Paprasta patalpų observatorija: 9 žingsniai (su nuotraukomis)

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

Šis projektas parodys, kaip padaryti paprastą observatoriją naudojant kai kuriuos esamus ir lengvai įsigyjamus jutiklius. Tiesą sakant, aš tai sukūriau vienam savo mokiniui. Mokinys norėtų sužinoti, kaip saulės šviesa veikia kambario temperatūrą ir drėgmę. Įdomūs fiziniai kiekiai šiame projekte yra (1) šviesos intensyvumas, (2) drėgmė, (3) temperatūra ir (4) oro slėgis. Turėdami šią informaciją, galėsite sukurti kitas sistemas ar įrenginius, skirtus valdyti oro kondicionierių, drėkintuvą ar šildytuvą, kad būtų sukurta patogi patalpų aplinka.

1 žingsnis: jutiklių paruošimas

Galite sukurti grandinę naudodami šiuos jutiklius arba tiesiog nusipirkti tų jutiklių arba modulio plokštės modulių plokštes.

1. Aplinkos šviesos jutiklis TEMT6000 (duomenų lapas PDF)

2. Slėgis ir temperatūra BMP085 arba BMP180 (*jie yra seni produktai, gali tekti rasti kitų alternatyvų) (mokymosi dokumentas iš „Adafruit“)

3. Temperatūros ir drėgmės jutiklis DHT11 (mokymosi dokumentas iš „Adafruit“)

4. UV šviesos jutiklis GUVA-S12SD (duomenų lapas PDF)

Dėl jutiklių naudojimo pridėjau keletą nuorodų. Internete galite rasti naudingų pamokų ir nuorodų.

2 veiksmas: pagrindinio procesoriaus paruošimas

Aš pasirinkau „Arduino Uno“plokštę, kad išbandyčiau sistemą ir kodavimą. Tačiau pastebėjau, kad atmega328P nepakanka atminties, kad būtų galima išsaugoti ir paleisti kodą, jei pridedama daugiau jutiklių. Taigi rekomenduoju naudoti „Atmega2560 Arduino“plokštę, kai jums reikia daugiau nei 4 jutiklių.

Mikrovaldiklis (MCU):

· „Atmega328P“plokštė, skirta „Arduino“

· Arba „Atmega2560“plokštė, skirta „Arduino“

3 žingsnis: Sistemos paruošimas

Norėčiau išmatuoti kai kurias fizines savybes lauke ir patalpose. Galiausiai prie „Atmega2560“plokštės prijungiau šiuos jutiklius.

Vidinė aplinka:

1. Slėgis ir temperatūra BMP180 x 1 vnt

2. Temperatūros ir drėgmės jutiklis DHT11 x 1 vnt

Lauko aplinka:

1. Aplinkos šviesos jutiklis TEMT6000 x 1 vnt

2. Slėgis ir temperatūra BMP085 x 1 vnt

3. Temperatūros ir drėgmės jutiklis DHT11 x 1 vnt

4. UV šviesos jutiklis GUVA-S12SD x 1 vnt

Galite pastebėti, kad slėgiui matuoti naudojau skirtingus jutiklius. Taip yra todėl, kad kurdamas grandinę neturiu BMP180 modulio plokštės. Rekomenduoju naudoti tuos pačius jutiklius, jei reikia tiksliai išmatuoti ir teisingai palyginti.

4 žingsnis: duomenų registravimo paruošimas

Be to, norėčiau, kad įrenginys saugotų duomenis neprisijungęs prie kompiuterio. Pridėjau duomenų registravimo modulį su realaus laiko laikrodžiu. Toliau pateikiami duomenų registravimo ir laidų prijungimo elementai.

· SD kortelė

· CR1220 monetos baterija

· „Arduino“duomenų registravimo modulis (mokymosi dokumentas iš „Adafruit“)

5 žingsnis: įrankių paruošimas

Toliau pateikiami keli įrankiai ar įrenginiai, kurių prireiktų grandinei sukurti.

