Πυρανόμετρο ADS1115 InstESRE: 14 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Ένα πυρανόμετρο μετρά την ακτινοβολία του ήλιου (δύναμη/περιοχή, βασικά "φωτεινότητα") σε μια επιφάνεια. Παρά τα παρόμοια ονόματα, είναι εντελώς διαφορετικό από ένα πυρόμετρο, οπότε σταματήστε εδώ, αν αυτό είναι που ψάχνετε.

Αυτό το Instructable περιγράφει τον τρόπο κατασκευής και δοκιμής μιας τροποποιημένης έκδοσης του κιτ πυρανόμετρου που προσφέρει ο Δρ David Brooks του Ινστιτούτου Έρευνας και Εκπαίδευσης της Επιστήμης της Γης (InstESRE):

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

Αυτή η έκδοση του πυρανόμετρου InstESRE διασυνδέεται με ένα Arduino χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα αναλογικού-ψηφιακού μετατροπέα ADS1115 (ADC) και υποστηρίζει επίσης τη διόρθωση θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα θερμοκρασίας TMP36 που βρίσκεται σε συνδυασμό με τη φωτοδίοδο.

Ο καμπύλος καμπύλης IV Swinger 2 IV υποστηρίζει αυτόν τον σχεδιασμό πυρανόμετρου ως προαιρετικό αισθητήρα και αυτό ήταν το κίνητρο για τις τροποποιήσεις. Ωστόσο, εφόσον άλλοι χρήστες του πυρανόμετρου InstESRE μπορεί να το βρίσκουν χρήσιμο, αυτό το Instructable περιγράφει το σχέδιο ανεξάρτητα από το έργο IV Swinger 2.

Το ακόλουθο αποθετήριο GitHub περιέχει την τεκμηρίωση και το λογισμικό:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Κατεβάστε και διαβάστε το έγγραφο πριν προχωρήσετε. Το έγγραφο περιέχει μια έκδοση μόνο των κειμένων των βημάτων σε αυτό το Instructable και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λίστα ελέγχου κατά την κατασκευή. Περιγράφει επίσης πώς να παραγγείλετε το κιτ από τον Dr. Brooks και ποια επιπλέον ανταλλακτικά να αγοράσετε. Αυτά δεν επαναλαμβάνονται σε αυτό το Εγχειρίδιο.

Βήμα 1: Συγκέντρωση εργαλείων

Χρησιμοποίησα τα εργαλεία που φαίνονται στη φωτογραφία.

Βήμα 2: Προετοιμάστε το περίβλημα

• Τοποθετήστε το γκριλ στην τρύπα στο τέλος της θήκης. Χρησιμοποιήστε ένα μικρό αμβλύ αντικείμενο, όπως ένα μικρό κατσαβίδι. Προσέξτε να μην κόψετε το γκριλ. (Το grommet είναι το μαλακό ελαστικό σε σχήμα O). _
• Απλώστε μια μικρή ποσότητα υπερκόλλας στο εσωτερικό της μεγαλύτερης από τις δύο τρύπες στο πάνω μέρος της θήκης. Τοποθετήστε το επίπεδο φυσαλίδων από το εσωτερικό της θήκης. Βεβαιωθείτε ότι οι ώμοι του επιπέδου της φούσκας κάθονται σταθερά στο επάνω μέρος της θήκης. Αφήστε την θήκη στην άκρη, ανάποδα, για να αφήσετε την κόλλα να στεγνώσει για αρκετά λεπτά. [ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Το επίπεδο φυσαλίδων δεν απαιτείται για την εφαρμογή IV Swinger 2 και δεν φαίνεται στις φωτογραφίες.] _

