros zondų. „DonePin“turi pranešti TPL5111, kad visi duomenų nuskaitymai buvo baigti ir gerai išjungti „Featherboard“. „VBatpin“yra plunksnos kaištis, ant kurio yra įtampos skirstytuvas, skirtas nuskaityti „Lipo“akumuliatoriaus vertę. „Asciiwire“biblioteka turi paleisti LED ekraną. „OneWireBus“šiuo atveju yra GPIO 6 kaištis. Šio duomenų rinkiklio SD failų sistema nustato failą ANALOG02. TXT, kad būtų kaupiami visi duomenys. Jis kiekvieną kartą atveria tą patį failą ir tik jį papildo. Norėdami atsikratyti senų duomenų, turite išimti mikroschemą iš SD kortelės laikiklio ir atsisiųsti į kompiuterį, pavyzdžiui, į EXCEll skaičiuoklę. Tai lengva padaryti naudojant skaičiuoklės skiltį DUOMENŲ importavimas. Tada failai pašalinami iš lusto ir, kai plunksna vėl jį atidaro, sukuria naują. Toliau pateikiamas RTC laiko/datos nustatymas. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); Pašalinkite komentarų simbolius, kad nustatytumėte savo RTC įkrovos laiką, tada perprogramuokite lustą su šia eilute, kuri pakomentuota, kad kitą kartą paleidus kompiuterį jis daugiau nenaudotų to paties įkrovos laiko, užuot leidęs jį užpildyti akumuliatoriaus palaikomam laikrodžiui skyrelyje ciklas () atidaromas SD failas, gaunama data/laikas, perskaitomi ir konvertuojami abu jutikliai, apskaičiuojamas akumuliatoriaus įkrovos lygis ir įrašoma į SD kortelę. Tada „donePin“padidina, kad seka būtų išjungta.

5 žingsnis: naudokite

Akumuliatorius visiškai įkrautas, prijungus plunksną prie „MicroUSB“kištuko. Įkrovimo šviesos diodas užsidegs, kol bus visiškai įkrautas-lėtai. Į lusto laikiklį įdėta nauja SD kortelė be ANALOG02. TXT. Dangtis sumontuotas, o penkios veržlės prisukamos prie guminės tarpinės. Įjungiamas maitinimo mygtukas ir maždaug po 4 sekundžių nuspaudžiamas mygtukas. Pirmiausia jis greitai parodys numatytąją temperatūrą, o po ekrano išvalymo T1 ir T2 bus rodomi kaip temperatūros zondai. Galite pašildyti ranką, kad ji būtų pažymėta kaip T1 ir T2. Ekrane taip pat bus rodoma skaitymo valanda, minutė, sek., Diena, mėnuo ir metai, taip pat akumuliatoriaus įkrovos lygis ir jūsų failo dydis šiuo metu. Šis patikrinimas atliekamas siekiant įsitikinti, kad viskas gerai veikia prieš paliekant jį 8 mėnesiams. Atleiskite mygtuką ir padėkite zondus ten, kur norite atlikti temperatūros matavimus. Jie yra atsparūs vandeniui, todėl tikimės, kad tai yra jūsų mašina. Šios mašinos pradinė išvyka vyks Aliaskos Iliamna mieste, kur ji bus po žeme iki kitų metų balandžio. Ankstyvųjų bandymų metu nustatyta, kad šio dydžio akumuliatorius yra pakankamai geras mažiausiai 1 1/2 metų, esant 12 rodmenų per dieną, viskas dėl TPL5111 galios. Visuotinio atšilimo tyrimai yra labai svarbūs visiems, su kuriais reikia dalyvauti-išeikite ir atlikite mokslą!