Kaip sukurti savo anemometrą naudojant nendrių jungiklius, salės efekto jutiklį ir kai kuriuos „Nodemcu“iškarpas. - 1 dalis. Techninė įranga: 8 žingsniai (su paveikslėliais)

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

Įvadas

Nuo tada, kai pradėjau studijuoti „Arduino“ir „Maker Culture“, man patiko kurti naudingus prietaisus, naudojant šiukšles ir atliekas, tokias kaip butelių kamšteliai, PVC gabalai, gėrimų skardinės ir pan. medžiaga. Didelė dalis čia naudojamų medžiagų yra laužas, pašalintas iš kai kurių įrenginių ir perdirbamas

Kai pradėjau savo orų stoties projektą, supratau, kad vėjo stiprumo ir krypties matavimas nebus labai lengvas ar pigus. Po kelių mėnesių pristatau jums šį projektą, kuriame daugiausia naudojamos perdirbtos medžiagos ir labai pigios elektroninės dalys, lengvai randamos bet kurioje elektroninėje parduotuvėje.

Šį įrašą sudaro 2 dalys.

1 dalis. Prietaisų anemometro ir vėjo krypties krypties konstrukcija.

2 dalis - eskizas naudojant „Arduino IDE“, skirtą „Esp8266 Nodemcu“, ir perdavimas „ThingSpeak“.

Žiūrėkite vaizdo įrašą, kad sužinotumėte galutinį sprendimą.

Kaip sukurti savo anemometrą naudojant „Hall Effect“jutiklį ir nendrių jungiklius

Projekto aprašymas

Anemometras yra prietaisas, galintis matuoti vėjo greitį ir jo kryptį. Naudodami „Hall Effect“jutiklį galėsime suskaičiuoti, kiek apsisukimų puodeliai per tam tikrą laiką suteikia. Vėjo stiprumas yra proporcingas ašies sukimosi greičiui. Naudodami keletą paprastų fizikos lygčių, galite nustatyti tiesinį vėjo greitį tuo momentu. Visus juos paaiškinsime 2 dalyje.

O vėjo kryptį matuosime per priekinį stiklą su neodimio magnetu ir nendriniais jungikliais. Ašmenys nukreipti vėjo kryptimi, o prie jo pritvirtintas magnetas sujungs nendrinius jungiklius, leidžiančius elektros srovei praeiti per jungtį (arba jungtis). Grandinės, turinčios teigiamą srovę, rodo vėjo kryptį, kaip kompasas.

Turime 8 grandines, kurios imituos 16 krypčių: 4 pagrindiniai ir 4 papildomi taškai, kai įjungiamas 1 jungiklis (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW), o kai vienu metu įjungiami 2 jungikliai, turime 8 papildomą užstatą taškų (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

Vėjo greitis ir kryptis bus apskaičiuoti ir nustatyti pagal eskizą nodemcu. Bet tai bus paaiškinta 2 dalyje. Dabar pereikime prie aparatūros surinkimo.

Atsisakymas: Šis anemometras neturėtų būti naudojamas profesionaliems tikslams. Jis skirtas tik akademiniam ar namų naudojimui.

Pastaba: anglų kalba nėra mano natūrali kalba. Jei radote gramatinių klaidų, trukdančių suprasti projektą, praneškite man, kad jas ištaisytumėte. Labai ačiū.

1 žingsnis: medžiagų sąrašas

Vėjarodė

8 x nendrių jungikliai

8 x 10 k omų rezistoriai

10 cm PVC vamzdis

2 PVC dangteliai 5 cm skersmens

1 PVC dangtelis 2,5 cm skersmens

1 CD4051 analoginis multiplekseris

1 plastikinis diskas

20 x 20 tvirto plastiko gabalas

1 neodimio magnetas (magneto matmenys turi leisti vienu metu prijungti du jungiklius. Mano dydis yra 0,5 x 0,5 cm ir tai veikia gerai.)

10 skirtingų spalvų laidų

1 Bendras PCB

1 rutulinis guolis su tokio paties skersmens aliuminio vamzdžiais

1 aliuminio vamzdis apie 20 cm

1 aliuminio vamzdis apie 10 cm

1 žarnos spaustukas

Epoksidinės masės

Momentiniai klijai - cianoakrilatas ir natrio bikarbonatas

Anemometras

2 stalo teniso kamuoliukai

4 medinės arba aliuminio lazdelės apie 12 cm

1 rutulinis guolis

1 aliuminio vamzdis apie 5 cm

3 skirtingų spalvų laidai

1 salės jutiklis SS49E

1 neodimio magnetas

Epoksidinė masė ir momentiniai klijai - cianoakrilatas ir natrio bikarbonatas

2 plastikiniai čiaupai maždaug 3–5 cm skersmens

1 PVC dangtelis ir 5 cm PVC vamzdis

1 PVC dangtelis 2,5 cm skersmens

• Nodemcu
• Plastikinis dėklas elektroniniams projektams
• Lituoklis
• 1 PVC vamzdis apie 2 metrus ir "T" PVC jungtis
• 1 PVC jungtis 90 laipsnių kampu
• 5 V maitinimo šaltinis (aš naudoju saulės kolektorių)

