როგორ ავაშენოთ საკუთარი ანემომეტრი ლერწმის გადამრთველების, ჰოლის ეფექტის სენსორისა და ნოდემკუს ზოგიერთი ნაკაწრის გამოყენებით. - ნაწილი 1 - აპარატურა: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

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

შესავალი

მას შემდეგ რაც მე დავიწყე სწავლა Arduino– ს და Maker Culture– ის მომეწონა, რომ შემექმნა სასარგებლო მოწყობილობები ნაგვისა და ჯართის გამოყენებით, როგორიცაა ბოთლის თავსახური, PVC, სასმელის ქილა და სხვა. მე მიყვარს მეორე სიცოცხლის მიცემა ნებისმიერი ნაჭრისთვის მასალა. აქ გამოყენებული მასალების დიდი ნაწილი ამოღებულია ჯართიდან ზოგიერთი აღჭურვილობიდან და გადამუშავებულია

როდესაც მე თვითონ დავიწყე მეტეოროლოგიური სადგურის პროექტი, მივხვდი, რომ ქარის ინტენსივობისა და მიმართულების გაზომვა არც ისე ადვილი იქნებოდა და არც იაფი. რამდენიმე თვის შემდეგ მე წარმოგიდგენთ ამ პროექტს, რომელიც იყენებს ძირითადად გადამუშავებულ მასალებს და ძალიან იაფ ელექტრონულ ნაწილებს, რომლებიც ადვილად მოიძებნება ნებისმიერ ელექტრონულ მაღაზიაში.

ამ პოსტს აქვს 2 ნაწილი.

ნაწილი 1 - მოწყობილობების მშენებლობა Anemometer and Wind Vane Direction.

ნაწილი 2 - ესკიზი Arduino IDE– ს გამოყენებით Esp8266 Nodemcu– სთვის და გადაცემა ThingSpeak– ზე.

იხილეთ ვიდეო, რომ იცოდეთ საბოლოო გამოსავალი.

როგორ ავაშენოთ საკუთარი ანემომეტრი Hall Effect Sensor და Reed კონცენტრატორების გამოყენებით

Პროექტის აღწერა

ანემომეტრი არის მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია გაზომოს ქარის სიჩქარე და მისი მიმართულება. Hall Effect სენსორის გამოყენებით ჩვენ შევძლებთ დავთვალოთ რამდენ ბრუნვას იძლევა ჭიქები დროის მონაკვეთში. ქარის ინტენსივობა ღერძის ბრუნვის სიჩქარის პროპორციულია. ფიზიკის რამდენიმე მარტივი განტოლებით შეგიძლიათ განსაზღვროთ ქარის წრფივი სიჩქარე იმ მომენტში. ჩვენ ყველაფერს ავუხსნით მე -2 ნაწილში.

და ქარის მიმართულება ჩვენ გავზომოთ საქარე მინით ნეოდიმიური მაგნიტით და ლერწმის გადამრთველებით. ვენის წერტილები ქარის მიმართულებით და მასზე მიმაგრებული მაგნიტი დააკავშირებს ლერწმის გადამრთველებს, რაც საშუალებას მისცემს ელექტრულ დენს გაიაროს კავშირი (ან კავშირები). სქემები, რომლებსაც აქვთ დადებითი მიმდინარეობა, მიუთითებს ქარის მიმართულებას, როგორც კომპასი.

ჩვენ გვაქვს 8 სქემა, რომლებიც გამოხატავენ 16 მიმართულებას: 4 კარდინალური და 4 უზრუნველყოფის წერტილი, როდესაც 1 გადამრთველი გააქტიურებულია (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) და როდესაც 2 კონცენტრატორი ერთდროულად გააქტიურებულია, ჩვენ გვაქვს 8 ქვე უზრუნველყოფა რაოდენობა (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

ქარის სიჩქარე და მიმართულება გამოითვლება და განისაზღვრება ნოდემკუს ესკიზით. მაგრამ ეს იქნება განმარტებული მეორე ნაწილში. ახლა მოდით გადავიდეთ ტექნიკის შეკრებაზე.