Βήμα 3: Προετοιμάστε το Photodiode και το Diffuser

• Βεβαιωθείτε ότι τα καλώδια φωτοδιόδων PDB-C139 είναι ίσια και παράλληλα μεταξύ τους, πραγματοποιώντας προσαρμογές εάν είναι απαραίτητο. _
• Τοποθετήστε τη φωτοδίοδο PDB-C139 στη θήκη LED. Θα πρέπει να ασφαλίσει στη θέση του. ΜΗΝ χρησιμοποιείτε καμία υπερκολλητική ουσία. _
• Με τα καλώδια φωτοδιόδων PDB-C139 στραμμένα προς τα πάνω και με το μεγαλύτερο μήκος προς τα αριστερά και το μικρότερο προς τα δεξιά, ΠΟΛΥ ΕΛΑΦΑ λυγίστε και τα δύο καλώδια μακριά σας. _
• Τοποθετήστε το συγκρότημα φωτοδιόδων στο σωλήνα περιβλήματος από πάνω. Και πάλι, ΜΗΝ χρησιμοποιείτε καμία υπερκολλητική ουσία. Βεβαιωθείτε ότι το πάνω μέρος της διόδου είναι καθαρό και χωρίς σκόνη. _
• Σηκώστε τον δίσκο διαχύτη Teflon με μια χαρτοπετσέτα ή χαρτομάντιλο και τρίψτε απαλά και τις δύο επιφάνειες για να αφαιρέσετε τυχόν σκόνη ή υπολείμματα που μπορεί να υπάρχουν. Κολλήστε το δίσκο στην εσοχή του στο πάνω μέρος του σωλήνα περιβλήματος. ΜΗΝ χρησιμοποιείτε καμία υπερκολλητική ουσία. Εάν είναι πολύ χαλαρή εφαρμογή, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε κάποια superglue LATER, αλλά ΟΧΙ ΑΚΟΜΑ. _
• Γυρίστε το συγκρότημα ανάποδα (τα καλώδια δείχνουν προς τα πάνω, μακρύτερα το ένα προς τα αριστερά). Βεβαιωθείτε ότι ο δίσκος διαχύτη δεν έπεσε. Χρησιμοποιήστε 4 κομμάτια ταινίας για να το κρατήσετε πατημένο σε μια σκληρή, λεία επιφάνεια εργασίας. Η ταινία πρέπει να βρίσκεται κάτω από το επεξεργασμένο χείλος του σωλήνα. Τυλίξτε ένα ακόμη κομμάτι ταινίας γύρω από το σωλήνα. _

Βήμα 4: Προσθήκη TMP36 (προαιρετικό)

• Τοποθετήστε το TMP36 στην οπή στην πλησιέστερη πλευρά των αγωγών φωτοδιόδου, με την επίπεδη πλευρά του TMP36 προς τους αγωγούς και τη στρογγυλεμένη πλευρά προς το τοίχωμα του σωλήνα. Πιέστε το προς τα κάτω από τα άκρα των αγωγών του. Θα πρέπει να ταιριάζει όμορφα με ελάχιστη εκτροπή των αγωγών φωτοδιόδων. _
• Αφαιρέστε το TMP36, εφαρμόστε υπερκόλλα στην επάνω, επίπεδη και στρογγυλεμένη πλευρά του και τοποθετήστε το αμέσως πίσω στην τρύπα στην ίδια θέση. Χρησιμοποιήστε μόνο αρκετή κόλλα, ώστε να κολλήσει στο στήριγμα LED, στα καλώδια διόδων και στο εσωτερικό του σωλήνα, αλλά μην το χρησιμοποιείτε τόσο πολύ ώστε να μπορεί να ρέει γύρω από τη φωτοδίοδο. Βεβαιωθείτε ότι το πιέζετε γρήγορα στην τρύπα, ώστε να μην το πιάσει η κόλλα πριν μπει. _
• Ρυθμίστε τα δύο καλώδια φωτοδιόδων και τα τρία καλώδια TMP36 έτσι ώστε να δείχνουν όλα όσο το δυνατόν πιο ευθεία _

Βήμα 5: Κολλήστε τον σωλήνα αισθητήρα στην θήκη

• Εφαρμόστε λίγο κόλλα στο μηχανικά χείλος του σωλήνα και, στη συνέχεια, χαμηλώστε αμέσως τη θήκη, έτσι ώστε ο σωλήνας να κολληθεί στην οπή της θήκης. Η μεγάλη διάσταση της θήκης πρέπει να είναι σύμφωνη με τις σειρές καλωδίων που περνούν από την τρύπα και η τερματική τρύπα με το γκριλ πρέπει να είναι στα δεξιά σας. Βεβαιωθείτε ότι ο σωλήνας είναι πλήρως τοποθετημένος στην οπή. _
• Χρησιμοποιήστε κάποια ταινία για να κρατήσετε τη θήκη στη θέση της έτσι ώστε να είναι επίπεδη και ο σωλήνας να είναι κάθετος σε αυτήν._

