Particle Photon IoT Personal Weather Station: 4 Βήματα (με Εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Προμήθειες

• Σωματίδιο φωτονίου
• [ΠΡΟΑΙΡΕΤΙΚΑ] Κεραία u. FL 2,4GHz
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• Μετρητές καιρού SparkFun
• Αδιάβροχος αισθητήρας θερμοκρασίας Dallas DS18B20
• Αισθητήρας υγρασίας εδάφους SparkFun
• SparkFun Qwiic VEML6075 UV Light Sensor
• Ηλιακό πάνελ 3,5W
• SparkFun Sunny Buddy
• Προσαρμοσμένη οθόνη Stevenson 3D
• Σετ συγκόλλησης
• Ένα μάτσο καλώδιο άλματος ενός πυρήνα
• Βιδωτός ακροδέκτης 2 ακίδων
• Μερικές κεφαλίδες ανδρών και γυναικών
• 22 ανοξείδωτα μπουλόνια 3mm
• 44 ανοξείδωτα παξιμάδια 3mm
• 3 ράβδοι από ανοξείδωτο σπείρωμα 6mm
• 9 ανοξείδωτα παξιμάδια 6mm

Βήμα 1: Το υλικό

Παρασκευή

Weather Shield Όπως περιγράφεται στον οδηγό σύνδεσης του Sparkfun, κόψτε το jumper RAW Power Select στην πλάτη του από το VREG και κολλήστε το στο Photon_VIN για να επανατοποθετήσετε την εισερχόμενη γραμμή τροφοδοσίας στον εσωτερικό ρυθμιστή τάσης του Photon για χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια του ύπνου, που αντιπροσωπεύει ακριβώς το ήμισυ της ανάπτυξης χρόνο. Αυτό θα περιορίσει την τάση εισόδου μεταξύ 3,6 και 5,5V, αλλά το καλώδιο τροφοδοσίας πέφτει ακριβώς στο γλυκό με τα 3,7V από την μπαταρία LiPo μέσω του Sunny Buddy.

Επίσης, βεβαιωθείτε ότι ο βραχυκυκλωτήρας 3.3V Disable ακριβώς κάτω είναι συνδεδεμένος: διαφορετικά, οι αισθητήρες επί του σκάφους δεν θα λαμβάνουν ισχύ από τη γραμμή 3.3V, καθιστώντας τους αποτελεσματικά αποσυνδεδεμένους από το Photon. Αυτός ο βραχυκυκλωτήρας προορίζεται να αποσυνδεθεί για λειτουργία τόσο εξωτερική όσο και τροφοδοσία USB για αποφυγή συγκρούσεων, και αυτή είναι πράγματι η μόνη κατάσταση που επιτρέπει στους αισθητήρες επί του σκάφους να λαμβάνουν ενέργεια και να λειτουργούν σωστά. Μην ανησυχείτε εάν πρέπει να συνδέσετε ένα καλώδιο USB στο Photon σας για κάποια σειριακή παρακολούθηση: το έχω δοκιμάσει μόνος μου πολλές φορές και το Photon επέζησε πάντα ασφαλές και υγιές χωρίς ζημιά. Απλώς μην το αφήσετε ώρες και ώρες έτσι. Ελέγξτε το σχηματικό σχήμα της ασπίδας αν ενδιαφέρεστε για περισσότερες λεπτομέρειες.

Στρίβοντας γύρω από την ασπίδα, βεβαιωθείτε ότι το μαξιλαράκι I2C PU στα δεξιά είναι συνδεδεμένο. Ο δίαυλος I2C, ο οποίος περιλαμβάνει τους αισθητήρες επί του σκάφους, απαιτεί μια καλά καθορισμένη αντίσταση έλξης από το πρότυπο πρωτοκόλλου και οποιαδήποτε άλλη έλξη η τιμή θα εμποδίσει την αναγνώριση των περιφερειακών: κατά γενικό κανόνα, μόνο ένα ζεύγος αντιστάσεων έλξης πρέπει να συνδεθεί στο δίαυλο. Η σουίτα αισθητήρων θα περιλαμβάνει έναν άλλο αισθητήρα στο δίαυλο-τον αισθητήρα υπεριώδους φωτός-αλλά ως περιφερειακό I2C, αυτό έρχεται επίσης με τις δύο αντιστάσεις έλξης και προτείνω να τις αποσυνδέσετε: τουλάχιστον σε αυτό το έργο, η ασπίδα μπορεί δυνητικά να χρησιμοποιηθεί μόνη της, ενώ ο αισθητήρας UV δύσκολα θα χρησιμοποιηθεί χωρίς την ασπίδα.

