Yksinkertainen sisätilojen observatorio: 9 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämä projekti näyttää sinulle, kuinka tehdä yksinkertainen observatorio olemassa olevilla ja helposti hankittavilla antureilla. Itse asiassa rakensin tämän yhdelle oppilaalleni. Opiskelija haluaa tietää, miten auringonvalo vaikuttaa huoneen lämpötilaan ja kosteuteen. Tässä projektissa kiinnostavia fyysisiä määriä ovat (1) valon voimakkuus, (2) kosteus, (3) lämpötila ja (4) ilmanpaine. Näiden tietojen avulla voit tehdä muita järjestelmiä tai laitteita ilmastointilaitteen, kostuttimen tai lämmittimen ohjaamiseksi mukavan huoneympäristön luomiseksi.

Vaihe 1: Anturien valmistelu

Voit rakentaa piirin seuraavilla antureilla tai yksinkertaisesti ostaa kyseisten antureiden tai moduulikorttien moduulilevyt.

1. Ympäristön valoanturi TEMT6000 (tietolomake PDF)

2. Paine ja lämpötila BMP085 tai BMP180 (*ne ovat vanhoja tuotteita, saatat joutua etsimään muita vaihtoehtoja) (oppimisasiakirja Adafruitilta)

3. Lämpötila- ja kosteusanturi DHT11 (oppimisasiakirja Adafruitilta)

4. UV-valoanturi GUVA-S12SD (tuotesivu PDF)

Anturien käyttöä varten olen liittänyt joitain viittauslinkkejä. Saatat löytää hyödyllisiä opetusohjelmia ja viitteitä Internetistä.

Vaihe 2: Pääprosessorin valmistelu

Olen valinnut Arduino Uno -levyn testaamaan järjestelmää ja koodausta. Huomasin kuitenkin, että atmega328P: llä ei ole tarpeeksi muistia koodin tallentamiseen ja suorittamiseen, jos lisää antureita lisätään. Siksi suosittelen, että voit käyttää atmega2560 Arduino -korttia, kun tarvitset enemmän kuin 4 anturia.

Mikro -ohjain (MCU):

· Atmega328P -kortti Arduinolle

· Tai Atmega2560 -kortti Arduinolle

Vaihe 3: Järjestelmän valmistelu

Haluaisin mitata joitain fyysisiä ominaisuuksia ulkona ja sisällä. Lopuksi liitin seuraavat anturit Atmega2560 -korttiin.

Sisäilma:

1. Paine ja lämpötila BMP180 x 1 kpl

2. Lämpötila- ja kosteusanturi DHT11 x 1 kpl

Ulkoilma:

1. Ympäristön valoanturi TEMT6000 x 1 kpl

2. Paine ja lämpötila BMP085 x 1 kpl

3. Lämpötila- ja kosteusanturi DHT11 x 1 kpl

4. UV-valoanturi GUVA-S12SD x 1 kpl

Saatat huomata, että käytin erilaisia antureita paineen mittaamiseen. Se johtuu vain siitä, että minulla ei ole BMP180 -moduulilevyä piirin rakentamisen aikana. Suosittelen käyttämään samoja antureita, jos tarvitset tarkan mittauksen ja oikeudenmukaisen vertailun.

Vaihe 4: Tietojen kirjaamisen valmistelu

Lisäksi haluaisin laitteen tallentavan tiedot ilman yhteyttä tietokoneeseen. Lisäsin tiedonkeruumoduulin reaaliaikaisella kellolla. Seuraavassa on tietoja tiedonkeruusta ja johtojen liittämisestä.

· Sd-kortti

· CR1220 -kolikkoakku

· Arduinon tiedonkeruumoduuli (Adafruitin oppimisasiakirja)

Vaihe 5: Työkalujen valmistelu

Seuraavassa on joitain työkaluja tai laitteita, joita tarvitaan piirin rakentamiseen.