პასუხისმგებლობის შეზღუდვის განაცხადი: ეს ანემომეტრი არ უნდა იქნას გამოყენებული პროფესიონალური მიზნებისათვის. ის განკუთვნილია მხოლოდ აკადემიური ან სახლის გამოყენებისთვის.

შენიშვნა: ინგლისური არ არის ჩემი ბუნებრივი ენა. თუ აღმოაჩენთ გრამატიკულ შეცდომებს, რომლებიც ხელს გიშლით პროექტის გაგებაში, გთხოვთ შემატყობინოთ მათი გამოსასწორებლად. Დიდი მადლობა.

ნაბიჯი 1: მასალების შედგენა

Ქარის მიმართულება

8 x ლერწმის გადამრთველები

8 x 10 k ohms რეზისტორები

10 სმ PVC მილი

2 PVC ქუდი 5 სმ დიამეტრით

1 PVC ქუდი 2.5 სმ დიამეტრით

1 CD4051 ანალოგი მულტიპლექსერი

1 პლასტიკური დისკი

20 x 20 ძლიერი პლასტიკური ნაჭერი

1 ნეოდიმი მაგნიტი (მაგნიტის ზომებმა უნდა უზრუნველყოს ორი კონცენტრატორის ერთდროულად დაკავშირება. ჩემი არის 0.5 x 0.5 სმ და ის კარგად მუშაობს.)

10 სხვადასხვა ფერის მავთული

1 ზოგადი PCB

ალუმინის მილების იგივე დიამეტრის 1 ბურთი

1 ალუმინის მილი დაახლოებით 20 სმ

1 ალუმინის მილი დაახლოებით 10 სმ

1 შლანგის დამჭერი

ეპოქსიდური მასა

მყისიერი წებო - ციანოაკრილატი და ნატრიუმის ბიკარბონატი

ანემომეტრი

2 პინგ -პონგის ბურთი

4 ხის ან ალუმინის ჯოხი დაახლოებით 12 სმ

1 ბურთის საყრდენი

1 ალუმინის მილი დაახლოებით 5 სმ

3 ცალი სხვადასხვა ფერის მავთული

1 დარბაზის სენსორი SS49E

1 ნეოდიმი მაგნიტი

ეპოქსიდური მასა და მყისიერი წებო - ციანოაკრილატი და ნატრიუმის ბიკარბონატი

2 პლასტიკური ონკანი დაახლოებით 3 და 5 სმ დიამეტრით

1 PVC ქუდი და 5 სმ PVC მილი

1 PVC ქუდი 2.5 სმ დიამეტრით

• ნოდემკუ
• პლასტიკური ქეისი ელექტრონული პროექტებისთვის
• გასაყიდი რკინა
• 1 PVC მილი დაახლოებით 2 მეტრი და "T" PVC კონექტორი
• 1 PVC 90 გრადუსიანი კავშირი
• 5V კვების წყარო (მე ვიყენებ მზის პანელს)

ნაბიჯი 2: ქარის ვან როზეტას აწყობა

Reed კონცენტრატორები და რეზისტორები დამონტაჟებულია PCB– ზე

PVC CAP– ზე ოდნავ მცირე დიამეტრის მქონე წრის სახით გაჭერით ზოგადი PCB, რადგან როდესაც ის მზად იქნება, ის მოერგება მას.

ლერწმის გადამრთველის ფეხები მოხარეთ 90 გრადუსით, რათა მოათავსოთ ისინი PCB- ში ფრთხილად ისე, რომ არ დაიმსხვრათ დამცავი მინა. იდეალურია მინისგან 3 მმ დაშორებით. მოათავსეთ თითოეული ლერწმის გადამრთველი დიაგრამის მიხედვით. დიაგრამაში ჩაწერეთ თითოეული 0 -დან 7 -მდე. ტერმინალების მულტიპლექსერთან დაკავშირებისას მნიშვნელოვანი იქნება სწორი იდენტიფიკაცია. გამოიყენეთ soldering რკინის solder მათ ფირფიტა.

განათავსეთ თითოეული რეზისტორი, როგორც დიაგრამა, რომელშიც ერთი ტერმინალი არის შეკრული ლერწმის გადამრთველის ერთ ტერმინალში და მეორე საერთო იქნება ყველა რეზისტორისთვის, რომელიც მდებარეობს PCB ცენტრში.