Η συγκόλληση ενός βιδωτού ακροδέκτη στους συνδετήρες τροφοδοσίας και ορισμένων γυναικών βραχυκυκλωτήρων στους περιφερειακούς συνδέσμους είναι επίσης μια καλή ιδέα και συνιστώ για αρθρωτότητα: η λειτουργία γρήγορης σύνδεσης και αποσύνδεσης μπορεί να αποδειχθεί πολύ χρήσιμη για την αντιμετώπιση προβλημάτων, τις επισκευές ή τις αναβαθμίσεις. Για καλύτερη προσαρμογή και τακτοποίηση της διαχείρισης καλωδίων, βεβαιωθείτε ότι έχετε συνδέσει τα πλαϊνά στο πίσω μέρος όπως φαίνεται στις εικόνες. Επίσης κόλλησα βραχυκυκλωτήρες στις οπές επέκτασης του Photon για ακόμη περισσότερη αρθρωτότητα, αλλά αυτό δεν απαιτείται καθώς αυτές οι ακίδες δεν χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή Το

OpenLogCut και κόψτε 4 μικρά σκέλη σύρματος και κολλήστε τα στο OpenLog όπως φαίνεται στις εικόνες. Δεν είναι επικεφαλίδες για jumper, αλλά βρήκα ότι αυτή είναι η καλύτερη λύση για μια τόσο σύντομη σύνδεση. Εάν σκέφτεστε να κολλήσετε μερικές καρφίτσες κεφαλίδας στον πίνακα και να τις συνδέσετε με τις γυναικείες κεφαλίδες της ασπίδας, δυστυχώς οι διαφορετικές διατάξεις πείρων στις δύο διεπαφές εμποδίζουν αυτή τη μεγάλη ιδέα να είναι βιώσιμη.

Κόψτε και κόψτε 4 ακόμη σκέλη σύρματος, πολύ περισσότερο αυτή τη φορά, και κολλήστε τα στους συνδετήρες του σκάφους όπως φαίνεται στις εικόνες. Και πάλι, δεν είναι επικεφαλίδες βραχυκυκλωτήρων, αλλά επέλεξα να εκτιμήσω την ανθεκτικότητα έναντι της αρθρωτότητας στις συνδέσεις που, όπως αυτό, εκτίθενται στα στοιχεία και δεν προστατεύονται από το περίβλημα. Σας προτείνω επίσης να συγχωνεύσετε τα καλώδια όπως έκανα για μια πιο καθαρή και πρακτική σύνδεση. Το άλλο άκρο, αντίθετα, είναι η θέση για τις επικεφαλίδες των βραχυκυκλωτήρων: συγκολλήστε 4 αρσενικές καρφίτσες για να διασφαλίσετε ότι η σύνδεση διατηρείται ασφαλής και παραγγέλθηκε όπως προορίζεται στα μακριά καλώδια. Φροντίστε να τηρείτε τη σειρά: καθώς πηγαίνουν στην ασπίδα, GND VCC SDA SCL.

