Aljaška Datalogger: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Aljaška je na pokraji postupujúcich klimatických zmien. Jeho jedinečná poloha v pomerne nedotknutej krajine osídlenej rôznymi kanálikmi uhoľných baní ponúka veľa možností výskumu. Náš priateľ Monty je archeológ, ktorý pomáha s tábormi pre deti v pôvodných dedinách roztrúsených po celom štáte--Culturalalaska.com. S týmito deťmi budoval medzipamäte na historické uchovávanie potravín a chcel spôsob monitorovania teploty, ktorý by mohol nechať asi 8 mesiacov v zime. Potravinová keška na Aljaške je navrhnutá tak, aby bránila vstupu medveďa, a môže byť buď zakopaná alebo zaistená v malej kabínkovej konštrukcii na stĺpoch. Vďaka zahrievaniu podnebia je toto leto veľa z týchto praktických chladničiek skôr ako mikrovlnná rúra-úprimne povedané, je tu naozaj horúco! Existuje mnoho komerčných strojov na záznam údajov, ale Aljaška potrebovala vlastnú značku DIY: vodotesné, dva vodotesné senzory na dlhých linkách, ktoré môžu byť v medzipamäte a ďalšie ležať na povrchu, niečo, čo je možné zostaviť pre deti s programom STEM, minimálne údržba, dlhodobá batéria, jednoduché sťahovanie z karty SD, 3D tlač, nabíjanie, hodiny v reálnom čase a lacné.

Dizajn je možné úplne vytlačiť na akejkoľvek 3D tlačiarni a urobil som návrh PCB, ktoré si môžete objednať a naplniť ľahko získateľnými komponentmi. Batéria je obecná 18650, ktorá by mala vydržať zhruba rok s údajmi 12x za deň a nabíjanie sa vykonáva jednoduchým zapojením napájania na jeden deň. Je navrhnutý (Fusion 360) okolo O-krúžku, ktorý sa používa v domácich čističkách vody, takže je ľahké ho získať a silikónové mazivo a utiahnutie dobre umiestnených skrutiek by malo poskytnúť ochranu aljašskej zime, ak príde tento rok …

Krok 1: Zhromaždite svoje zásoby

Nádherné prevedenie od spoločnosti Adafruit tvorí väčšinu komponentov na doske-sú o niečo drahšie, ale sú veľmi funkčné a spoľahlivé. (Nemám žiadne finančné väzby so žiadnou spoločnosťou …) Na 3D diely som použil tlačiareň Creality CR10. Dva prepínače sú vodotesné.

1. Vktech 5ks 2M vodotesná digitálna teplotná senzorová sonda DS18b20 2 doláre

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

3. Oddychový časovač s nízkym výkonom Adafruit TPL5111 5 dolárov

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger 22 dolárov Môžete použiť aj verziu MO, ale úroveň nabitia batérie je na inom pine a musíte ju zmeniť v softvéri.

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

6. Robustný kovový vypínač s modrým LED krúžkom - 16 mm modrý zap/vyp 5 dolárov

7. Robustné kovové tlačidlo s modrým LED krúžkom - 16 mm modré, chvíľkové 5 dolárov

8. Rôzne rýchle spojenia, ktoré uľahčujú montáž

9. Batéria 18650 5 dolárov

10. Výmena vodného filtra Captain O-Ring-Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH a WHKF-DUF

Krok 2: Postavte to

Dizajn puzdra je postavený na ľahko dostupnom o-krúžku zo štandardného vodného filtra Westinghouse z celého domu. Krúžok vkĺzne do silikónom mazanej drážky medzi dvoma vytlačenými polovicami krytu. V spodnej časti krytu je priestor pre batériu 18650 a dva vodotesné ovládacie spínače-je tu aj otvor pre výstup káblov pre teplotné sondy. Dva súbory pre hornú a dolnú polovicu sú uvedené nižšie.

Spodná časť je dokončená odobratím asi 4 mm nylonových skrutiek ekvivalentnej veľkosti, odstránením ich hláv a zacementovaním do nosných stĺpikov, ktoré boli vyvŕtané tak, aby sa do nich zmestili. Použite vhodnú dĺžku, aby ich nylonové krytkové matice na vrchu len zakryli, keď sú obe polovice spojené. Horná aj dolná časť musia byť vytlačené s podporou. Horná časť je dokončená vlepením do okrúhleho plastového okna vyrobeného z tenkého lexanu.

