ADS1115 InstESRE Piranometar: 14 koraka (sa slikama)

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

Piranometar mjeri zračenje Sunca (moć/područje, u osnovi "svjetlina") na površini. Unatoč sličnim imenima, potpuno se razlikuje od pirometra, pa zastanite ovdje ako je to ono što tražite.

Ovaj Instructable opisuje kako izgraditi i testirati modificiranu verziju kompleta za piranometar koji nudi dr. David Brooks s Instituta za istraživanje i obrazovanje o znanosti o Zemlji (InstESRE):

www.instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm

Ova verzija InstESRE piranometra povezuje se s Arduinom pomoću analogno-digitalnog pretvarača (ADC) ADS1115 i također podržava korekciju temperature pomoću senzora temperature TMP36 koji se nalazi zajedno s fotodiodom.

IV Swinger 2 IV mjerač krivulja podržava ovaj dizajn piranometra kao opcijski senzor, a to je bio motiv za izmjene. Međutim, budući da bi drugi korisnici InstESRE -ovog piranometra mogli biti od koristi, ovaj Instructable opisuje dizajn neovisno o projektu IV Swinger 2.

Sljedeće spremište GitHub sadrži dokumentaciju i softver:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Piranometar

Prije nego nastavite, preuzmite i pročitajte dokument. Dokument sadrži samo tekstualnu verziju koraka u ovom Instructableu i može se koristiti kao kontrolni popis tijekom izgradnje. Također opisuje kako naručiti komplet od dr. Brooksa i koje dodatne dijelove kupiti. Oni se ne ponavljaju u ovom Uputu.

Korak 1: Skupite alate

Koristio sam alate prikazane na fotografiji.

Korak 2: Pripremite kućište

• Umetnite držač u rupu na kraju kućišta. Upotrijebite mali tupi predmet poput malog odvijača. Pazite da ne prerežete držač. (Držač je predmet od meke gume u obliku slova O.) _
• Nanesite malu količinu super ljepila po unutrašnjosti veće od dvije rupe na vrhu kućišta. Umetnite razinu mjehurića s unutarnje strane kućišta. Uvjerite se da su ramena sjedala u razini mjehurića čvrsto naslonjena na vrh kućišta. Odložite kućište naopako, kako bi se ljepilo osušilo nekoliko minuta. [NAPOMENA: razina mjehurića nije potrebna za aplikaciju IV Swinger 2 i nije prikazana na fotografijama.] _

Korak 3: Pripremite fotodiodu i difuzor

• Provjerite jesu li PDB-C139 fotodiodne žice ravne i paralelne jedna s drugom, po potrebi izvršite prilagodbe. _
• Umetnite PDB-C139 fotodiodu u LED držač. Trebao bi sjesti na mjesto. NEMOJTE koristiti nikakvo super ljepilo. _
• S fotodiodnim vodičima PDB-C139 usmjerenim prema gore, a s duljim vodičem ulijevo, a kraćim udesno, VRLO MALO savijte oba vodiča od sebe. _
• Umetnite sklop fotodiode u cijev kućišta s vrha. Opet, NE koristite nikakvo super ljepilo. Provjerite je li vrh diode čist i bez prašine. _
• Uzmite teflonski disk raspršivača papirnatim ubrusom ili maramicom i nježno trljajte obje površine kako biste uklonili svu prašinu ili nečistoće koje bi mogle biti prisutne. Umetnite disk u udubljenje na vrhu cijevi kućišta. NEMOJTE koristiti nikakvo super ljepilo. Ako je jako labav, morat ćete kasnije koristiti malo ljepila, ali ipak. _
• Okrenite sklop naopako (vodi usmjereni prema gore, jedan duži ulijevo). Pazite da disk raspršivača nije ispao. Pomoću 4 komada trake držite je na tvrdoj, glatkoj radnoj površini. Traka bi trebala biti ispod obrađenog ruba cijevi. Omotajte još jedan komad trake oko cijevi. _

Korak 4: Dodajte TMP36 (izborno)

