Alaska Datalogger: 5 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ალასკა კლიმატის ცვლილების წინსვლის პირასაა. მისი უნიკალური პოზიცია, რომელსაც აქვს საკმაოდ ხელუხლებელი ლანდშაფტი, რომელიც დასახლებულია ქვანახშირის საბადოების მრავალფეროვნებით, იძლევა უამრავ კვლევის შესაძლებლობას. ჩვენი მეგობარი მონტი არის არქეოლოგი, რომელიც ეხმარება ბავშვთა ბანაკებს სახელმწიფოს გარშემო მიმოფანტულ მშობლიურ სოფლებში-Culturalalaska.com. ის ამ ბავშვებთან ერთად აშენებდა საკვების ადგილებს საკვების ისტორიული შესანახად და სურდა ტემპერატურის მონიტორინგის საშუალება, რომელიც მას შეეძლო დაეტოვებინა ზამთრის დაახლოებით 8 თვის განმავლობაში. ალასკაზე კვების საცავი შექმნილია იმისთვის, რომ ხელი შეუშალოს დათვს და ის შეიძლება დაკრძალეს ან დაიჭიროთ ბოძებზე პატარა სალონის მსგავს სტრუქტურაში. სამწუხაროდ, კლიმატის დათბობა ამ ზაფხულს მაცივრის ბევრ მოდელს მიკროტალღურ ღვინოს ჰგავს-სიმართლე გითხრათ, აქ ნამდვილად ცხელა! არსებობს უამრავი კომერციული მონაცემთა დამთვალიერებელი მანქანა, მაგრამ ალასკას სჭირდებოდა საკუთარი ბრენდი: წყალგაუმტარი, ორი წყალგაუმტარი სენსორი გრძელი ხაზების გასწვრივ, რომელიც შეიძლება იყოს ქეში და მეორე ზედაპირზე, რაღაც ასაშენებელი ბავშვებისთვის STEM პროგრამით, მინიმალური მოვლა, გრძელვადიანი ბატარეა, მარტივი გადმოწერა SD ბარათიდან, 3D დასაბეჭდი, მრავალჯერადი დატვირთვა, რეალურ დროში საათი და იაფი.

დიზაინი სრულად დასაბეჭდია ნებისმიერი 3D პრინტერით და მე გავაკეთე დიზაინი PCB– სთვის, რომლის შეკვეთაც შეგიძლიათ შეავსოთ და ადვილად მიიღოთ კომპონენტები. ბატარეა არის საერთო 18650, რომელიც უნდა გაგრძელდეს დაახლოებით ერთი წლის განმავლობაში 12x/დღეში კითხვით და დატენვა ხდება მხოლოდ დღის განმავლობაში გარკვეული ენერგიის ჩართვით. იგი შექმნილია (Fusion 360) O- რგოლის გარშემო, რომელიც გამოიყენება სახლის წყლის გამწმენდებში, ასე რომ ადვილი მოსაპოვებელია და სილიკონის ცხიმით და კარგად მოთავსებული ჭანჭიკების დაცვით უნდა იყოს დაცული ალასკის ზამთრისთვის, თუ ის დადგება წელს …

ნაბიჯი 1: შეაგროვეთ თქვენი მარაგი

Adafruit– ის მშვენიერი დიზაინები დაფის კომპონენტების უმეტესობას შეადგენენ-ისინი ცოტა უფრო ძვირი ღირს, მაგრამ ისინი ძალიან მუშა და საიმედოა. (მე არ მაქვს ფინანსური კავშირები არცერთ კომპანიასთან …) მე 3D ნაწილებისთვის გამოვიყენე Creality CR10 პრინტერი. ორი კონცენტრატორი წყალგაუმტარი ჯიშია.

1. Vktech 5pcs 2M წყალგაუმტარი ციფრული ტემპერატურის ტემპერატურის სენსორის ზონდი DS18b20 2 $

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

3. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout $ 5

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger 22 $ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ MO ვერსია, მაგრამ ბატარეის დონის ხაზი სხვა პინზეა და თქვენ უნდა შეცვალოთ იგი პროგრამულ უზრუნველყოფაში.

5. IZOKEE 0.96 I2C IIC 12864 128X64 პიქსელი OLED 4 $

6. Rugged Metal On/Off Switch with Blue LED Ring - 16 მმ Blue On/Off 5 $

7. Rugged Metal Pushbutton ლურჯი LED ბეჭდით - 16 მმ ლურჯი მომენტალური 5 $

8. მრავალფეროვანი სწრაფი კავშირი, რათა შეკრება იყოს ადვილი

9. 18650 ბატარეა 5 $

10. კაპიტანი O-Ring-Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF წყლის ფილტრის გამოცვლა

ნაბიჯი 2: ააშენეთ იგი

საცხოვრებლის დიზაინი აგებულია სტანდარტულად Westinghouse– ის მთლიანი სახლის წყლის ფილტრის ადვილად ხელმისაწვდომი რგოლის გარშემო. ბეჭედი შემოდის სილიკონის საპოხი ღარში გარს ორ დაბეჭდილ ნახევარს შორის. კორპუსის ბოლოში არის ადგილი 18650 ბატარეისთვის და ორი წყალგაუმტარი საკონტროლო გადამრთველი-ასევე არის ხვრელი კაბელების გასასვლელად ტემპერატურის ზონდებისათვის. ორი ფაილი ზედა და ქვედა ნახევრების ქვემოთ.