2 žingsnis: „Wind Vane Rosetta“surinkimas

Nendrių jungikliai ir rezistoriai, sumontuoti ant PCB

Supjaustykite bendrą PCB apskritimo pavidalu, kurio skersmuo yra šiek tiek mažesnis nei PVC BŽŪP, nes kai jis bus paruoštas, jis bus tinkamas.

Nendrių jungiklio kojas sulenkite 90 laipsnių kampu, kad jos būtų įdėtos į PCB atsargiai, kad nesulaužytų apsauginio stiklo. Idealus yra 3 mm atstumas nuo stiklo. Sumontuokite kiekvieną nendrinį jungiklį pagal schemą. Skaičiuokite kiekvieną nuo 0 iki 7 kaip diagramą. Tinkamas identifikavimas bus svarbus jungiant gnybtus prie multiplekserio. Naudokite lituoklį, kad lituotumėte juos ant plokštelės.

Padėkite kiekvieną rezistorių kaip schemą, kurioje vienas iš gnybtų yra lituojamas viename iš nendrinio jungiklio gnybtų, o kitas bus bendras visiems rezistoriams, esantiems PCB centre.

Lituokite varinį kabelį, jungiantį visus išorinius nendrių jungiklių gnybtus, o paskutiniai du lieka be ryšio. Kaip žiedas. Suvirinimo tvarka nesvarbi.

Kiekvieno rezistoriaus ir nendrinio jungiklio kiekvienos spalvos litavimo laido sandūroje. Jie yra 8 skirtingi. Lituokite raudoną laidą prie nendrinio jungiklio varinio žiedo kaip teigiamą, o juodą laidą prie visų rezistorių jungties „rozetės“centre, kaip neigiamą.

Pažvelkite į schemas ir būkite atsargūs, kad prijungtų prie multiplekserio kabelių numeraciją.

Prieš surinkdami patikrinkite jungtis

Prieš tęsiant surinkimą, siūlau išbandyti jungtis. Naudokite LED, bet kurią 18650 bateriją, 3,7 V, neodimio magnetą ir kabelius su krokodilo nagais. Prijunkite akumuliatorių prie gnybtų VCC ir GND, o krokodilo kabelį - GND, o kitas galas turi neigiamą šviesos diodą (naudokite mėlyną, kuriam nereikia rezistoriaus). Prijunkite kitą laidą prie teigiamo šviesos diodo, o kitą - prie kiekvieno kabelio, prijungto prie jungiklių. Dabar praleiskite magnetą per prijungto jungiklio išorinį kraštą. Jei lemputė užsidega, viskas gerai. Jei jis neįsijungia, patikrinkite suvirinimo siūles. Norėdami vienu metu išbandyti dvi jungtis, tuo pačiu metu naudokite kitą laidą ir kitą laidą. Kai magnetas perduodamas tarp dviejų jungiklių, du šviesos diodai turėtų užsidegti. Labai svarbu, kad abu šviesos diodai degtų vienu metu, kad elektros signalas galėtų parodyti kompaso papildomus taškus, tokius kaip ENE, ESE, SSW, NNW ir kt.

3 veiksmas: jungtys prie ir iš CD4051 multipleksoriaus

CD4051 analoginis multiplekseris

Multiplekseriai yra kombinuotos grandinės su keliais įėjimais ir vienu duomenų išėjimu. Juose yra valdymo įvestys, galinčios pasirinkti vieną ir tik vieną duomenų įvestį, kad būtų galima juos perduoti iš pasirinktos įvesties į minėtą išvestį.

Jei nežinote, kaip veikia CD4051, rekomenduoju perskaityti duomenų lapą, kurį galite rasti internete. Apibendrinant galima pasakyti, kad 4051 turi 8 analoginius įėjimus, sunumeruotus nuo 0 iki 7, 3 ir A, B ir C kaiščius, kurie kartu leidžia nuskaityti įėjimus ir nustatyti, kuris analoginis išėjimas yra prijungtas. Kiekvieno skaitymo metu programinė įranga analizuoja, kurios jungtys yra teigiamos srovės, ir parodys atitinkamą vėjo kryptį. Tai bus išsamiai paaiškinta įrašo 2 dalyje. Pažvelkite į diagramą, kad pamatytumėte, kaip rozetė prijungta prie multiplekserio.