• Umetnite TMP36 u otvor na bliskoj strani vodiča fotodiode, s ravnom stranom TMP36 prema vodovima, a zaobljenom stranom prema stijenci cijevi. Pritisnite ga prema dolje za krajeve žica. Trebao bi se lijepo uklopiti s minimalnim otklonom vodova fotodiode. _
• Uklonite TMP36, nanesite super ljepilo na njegovu gornju, ravnu i zaobljenu stranu i odmah ga umetnite natrag u rupu u istom položaju. Koristite samo toliko ljepila da se zalijepi za LED držač, diodne diode i unutar cijevi, ali nemojte ga koristiti toliko da bi mogao teći oko fotodiode. Brzo ga utisnite u rupu da ga ljepilo ne uhvati prije nego što skroz uđe. _
• Namjestite dva vodiča fotodiode i tri vodiča TMP36 tako da svi budu usmjereni što je moguće više prema gore _

Korak 5: Cijev osjetnika ljepila zalijepite u kućište

• Nanesite malo super ljepila na obrađeni rub cijevi, a zatim odmah spustite kućište preko toga, tako da se cijev zalijepi u rupu na kućištu. Duga dimenzija kućišta trebala bi biti u skladu s redovima vodiča koji prolaze kroz rupu, a krajnja rupa s uloškom trebala bi biti s vaše desne strane. Provjerite je li cijev potpuno postavljena u rupu. _
• Koristite neku traku da biste držali kućište na mjestu tako da bude ravno, a cijev okomita na njega._

Korak 6: Dodajte ploču ADS1115

• Nanesite mrlju superljepila na stražnju stranu ploče ADS1115 točno u sredinu. Brzo, ali oprezno, spustite ploču ADS1115 prema dolje s dužim vodičem za fotodiode koji prolazi kroz otvor A0, a kraćim koji prolazi kroz otvor A1. Tri vodiča TMP36 nalazit će se uz rub ploče ADS1115 i mogu se malo skrenuti. Podesite položaj ploče ADS1115 tako da su rupe A0 i A1 centrirane iznad otvora za cijev i držite ploču na mjestu oko minute tako da se lijepi za kućište._
• Ostavite ovo netaknuto nekoliko sati kako bi se ljepilo sigurno osušilo. Do tada nemojte nastaviti sa sljedećim koracima._

Korak 7: Dodajte otpornik opterećenja

• Prerežite oba kabela otpornika na 1 cm. Savijte 2 mm na kraju svake žice pod pravim kutom i umetnite te krajeve od 2 mm u rupe A0 i A1 ploče ADS1115, uz elektrode za fotodiode. Razlog za duljinu od 2 mm je u tome što nema mogućnosti da krajevi mogu dotaknuti vodiče TMP36 ili drugu žicu fotodiode ispod ploče._
• Lemljenje otpornika i fotodiode vodi do rupa A0 i A1._
• Odrežite vodiče fotodiode._

Korak 8: Lemljenje TMP36 srednjeg olova na A2 (izborno)

• Lagano savijte dva vanjska vodiča TMP36 dalje od ruba ploče ADS1115._
• Kliještima s dugim nosom pažljivo savijte srednji kabel TMP36 prema otvoru A2 i lemite ga u rupu. Možda će vam trebati mali komad ogoljene žice za spajanje u rupi za lemljenje ako vod nije dovoljno dugačak da zapravo uđe u rupu. Uvjerite se da ovaj kabel ne dolazi u dodir s lemilicom A1 ili žicom fotodiode._

Korak 9: Pripremite kabel

• Odlijepite cijeli sklop s radne površine _

• Protresite ga kako ne biste ispali teflonski disk. Ako se to dogodi, odložite disk za sada.

  _

• Odrežite ženski kraj kabela. Gurnite odrezani kraj kroz uložak u kućište i izvucite ga. Ne brinite što ćete ga previše povući, kasnije ćete ga moći izvući. Koristite kap sapuna za suđe ako je teško provući._
• Odrežite vanjski omotač kabela na odrezanom kraju kako biste otkrili četiri žice iznutra, pazeći da ne oštetite izolaciju na unutarnjim žicama. Odrežite najmanje 2 cm omotača._
• Skinite 8 mm izolacije s unutarnje četiri žice i uvijte krajeve svake._
• Zakačene vrhove "kositrite" zagrijavanjem lemilicom i nanesite malo lemljenja na niti._
• Pomoću digitalnog multimetra (DMM) odredite povezanost unutarnjih žica i četiri dijela 3,5 mm utikača na drugom kraju kabela. Zapišite boje: Boja: Savjet: _ [+5V] Prsten 1: _ [SCL] Prsten 2: _ [SDA] Rukav: _ [GND] NAPOMENA: ove se boje gotovo sigurno neće podudarati s bojama na dijagramu povezivanja, pa je ovo vrlo važno._
• Izvucite kabel natrag kroz gumeni uložak sve dok izolacija unutarnjih žica ne dosegne VDD rupu na ploči ADS1115. _