Βήμα 6: Προσθέστε τον πίνακα ADS1115

• Εφαρμόστε μια σταγόνα υπερκολλήματος στο πίσω μέρος της σανίδας ADS1115 ακριβώς στη μέση. Γρήγορα, αλλά προσεκτικά, χαμηλώστε τον πίνακα ADS1115 προς τα κάτω με το μακρύτερο καλώδιο φωτοδιόδων να διέρχεται από την οπή Α0 και το μικρότερο από την οπή Α1. Τα τρία καλώδια TMP36 θα βρίσκονται κατά μήκος της άκρης του πίνακα ADS1115 και ενδέχεται να αποκλίνουν ελαφρώς. Ρυθμίστε τη θέση της πλακέτας ADS1115 έτσι ώστε οι οπές A0 και A1 να κεντραριστούν πάνω από την οπή του σωλήνα και να κρατήσουν τη σανίδα στη θέση της για περίπου ένα λεπτό, ώστε να κολλήσει στη θήκη._
• Αφήστε το ανέγγιχτο για μερικές ώρες, ώστε η κόλλα να είναι σίγουρο ότι έχει στεγνώσει. Μην προχωρήσετε στα ακόλουθα βήματα μέχρι τότε._

Βήμα 7: Προσθέστε αντίσταση φορτίου

• Κόψτε και τα δύο καλώδια της αντίστασης στο 1 cm. Λυγίστε 2mm στο άκρο κάθε καλωδίου σε ορθή γωνία και εισάγετε αυτά τα άκρα 2mm στις οπές A0 και A1 της σανίδας ADS1115, παράλληλα με τα καλώδια φωτοδιόδων. Ο λόγος για το μήκος των 2mm είναι ότι δεν υπάρχει περίπτωση τα άκρα να αγγίξουν τα καλώδια TMP36 ή το άλλο καλώδιο φωτοδιόδου κάτω από τον πίνακα._
• Συγκολλήστε την αντίσταση και τα καλώδια φωτοδιόδων στις οπές A0 και A1._
• Κόψτε τα καλώδια φωτοδιόδου._

Βήμα 8: Solder TMP36 Middle Lead to A2 (προαιρετικό)

• Λυγίστε απαλά τα δύο εξωτερικά καλώδια TMP36 μακριά από την άκρη του πίνακα ADS1115._
• Με πένσα με μακριά μύτη, λυγίστε προσεκτικά το μεσαίο καλώδιο TMP36 προς την οπή Α2 και κολλήστε το στην οπή. Μπορεί να χρειαστείτε ένα μικρό κομμάτι απογυμνωμένου καλωδίου σύνδεσης στην τρύπα για να το κολλήσετε εάν το καλώδιο δεν είναι αρκετά μακρύ για να μπείτε στην τρύπα. Βεβαιωθείτε ότι αυτό το καλώδιο δεν έρχεται σε επαφή με το σύνδεσμο συγκόλλησης A1 ή το στέλεχος καλωδίου φωτοδιόδου._

Βήμα 9: Προετοιμασία καλωδίου

• Αφαιρέστε ολόκληρη τη διάταξη από την επιφάνεια εργασίας _

• Ανακινήστε το για να βεβαιωθείτε ότι ο δίσκος διαχύτη Teflon δεν πέφτει. Εάν συμβεί, αφήστε τον δίσκο στην άκρη προς το παρόν.

