Osobna meteorološka stanica Photon IoT od čestica: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Pribor

• Foton čestica
• [DODATNO] 2.4GHz u. FL antena
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• Mjerači vremena SparkFun
• Dallas DS18B20 Vodonepropusni osjetnik temperature
• Senzor vlažnosti tla SparkFun
• SparkFun Qwiic VEML6075 senzor UV svjetla
• Solarni panel od 3,5W
• SparkFun Sunny Buddy
• Prilagođeni 3D modelirani Stevensonov zaslon
• Komplet za lemljenje
• Hrpa jednožilne kratkospojne žice
• 2-polni vijčani terminal
• Neki muški i ženski zaglavlja
• 22 vijka od inoxa 3 mm
• 44 matice od nehrđajućeg čelika 3 mm
• 3 šipke od nehrđajućeg navoja od 6 mm
• 9 matica od nehrđajućeg čelika 6 mm

Korak 1: Hardver

Priprema

Weather Shield Kao što je navedeno u Sparkfunovom vodiču za spajanje, izrežite RAW Power Select džampersku ploču na leđima od VREG -a i lemite je na Photon_VIN kako biste preusmjerili dolaznu liniju napajanja prema unutarnjem regulatoru napona Photona radi manje potrošnje energije tijekom spavanja, što predstavlja točno polovicu raspoređivanja Time će se ograničiti ulazni napon između 3,6 i 5,5 V, ali naponski vod pada sa 3,7 V iz LiPo baterije kroz Sunny Buddy.

Također provjerite je li spojen kratkospojnik za onemogućavanje 3,3 V koji se nalazi ispod: u suprotnom, senzori na ploči neće primati nikakvu energiju iz linije 3,3 V, što ih čini učinkovito odspojenim s fotona. Ovaj kratkospojnik treba biti isključen za rad na vanjsko i USB napajanje kako bi se izbjegli sukobi, a to je uistinu jedina situacija koja omogućuje ugrađenim senzorima da primaju napajanje i pravilno funkcioniraju. Ne brinite ako morate spojiti USB kabel na svoj Photon radi serijskog praćenja: sam sam to pokušao mnogo puta, a Photon je uvijek preživio siguran i zvučan bez ikakvih oštećenja. Samo nemojte ostaviti sate i sate na kraju tako. Provjerite shemu štita ako vas zanima više detalja.

Okrećući oklop, provjerite je li spojena I2C PU kratkospojna ploča s desne strane. I2C sabirnica, koja uključuje ugrađene senzore, zahtijeva dobro definiranu otpornost na povlačenje prema protokolarnim standardima i ima bilo koje drugo navlačenje vrijednost će spriječiti prepoznavanje perifernih uređaja: kao opće pravilo, samo jedan par pull-up otpornika treba biti spojen na sabirnicu. Paket senzora uključivat će još jedan senzor na sabirnici-osjetnik UV svjetla-ali kao I2C periferija, i to dolazi sa svojih nekoliko otpornika za povlačenje, pa preporučujem da ih isključite: barem u ovom projektu, štit se potencijalno može koristiti sam, dok se UV senzor teško može koristiti bez štita.

Lemljenje vijčanog terminala na konektorima za napajanje i nekih ženskih kratkospojnika na perifernim konektorima također je dobra ideja i preporučujem je za modularnost: značajka brzog spajanja i odspajanja može se pokazati jako korisnom za rješavanje problema, popravke ili nadogradnje. Za bolje postavljanje i urednije upravljanje kabelima, spojite bočne strane na stražnjoj strani kao što je prikazano na slikama. Također sam lemio kratkospojnike na produžnim otvorima Photona za još veću modularnost, ali to nije potrebno jer se ti pinovi trenutno ne koriste.

OpenLogCut i obrežite 4 kratka niti žice te ih lemite na OpenLog kao što je prikazano na slikama. To nisu zaglavlja za kratkospojnike, ali smatram da je ovo najbolje rješenje za tako kratku vezu. Ako razmišljate o lemljenju igala zaglavlja na ploči i njihovom povezivanju sa ženskim zaglavljima štita, nažalost različiti rasporedi pinova na dva sučelja sprječavaju ovu sjajnu ideju u održivosti.

Senzor UV svjetla Izrežite i obrežite još 4 niti žice, ovaj put puno dulje, i lemite ih na konektore ploče kao što je prikazano na slikama. Opet to nisu zaglavlja, već sam odabrao cijeniti robusnost u odnosu na modularnost u vezama koje, poput ovaj, izloženi su elementima i nisu zaštićeni kućištem. Također preporučujem upletanje žica kao što sam to učinio za čistiju i praktičniju vezu. Drugi kraj, umjesto toga, mjesto je za kratkospojnike: zalemite 4 muška igla kako biste osigurali da je veza osigurana i kako je predviđeno preko dugih žica. Poštujte redoslijed: dok idu na štit, GND VCC SDA SCL.