Ryšiai su „Nodemcu“

Norėdami prijungti „Nodemcu“, mums reikės 8 kabelių. Žiūrėkite diagramą.

1 pora teigiamų (raudonų) ir įžemintų (juodų) laidų, tiekiančių srovę į rozetę

1 pora teigiamų (raudonų) ir įžemintų (juodų) kabelių, tiekiančių srovę į CD4051

1 kabelis analoginiam išėjimui A0 (pilkas)

1 kabelis, skirtas skaitmeniniam įvesties kaiščiui A = D5 (mėlynas)

1 kabelis B kaiščio skaitmeniniam įėjimui = D4 (žalia)

1 kabelis skaitmeniniam C įvesties įėjimui = D3 (geltonas)

Galutiniam surinkimui palengvinau skirtingų spalvų 10 laidų telefono kabelį.

Norėdami palengvinti galutinį surinkimą, nustatykite kiekvieną kabelį su atitinkamu adresu.

4 žingsnis: viską sumontuokite į PVC stovą

Atramos montavimas

Paimkite 5 cm skersmens BŽŪP, PVC vamzdžio gabalėlį ir 2,5 cm skersmens BŽŪP ir visus klijuokite momentiniais klijais pagal nuotrauką. Taip pat galite padaryti skylę su vamzdžio skersmeniu, kad pagerintumėte ryšį tarp dalių. Po to, kai visi gabalai yra klijuoti, ant kiekvieno gabalo kraštų užtepkite daugiau klijų ir nedelsdami uždenkite soda. Džiovinant klijus turėsite labai gerą kietumą.

Jūs taip pat turėtumėte klijuoti silikoną ant BŽŪP krašto, kuris leis sandariai sujungti 2 BŽŪP ir palengvins rozetės tvirtinimą. Prieš tęsdami leiskite jiems išdžiūti.

Atsargiai įdėkite rozetę, jau sumontuotą ant atramos, ir kad ji tvirtai priglustų prie BŽŪP krašto. Atminkite, kad ant jos bus sumontuota antroji BŽŪP. Pažiūrėkite į nuotrauką su galutiniu sprendimu. Ir prašome identifikuoti kiekvieną kabelį, kad būtų lengviau prisijungti prie „nodemcu“.

5 žingsnis: Vane montavimas

Lakšto konstrukcijos montavimas

Padarykite rodyklę su epoksidine mase, kurios forma yra parodyta nuotraukoje. Tinkamai išdžiovinkite gabalą ir išsaugokite vertę.

Paimkite plastiko gabalėlį ir supjaustykite jį simetriškai mentės galinei daliai, kuri nukreipia vėją. Taip pat pasverkite ir išsaugokite vertę.

Paimkite vieną iš aliuminio vamzdelių ir priklijuokite rodyklę bei vėtrungę momentiniais klijais, o visos dalys išdėstytos viduryje. Padarykite tą patį, ką darėte su soda, kad padidintumėte kiekvienos klijuotos dalies kietumą.

Paimkite antrąjį aliuminio vamzdelį ir nustatykime, kur jis bus įstrigęs kitame vamzdyje. Norint išlaikyti gabalo pusiausvyrą, atstumas pagal nugaros svorį turėtų būti lygus atstumui pagal rodyklės svorį. (Žr. Skaičiavimus, kurie pavaizduoti diagramoje.) Atstumas turi būti matuojamas daugiau ar mažiau iki kiekvieno gabalo masės centro. Naudokite momentinius klijus ir soda.

BŽŪP centre padarykite skylę su rutulinio guolio skersmeniu. Naudokite momentinius klijus, kad užklijuotumėte dangtelį. Svarbu pasirinkti rutulinį guolį, kurio vidinis skersmuo yra lygus vertikaliam aliuminio vamzdžio skersmeniui.

Galiausiai paimkite plastikinį diską, kurio apytikslis skersmuo yra 4,5 cm, ir priklijuokite nedidelį metalo gabalėlį ant krašto. Žiūrėkite nuotrauką Taip kalibruodami instrumentą galėsite „priklijuoti“neodimio magnetą ir jį sureguliuoti. Jį galima perkelti keliomis kryptimis, kad atspėtų matavimų rodmenis.

Padėkite plastikinį diską taip, kad metalinė dalis būtų įstrigusi ta pačia kryptimi kaip ir horizontali aliuminio vamzdžio rodyklė. Svarbu, kad magnetas nurodytų tą pačią kryptį kaip ir mentė.

