Alaska Datalogger: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Alaska on ilmastonmuutoksen etenemisen reunalla. Sen ainutlaatuinen asema, jossa on melko koskematon maisema, jossa on erilaisia hiilikaivoskanaria, mahdollistaa paljon tutkimusmahdollisuuksia. Ystävämme Monty on arkeologi, joka auttaa lasten leireillä osavaltiossa hajallaan olevissa alkuperäiskylissä-Culturalalaska.com. Hän on rakentanut näiden lasten kanssa välimuistipaikkoja ruoan historialliseen säilyttämiseen ja halusi tapaa seurata lämpötilaa, jonka hän voisi jättää noin 8 kuukaudeksi talveksi. Alaskan ruokakätkö on suunniteltu estämään karhun sisäänpääsy, ja se voidaan joko haudata tai kiinnittää pieneen hyttimäiseen rakenteeseen pylväillä. Valitettavasti ilmaston lämpeneminen tekee monet näistä kätevistä jääkaappimalleista enemmän kuin mikroaaltouuni tänä kesänä-rehellisesti sanottuna täällä on todella kuuma! Siellä on paljon kaupallisia tiedonkeruukoneita, mutta Alaska tarvitsi oman DIY -tuotemerkkinsä: Vedenpitävä, Kaksi vedenpitävää anturia pitkillä viivoilla, jotka voivat olla välimuistissa, ja toinen, joka asetetaan pinnalle, Jotain rakennettavaa lapsille STEM -ohjelmalla, Minimal huolto, pitkäaikainen akku, helppo ladata SD -kortilta, 3D -tulostettava, ladattava, reaaliaikainen kello ja halpa.

Suunnittelu on täysin tulostettavissa millä tahansa 3D -tulostimella, ja olen suunnitellut piirilevyn, jonka voit tilata ja täyttää helposti hankittavilla komponenteilla. Akku on yleinen 18650, jonka pitäisi kestää noin vuosi ja lukemat 12x/päivä, ja lataus tapahtuu vain kytkemällä virtaa päiväksi. Se on suunniteltu (Fusion 360) O-renkaan ympärille, jota käytetään talon vedenpuhdistimissa, joten se on helppo hankkia, ja silikonirasvalla ja hyvin asetettujen pulttien kiristämisen pitäisi suojata Alaskan talvea, jos se tulee tänä vuonna.

Vaihe 1: Kerää tarvikkeesi

Adafruitin upeat mallit muodostavat suurimman osan levyn osista-ne ovat hieman kalliimpia, mutta erittäin toimivia ja luotettavia. (Minulla ei ole taloudellisia siteitä mihinkään yritykseen…) Käytin Creality CR10 -tulostinta 3D -osissa. Kaksi kytkintä ovat vedenpitäviä.

1. Vktech 5kpl 2M vedenpitävä digitaalinen lämpötila -anturianturi DS18b20 $ 2

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

3. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout 5 dollaria

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger 22 dollaria Voit käyttää myös MO -versiota, mutta akun varaustaso on eri tapissa ja se on vaihdettava ohjelmistossa.

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

6. Kestävä metallinen päälle/pois -kytkin, jossa on sininen LED -rengas - 16 mm sininen päälle/pois $ 5

7. Kestävä metallipainike, jossa on sininen LED -rengas - 16 mm sininen hetkellinen 5 dollaria

8. Erilaisia pikaliittimiä kokoamisen helpottamiseksi

9. 18650 Akku 5 dollaria

10. Kapteeni O-rengas-Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF Vesisuodattimen vaihto

Vaihe 2: Rakenna se

Kotelo on rakennettu Westinghousen koko talon vesisuodattimen helposti saatavilla olevan O-renkaan ympärille. Rengas liukuu silikonivoiteltuun uraan kotelon kahden painetun puoliskon väliin. Kotelon pohjassa on tilaa 18650-paristolle ja kahdelle vedenpitävälle ohjauskytkimelle-on myös reikä kaapeleiden ulostuloa varten. Alla kaksi ylä- ja alapuoliskon tiedostoa.

Alaosa on viimeistelty ottamalla noin 4 mm tai vastaavan kokoiset nailonpultit ja irrottamalla niiden päät ja sementoimalla ne tukipilareihin, jotka on porattu niiden mukauttamiseksi. Käytä sopivaa pituutta, jotta ylhäällä olevat nailonlakan mutterit peittävät ne vain, kun molemmat puolikkaat on yhdistetty. Sekä ylä- että alaosa on painettava tuella. Ylempi osa viimeistellään liimaamalla pyöreä muovinen ikkuna, joka on valmistettu ohuesta leksaanista.