  _

• Κόψτε το θηλυκό άκρο του καλωδίου. Σπρώξτε το κομμένο άκρο μέσα από τη σχάρα στη θήκη και τραβήξτε το μέσα. Μην ανησυχείτε αν θα το τραβήξετε πολύ μακριά, θα μπορείτε να το τραβήξετε πίσω αργότερα. Χρησιμοποιήστε μια σταγόνα σαπούνι πιάτων εάν είναι δύσκολο να περάσετε._
• Κόψτε το εξωτερικό περίβλημα καλωδίου στο άκρο κοπής για να εκθέσετε τα τέσσερα καλώδια στο εσωτερικό, προσέχοντας να μην καταστρέψετε τη μόνωση στα εσωτερικά καλώδια. Κόψτε τουλάχιστον 2 εκατοστά από το περίβλημα._
• Απογυμνώστε 8 mm της μόνωσης από τα τέσσερα εσωτερικά σύρματα και στρίψτε τα άκρα του καθενός._
• "Κασσίτερος" τα στριμμένα άκρα θερμαίνοντας με το κολλητήρι και εφαρμόζοντας λίγη συγκόλληση στα νήματα._
• Χρησιμοποιήστε ένα ψηφιακό πολύμετρο (DMM) για να προσδιορίσετε τη συνδεσιμότητα μεταξύ των εσωτερικών καλωδίων και των τεσσάρων τμημάτων του βύσματος 3,5 mm στο άλλο άκρο του καλωδίου. Γράψτε τα χρώματα: Χρώμα: Συμβουλή: _ [+5V] Δαχτυλίδι 1: _ [SCL] Δακτύλιος 2: _ [SDA] Μανίκι: _ [GND] ΣΗΜΕΙΩΣΗ: αυτά τα χρώματα σίγουρα ΔΕΝ θα ταιριάζουν με τα χρώματα στο διάγραμμα συνδέσεων, οπότε αυτό είναι πολύ σημαντικό._
• Τραβήξτε το καλώδιο προς τα έξω μέσα από τη λαστιχένια σχάρα έως ότου η μόνωση των εσωτερικών καλωδίων φτάσει στην οπή VDD της πλακέτας ADS1115. _

Βήμα 10: Κολλήστε καλώδια καλωδίων και καλώδιο σύνδεσης στο ADS1115

• Κόψτε τα ακόλουθα μήκη καλωδίου σύνδεσης (απαιτείται μόνο για TMP36)

  • Μαύρο, 2,5εκ
  • Κόκκινο, 2,5cm Λωρίδα 6mm από κάθε άκρο του καθενός._
• Συγκολλήστε το καλώδιο καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στο βύσμα Συμβουλή (+5V) στην οπή VDD, μαζί με το ένα άκρο του κόκκινου καλωδίου 2,5 εκατοστών._
• Συγκολλήστε το καλώδιο καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στο μανίκι βύσματος (GND) στην οπή GND, μαζί με το ένα άκρο του μαύρου καλωδίου 2,5 εκατοστών._
• Συγκολλήστε το καλώδιο καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στο βύσμα Δακτύλιος 1 (SCL) στην οπή SCL._
• Συγκολλήστε το καλώδιο καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στο βύσμα Ring 2 (SDA) στην οπή SDA. _

Βήμα 11: Συγκόλληση TMP36 Καλώδια τροφοδοσίας/γείωσης (προαιρετικά)

• Συγκολλήστε το άλλο άκρο του μαύρου σύρματος 2,5 εκατοστών (από την οπή GND) στο καλώδιο TMP36 στα δεξιά. Βεβαιωθείτε ότι δεν έρχεται σε επαφή με το μεσαίο καλώδιο._
• Συγκολλήστε το άλλο άκρο του κόκκινου σύρματος 2,5 εκατοστών (από την οπή VDD) στο καλώδιο TMP36 στα αριστερά. Βεβαιωθείτε ότι δεν έρχεται σε επαφή με το μεσαίο καλώδιο._

Βήμα 12: Κόψτε και συγκολλήστε καλώδια στον Jack

• Κόψτε τέσσερα καλώδια σύνδεσης. Κάντε τα αρκετά μακριά για όποιο περίβλημα θα βάλετε το Arduino (9cm για IV Swinger 2):