შეაერთეთ სპილენძის კაბელი, რომელიც აკავშირებს ლერწმის კონცენტრატორების ყველა გარე ტერმინალს, ბოლო ორს კი კავშირის გარეშე ტოვებს. ბეჭდის მსგავსად. შედუღების წესს მნიშვნელობა არ აქვს.

თითოეული რეზისტორის და ლერწმის გადამრთველის შეერთებისას თითოეული ფერის. ისინი 8 განსხვავებულები არიან. შეაერთეთ წითელი მავთული ლერწმის სპილენძის რგოლზე, როგორც დადებითი და შავი მავთული "როზეტას" ცენტრში არსებული ყველა რეზისტორის შეერთებაზე, როგორც უარყოფითი.

შეხედეთ დიაგრამებს და ფრთხილად იყავით, რომ შეინახოთ კაბელების ნუმერაცია მულტიპლექსერთან დასაკავშირებლად.

შეკრების დაწყებამდე შეამოწმეთ კავშირები

შეკრების დაწყებამდე მე გირჩევთ შეამოწმოთ კავშირები. გამოიყენეთ led, ნებისმიერი 18650 ბატარეა 3.7 V, ნეოდიმის მაგნიტი და კაბელები ნიანგის კლანჭებით. შეაერთეთ ბატარეა ტერმინალებთან VCC და GND და ნიანგის კაბელი GND– ში მეორე ბოლოში led– ის უარყოფითში (გამოიყენეთ ლურჯი, რომელსაც არ სჭირდება რეზისტორი). შეაერთეთ მეორე კაბელი led- ის პოზიტივთან და მეორე გადამრთველებთან დაკავშირებულ თითოეულ კაბელზე. ახლა გაიარეთ მაგნიტი დაკავშირებული გადართვის გარე კიდეზე. თუ led ანათებს, კარგია. თუ ის არ ჩართულია, შეამოწმეთ შედუღებები. ორი კავშირის შესამოწმებლად ერთდროულად გამოიყენეთ სხვა კაბელი და სხვა led ერთდროულად. მაგნიტის ორ გადამრთველს შორის გავლისას, ორი LED უნდა ანათებდეს. აუცილებელია ორივე შუქდიოდური შუქი ერთდროულად ანათებდეს ისე, რომ ელექტრო სიგნალმა შეძლოს კომპასის ქვე-გირავნობის წერტილების წარმოდგენა, როგორიცაა ENE, ESE, SSW, NNW და ა.

ნაბიჯი 3: კავშირი CD4051 მულტიპლექსერთან და მისგან

CD4051 ანალოგი მულტიპლექსერი

მულტიპლექსერები არის კომბინირებული სქემები რამდენიმე შეყვანისა და ერთიანი მონაცემების გამომუშავებით. ისინი აღჭურვილია საკონტროლო საშუალებებით, რომელთაც შეუძლიათ შეარჩიონ ერთი და მხოლოდ ერთი მონაცემთა შეყვანა, რათა მოხდეს მათი გადაცემა შერჩეული შეყვანიდან აღნიშნულ გამოსავალზე.

თუ არ იცით CD4051– ის მოქმედება, გირჩევთ წაიკითხოთ მონაცემთა ის ფურცელი, რომელსაც ინტერნეტში ნახავთ. მოკლედ რომ ვთქვათ, 4051 -ს აქვს 8 ანალოგური შესასვლელი დანომრილი 0 -დან 7 -მდე, 3 და ქინძისთავები A, B და C, რომლებიც კომბინირებული საშუალებას აძლევს წაიკითხოს შესასვლელი და განსაზღვროს რომელ ანალოგურ გამომავალს უკავშირდება. თითოეული წაკითხვისას, პროგრამული უზრუნველყოფა აანალიზებს, თუ რომელი კავშირია პოზიტიური დენით და მიუთითებს ქარის შესაბამის მიმართულებას. ეს დეტალურად იქნება განმარტებული პოსტის მე -2 ნაწილში. შეხედეთ დიაგრამას, რომ ნახოთ როგორ არის დაკავშირებული როზეტა მულტიპლექსერთან.

