ADS1115 InstESRE Pyranometer: 14 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Pyranometer meria ožiarenie Slnka (sila/plocha, v zásade „jas“) na povrchu. Napriek podobným názvom je úplne odlišný od pyrometra, takže ak je to to, čo hľadáte, zastavte sa tu.

Tento návod popisuje, ako vytvoriť a otestovať upravenú verziu súpravy pyranometra, ktorú ponúka Dr. David Brooks z Inštitútu pre výskum a vzdelávanie v oblasti vedy o Zemi (InstESRE):

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

Táto verzia pyranometra InstESRE je prepojená s Arduinom pomocou analógovo-digitálneho prevodníka ADS1115 (ADC) a tiež podporuje korekciu teploty pomocou snímača teploty TMP36, ktorý je umiestnený spoločne s fotodiódou.

Indikátor krivky IV Swinger 2 IV podporuje túto konštrukciu pyranometra ako voliteľný senzor a to bola motivácia k úpravám. Pretože to však môžu považovať za užitočné iní používatelia pyranometra InstESRE, tento návod popisuje návrh nezávisle od projektu IV Swinger 2.

Nasledujúce úložisko GitHub obsahuje dokumentáciu a softvér:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Pred pokračovaním si dokument stiahnite a prečítajte. Dokument obsahuje textovú verziu krokov v tomto návode na použitie a môže byť použitý ako kontrolný zoznam počas výstavby. Tiež popisuje, ako si objednať súpravu u doktora Brooksa a aké ďalšie diely kúpiť. Tieto sa v tomto návode neopakujú.

Krok 1: Zhromaždite nástroje

Použil som nástroje uvedené na fotografii.

Krok 2: Pripravte si prílohu

• Vložte priechodku do otvoru na konci puzdra. Použite malý tupý predmet, napríklad malý skrutkovač. Dávajte pozor, aby ste neprerezali priechodku. (Priechodka je položka z mäkkej gumy v tvare O.) _
• Roztierajte malé množstvo lepidla do vnútra väčšieho z dvoch otvorov v hornej časti puzdra. Vložte úroveň bublín z vnútornej strany puzdra. Uistite sa, že ramená úrovne bubliny pevne priliehajú k hornej časti puzdra. Odložte puzdro hore dnom, aby lepidlo niekoľko minút zaschlo. [POZNÁMKA: Úroveň bublín nie je potrebná pre aplikáciu IV Swinger 2 a nie je to ani na fotografiách.] _

Krok 3: Pripravte si fotodiódu a difuzér

• Uistite sa, že sú fotodiodové vodiče PDB-C139 rovné a navzájom rovnobežné, v prípade potreby vykonajte úpravy. _
• Vložte fotodiódu PDB-C139 do držiaka LED. Malo by zapadnúť na svoje miesto. NEPOUŽÍVAJTE žiadne lepidlo. _
• S fotodiodovými elektródami PDB-C139 smerujúcimi nahor a s dlhšími elektródami vľavo a kratšími vpravo VEĽMI MALO ohnite obidve elektródy od seba. _
• Zhora vložte zostavu fotodiódy do trubice puzdra. Opäť NEPOUŽÍVAJTE žiadne lepidlo. Uistite sa, že horná časť diódy je čistá a bez prachu. _
• Zoberte teflónový difúzorový disk papierovou utierkou alebo vreckovkou a jemne votrite oba povrchy, aby ste odstránili všetok prach alebo nečistoty, ktoré tam môžu byť. Disk zacvaknite do vybrania v hornej časti rúrky puzdra. NEPOUŽÍVAJTE žiadne lepidlo. Ak je strih veľmi voľný, budete musieť použiť nejaké neskoršie lepidlo, ale NIE. _
• Prevráťte zostavu hore nohami (vodiče smerujú nahor, dlhšie doľava). Uistite sa, že disk difuzéra nevypadol. 4 kusmi pásky ho pripevnite na tvrdý, hladký pracovný povrch. Páska by mala byť pod obrobeným okrajom trubice. Omotajte ešte jeden kus pásky okolo trubice. _

Krok 4: Pridajte TMP36 (voliteľné)

• Vložte TMP36 do otvoru na bližšej strane elektród fotodiódy, plochou stranou TMP36 smerom k elektródam a zaoblenou stranou k stene trubice. Zatlačte ho na konce vodičov. Malo by pekne sedieť s minimálnym vychýlením vodičov fotodiódy. _
• Vyberte TMP36, naneste superlepidlo na jeho hornú, plochú a zaoblenú stranu a ihneď ho zasuňte späť do otvoru v rovnakej polohe. Používajte iba toľko lepidla, aby sa lepilo na držiak LED, diódy a vnútornú časť trubice, ale nepoužívajte ich toľko, aby mohlo prúdiť okolo fotodiódy. Dbajte na to, aby ste ho rýchlo zatlačili do otvoru, aby ho lepidlo nezachytilo skôr, ako bude úplne dovnútra. _
• Upravte dva zvody fotodiódy a tri zvody TMP36 tak, aby všetky smerovali čo najpriamejšie nahor_