  • Μαύρο: _
  • Το κόκκινο: _
  • Μπλε: _
  • Πράσινο: _ Λωρίδα 1cm από το τέλος του καθενός._
• Τοποθετήστε το βύσμα καλωδίου στην υποδοχή 3,5 mm._
• Χρησιμοποιήστε το DMM για να προσδιορίσετε ποια σύνδεση συγκόλλησης στο πίσω μέρος της υποδοχής 3,5 mm συνδέεται με την οπή VDD στην πλακέτα ADS1115. Περιστρέψτε το RED καλώδιο σε αυτήν τη σύνδεση συγκόλλησης στην υποδοχή._
• Χρησιμοποιήστε το DMM για να προσδιορίσετε ποια σύνδεση συγκόλλησης στο πίσω μέρος της υποδοχής 3,5 χιλιοστών συνδέεται με την οπή GND στην πλακέτα ADS1115. Περιστρέψτε το μαύρο καλώδιο στη συγκεκριμένη σύνδεση συγκόλλησης στην υποδοχή._
• Χρησιμοποιήστε το DMM για να προσδιορίσετε ποια σύνδεση συγκόλλησης στο πίσω μέρος της υποδοχής 3,5 mm συνδέεται με την οπή SCL στην πλακέτα ADS1115. Περιστρέψτε το μπλε σύρμα σε αυτήν τη σύνδεση συγκόλλησης στην υποδοχή._
• Χρησιμοποιήστε το DMM για να προσδιορίσετε ποια σύνδεση συγκόλλησης στο πίσω μέρος της υποδοχής 3,5 mm συνδέεται με την οπή SDA στην πλακέτα ADS1115. Περιστρέψτε το ΠΡΑΣΙΝΟ καλώδιο σε αυτήν τη σύνδεση συγκόλλησης στην υποδοχή._

• Χρησιμοποιήστε το DMM για να επιβεβαιώσετε τις συνδέσεις. Ελέγξτε τη συνέχεια από το άκρο του καλωδίου σύνδεσης έως την οπή ADS1115. Ταυτόχρονα, ελέγξτε ότι δεν υπάρχει ΣΥΝΕΧΕΙΑ στα άλλα τρία.

  • Κόκκινο σε VDD: _
  • Μαύρο σε GND: _
  • Μπλε σε SCL: _
  • Πράσινο σε SDA: _
• Συγκολλήστε και τα τέσσερα καλώδια σύνδεσης στην υποδοχή 3,5mm _

Βήμα 13: Τελική συνέλευση

• Τοποθετήστε τη γραβάτα του καλωδίου γύρω από το καλώδιο και χρησιμοποιήστε την πένσα για να την τραβήξετε σφιχτά ακριβώς δίπλα στη σχάρα στο εσωτερικό της θήκης. Τακτοποίηση._
• Βιδώστε το κάλυμμα στη θήκη._
• Χρησιμοποιήστε το μικρό κομμάτι λεπτού λειαντικού χαρτιού που περιλαμβάνεται στο κιτ και τρίψτε απαλά την επιφάνεια του Teflon με κυκλικές κινήσεις, αρκεί να αφαιρέσετε τη "λάμψη" από το δίσκο._
• Εάν ο δίσκος διαχύτη Teflon δεν μπήκε καλά στην εσοχή του, χρησιμοποιήστε μια TINY ποσότητα υπερκολλών γύρω από την εσοχή για να τον κρατήσετε μέσα. Βεβαιωθείτε ότι δεν έχετε κολλήσει στον φωτοανιχνευτή! Μια οδοντογλυφίδα μπορεί να είναι χρήσιμη για την εφαρμογή της υπερκόλλας, αλλά κινηθείτε γρήγορα. Χρησιμοποιήστε ένα μικρό σφιγκτήρα για να το κρατήσετε όσο στεγνώνει η κόλλα._
• Σύνδεση με Arduino: Συνδέστε τα τέσσερα καλώδια από το πίσω μέρος της υποδοχής 3,5 mm στο Arduino όπως φαίνεται στις φωτογραφίες._

Βήμα 14: Εκτέλεση δοκιμών και βαθμονόμηση

Το έγγραφο στο αποθετήριο GitHub περιγράφει τον τρόπο φόρτωσης και εκτέλεσης των δοκιμών. Περιγράφει επίσης τι απαιτείται για τη βαθμονόμηση του πυρανόμετρου.