Korak 10: Lemite kabelske žice i spojnu žicu na ADS1115

• Odrežite sljedeće duljine spojne žice (potrebno samo za TMP36)

  • Crna, 2,5 cm
  • Crvena, 2,5 cmStrak 6 mm sa svakog kraja svakog._
• Lemite kabelsku žicu koja je spojena na utikač (+5V) na rupu VDD -a, zajedno s jednim krajem crvene žice od 2,5 cm._
• Lemite kabelsku žicu koja je spojena na utičnicu (GND) na rupu GND, zajedno s jednim krajem crne žice od 2,5 cm._
• Lemite kabelsku žicu koja je spojena na utični prsten 1 (SCL) u SCL rupu._
• Lemite kabelsku žicu koja je spojena na utični prsten 2 (SDA) u otvor za SDA. _

Korak 11: Lemljenje TMP36 Napajanje/uzemljenje (opcionalno)

• Drugi kraj crne žice od 2,5 cm (iz rupe GND) lemite na kabel TMP36 s desne strane. Pazite da ne dodiruje srednji vod._
• Lemite drugi kraj crvene žice od 2,5 cm (od otvora za VDD) do lijevog vodiča TMP36. Pazite da ne dodiruje srednji vod._

Korak 12: Prerežite i lemite žice na Jack

• Izrežite četiri spojne žice. Učinite ih dovoljno dugima za bilo koje kućište u koje ćete stavljati Arduino (9 cm za IV Swinger 2):

  • Crno: _
  • Crvena: _
  • Plava: _
  • Zeleno: _ Odmaknite se 1 cm od kraja svakog._
• Umetnite utikač kabela u utičnicu od 3,5 mm._
• Pomoću DMM -a odredite koji je spoj za lemljenje na stražnjoj strani utičnice od 3,5 mm povezan s otvorom za VDD na ploči ADS1115. Zavrnite CRVENU žicu na tu vezu za lemljenje na utičnici._
• Pomoću DMM -a odredite koji je spoj za lemljenje na stražnjoj strani priključnice od 3,5 mm spojen na otvor GND na ploči ADS1115. Zavrnite CRNU žicu na tu lemnu vezu na utičnici._
• Pomoću DMM -a odredite koji je spoj za lemljenje na stražnjoj strani utičnice od 3,5 mm spojen na SCL rupu na ploči ADS1115. Zavrnite PLAVU žicu na tu vezu za lemljenje na utičnici._
• Pomoću DMM -a odredite koji je spoj za lemljenje na stražnjoj strani priključnice od 3,5 mm spojen na SDA rupu na ploči ADS1115. Okrenite ZELENU žicu na onu vezu za lemljenje na utičnici._

• Pomoću DMM -a potvrdite veze. Ispitajte kontinuitet od kraja spojne žice do rupe ADS1115. Istodobno, provjerite nema li kontinuiteta za ostale tri.

  • Crveno do VDD: _
  • Crna prema GND: _
  • Plavo prema SCL: _
  • Zelena za SDA: _
• Lemiti sve četiri žice za spajanje na utičnicu od 3,5 mm _

Korak 13: Završna montaža

• Stavite kabelsku vezicu oko kabela i pomoću kliješta čvrsto je zategnite uz utor na unutarnjoj strani kućišta. Trim._
• Pričvrstite poklopac kućišta._
• Upotrijebite mali komad finog abrazivnog papira koji je uključen u komplet i nježno kružnim pokretima trljajte površinu teflona, tek toliko da uklonite "sjaj" s diska._
• Ako disk od teflonskog difuzora nije dobro uskočio u udubljenje, upotrijebite MALO količine superljepila oko udubljenja da biste ga držali. Pazite da ne nalijepite ljepilo na fotodetektor! Čačkalica može biti korisna za nanošenje superljepila, ali brzo se kreće. Pomoću male stezaljke držite je dok se ljepilo osuši._
• Povežite se s Arduinom: Spojite četiri žice sa stražnje strane utičnice od 3,5 mm na Arduino kao što je prikazano na fotografijama._

Korak 14: Pokretanje testova i kalibracija

Dokument u spremištu GitHub opisuje kako učitati i pokrenuti testove. Također opisuje što je potrebno za kalibriranje piranometra.