Krok 5: Rúrka senzora lepidla na puzdro

• Na opracovaný okraj trubice naneste trochu lepidla a potom puzdro rýchlo sklopte tak, aby bola trubica prilepená do otvoru v puzdre. Dlhý rozmer puzdra by mal byť v súlade s radmi káblov prechádzajúcich otvorom a koncový otvor s priechodkou by mal byť napravo. Uistite sa, že je trubica úplne usadená v otvore. _
• Pomocou nejakej pásky držte puzdro na mieste tak, aby bolo vyrovnané a trubica naň bola kolmá._

Krok 6: Pridajte dosku ADS1115

• Na zadnú stranu dosky ADS1115 naneste kúsok stredného lepidla priamo do stredu. Rýchlo, ale opatrne, spustite dosku ADS1115 nadol dlhším káblom fotodiódy prechádzajúcim cez otvor A0 a kratším prechádzajúcim otvorom A1. Tri zvody TMP36 budú pozdĺž okraja dosky ADS1115 a môžu sa mierne odkloniť. Upravte polohu dosky ADS1115 tak, aby otvory A0 a A1 boli vycentrované nad otvorom pre rúrku a držte dosku na mieste asi minútu, aby sa prilepila k puzdru._
• Nechajte to niekoľko hodín nedotknuté, aby bolo lepidlo určite suché. Do tej doby nepokračujte v nasledujúcich krokoch._

Krok 7: Pridajte záťažový odpor

• Odrežte oba vodiče rezistora na 1 cm. Ohnite 2 mm na konci každého zvodu v pravom uhle a vložte tieto 2 mm konce do otvorov A0 a A1 na doske ADS1115, vedľa vodičov fotodiódy. Dôvod 2 mm dĺžky je ten, že nie je možné, aby sa konce dotýkali vodičov TMP36 alebo iných káblov fotodiódy pod doskou._
• Spájkujte odpor a fotodiódy do otvorov A0 a A1._
• Odstrihnite zvody fotodiódy._

Krok 8: Spájkujte stredný zvod TMP36 na A2 (voliteľné)

• Jemne ohnite dva vonkajšie vodiče TMP36 od okraja dosky ADS1115._
• Kliešťami s dlhým nosom opatrne ohnite stredný vodič TMP36 smerom k otvoru A2 a zapájajte ho do otvoru. Ak je zvod nie dostatočne dlhý na to, aby sa skutočne dostal do otvoru, možno budete potrebovať malý kúsok odizolovaného zapojovacieho drôtu v otvore. Zaistite, aby sa tento vodič nedotýkal spájkovacieho spoja A1 alebo výbojky fotodiódy._

Krok 9: Príprava kábla

• Odlepte celú zostavu z pracovného povrchu_

• Pretrepte, aby teflónový difuzér nevypadol. Ak áno, odložte disk zatiaľ.

  _

• Odrežte ženský koniec kábla. Odrezaný koniec zatlačte cez priechodku do puzdra a prevlečte ho. Nebojte sa prílišného ťahania, neskôr ho budete môcť vytiahnuť späť. Ak je ťažké prestúpiť, použite kvapku mydla na riad._
• Odrežte vonkajší plášť kábla na prestrihnutom konci, aby ste odhalili štyri vodiče vo vnútri, pričom dávajte pozor, aby ste nepoškodili izoláciu na vnútorných vodičoch. Odrežte najmenej 2 cm plášťa._
• Odizolujte 8 mm izolácie z vnútorných štyroch vodičov a konce každého stočte._
• „Cínujte“skrútené konce zahriatím spájkovačkou a naneste trochu spájky na pramene._
• Pomocou digitálneho multimetra (DMM) určte konektivitu medzi vnútornými vodičmi a štyrmi časťami 3,5 mm konektora na druhom konci kábla. Zapíšte si farby: Farba: Tip: _ [+5V] Prsteň 1: _ [SCL] Prsteň 2: _ [SDA] Rukáv: _ [GND] POZNÁMKA: tieto farby sa takmer určite NEDORÚČIA farbám v schéme zapojenia, tak toto je veľmi dôležité._
• Vytiahnite kábel späť von cez gumovú priechodku, kým izolácia vnútorných vodičov nedosiahne otvor VDD dosky ADS1115. _