Vaihe 3: Johdotus

Piirilevyn kokoaminen on melko yksinkertaista. Suunnittelin levyn Eaglessa ja lähetin sen PCBwaylle valmistettavaksi-rehellisesti sanottuna se on halvin asia koskaan. Jos haluat vetää sen helposti, seuraa Brd-tiedoston piirikaaviota. Pieni LED -näyttö on liitetty levyn I2C -liitäntöjen kautta virran ja maan kanssa. Järjestelmän ydin on TPL5111, joka on kytketty suoraan akkuun ja pysyy päällä koko ajan. Siinä on valittavissa oleva ajastin (muuttuva vastus), joka herättää järjestelmän joka 2. tunti sekunnin välein ottamalla Feather -moduulin aktivointitapin käyttöön. RTC kommunikoi samalla I2C-väylällä kuin LED-niillä on eri osoitteet. Höyhen on myös kytketty 18650 -akkuun JST -kaapelilla virtakytkimen kautta, jotta järjestelmästä katkaistaan virta. Tämä mahdollistaa höyhenen sisäänrakennetun lataamisen, kun akku on vähissä, kytkemällä höyhenen mikro -USB. Aina kun lataat uutta ohjelmistoa Featheriin, sinun on muistettava käynnistää TPL5111 painamalla sen painiketta, muuten Feather ei vastaa USB -käynnistyspuheluun. Painike on suunniteltu tuottamaan virtaa LED -näytölle vain, kun sitä painetaan, ja myös lähettämään korkean signaalin TPL5111: lle, jonka avulla sulka voi käynnistyä niin kauan kuin painiketta painetaan. Tämä rajoittaa näytön ollessa päällä - sitä käytetään vain lämpömittarien tilan, akun varaustason ja kellonajan/päivämäärän sekä rakennettavan kokotiedoston tarkistamiseen. Viimeinen johdotuskappale on kaksi anturia, jotka on sijoitettu viimeisen porauskohdan läpi alaosassa. Ne yhdistettiin JST 3 -nastaisilla liittimillä irrottamisen helpottamiseksi. Olen laiminlyönyt sijoittaa 4,7K vastuksen levylle datan ja jännitteen nastan liittämiseksi lämpötila -anturiväylään. Joten tämä on tehtävä yhdessä levyn anturiliitäntäkohdista-ne on merkitty, joten sen pitäisi olla helppoa. Molemmat menevät samaan höyhen GPIO -nastaan, joten tarvitaan vain yksi vastusliitäntä.

Vaihe 4: Ohjelmoi se

Ohjelma on erittäin helppo ymmärtää. SD -kirjasto on tarkoitettu sulkulevylle rakennetun SD -korttitiedoston hyödyntämiseen. OneWire- ja Dallas Temp -kirjastot ovat tarkoitettu yksijohtimisten lukemien saamiseen lämpöanturista. DonePin ilmoittaa TPL5111: lle, että kaikki tietojen lukeminen on suoritettu ja että Featherboard on poistettu käytöstä. VBatpin on höyhenen tappi, jossa on jännitteenjakaja Lipo -akun arvon lukemiseksi. Asciiwire -kirjastossa on LED -näyttö. Tässä tapauksessa OneWireBus on GPIO -nasta 6. Tämän Dataloggerin SD -tiedostojärjestelmä määrittää tiedoston ANALOG02. TXT keräämään kaikki tiedot. Se avaa saman tiedoston joka kerta ja vain lisää siihen. Päästäksesi eroon vanhoista tiedoista sinun on poistettava siru SD-kortin pidikkeestä ja ladattava se tietokoneeseen-esimerkiksi EXCEll-laskentataulukkoon. Tämä on helppo tehdä laskentataulukon DATA -tuontiosion avulla. Tiedostot poistetaan sirulta ja kun sulka avaa sen uudelleen, se rakentaa uuden. Seuraavaksi tulee RTC: n aika/päivämäärä -asetus. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); poista kommenttimerkit asettaaksesi RTC: n käynnistysajalle ja ohjelmoi sitten siru uudelleen tällä kommentoidulla rivillä niin, että seuraavan kerran kun tietokone käynnistyy, se ei käytä samaa käynnistysaikaa uudelleen sen sijaan, että se antaisi akulla tuetun ajastimen täyttää sen silmukka () -osa avaa SD -tiedoston, hakee päivämäärän/kellonajan, lukee ja muuntaa molemmat anturit, laskee akun varaustason ja kirjoittaa sen SD -kortille. Se tekee donePinin korkealle sammuttaakseen sekvenssin.

Vaihe 5: Käytä sitä

Akku on ladattu täyteen kytkemällä sulka MicroUSB -pistokkeeseen. Lataus-LED syttyy, kunnes se on ladattu täyteen-se on hidas. Tuore SD -kortti ilman ANALOG02. TXT -korttia asetetaan sirunpitimeen. Kansi on asennettu ja viisi mutteria ruuvataan kiinni kumitiivistettä vasten. Virtapainike kytketään päälle ja noin 4 sekunnin kuluttua painike pidetään painettuna. Se näyttää nopeasti ensin oletuslämpötilan ja näytön tyhjennyksen jälkeen näyttää T1 ja T2 lämpömittarien lähtöinä. Voit lämmittää yhden kädelläsi, jotta se voidaan merkitä T1 ja T2. Näytössä näkyvät myös lukematunti, minuutti, sekunti, päivä, kuukausi ja vuosi sekä akun varaustaso ja kuinka suuri tiedosto on tässä vaiheessa. Tämä tarkistus tehdään varmistaakseen, että kaikki toimii hyvin, ennen kuin lähdet 8 kuukaudeksi. Vapauta painike ja aseta anturit sinne, missä haluat lämpötilamittausten suoritettavan. Ne ovat vedenpitäviä ja toivottavasti myös koneesi. Tämä koneiden ensimmäinen retki on Iliamna Alaskassa, missä se on maan alla ensi huhtikuuhun asti. Varhaisessa testauksessa tämän kokoisen akun todettiin riittävän hyväksi vähintään 1 1/2 vuodeksi 12 lukemalla päivässä, kaikki johtuen TPL5111: n tehosta. Ilmaston lämpenemistutkimukset ovat erittäin tärkeitä kaikille, jotta he voivat olla mukana-mene ulos ja tee jotain tieteellistä!