• 30AWG Käärintätyökalu
• Juotin
• Juotoslanka (ei johtoa)
• Leipälauta
• 2,54 mm otsat
• Hyppyjohdot
• Käärintälangat (30AWG)
• Kuuma liima
• 3D -tulostus (jos tarvitset kotelon laitteellesi)
• Arduino IDE (tarvitsemme tämän mikro -ohjainkortin ohjelmoimiseksi)

Vaihe 6: Nollaa DS1307 -reaaliaikainen kello (RTC) tiedonkeruumoduulissa

Haluaisin käyttää tietoja tieteellisiin kokeisiin. Siten oikea mittausaika on tärkeä tietojen analysoinnissa. Viive () -toiminnon käyttäminen ohjelmoinnissa aiheuttaisi mittausvirheen ajansiirrossa. Päinvastoin, en tiedä kuinka tehdä tarkkaa reaaliaikaista mittausta vain Arduino -alustalla. Näytteenottoaikavirheen välttämiseksi tai mittausvirheen minimoimiseksi haluaisin ottaa jokaisesta mittausnäytteestä aikatietueen. Onneksi tiedonkeruumoduulissa on reaaliaikainen kello (RTC). Voimme käyttää sitä datanäytteenottoajan antamiseen.

Käytän RTC: tä noudattamalla ohjeita (linkkiä) RTC: n nollaamiseen. Suosittelen tekemään tämän ensin Arduino Uno -levyn kanssa. Tämä johtuu siitä, että sinun on muutettava piiriä, kun Atmega2560 -korttia käytetään (I2C -liitäntä on erilainen). Kun olet asettanut RTC: n, älä poista cr1220 -akkua. Tarkista samalla akun kunto ennen tietojen kirjaamista.

Vaihe 7: Yhteys

Olen erottanut sisä- ja ulkomittauksen. Olen siis tehnyt kaksi otsikkoa kahden eri anturiryhmän liittämiseksi. Käytin tiedonkeruumoduulin tyhjää tilaa otsikoiden asentamiseen. Piiriliitännän suorittamiseksi käytän sekä juottamista että käärimistä. Käärintäprosessi on puhdas ja kätevä, ja juotosliitos on vahva ja turvallinen. Voit valita miellyttävän tavan rakentaa piiri. Jos käytät Atmega2560 -korttia, varmista, että olet rakentanut hyppyliitännän SDA- ja SCL -nastoille. Tietojen kirjauskilven RTC -liitäntä on yhdistettävä uudelleen.

Anturien liittämiseksi juotin otsikot anturimoduuleihin ja sitten käytin langankäärintää yhdistääkseni kaikki anturit otsikoihin. Kun käytät poistuvia anturimoduuleja, suosittelen, että tarkistat käyttöjännitteen huolellisesti. Jotkut anturimoduulit hyväksyvät sekä 5 V: n että 3,3 V: n tulot, mutta jotkut voivat käyttää vain 5 V: n tai 3,3 V: n tuloja. Seuraavassa taulukossa esitetään käytetyt anturimoduulit ja käyttöjännite.

Pöytä. Anturimoduuli ja käyttöjännite

Vaihe 8: MCU: n ohjelmointi

Onneksi löydän sovellusesimerkkejä kaikille antureille. Jos olet uusi käyttämään niitä, voit ladata ne Internetistä tai asentaa ne käyttämällä Arduino IDE: n kirjastonhallintaa.

Ohjelmoin järjestelmän antamaan merkkijonon jokaiselle näytteelle. Merkkijono lähetetään ja tallennetaan asennettuun SD -korttiin. Jos haluat tarkastella tietoja, sammuta laite ja irrota sitten SD -kortti. Tämän jälkeen voit kiinnittää SD -kortin kortinlukijaan. Tiedosto tallennetaan csv -tiedostona. Kun olet ladannut datatiedoston tietokoneeseen, voit tarkastella sitä teksti- tai laskentataulukko -ohjelmalla.

(Voit ladata lähdekoodin liitteenä olevasta tiedostosta.)

Vaihe 9: Testaa ja käytä sitä

On tärkeää, että ymmärrät tietojen merkityksen. Näytteenottotaajuus on yksi tärkeä parametri. Nykyinen mittausaika on 1 minuutti, sinun on ehkä muutettava sitä.

Lisäksi huomaat, että DHT11: n lämpötilamittaus ei ole tarkka. Jos tarvitset tarkempaa arvoa, voit käyttää BMP -paineanturien lämpötilalukemaa.

Kiitos, että luit tämän!