Krok 3: Pripojte ho

Zostavenie DPS je pomerne jednoduché. Dosku som navrhol v Eagle a odoslal na výrobu do PCBway-úprimne povedané, je to najlacnejšia vec. Ak to chcete ľahko prepojiť, postupujte podľa schémy zapojenia v súbore Brd. Malá LED obrazovka je pripojená prostredníctvom konektorov I2C na doske spolu s napájaním a uzemnením. Srdcom systému je TPL5111, ktorý je pripojený priamo k batérii a zostáva stále zapnutý. Má voliteľný časovač (variabilný odpor), ktorý prebúdza systém každé 2 hodiny až každú sekundu povolením aktivačného kolíka na module Feather. RTC komunikuje rovnakou zbernicou I2C ako LED-majú rôzne adresy. Feather je tiež pripojený k batérii 18650 káblom JST pomocou vypínača, aby sa vyplo všetko napájanie systému. To umožňuje vstavané nabíjanie perom, keď je batéria takmer vybitá, zapojením micro USB do peria. Kedykoľvek nahráte do Feather nový softvér, musíte pamätať na spustenie TPL5111 stlačením jeho tlačidla, inak Feather neodpovie na zavádzací hovor USB. Toto tlačidlo je navrhnuté tak, aby poskytovalo energiu LED obrazovke iba vtedy, keď je zatlačené, a tiež vysielalo vysoký signál na TPL5111, ktorý umožňuje, aby sa perie zapínalo tak dlho, ako stlačíte tlačidlo. Deje sa to kvôli obmedzeniu času, počas ktorého je obrazovka zapnutá - slúži iba na kontrolu stavu teplotných sond, úrovne batérie a času/dátumu a súboru veľkosti, ktorý vytvárate. Posledným kusom vedenia sú dve sondy, ktoré sú umiestnené cez posledné vyvŕtané miesto v spodnej polovici. Tieto boli spojené s 3 -kolíkovými konektormi JST, aby sa uľahčilo vyberanie. Zanedbal som umiestnenie rezistora 4,7K na dosku na pripojenie kolíka údajov a napätia na zbernici snímača teploty. To sa teda musí vykonať na jednom z bodov pripojenia snímača na doske-sú označené, takže by to malo byť jednoduché. Oba idú na ten istý GPIO pin na Featheri, takže je potrebné iba jedno pripojenie rezistora.

Krok 4: Naprogramujte si to

Program je veľmi ľahko zrozumiteľný. Knižnica SD slúži na využitie súboru z karty SD, ktorý je zabudovaný do perovej dosky. Knižnice OneWire a Dallas Temp slúžia na odčítanie jednovodičových hodnôt z teplotných sond. DonePin má upozorniť TPL5111, že všetky čítanie údajov bolo dokončené a je možné deaktivovať Featherboard. VBatpin je kolík na perí, na ktorom je delič napätia, ktorý odčítava hodnotu batérie Lipo. Knižnica Asciiwire má spustiť LED obrazovku. OneWireBus je v tomto prípade GPIO pin 6. Systém súborov SD pre tento Datalogger nastavuje súbor ANALOG02. TXT na zhromažďovanie všetkých údajov. Zakaždým sa otvorí rovnaký súbor a iba sa k nemu pridá. Aby ste sa zbavili starých dát, musíte čip vybrať z držiaka karty SD a stiahnuť ho do počítača-napríklad do hárku EXCEll. To sa dá ľahko vykonať v sekcii importu údajov v tabuľke. Súbory sa potom odstránia z čipu a keď ho Feather opäť otvorí, vytvorí nový. Ďalej nasleduje nastavenie času/dátumu pre RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_)))); Odstráňte znaky komentárov, aby sa váš RTC nastavil na bootovací čas, a potom preprogramujte čip s týmto riadkom, ktorý je komentovaný, aby pri nasledujúcom štarte počítač znova nepoužíval rovnaký bootovací čas, namiesto toho, aby ho časomerač s batériovým napájaním mohol vyplniť. in. Sekcia loop () otvára súbor SD, zisťuje dátum/čas, číta a prevádza oba snímače, vypočítava stav batérie a zapisuje ho na kartu SD. Potom sa hodnota donePin zvýši na vypnutie sekvencie.

Krok 5: Použitie

Batéria sa úplne nabije zapojením peria do zásuvky MicroUSB. LED dióda nabíjania sa rozsvieti, kým nie je úplne nabitá-je pomalá. V držiaku na čip je umiestnená čerstvá karta SD bez ANALOG02. TXT. Kryt je nainštalovaný a päť matíc je priskrutkovaných k gumovému tesneniu. Vypínač je zapnutý a asi po 4 sekundách je tlačidlo podržané. Rýchlo zobrazí najskôr predvolenú teplotu a po vymazaní obrazovky zobrazí T1 a T2 ako výstupy teplotných sond. Môžete jednu zahriať rukou, aby mohla byť označená ako T1 a T2. Na obrazovke sa tiež zobrazia hodiny, minúty, sekundy, deň, mesiac a rok čítania, úroveň batérie a veľkosť súboru. Táto kontrola sa vykonáva, aby sa ubezpečil, že všetko funguje dobre, než ho necháte 8 mesiacov. Uvoľnite tlačidlo a sondy umiestnite na miesto, kde chcete vykonať meranie teploty. Sú vodotesné a dúfajme, že aj váš stroj. Prvé vychádzky týchto strojov budú na Aljaške Iliamna, kde budú pod zemou až do budúceho apríla. Na začiatku testovania sa ukázalo, že táto batéria je dostatočne dobrá najmenej 1 1/2 roka pri 12 nameraných hodnotách denne, a to všetko kvôli zaradeniu energie do TPL5111. Štúdie globálneho otepľovania sú veľmi dôležité pre každého-zapojte sa a urobte vedu!