Krok 10: Spájkujte káblové vodiče a prepojovacie vodiče s ADS1115

• Odstrihnite nasledujúce dĺžky prípojného drôtu (potrebné iba pre TMP36)

  • Čierna, 2,5 cm
  • Červená, 2,5 cmPásik 6 mm od každého konca každého._
• Spájkujte káblový kábel, ktorý je pripojený k hrotu zástrčky (+5 V) do otvoru VDD, spolu s jedným koncom 2,5 cm červeného drôtu._
• Spájkujte káblový kábel, ktorý je pripojený k objímke konektora (GND), k otvoru GND, spolu s jedným koncom 2,5 cm čierneho drôtu._
• Spájkujte káblový kábel, ktorý je pripojený k zástrčkovému krúžku 1 (SCL), do otvoru SCL._
• Spájkujte káblový kábel, ktorý je pripojený k zástrčkovému krúžku 2 (SDA), do otvoru SDA. _

Krok 11: Spájkujte napájacie/uzemňovacie vodiče TMP36 (voliteľné)

• Druhý koniec 2,5 cm čierneho drôtu (z otvoru GND) spájkujte s káblom TMP36 napravo. Zaistite, aby sa nedotýkal stredného vodiča._
• Druhý koniec 2,5 cm červeného drôtu (z otvoru VDD) spájkujte s káblom TMP36 vľavo. Zaistite, aby sa nedotýkal stredného vodiča._

Krok 12: Odstrihnite a spájkujte drôty s Jackom

• Odrežte štyri prepojovacie drôty. Nechajte ich dostatočne dlhé pre akýkoľvek kryt, do ktorého budete Arduino vkladať (9 cm pre IV Swinger 2):

  • Čierna: _
  • Červená: _
  • Modrá: _
  • Zelená: _Strihnite 1 cm od konca každého._
• Zasuňte zástrčku kábla do 3,5 mm konektora._
• Pomocou DMM určte, ktoré spájkovacie pripojenie na zadnej strane 3,5 mm konektora je pripojené k otvoru VDD na doske ADS1115. Pripojte ČERVENÝ vodič k spájkovaciemu konektoru na konektore._
• Pomocou DMM určte, ktoré spájkovacie pripojenie na zadnej strane 3,5 mm konektora je pripojené k otvoru GND na doske ADS1115. Pripojte ČIERNY vodič k spájkovaciemu konektoru na konektore._
• Pomocou DMM určte, ktoré spájkovacie pripojenie na zadnej strane 3,5 mm konektora je pripojené k otvoru SCL na doske ADS1115. Pripojte MODRÝ vodič k tomuto spájkovaciemu konektoru na konektore._
• Pomocou DMM určte, ktoré spájkovacie pripojenie na zadnej strane 3,5 mm konektora je pripojené k otvoru SDA na doske ADS1115. Pripojte ZELENÝ vodič k tomuto spájkovaciemu konektoru na konektore._

• Na potvrdenie pripojení použite DMM. Otestujte kontinuitu od konca prepojovacieho vodiča k otvoru ADS1115. Súčasne vyskúšajte, či k ďalším trom NIE JE ZÁVISLOSŤ.

  • Červená na VDD: _
  • Čierna k GND: _
  • Modrá k SCL: _
  • Zelená od SDA: _
• Spájkujte všetky štyri prepojovacie vodiče s 3,5 mm konektorom _

Krok 13: Konečné zhromaždenie

• Prevlečte káblový zväzok okolo kábla a pomocou klieští ho pevne pritiahnite tesne k priechodke na vnútornej strane puzdra. Orezať._
• Naskrutkujte kryt na puzdro._
• Použite malý kúsok jemného brúsneho papiera, ktorý je súčasťou súpravy, a krúživými pohybmi jemne obrúste povrch teflónu, aby ste odstránili „lesk“z disku._
• Ak teflónový difúzorový disk nezapadol pevne do vybrania, držte ho DOLNÝM množstvom lepidla okolo vybrania. Dbajte na to, aby sa na fotodetektor nedostalo žiadne lepidlo! Na nanesenie lepidla môže byť užitočné špáradlo, ale pohybujte sa rýchlo. Držte ju malou svorkou, kým lepidlo schne._
• Pripojte k Arduinu: Pripojte štyri vodiče zo zadnej časti 3,5 mm konektora k Arduinu, ako je znázornené na fotografiách._

Krok 14: Spustenie testov a kalibrácia

Dokument v úložisku GitHub popisuje, ako načítať a spustiť testy. Tiež popisuje, čo je potrebné na kalibráciu pyranometra.