• 30AWG vyniojimo įrankis
• Lituoklis
• Lituoklis (be laido)
• Bandomoji Lenta
• 2,54 mm antraštės
• Jumperio laidai
• Vyniojimo laidai (30AWG)
• Karšti klijai
• 3D spausdinimas (jei jums reikia dėklo savo įrenginiui)
• „Arduino IDE“(mums to reikia norint užprogramuoti „Micro“valdiklio plokštę)

6 veiksmas: iš naujo nustatykite DS1307 realaus laiko laikrodį (RTC) duomenų registravimo modulyje

Norėčiau panaudoti duomenis moksliniam eksperimentui. Taigi duomenų analizei svarbus teisingas matavimo laikas. Funkcijos delay () naudojimas programuojant sukeltų matavimo klaidą keičiant laiką. Priešingai, aš nežinau, kaip tiksliai matuoti realiu laiku tik „Arduino“platformoje. Norėdamas išvengti mėginių ėmimo laiko klaidos arba sumažinti matavimo paklaidą, norėčiau paimti kiekvieną matavimo pavyzdį su laiko įrašu. Laimei, duomenų registravimo modulis turi realaus laiko laikrodį (RTC). Mes galime jį naudoti norėdami išvesti duomenų atrinkimo laiką.

Norėdami naudoti RTC, vadovaujuosi instrukcija (nuoroda) iš naujo nustatyti RTC. Rekomenduoju tai padaryti pirmiausia su „Arduino Uno“lenta. Taip yra todėl, kad jūs turite modifikuoti grandinę, kai naudojama „Atmega2560“plokštė (I2C jungtis kitokia). Nustatę RTC, neturėtumėte išimti baterijos cr1220. Tuo tarpu prieš registruodami duomenis patikrinkite akumuliatoriaus būklę.

7 žingsnis: prijungimas

Aš išskyriau vidaus ir lauko matavimus. Taigi aš padariau dvi antraštes, skirtas prijungti dvi skirtingas jutiklių grupes. Antraštėms montuoti naudojau tuščią vietą duomenų registravimo modulyje. Norėdami užbaigti grandinės prijungimą, naudoju ir litavimą, ir apvyniojimą. Vyniojimo procesas yra švarus ir patogus, o litavimo jungtis yra tvirta ir patikima. Galite pasirinkti patogų grandinės kūrimo būdą. Jei naudojate „Atmega2560“plokštę, įsitikinkite, kad sukūrėte šuolio jungtį SDA ir SCL kaiščiams. RTC prijungimas prie duomenų registravimo skydo turi būti vėl prijungtas.

Norėdami prijungti jutiklius, aš lituodavau antraštes ant jutiklių modulių ir tada, naudodamas vielos apvyniojimą, visus jutiklius susiejau su antraštėmis. Kai naudojate išeinančius jutiklių modulius, rekomendavau atidžiai patikrinti darbinę įtampą. Kai kurie jutiklių moduliai priima tiek 5V, tiek 3,3 V įėjimus, tačiau kai kurie gali naudoti tik 5V arba 3,3V. Šioje lentelėje parodyti naudojami jutiklių moduliai ir darbinė įtampa.

Lentelė. Jutiklio modulis ir darbinė įtampa

8 žingsnis: MCU programavimas

Laimei, galiu rasti visų jutiklių taikymo pavyzdžius. Jei dar nesinaudojote jais, galite juos atsisiųsti iš interneto arba įdiegti naudodami „Arduino IDE“bibliotekos tvarkyklę.

Aš užprogramavau sistemos išvesties eilutę kiekvienam mėginiui. Eilutė bus išvesta ir saugoma prijungtoje SD kortelėje. Jei reikia peržiūrėti duomenis, išjunkite įrenginį ir atjunkite SD kortelę. Tada SD kortelę galite prijungti prie kortelių skaitytuvo. Failas bus saugomas kaip csv failas. Atsisiuntę duomenų failą į kompiuterį, galite jį peržiūrėti naudodami tekstinę programą arba darbalapio programą.

(Šaltinio kodą galite atsisiųsti pridėtame faile.)

9 žingsnis: išbandykite ir naudokite

Svarbu, kad jūs suprastumėte duomenų prasmę. Mėginių ėmimo dažnis yra vienas svarbiausių parametrų. Dabartinis matavimo laiko intervalas yra 1 min., Gali tekti jį pakeisti.

Be to, pastebėsite, kad DHT11 temperatūros matas nėra tikslus. Jei jums reikia tikslesnės vertės, galite tiesiog naudoti BMP slėgio jutiklių temperatūros rodmenis.

Ačiū, kad tai perskaitėte!