Osobná meteorologická stanica Particle Photon IoT: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Zásoby

• Fotón častíc
• [VOLITEĽNÉ] 2,4 GHz u. FL anténa
• OpenLog SparkFun
• Počasie štít SparkFun Photon
• Merače počasia SparkFun
• Vodotesný snímač teploty Dallas DS18B20
• Senzor pôdnej vlhkosti SparkFun
• Senzor UV svetla SparkFun Qwiic VEML6075
• 3,5 W solárny panel
• SparkFun Sunny Buddy
• Vlastná 3D modelovaná obrazovka Stevenson
• Súprava na spájkovanie
• Veľa jednožilových prepojovacích káblov
• 2-pólový skrutkový terminál
• Niektoré hlavičky mužov a žien
• 22 3 mm nerezových skrutiek
• 44 3 mm nerezové matice
• 3 tyče z nerezového závitu 6 mm
• 9 6 mm nerezových matíc

Krok 1: Hardvér

Príprava

Počasie štít čas. Tým sa obmedzí vstupné napätie medzi 3,6 a 5,5 V, ale elektrické vedenie spadne priamo na sladké miesto so svojimi 3,7 V z batérie LiPo cez Sunny Buddy.

Tiež sa uistite, že je zapojený prepojovací vypínač 3.3V deaktivovaný vpravo dole: v opačnom prípade palubné senzory nebudú dostávať žiadne napájanie z 3.3V vedenia, takže budú efektívne odpojené od fotónu. Tento prepojovací mostík je určený na odpojenie z dôvodu prevádzky na externé aj USB napájanie, aby sa predišlo konfliktom, a to je skutočne jediná situácia, ktorá umožňuje palubným senzorom napájať a správne fungovať. Ak potrebujete sériové monitorovanie, musíte k svojmu fotónu pripojiť kábel USB. Neraz som to skúšal sám a fotón vždy prežil bezpečne a bez poškodenia. Jednoducho to nenechajte tak hodiny a hodiny. Ak máte záujem o ďalšie podrobnosti, pozrite sa na schému štítu.

Keď sa otočíte okolo štítu, uistite sa, že je pripojená prepojovacia podložka I2C PU vpravo. Zbernica I2C, ktorá obsahuje integrované snímače, vyžaduje podľa protokolu štandardne definovaný odpor pri rozťahovaní a akékoľvek ďalšie zdvíhanie. hodnota zabráni rozpoznaniu periférií: ako všeobecné pravidlo platí, že na zbernicu je potrebné pripojiť iba jeden pár výsuvných odporov. Senzorová sada bude zahŕňať ďalší senzor na zbernici-snímač UV svetla-ale ako periféria I2C je dodávaný s niekoľkými výsuvnými odpormi a odporúčam ich namiesto toho odpojiť: aspoň v tomto projekte štít je potenciálne možné používať úplne samotný, zatiaľ čo UV senzor sa bez štítu bude používať len ťažko.

Spájkovanie skrutkovacieho terminálu na napájacích konektoroch a niektorých prepojok na periférnych konektoroch je tiež dobrý nápad a ten, ktorý odporúčam pre modularitu: funkcia rýchleho pripojenia a odpojenia môže byť skutočne užitočná pri riešení problémov, opravách alebo aktualizáciách. Pre lepšie prispôsobenie a upravenie správy káblov nezabudnite pripojiť bočné na zadnej strane, ako je to znázornené na obrázkoch. Tiež som spájkoval prepojky na predlžovacích otvoroch fotónu pre ešte väčšiu modularitu, ale to nie je potrebné, pretože tieto kolíky sa v súčasnosti nepoužívajú.

OpenLog Vystrihnite a orežte 4 krátke pramene drôtu a spájajte ich s OpenLogom, ako je znázornené na obrázkoch. Nie sú to prepojky, ale zistil som, že je to najlepšie riešenie pre také krátke pripojenie. Ak uvažujete o spájkovaní niektorých kolíkových konektorov na doske a ich prepojení so ženskými hlavičkami štítu, bohužiaľ rôzne rozloženie pinov na dvoch rozhraniach bráni realizácii tohto skvelého nápadu.

Senzor ultrafialového žiarenia Odrežte a orezajte ďalšie 4 pramene drôtu, tentokrát oveľa dlhšie, a spájkujte ich s konektormi dosky, ako je znázornené na obrázkoch. Opäť to nie sú prepojky, ale rozhodol som sa oceniť odolnosť voči modularite v spojoch, ktoré podobne ako tieto sú vystavené živlom a nie sú chránené krytom. Odporúčam tiež prepletať vodiče tak, ako som to urobil, pre čistejšie a praktickejšie spojenie. Na druhom konci je miesto pre hlavičky prepojok: spájkujte 4 samčie kolíky, aby ste zaistili zaistenie spojenia a usporiadanie podľa plánu cez dlhé drôty. Uistite sa, že rešpektujete poradie: keď idú na štít, GND VCC SDA SCL.

Odporúčam tiež natrieť spájkované kontakty a LED diódu Power tekutým izolátorom: konformný povlak je na to špeciálne navrhnutý, ale čistý lak na nechty bude stačiť, a to som použil. Napriek „streche“PMMA, ktorá bude dosku zakrývať, bude stále vystavená živlom a vy budete radšej v bezpečí, než aby ste ľutovali. Uistite sa, že nezakrývate samotný snímač UV svetla-čierny čip v strede dosky-najmä ak používate konformný povlak: väčšina zlúčenín je UV-fluorescenčná, čo znamená, že absorbujú určitý podiel svetla. snímač sa pokúša zachytiť, a preto interferuje s jeho údajmi. Na druhej strane je PMMA jedným z najpriehľadnejších UV materiálov, ktoré sú bežne dostupné, a bude dostatočne chrániť senzor pred živlami, pričom bude svoj vplyv na jeho merania stále obmedzovať na minimum.