Προτείνω επίσης να επικαλύψετε τις κολλημένες επαφές και το Power LED με υγρό μονωτήρα: η συμμορφούμενη επίστρωση έχει σχεδιαστεί ειδικά για αυτό, αλλά το διαφανές βερνίκι νυχιών θα το κάνει με μια πρέζα και αυτό χρησιμοποίησα. Παρά την «στέγη» PMMA που θα καλύψει τον πίνακα, θα εξακολουθεί να εκτίθεται στα στοιχεία και προτιμάτε να είστε ασφαλείς παρά να μετανιώσετε. Βεβαιωθείτε ότι δεν καλύπτετε τον ίδιο τον αισθητήρα υπεριώδους φωτός-το μαύρο τσιπ στη μέση του πίνακα-ειδικά αν χρησιμοποιείτε συμμόρφωση: οι περισσότερες ενώσεις είναι UV-φθορισμού, πράγμα που σημαίνει ότι απορροφούν ένα μέρος του φωτός ο αισθητήρας προσπαθεί να συλλάβει, επομένως παρεμβαίνει στις ενδείξεις του. Το PMMA, από την άλλη πλευρά, είναι ένα από τα πιο διαφανή υπεριώδη υλικά που διατίθενται συνήθως και θα προστατεύει επαρκώς τον αισθητήρα από τα στοιχεία διατηρώντας παράλληλα την επίδρασή του στις μετρήσεις του στο ελάχιστο.

Soil Moisture SensorTrim τα άκρα του καλωδίου 3 κλώνων και συγκολλήστε τα στους συνδετήρες της πλακέτας όπως φαίνεται στις εικόνες. Και, στο άλλο άκρο, κολλήστε 3 αρσενικές καρφίτσες για καλύτερη σύνδεση. Και πάλι, βεβαιωθείτε ότι τηρείτε τη σειρά: GND A1 D5. Και για αυτόν τον αισθητήρα, βεβαιωθείτε ότι έχετε καλύψει τις επαφές και το κύκλωμα επί του σκάφους με τον μονωτή υγρού: σε αντίθεση με τον αισθητήρα υπεριώδους φωτός, δεν θα καλύπτεται από τίποτα και θα είναι πλήρως εκτεθειμένη στα στοιχεία, επομένως απαιτείται ένα καλό επίπεδο προστασίας.

Αισθητήρας θερμοκρασίας εδάφους Τρίψτε τα άκρα του καλωδίου και, πάλι, κολλήστε τα σε 3 αρσενικές ακίδες με τη σειρά: GND D4 VCC. Τα κλειστά καλώδια είναι συμβατικά χρωματικά κωδικοποιημένα: BLACK = GND WHITE = SIG RED = VCC.

Συγκολλήσα μερικές κεφαλίδες από jumper στις δευτερεύουσες υποδοχές Load στον πίνακα, αλλά τελικά κατέληξα να μην τις χρησιμοποιήσω, οπότε αυτό δεν είναι απαραίτητο.

Εξωτερική κεραία Απλώς κολλήστε την κεραία στην κάτω πλευρά του τεμαχίου βάσης, ή οπουδήποτε αλλού που ταιριάζει στη μορφή της.

Βαθμονόμηση

Αισθητήρας υγρασίας εδάφους Αυτός είναι ο αισθητήρας που πρέπει να βαθμονομηθεί περισσότερο και είναι σημαντικό να τον βαθμονομήσετε στο έδαφος που θα παρακολουθεί μόλις αναπτυχθεί.

Για να σας βοηθήσω σε αυτό, έχω δημιουργήσει ένα απλό πρόγραμμα που ονομάζεται calibrator.ino: απλά μεταγλωττίστε το και μετακινήστε το στο Photon σας και ετοιμάστε μια σειριακή οθόνη, για παράδειγμα με την σειριακή οθόνη σωματιδίων εντολών Particle CLI ή με οθόνη /dev / ttyACM0. Τοποθετήστε τον αισθητήρα περίπου τα τρία τέταρτα της διαδρομής του μέσα στο έδαφος για το οποίο θέλετε να το βαθμονομήσετε, σε εντελώς στεγνή κατάσταση όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα και καταγράψτε αυτήν την ακατέργαστη ένδειξη στο πεδίο smCal0 του αρχείου calibration.h. Στη συνέχεια, βρέξτε το έδαφος όσο μπορείτε, μέχρι να κορεστεί με νερό όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα και καταγράψτε αυτήν την ακατέργαστη ανάγνωση στο πεδίο smCal100 του ίδιου αρχείου.