Norėdami palengvinti galutinį anemometro surinkimą ir sulyginti šiaurę nuo mentės su šiaurės geografija, atspausdinkite vėjo rožę ir įklijuokite ant viršutinės BŽŪP dangtelio. Diskas bus įstrigęs aliuminio vamzdyje, tačiau pirmiausia įkiškite aliuminio vamzdelį į rutulinį guolį ir įkiškite aliuminio vamzdelį į diską. Sureguliuokite aukštį taip, kad atstumas tarp magneto ir BŽŪP krašto būtų nuo 1 iki 1,5 cm. To turi pakakti, kad magnetas tinkamai prijungtų nendrių jungiklį. Klijuokite diską kuo greitesniu klijais ir kalcio bikarbonatu.

Sumontuokite du gabalus, nukreipdami vėjo rožės šiaurę sulygiuodami su jungiklio numeriu 0 (atstovaujančiu šiaurę), ir sujunkite juos spaustuku. Nenaudokite klijų, nes turėsite daug kartų priderinti ir kalibruoti, kol būsite visiškai pasiruošę.

Pažvelkite į nuotraukas, kad pamatytumėte galutinį sprendimą.

6 veiksmas: anemometro burna

Atramos montavimas

Paimkite 2 plastikinius dangtelius ir priklijuokite momentiniais klijais. Gręžkite 4 skyles dangteliuose, kaip parodyta diagramoje. Į kiekvieną skylę įkiškite medines arba aliuminio lazdeles. Iškirpkite 2 stalo teniso kamuoliukus viduryje ir priklijuokite kiekvieną prie strypų galūnių, su įgaubta dalimi toje pačioje pusėje. Apytiksliai matavimai parodyti diagramoje.

BŽŪP centre padarykite 2,5 cm skylę su rutulinio guolio skersmeniu. Naudokite momentinius klijus, kad užklijuotumėte ant dangtelio. Taip pat labai atsargiai naudokite soda.

Įdėkite aliuminio vamzdelį į rutulinį guolį suderinamame aukštyje (žr. Nuotrauką). Jei jis netinkamai sureguliuotas, atsargiai įlašinkite klijų lašą.

Salės modulio montavimas

BŽŪP krašte padarykite nedidelę skylę, kad praeitumėte Halės jutiklio galvutė.

Priklijuokite neodimio magnetą prie plastikinių dangtelių šonų pagal nuotrauką.

Norėdami prijungti jutiklio modulį, naudokite 3 skirtingų spalvų laidus.

Įdėkite „Hall“modulį ir nukreipkite jutiklį į magnetą 2–4 mm atstumu. Patikrinkite, ar veleno sukimasis neatitinka magneto su jutikliu.

Naudokite 3,7 V bateriją, kad patikrintumėte, ar modulis reaguoja į magneto artėjimą, pasukdamas šviesos diodą į kiekvieną kontaktą. Jei lemputė įsijungia, viskas gerai. Jei ne, pastumkite jutiklį arčiau magneto, kol užsidegs šviesos diodas.

Jei viskas gerai, pritvirtinkite modulį prie atramos, naudodami klijų lašą.

Galiausiai kitas strypo galas bus įstrigęs plastikiniame dangtelyje su momentiniais klijais ir soda, sureguliuodamas teisingą aukštį.

Laidų identifikavimas

Nustatykite visus kabelius - VCC, GND ir Signal -, kad palengvintumėte ryšį su nodemcu.

7 žingsnis: surinkite viską kartu

Dabar galite prijungti abu įrenginius kartu naudodami „T“jungtį ir PVC vamzdžio gabalėlį, kaip parodyta nuotraukoje. Nenaudokite klijų, nes jei prireiks tam tikro reguliavimo ar priežiūros, tai nebus įmanoma. Aš padariau mažas skylutes ir varžtais laikiau jas tvirtai. Perduokite 2 prietaisų kabelius per vamzdelį. Kadangi anemometras bus sumontuotas ant namo stogo, aš taip pat padariau 3 metrų kabelius, kad prijungčiau jį prie mazgo, kuris bus sumontuotas patalpose.

8 veiksmas: „Nodemcu“prijungimas ir diegimas

Diagramos rodo teisingą kiekvieno kabelio prijungimą. Norėdami patikrinti veikimą, aš naudoju 0,96 colio OLED ekraną, norėdamas perskaityti matavimus ir patikrinti, ar jie teisingi, prijunkite OLED tokiu būdu:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC ir GND

Montuojant ant lubų, reikia tik pasirūpinti, kad visas prietaisas būtų tinkamo lygio. Tam naudokite burbulo lygį ir daug didelių varžtų. Ir nepamirškite kreiptis į šiaurę nuo anemometro, nurodydami geografinę šiaurę nuo kompaso. Priešingu atveju vėjo kryptis neatitiks tikrovės.

Ir viskas. Kitame įraše paaiškinsiu eskizą, kurį reikia įkelti į „nodemcu“naudojant „Arduino IDE“.

Jei turite kokių nors abejonių, nedvejodami susisiekite su manimi.

Pagarbiai

Pagrindinis prizas „IoT Challenge“