ქვედა ნაწილი დასრულებულია 4 მმ ან ექვივალენტური ზომის ნეილონის ჭანჭიკების აღებით და მათი თავების ამოღებით და მათი შეთავსებით გაბურღულ საყრდენ სვეტებში. გამოიყენეთ შესაბამისი სიგრძე ისე, რომ ნეილონის თავსახური თავზე დაიფაროს მათ, როდესაც ორი ნახევარი შეერთდება. ორივე ზედა და ქვედა ნაწილი უნდა იყოს დაბეჭდილი მხარდაჭერით. ზედა ნაწილი დასრულებულია თხელი ლექსანისგან დამზადებული მრგვალი პლასტიკური ფანჯრის წებოვნებით.

ნაბიჯი 3: შეაერთეთ იგი

PCB– ის შეკრება საკმაოდ მარტივია. მე დავაპროექტე დაფა Eagle– ში და გავაგზავნე PCBway– ში წარმოებისთვის-პატიოსნად ეს არის ყველაზე იაფი რამ რაც კი ოდესმე ყოფილა. თუ გსურთ გაუმართაობის გაყვანილობა, რაც მარტივად ხდება, უბრალოდ მიჰყევით Brd ფაილზე მიკროსქემის დიაგრამას. პატარა LED ეკრანი მიმაგრებულია დაფაზე I2C კავშირის საშუალებით, ძალასა და მიწასთან ერთად. სისტემის გული არის TPL5111, რომელიც უშუალოდ აკავშირებს ბატარეას და რჩება მუდმივად. მას აქვს ამომრჩეველი ქრონომეტრი (ცვლადი რეზისტორი), რომელიც იღვიძებს სისტემას ყოველ 2 საათში ყოველ წამში ბუმბულის მოდულის ჩართვის ჩართვის შესაძლებლობის საშუალებით. RTC კომუნიკაციას ახდენს იმავე I2C ავტობუსით, როგორც LED-მათ აქვთ განსხვავებული მისამართები. ბუმბული ასევე უკავშირდება 18650 ბატარეას JST კაბელით ჩართვის/გამორთვის გადამრთველის მეშვეობით, რათა გამორთოს მთელი სისტემა. ეს იძლევა ბუმბულის ჩამონტაჟებულ დატენვას, როდესაც ბატარეა დაბალია მიკრო USB ბუმბულში ჩართვით. როდესაც ატვირთავთ ახალ პროგრამულ უზრუნველყოფას ბუმბულზე, უნდა გახსოვდეთ, რომ დაიწყოთ TPL5111 მისი ღილაკის დაჭერით, წინააღმდეგ შემთხვევაში ბუმბული არ პასუხობს USB ჩატვირთვის ზარს. ღილაკი შექმნილია იმისთვის, რომ უზრუნველყოს ენერგია LED ეკრანზე მხოლოდ დაჭერისას და ასევე გააგზავნოს მაღალი სიგნალი TPL5111– ზე, რაც ბუმბულის ჩართვის საშუალებას აძლევს სანამ ღილაკს დააჭერთ. ეს კეთდება იმისათვის, რომ შეზღუდოს ეკრანის ჩართული დრო - ის გამოიყენება მხოლოდ ტემპერატურის ზონდების სტატუსის, ბატარეის დონის და დრო/თარიღისა და ზომის ფაილის შესაქმნელად. გაყვანილობის ბოლო ნაჭერი არის ორი ზონდი, რომლებიც მოთავსებულია ქვედა ნახევრის ბოლო საბურღიდან. ესენი დაკავშირებული იყო JST 3 პინის კონექტორებთან, რათა მოხსნა უფრო ადვილი ყოფილიყო. მე უგულებელყო 4.7K რეზისტორის განთავსება დაფაზე, რომ შემეერთებინა მონაცემთა და ძაბვის პინი ტემპერატურის სენსორის ავტობუსზე. ასე რომ, ეს უნდა გაკეთდეს დაფის ერთ-ერთ სენსორთან დაკავშირების წერტილზე-ისინი მარკირებულია, ასე რომ ადვილი უნდა იყოს. ორივე მიდის ბუმბულის ერთსა და იმავე GPIO პინზე, ასე რომ საჭიროა მხოლოდ ერთი რეზისტორის კავშირი.