კავშირები ნოდემკუსთან

ჩვენ დაგვჭირდება 8 კაბელი ნოდემკუს დასაკავშირებლად. იხილეთ დიაგრამა.

1 წყვილი დადებითი (წითელი) და დაფქული (შავი) მავთული, რომელიც ამარაგებს როზეტას დენს

1 წყვილი დადებითი (წითელი) და დაფქული (შავი) კაბელები, რომლებიც ამარაგებენ დენს CD4051– ს

1 კაბელი ანალოგური გამომავალი A0 (ნაცრისფერი)

1 კაბელი ციფრული შეყვანისთვის pin = A5 (ლურჯი)

1 კაბელი ციფრული შეყვანისთვის pin B = D4 (მწვანე)

1 კაბელი ციფრული შეყვანისთვის pin C = D3 (ყვითელი)

მე გამოვიყენე 10 მავთულის სატელეფონო კაბელი სხვადასხვა ფერის გასაადვილებლად საბოლოო შეკრებისთვის.

დაასახელეთ თითოეული კაბელი მათი შესაბამისი მისამართით, რათა ხელი შეუწყოს საბოლოო შეკრებას.

ნაბიჯი 4: დააინსტალირეთ ყველაფერი PVC სადგამზე

საყრდენის დამონტაჟება

აიღეთ PVC 5 სმ დიამეტრის CAP, PVC მილის ნაჭერი და 2.5 სმ დიამეტრის CAP და მიამაგრეთ ყველაფერი მყისიერი წებოთი ფოტოს მიხედვით. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გააკეთოთ ხვრელი მილის დიამეტრით, რათა გააუმჯობესოს კავშირი ნაჭრებს შორის. მას შემდეგ, რაც ყველა ნაჭერი წებდება, წაისვით მეტი წებო თითოეული ნაჭრის წებოვან კიდეებზე და დაუყოვნებლივ დაფარეთ საცხობი სოდათ. წებოს გაშრობისას გექნებათ ძალიან კარგი სიმტკიცე.

თქვენ ასევე უნდა დაკიდოთ სილიკონი CAP– ის პირას, რაც საშუალებას მოგცემთ დაამყაროთ კავშირი 2 CAP– ს შორის და ხელი შეუწყო როზეტას მორგებას. გააგრძელეთ სანამ გაშრება.

ფრთხილად ჩადეთ როზეტა უკვე დამონტაჟებული საყრდენ ნაწილზე და რომ იგი მჭიდროდ ჯდება CAP- ის კიდეზე. გახსოვდეთ, რომ ჩვენ დავაყენებთ მეორე CAP- ს ზემოთ. შეხედეთ ფოტოს საბოლოო ხსნარით. გთხოვთ, დაადგინოთ თითოეული კაბელი, რათა ხელი შეუწყოთ კავშირს ნოდემკუსთან.

ნაბიჯი 5: ვანის დამონტაჟება

ვენის სტრუქტურის დამონტაჟება

გააკეთეთ მაჩვენებელი ეპოქსიდური მასით ფოტოზე ნაჩვენები ფორმით. როდესაც ის კარგად გაშრება, აწონეთ ნაჭერი და შეინახეთ მნიშვნელობა.

აიღეთ პლასტმასის ნაჭერი და სიმეტრიულად გაჭერით ვენის უკანა ნაწილისთვის, რომელიც ემსახურება ქარის მიმართულებას. ასევე აწონ -დაწონეთ და შეინახეთ მნიშვნელობა.

აიღეთ ერთ -ერთი ალუმინის მილი და მიამაგრეთ მაჩვენებელი და ამინდის მბზინავი მყისიერი წებოთი, ყველა ნაჭერი შუაზე გაწყობილი. გააკეთეთ იგივე, რაც ადრე გააკეთეთ საცხობი სოდათ, რათა გაზარდოთ თითოეული წებოვანი ნაწილის სიმტკიცე.