Senzor pôdnej vlhkosti Zastrihnite konce 3-žilového kábla a spájkujte ich s konektormi dosky, ako je znázornené na obrázkoch. A na druhom konci spájajte 3 samčie kolíky, aby ste dosiahli lepšie spojenie. Opäť dbajte na poradie: GND A1 D5. Aj v prípade tohto senzora potiahnite kontakty a palubné obvody tekutým izolátorom: na rozdiel od senzora UV svetla nebude ničím zakrytý. a budú úplne vystavené živlom, takže je potrebná dobrá úroveň ochrany.

Senzor teploty pôdy Orezajte konce kábla a znova ich spájkujte na 3 kolíky v poradí: GND D4 VCC. Vodiče s uzavretým koncom sú konvenčne farebne označené: ČIERNA = GND Biela = SIG ČERVENÁ = VCC.

Sunny Buddy Spájkoval som niekoľko ženských prepojovacích prepojok na sekundárne konektory záťaže na doske, ale nakoniec som ich nepoužíval, takže to nie je potrebné.

Externá anténa Jednoducho nalepte anténu na spodnú stranu základne alebo kdekoľvek inde, čo vyhovuje jej tvarovému faktoru.

Kalibrácia

Toto je snímač, ktorý je potrebné kalibrovať najviac, a je dôležité ho nakalibrovať na pôdu, ktorú bude monitorovať po nasadení.

Aby som vám s tým pomohol, zostavil som jednoduchý program s názvom calibrator.ino: stačí ho skompilovať a nahrať do vášho fotónu a pripraviť sériový monitor, napríklad pomocou časticového sériového monitora častíc CLI alebo pomocou obrazovky /dev / ttyACM0. Vložte senzor asi do troch štvrtín jeho dráhy do pôdy, pre ktorú ho chcete kalibrovať, na úplne suché miesto, ako je to znázornené na prvom obrázku, a zaznamenajte toto surové čítanie do poľa smCal0 súboru calibration.h. Potom pôdu navlhčite, ako môžete, kým nie je nasýtená vodou, ako je znázornené na druhom obrázku, a zaznamenajte toto surové čítanie do poľa smCal100 rovnakého súboru.

Ďalším prvkom, ktorý vyžaduje kalibráciu, je Sunny Buddy: aj keď nie je snímačom, jeho návrh MPPT (Maximum Power Point Transfer) je potrebné kalibrovať do bodu maximálneho prenosu energie. Ak to chcete urobiť, pripojte ho k solárnemu panelu na slnečnom mieste. deň zmerajte napätie na podložkách SET a GND a skrutkovačom dolaďujte blízky potenciometer, kým nebude napätie približne 3V.

Krok 2: Softvér

Všetok kód, aktualizovaný a zdokumentovaný, nájdete v repo službe GitHub.

Krok 3: Zhromaždenie

Začnime to dávať dohromady s obrazovkou Stevenson, ktorá sa začne montovať zhora nadol, ako je znázornené na obrázkoch. V prvom rade je horný kryt s oddelenými stojanmi pre snímač UV svetla a solárnym panelom, ktoré je možné spojiť a skrutkovať. palcov. Aby ste ho naplnili, namontujte solárny panel na stojan a zakryte snímač UV svetla strechou PMMA. Potom je možné zostávajúce kryty namontovať na horný diel pomocou závitových tyčí: otvory môžu potrebovať určité presvedčenie, ale trocha trenia môže pomôcť udržať ich všetky pohromade.

Akonáhle je obrazovka Stevenson zostavená, spojte základňu s dažďovým meračom a naplňte ho obvodmi tak, že namontujete komponenty na ich dosky a spojíte ich podľa obrázkov. Ďalej je možné pripojiť periférne zariadenia, ako sú externá anténa, snímače teploty pôdy a vlhkosti, a OpenLog. Potom môžete zostaviť veterné merače na ich stĺp, ako je uvedené v montážnom sprievodcovi SparkFun, a namontovať zrážkomer a základný kus asi v troch štvrtinách jeho výšky.

Potom môžete pokračovať v vedení káblov pochádzajúcich zo solárneho panelu, senzora UV svetla a dažďových a veterných meračov cez otvor medzi krytmi a namontovať obrazovku Stevenson na základňu. Akonáhle sú prúty zaistené niekoľkými maticami na každom z nich, vaša vlastná osobná meteorologická stanica je kompletná a pripravená na nasadenie na ihrisko!

Krok 4: Nasadenie + závery

Akonáhle to dokončíte, môžete si sadnúť, relaxovať a užívať si sledovanie svojich živých hyper-miestnych údajov o počasí na všetkých nasledujúcich platformách!

• ThingSpeak
• Počasie Podzemie
• WeatherCloud

Vyššie uvedené konkrétne odkazy sú na moje údaje o počasí, ale ak urobíte aj tento projekt, zahrňte prosím aj odkazy na svoje zariadenia-veľmi rád by som videl, ako sa táto sieť vytvorená ľuďmi rozrastá!