Alaska Datalogger: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Aljaska je na rubu napredovanja klimatskih promjena. Njegov jedinstveni položaj s prilično netaknutim krajolikom naseljenim raznim kanarincima rudnika ugljena omogućuje mnoge mogućnosti istraživanja. Naš prijatelj Monty je arheolog koji pomaže u kampovima za djecu u izvornim selima razasutim po državi--Culturalalaska.com. Gradio je predmemorije za povijesno čuvanje hrane s tom djecom i želio je način praćenja temperature koji bi mogao ostaviti oko 8 mjeseci zime. Skladište hrane na Aljasci dizajnirano je da spriječi ulazak Medvjeda i može se zakopati ili učvrstiti u malu konstrukciju nalik na kolibu na stupovima. Nažalost, zagrijavanje klime čini mnoge od ovih zgodnih dizajna hladnjaka više poput mikrovalne ovog ljeta-iskreno ovdje je jako vruće! Postoji puno komercijalnih strojeva za bilježenje podataka, ali Aljasci je trebao vlastiti DIY brand: vodootporan, dva vodootporna senzora na dugim redovima koji bi mogli biti u predmemoriji, a drugi za polaganje na površini, nešto što se može graditi za djecu sa STEM programom, minimalno održavanje, dugotrajna baterija, jednostavno preuzimanje sa SD kartice, 3D ispis, punjivo, sat u stvarnom vremenu i jeftino.

Dizajn je potpuno ispisiv s bilo kojeg 3D pisača, a ja sam napravio dizajn za PCB koji možete naručiti i napuniti komponentama koje se lako dobivaju. Baterija je generičke 18650 koja bi trebala trajati otprilike godinu dana s 12x očitanjima dnevno, a punjenje se vrši jednostavnim uključivanjem napajanja na jedan dan. Dizajniran je (Fusion 360) oko O-prstena koji se koristi u kućnim pročišćivačima vode pa ga je lako nabaviti, a silikonskom mašću i zatezanjem dobro postavljenih vijaka trebao bi pružiti zaštitu za zimu na Aljasci ako dođe ove godine …

Korak 1: Prikupite zalihe

Čudesni Adafruit dizajn čini većinu komponenti na ploči-malo su skuplji, ali su vrlo izvodljivi i pouzdani. (Nemam nikakvih financijskih veza s bilo kojom tvrtkom …) Za 3D dijelove koristio sam pisač Creality CR10. Dva prekidača su vodootporna.

1. Vktech 5kom 2M vodootporna digitalna sonda osjetnika temperature DS18b20 2 USD

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

3. Adafruit TPL5111 prekidač timera male snage 5 USD

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger 22 USD Također možete koristiti MO verziju, ali razina napunjenosti baterije je na drugom pinu i morate je promijeniti u softveru.

5. IZOKEE 0,96 '' I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED 4 USD

6. Robusni metalni prekidač za uključivanje/isključivanje s plavim LED prstenom - 16 mm plavo za uključivanje/isključivanje 5 USD

7. Robustan metalni gumb s plavim LED prstenom - 16 mm plavi trenutak 5 USD

8. Raznoliko brzo povezivanje za jednostavnu montažu

9. Baterija 18650 $ 5

10. Kapetanski O-prsten-Zamjena filtera za vodu Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF

Korak 2: Izgradite ga

Dizajn kućišta izgrađen je oko lako dostupnog o-prstena iz standardnog filtera za vodu cijele kuće Westinghouse. Prsten klizi u utor podmazan silikonom između dvije ispisane polovice kućišta. Na dnu kućišta ima mjesta za bateriju 18650 i dva vodootporna upravljačka prekidača-tu je i otvor za izlaz kabela za tempirane sonde. Dvije datoteke za gornju i donju polovicu nalaze se ispod.

Donji dio dovršen je uzimanjem nekih najlonskih vijaka veličine 4 mm ili ekvivalentne veličine, uklanjanjem njihovih glava i cementiranjem u potporne stupove koji su izbušeni da ih se smjesti. Upotrijebite odgovarajuću duljinu tako da ih najlonske matice na vrhu prekriju samo kad se dvije polovice spoje. I gornji i donji odjeljak moraju biti ispisani s podrškom. Gornji dio upotpunjen je lijepljenjem u okrugli plastični prozor od tankog leksana.