აიღეთ მეორე ალუმინის მილი და მოდით განვსაზღვროთ სად იქნება ჩარჩენილი მეორე მილში. ნაჭრის წონასწორობის შესანარჩუნებლად, ზურგის წონის მანძილი ტოლი უნდა იყოს მანძილი მაჩვენებლის წონის მიხედვით. (იხილეთ გამოთვლები, რომლებიც ნაჩვენებია დიაგრამაში.) მანძილის გაზომვები უნდა მოხდეს მეტ -ნაკლებად თითოეული ნაჭრის მასის ცენტრამდე. გამოიყენეთ მყისიერი წებო და საცხობი სოდა.

გააკეთეთ ხვრელი CAP ცენტრში ბურთის ტარების დიამეტრით. გამოიყენეთ მყისიერი წებო სახურავზე დასამაგრებლად. მნიშვნელოვანია აირჩიოს ბურთი, რომელსაც აქვს იგივე შიდა დიამეტრი ვერტიკალური ალუმინის მილის.

დაბოლოს, აიღეთ პლასტიკური დისკი, რომლის სავარაუდო დიამეტრია 4.5 სმ და მიამაგრეთ ლითონის პატარა ნაჭერი ზღვარზე. იხილეთ ფოტო ამ გზით თქვენ შეძლებთ ნეოდიმის მაგნიტის "ჩამაგრებას" და მის მორგებას ინსტრუმენტის დაკალიბრებისას. მისი გადატანა შესაძლებელია რამდენიმე მიმართულებით გაზომვების მაჩვენებლების გამოსაცნობად.

მოათავსეთ პლასტმასის დისკი ლითონის ნაწილით იმავე მიმართულებით, როგორც ჰორიზონტალური ალუმინის მილის მაჩვენებელი. ეს მნიშვნელოვანია მაგნიტისთვის მიუთითოს იგივე მიმართულება, როგორც ბორბალი.

ანემომეტრის საბოლოო შეკრების გასაადვილებლად და ვენის ჩრდილოეთით ჩრდილოეთ გეოგრაფიასთან დასაბეჭდად ქარის ვარდი და ჩასვით CAP– ის ზედა თავზე. დისკი იქნება ჩარჩენილი ალუმინის მილში, მაგრამ პირველი, ჩადეთ ალუმინის მილი ბურთის საყრდენში და ჩადეთ ალუმინის მილი დისკში. შეცვალეთ სიმაღლე ისე, რომ მაგნიტსა და CAP- ის კიდეებს შორის მანძილი იყოს 1 -დან 1.5 სმ -მდე. ეს საკმარისი უნდა იყოს იმისთვის, რომ მაგნიტმა ლერწმის გადამრთველი სწორად დააკავშიროს. მიამაგრეთ დისკი მყისიერი წებოთი და კალციუმის ბიკარბონატით რაც შეიძლება ჰორიზონტალურად.

დაამონტაჟეთ ეს ორი ნაჭერი ქარის ვარდის ჩრდილოეთით მიმართვით გადამრთველის ნომერზე 0 (წარმოადგენს ჩრდილოეთს) და გამოიყენეთ დამჭერი მათ შესაერთებლად. არ გამოიყენოთ წებო, რადგან თქვენ მოგიწევთ ბევრჯერ მორგება და დაკალიბრება, სანამ სრულიად მზად იქნებით.

გადახედეთ ფოტოებს, რომ ნახოთ საბოლოო გამოსავალი.

ნაბიჯი 6: ანემომეტრის დახშობა

საყრდენის დამონტაჟება

აიღეთ 2 პლასტიკური ხუფი და გამყარეთ მყისიერი წებოთი. გაბურღეთ 4 ხვრელი ხუფებში, როგორც ეს ნაჩვენებია დიაგრამაში. თითოეულ ხვრელში დაკიდეთ ხის ან ალუმინის კვერთხები. პინგ -პონგის 2 ბურთი შუაზე გაჭერით და თითოეული მიამაგრეთ ღეროების კიდურებზე, ყველა ჩამწკრივებული ნაწილი იმავე მხარისთვის. სავარაუდო გაზომვები ნაჩვენებია დიაგრამაში.

გააკეთეთ ხვრელი CAP ცენტრში 2.5 სმ ბურთის ტარების დიამეტრით. გამოიყენეთ მყისიერი წებო სახურავზე დასამაგრებლად. გამოიყენეთ საცხობი სოდა ასევე ძალიან ფრთხილად.