ნაბიჯი 4: პროგრამირება

პროგრამა ძალიან ადვილი გასაგებია. SD ბიბლიოთეკა არის SD ბარათის ფაილის გამოსაყენებლად, რომელიც ჩაშენებულია ბუმბულის დაფაზე. OneWire და Dallas Temp ბიბლიოთეკები განკუთვნილია ტემპერატურის ზონდებიდან ერთი მავთულის კითხვის მოსაშორებლად. DonePin– მა უნდა შეატყობინოს TPL5111– ს, რომ ყველა მონაცემის კითხვა დასრულებულია და კარგია, რომ გამორთოთ Featherboard. VBatpin არის ბუმბულის ბუდე, რომელსაც აქვს ძაბვის გამყოფი ლიპო ბატარეის მნიშვნელობის წასაკითხად. Asciiwire ბიბლიოთეკას აქვს LED ეკრანის გაშვება. OneWireBus არის GPIO პინ 6 ამ შემთხვევაში. SD ფაილური სისტემა ამ Datalogger– ისთვის ქმნის ფაილს ANALOG02. TXT ყველა მონაცემის დასაგროვებლად. ის ყოველ ჯერზე ხსნის ერთსა და იმავე ფაილს და უბრალოდ ამატებს მას. ძველი მონაცემების მოსაშორებლად თქვენ უნდა ამოიღოთ ჩიპი SD ბარათის დამჭერიდან და გადმოწეროთ კომპიუტერში-მაგალითად EXCEll გავრცელებულ ფურცელში. ეს მარტივად ხდება ცხრილების DATA იმპორტის განყოფილებით. ფაილები ამოღებულია ჩიპიდან და როდესაც ბუმბული კვლავ იხსნება ის აშენებს ახალს. შემდეგი მოდის დროის/თარიღის პარამეტრი RTC– სთვის. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); წაშალეთ კომენტარის სიმბოლოები, რომ დააყენოთ თქვენი RTC ჩატვირთვის დრო და შემდეგ გადააპროგრამოთ ჩიპი ამ ხაზის საშუალებით, ისე რომ შემდეგ ჯერზე კომპიუტერი ჩატვირთოს ის კვლავ არ გამოიყენებს იმავე ჩატვირთვის დროს იმის მაგივრად, რომ მისცეს ბატარეის მხარდაჭერილი დროის მრიცხველი შეავსოს იგი მარყუჟის () განყოფილება ხსნის SD ფაილს, იღებს თარიღს/დროს, კითხულობს და გარდაქმნის ორივე სენსორს, ითვლის ბატარეის დონეს და წერს მას SD ბარათზე. შემდეგ ის აკეთებს donePin– ს მიმდევრობის დახურვას.

ნაბიჯი 5: მისი გამოყენება

ბატარეა სრულად იტენება ბუმბულის ჩართვით MicroUSB შტეფსელში. დატენვის LED აანთებს სანამ ის სრულად დატენულია-ის ნელია. ჩიპის მფლობელში მოთავსებულია ახალი SD ბარათი ANALOG02. TXT გარეშე. საფარი დამონტაჟებულია და ხუთი კაკალი ხრახნიან რეზინის შუასადებას. დენის ღილაკი ჩართულია და დაახლოებით 4 წამის შემდეგ ინახება ღილაკი. ის სწრაფად აჩვენებს პირველად ნაგულისხმევ ტემპერატურას და ეკრანის გასუფთავების შემდეგ აჩვენებს T1 და T2 როგორც ტემპერატურის ზონდების გამოსავალს. თქვენ შეგიძლიათ გაათბოთ ერთი ხელით, ასე რომ მას შეიძლება ეტიკეტირდეს როგორც T1 და T2. ეკრანზე ასევე გამოჩნდება კითხვის საათი, წუთი, წამი, დღე, თვე და წელი, ასევე ბატარეის დონე და რამდენად დიდია თქვენი ფაილი ამ ეტაპზე. ეს შემოწმება კეთდება იმისათვის, რომ დარწმუნდეთ, რომ ყველაფერი კარგად მუშაობს, სანამ დატოვებთ მას 8 თვის განმავლობაში. გაათავისუფლეთ ღილაკი და განათავსეთ ზონდები იქ, სადაც გსურთ ტემპერატურის გაზომვები. ისინი წყალგაუმტარია და იმედია თქვენი მანქანაა. ამ მანქანების საწყისი გასვლა იქნება ილიამნა ალასკაზე, სადაც ის იქნება მიწისქვეშა მომავალ აპრილამდე. ადრეული ტესტირებისას, ამ ზომის ბატარეა აღმოჩნდა საკმარისად კარგი მინიმუმ 1 1/2 წლის განმავლობაში 12 გაზომვით დღეში, ეს ყველაფერი TPL5111- ის სიმძლავრის მოხმარების გამო. გლობალური დათბობის კვლევები ძალიან მნიშვნელოვანია ყველასთვის, რომ ჩაერთოს-გაეთრიე და დაკავდი მეცნიერებით!