Ένα άλλο στοιχείο που απαιτεί βαθμονόμηση είναι το Sunny Buddy: ενώ δεν είναι αισθητήρας, ο σχεδιασμός του MPPT (μέγιστη μεταφορά σημείου ισχύος) πρέπει να βαθμονομηθεί σε εκείνο το σημείο της μέγιστης μεταφοράς ισχύος. Για να το κάνετε αυτό, συνδέστε το στον ηλιακό σας σε ένα ηλιόλουστο ημέρα, μετρήστε την τάση στα μαξιλάρια SET και GND και τσιμπήστε το κοντινό ποτενσιόμετρο με ένα κατσαβίδι μέχρι η τάση αυτή να είναι περίπου 3V.

Βήμα 2: Το Λογισμικό

Μπορείτε να βρείτε όλο τον κωδικό, ενημερωμένο και τεκμηριωμένο στο repo του GitHub.

Βήμα 3: Η συνέλευση

Ας αρχίσουμε να τα βάζουμε όλα μαζί με την οθόνη Stevenson, ξεκινώντας τη συναρμολόγηση από πάνω προς τα κάτω όπως φαίνεται στις εικόνες. Πρώτα απ 'όλα είναι το επάνω κάλυμμα, με το σπαστό του περίβλημα για τον αισθητήρα υπεριώδους ακτινοβολίας και τον ηλιακό πίνακα για συναρμολόγηση και μπουλόνι in. Στη συνέχεια, για να το γεμίσετε, τοποθετήστε το ηλιακό πάνελ στο ράφι του και καλύψτε τον αισθητήρα υπεριώδους φωτός με την οροφή του PMMA. Στη συνέχεια, τα υπόλοιπα καλύμματα μπορούν να συναρμολογηθούν στο επάνω κομμάτι με τις ράβδους με σπείρωμα: οι τρύπες μπορεί να χρειάζονται πειστική, αλλά λίγη τριβή μπορεί να βοηθήσει στη διατήρησή τους όλα μαζί.

Μόλις συναρμολογηθεί η οθόνη Stevenson, ενώστε το βασικό κομμάτι με το μετρητή βροχής και συμπληρώστε το με το κύκλωμά του, τοποθετώντας τα εξαρτήματα στις σανίδες τους και συνδέστε τα όπως φαίνεται στις εικόνες. Στη συνέχεια, μπορούν να συνδεθούν τα περιφερειακά, όπως η εξωτερική κεραία, οι αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας του εδάφους και το OpenLog. Στη συνέχεια, μπορείτε να τοποθετήσετε τους ανεμομέτρες στον πόλο τους, όπως φαίνεται στον οδηγό συναρμολόγησης του SparkFun, και να τοποθετήσετε τον μετρητή βροχής και βασικό κομμάτι περίπου τα τρία τέταρτα της διαδρομής του προς τα πάνω.

Στη συνέχεια, μπορείτε να προχωρήσετε στη διαδρομή των καλωδίων που προέρχονται από τον ηλιακό πίνακα, τον αισθητήρα υπεριώδους φωτός και τους μετρητές βροχής και ανέμου μέσω ενός ανοίγματος ανάμεσα στα καλύμματα και τοποθετήστε την οθόνη Stevenson στο βασικό κομμάτι. Μόλις στερεωθούν οι ράβδοι με μερικά παξιμάδια στο καθένα, ο προσωπικός σας μετεωρολογικός σταθμός είναι πλήρης και έτοιμος να αναπτυχθεί στο γήπεδο!

Βήμα 4: Ανάπτυξη + Συμπεράσματα

Μόλις το ολοκληρώσετε, μπορείτε να καθίσετε, να χαλαρώσετε και να απολαύσετε τα ζωντανά δεδομένα υπερ-τοπικών καιρικών συνθηκών σε όλες τις ακόλουθες πλατφόρμες!

• ThingSpeak
• ΚαιρόςΥπόγειο
• WeatherCloud

Οι συγκεκριμένοι σύνδεσμοι παραπάνω είναι για τα δεδομένα καιρού μου, αλλά αν κάνετε κι εσείς αυτό το έργο, συμπεριλάβετε επίσης τους συνδέσμους στις συσκευές σας-θα μου άρεσε πολύ να βλέπω να επεκτείνεται αυτό το δημιουργημένο από ανθρώπους δίκτυο!