ჩადეთ ალუმინის მილაკი ბურთის საყრდენში თავსებადი სიმაღლეზე (იხ. ფოტო). თუ ის სათანადოდ არ არის მორგებული, ფრთხილად ჩადეთ წებოს წვეთი.

დარბაზის მოდულის დამონტაჟება

CAP– ის პირას გააკეთეთ პატარა ხვრელი, რათა გაიაროთ დარბაზის სენსორის თავი.

ნეოდიმიუმის მაგნიტი მიამაგრეთ პლასტიკური თავსახურის გვერდზე, ფოტოს მიხედვით.

გამოიყენეთ 3 სხვადასხვა ფერის მავთული სენსორის მოდულის დასაკავშირებლად.

ჩადეთ ჰოლის მოდული და მიუთითეთ სენსორი მაგნიტისკენ 2–4 მმ მანძილზე. შეამოწმეთ თუ არა ლილვის ბრუნვა მაგნიტს სენსორთან.

გამოიყენეთ 3.7 ვ ბატარეა იმის შესამოწმებლად, მოდული პასუხობს მაგნიტის მიდგომას, თითოეულ კონტაქტზე მიაბრუნეთ led. თუ led ჩართულია, ყველაფერი კარგადაა. თუ არა, გადაიტანეთ სენსორი მაგნიტთან ახლოს, სანამ LED არ ჩაირთვება.

თუ ყველაფერი კარგადაა, დააფიქსირეთ მოდული მხარდაჭერაში წებოს წვეთის გამოყენებით.

დაბოლოს, ჯოხის მეორე ბოლო პლასტმასის სახურავში იქნება ჩარჩენილი მყისიერი წებოთი და საცხობი სოდათ, სწორი სიმაღლის მორგებით.

მავთულის იდენტიფიცირება

იდენტიფიცირება ყველა კაბელი - VCC, GND და სიგნალი - ხელი შეუწყოს nodemcu– სთან კავშირს.

ნაბიჯი 7: შეაერთეთ ყველაფერი ერთად

ახლა თქვენ შეგიძლიათ დააინსტალიროთ ორი მოწყობილობა ერთად "T" კავშირის და PVC მილის ნაჭრის გამოყენებით, როგორც ნაჩვენებია ფოტოში. არ გამოიყენოთ წებო, რადგან თუ რაიმე სახის კორექტირება ან მოვლა იქნება საჭირო, ეს შეუძლებელია. გავაკეთე პატარა ხვრელები და ვიყენებდი ხრახნებს, რომ ისინი გამკაცრებულიყო. გაიარეთ 2 მოწყობილობის კაბელი მილის მეშვეობით. რადგან ანემომეტრი სახლის სახურავზე იქნება დამონტაჟებული, მე ასევე გავაკეთე 3 მეტრიანი კაბელები, რათა შევაერთო ის ნოდემკუს, რომელიც დამონტაჟდება შენობაში.

ნაბიჯი 8: Nodemcu– ს დაკავშირება და ინსტალაცია

დიაგრამები აჩვენებენ თითოეული კაბელის სწორ კავშირს. ოპერაციის შესამოწმებლად გამოვიყენე 0.96 OLED ეკრანი გაზომვების წასაკითხად და მათი სისწორის დასადასტურებლად, შეაერთეთ OLED ამ გზით:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC და GND

ჭერზე დასაყენებლად ერთადერთი ზრუნვა არის მთელი მოწყობილობის სწორ დონეზე შენარჩუნება. ამისათვის გამოიყენეთ ბუშტის დონე და ბევრი დიდი ხრახნი. და არ უნდა დაგვავიწყდეს მიმართოთ თქვენი ანემომეტრის ჩრდილოეთით თქვენი კომპასის გეოგრაფიული ჩრდილოეთით. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ქარის მიმართულება არ შეესაბამება რეალობას.

Და სულ ეს არის. მომდევნო პოსტში, მე ავუხსენი ესკიზის ჩატვირთვა ნოდემკუში Arduino IDE გამოყენებით.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე ეჭვი, ნუ დააყოვნებთ დამიკავშირდით.

პატივისცემით

დიდი პრიზი IoT გამოწვევაში