Korak 3: Povežite ga žicom

Sastavljanje PCB -a prilično je jednostavno. Dizajnirao sam ploču u Eagleu i poslao je na PCBway za proizvodnju-iskreno najjeftinija stvar ikada. Ako to želite jednostavno povezati, jednostavno slijedite dijagram spoja u datoteci Brd. Mali LED zaslon pričvršćen je putem I2C priključaka na ploči zajedno s napajanjem i masom. Srce sustava je TPL5111 koji je spojen izravno na bateriju i ostaje uključen cijelo vrijeme. Ima birač vremena (promjenjivi otpornik) koji budi sustav svaka 2 sata do svake sekunde omogućujući iglu za omogućavanje na modulu Feather. RTC komunicira putem iste I2C sabirnice kao i LED-imaju različite adrese. Pero je također spojeno na bateriju 18650 pomoću JST kabela putem prekidača za uključivanje/isključivanje kako bi se isključilo sve napajanje sustava. To omogućuje ugrađeno punjenje pomoću pera kada se baterija isprazni uključivanjem mikro USB -a u pero. Kad god učitate novi softver na Feather, morate se sjetiti pokretanja TPL5111 pritiskom na njegovu tipku, u protivnom Feather neće odgovoriti na poziv za pokretanje USB -a. Tipkalo je dizajnirano za napajanje LED zaslona samo kada se pritisne, a također i za slanje visokog signala na TPL5111 koji omogućuje uključivanje pera onoliko dugo koliko ste pritisnuli gumb. To se radi kako bi se ograničilo vrijeme uključivanja zaslona - koristi se samo za provjeru statusa temp sondi, razinu baterije i vrijeme/datum te datoteku veličine koju gradite. Posljednji komad ožičenja su dvije sonde koje se postavljaju kroz posljednje mjesto za bušenje na donjoj polovici. Oni su spojeni s JST 3 -pinskim konektorima radi lakšeg uklanjanja. Zanemario sam postaviti 4,7K otpornik na ploču za povezivanje pina za podatke i napon na sabirnici osjetnika temperature. Stoga se to mora učiniti na jednoj od priključnih točaka senzora na ploči-označene su tako da bi trebalo biti jednostavno. Obojica idu na isti GPIO pin na Perju pa je potrebna samo jedna veza otpornika.

Korak 4: Programirajte ga

Program je vrlo lako razumljiv. SD knjižnica služi za korištenje datoteke SD kartice koja je ugrađena u pernatu ploču. Knjižnice OneWire i Dallas Temp služe za uklanjanje jednožilnih očitanja s vremenskih sondi. DonePin će obavijestiti TPL5111 da su čitajući podaci dovršeni i da je u redu onemogućiti Featherboard. VBatpin je igla na perju koja na sebi ima razdjelnik napona za očitavanje vrijednosti Lipo baterije. Knjižnica Asciiwire treba pokrenuti LED zaslon. OneWireBus je GPIO pin 6 u ovom slučaju. SD datotečni sustav za ovaj Datalogger postavlja datoteku ANALOG02. TXT za prikupljanje svih podataka. Svaki put otvara istu datoteku i samo je dodaje. Da biste se riješili starih podataka, morate izvaditi čip iz držača SD kartice i preuzeti ga na računalo-na primjer u EXCEll tablicu. To se lako postiže pomoću odjeljka Uvoz podataka u proračunskoj tablici. Datoteke se zatim uklanjaju iz čipa, a kad ih pero opet otvori, gradi novu. Slijedi postavka vremena/datuma za RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); uklonite znakove komentara za postavljanje vašeg RTC -a na vrijeme pokretanja, a zatim ponovno programirajte čip s ovom komentiranom linijom tako da sljedeći put kada se računalo podigne ne koristi ponovno vrijeme pokretanja umjesto da dopušta svom mjeritelju vremena koji podržava bateriju da ga napuni in. Odjeljak loop () otvara SD datoteku, dobiva datum/vrijeme, čita i pretvara oba senzora, izračunava razinu napunjenosti baterije i zapisuje je na SD karticu. Zatim čini donePin visokim da isključi niz.

Korak 5: Upotreba

Baterija se potpuno napuni priključivanjem pera u utičnicu MicroUSB. LED indikator punjenja svijetlit će dok se potpuno ne napuni-sporo. Svježa SD kartica bez ANALOG02. TXT stavlja se u držač čipa. Poklopac je instaliran i pet matica je pričvršćeno uz gumenu brtvu. Gumb za uključivanje je uključen i nakon otprilike 4 sekunde pritisnut je gumb. Brzo će se prvo prikazati zadana temperatura, a nakon brisanja zaslona prikazat će se T1 i T2 kao izlazi sondi za temp. Možete ga zagrijati rukom tako da može biti označen kao T1 i T2. Zaslon će također prikazati SAT, Minutu, Sec, Dan, Mjesec i Godinu očitanja, kao i razinu napunjenosti baterije i koliko je vaša datoteka u ovom trenutku velika. Ova se provjera provodi kako bi se provjerilo da li sve radi dobro prije nego što je ostavite na 8 mjeseci. Otpustite gumb i postavite sonde na mjesto gdje želite da se izvrše mjerenja temperature. Vodootporni su i nadamo se da je to vaš stroj. Početni izlazak ovih strojeva bit će u Iliamni na Aljasci, gdje će biti pod zemljom do sljedećeg travnja. Na ranim testiranjima pokazalo se da je ova veličina baterije dovoljno dobra za najmanje 1 1/2 godinu pri 12 očitanja dnevno, a sve zbog povezivanja snage TPL5111. Studije globalnog zatopljenja vrlo su važne za svakoga s kim se bave-izađite van i bavite se znanošću!