Također preporučujem premazivanje lemljenih kontakata i LED diode napajanjem tekućim izolatorom: konformni premaz posebno je dizajniran za to, ali prozirni lak za nokte će vam pomoći u prstohvatu, a to sam i ja upotrijebio. Unatoč "krovu" PMMA -e koji će pokriti ploču, ona će i dalje biti izložena elementima i radije biste bili sigurni nego žali. Pazite da ne prekrivate sam senzor UV svjetla-crni čip na sredini ploče-osobito ako koristite konformni premaz: većina spojeva je UV-fluorescentna, što znači da apsorbiraju dio svjetlosti senzor pokušava snimiti, stoga ometa njegova očitanja. PMMA je, s druge strane, jedan od najprozirnijih UV materijala koji je općenito dostupan, i dovoljno će zaštititi senzor od elemenata, a pritom će svesti svoj utjecaj na njegova mjerenja na minimum.

Senzor vlage u tlu Obrežite krajeve trožilnog kabela i lemite ih na konektore ploče kao što je prikazano na slikama. I, s druge strane, lemite 3 muška pina za bolju vezu. Ponovno poštujte redoslijed: GND A1 D5. I za ovaj senzor obavezno premažite kontakte i sklop na ploči tekućim izolatorom: za razliku od senzora UV svjetla, on neće biti prekriven ničim i bit će potpuno izloženi elementima, pa je potrebna dobra razina zaštite.

Senzor temperature tla Trimirajte krajeve kabela i ponovno ih lemite na 3 muška pina po redoslijedu: GND D4 VCC. Zatvorene žice konvencionalno su označene bojama: CRNO = GND BIJELO = SIG RED = VCC.

Sunny Buddy sam lemio nekoliko ženskih kratkospojnika za sekundarne konektore opterećenja na ploči, ali ih na kraju nije koristio, pa to nije potrebno.

Vanjska antena Jednostavno zalijepite antenu na donju stranu podnožja ili na bilo koje drugo mjesto koje odgovara njezinom faktoru oblika.

Kalibriranje

Senzor vlage u tluOvo je osjetnik koji treba najviše kalibrirati, a važno ga je kalibrirati u tlo koje će nadzirati nakon postavljanja.

Da bih vam pomogao u tome, sastavio sam jednostavan program pod nazivom calibrator.ino: samo ga sastavite i prenesite na svoj Photon i pripremite serijski monitor, na primjer s naredbom Particle CLI serijski monitor čestica ili s zaslonom /dev / ttyACM0. Postavite senzor otprilike tri četvrtine puta u tlo za koje ga želite kalibrirati, u potpuno suhom stanju kao što je prikazano na prvoj slici, i zabilježite ovo neobrađeno očitanje u polje smCal0 datoteke calibration.h. Zatim navlažite tlo koliko god možete, dok se ne zasiti vodom, kao što je prikazano na drugoj slici, i zabilježite ovo neobrađeno očitanje u polje smCal100 te iste datoteke.

Sunny BuddyJoš jedan element koji zahtijeva kalibraciju je Sunny Buddy: iako nije senzor, njegov MPPT (Maximum Power Point Transfer) dizajn mora biti kalibriran do te točke najvećeg prijenosa snage. Da biste to učinili, spojite ga na solarnu ploču na sunčanom suncu. dan, izmjerite napon na jastučićima SET i GND, a odvijačem podesite obližnji potenciometar dok taj napon ne bude oko 3V.

Korak 2: Softver

Sav kod, ažuriran i dokumentiran, možete pronaći na njegovom GitHub repo -u.

Korak 3: Skupština

Počnimo sastavljati sve zajedno sa Stevensonovim zaslonom, počnite sastavljati odozgo prema dolje kao što je prikazano na slikama. Prvo i najvažnije je gornji poklopac, s podijeljenim postoljima za senzor UV svjetla i solarnu ploču za sastavljanje i pričvršćivanje in. Zatim, da biste ga naselili, postavite solarnu ploču na stalak i pokrijte senzor UV svjetla svojim krovom od PMMA. Zatim se preostali poklopci mogu montirati na gornji dio pomoću navojnih šipki: rupe će možda trebati uvjerljivo, ali malo trenja može im pomoći da sve budu zajedno.

Nakon što se Stevensonov zaslon sastavi, spojite osnovni dio s mjeračem kiše i napunite ga svojim krugovima, tako što ćete komponente montirati na njihove ploče i spojiti ih kao što je prikazano na slikama. Zatim se mogu spojiti periferni uređaji, poput vanjske antene, senzora temperature tla i vlage, te OpenLog -a. Zatim možete sastaviti mjerače vjetra na njihovom polu, kao što je prikazano u SparkFunovom vodiču za montažu, te montirati mjerač kiše i osnovni dio oko tri četvrtine puta prema gore.

Zatim možete nastaviti s usmjeravanjem kabela koji dolaze od solarne ploče, senzora UV svjetla i mjerača kiše i vjetra kroz otvor između poklopaca i montirajte Stevensonov zaslon na osnovni dio. Nakon što su šipke učvršćene s nekoliko matica na svakoj, vaša vlastita osobna meteorološka stanica je potpuna i spremna za postavljanje na teren!

Korak 4: Implementacija + zaključci

Nakon što to dovršite, možete se opustiti i opustiti te uživati u gledanju svojih hiper-lokalnih vremenskih podataka uživo na svim sljedećim platformama!

• ThingSpeak
• WeatherUnderground
• WeatherCloud

Gore navedene specifične veze odnose se na moje vremenske podatke, ali ako i vi napravite ovaj projekt, molimo vas da uključite i veze na svoje uređaje-zaista bih volio vidjeti kako se ova mreža koju su stvorili ljudi proširuje!