მზის გამოსხივების მოწყობილობა (SID): Arduino დაფუძნებული მზის სენსორი: 9 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

მზის დასხივების მოწყობილობა (SID) ზომავს მზის სიკაშკაშეს და სპეციალურად შექმნილია საკლასო ოთახში გამოსაყენებლად. ისინი აგებულია არდუინოს გამოყენებით, რაც მათ საშუალებას აძლევს შექმნან ყველამ უმცროსი სტუდენტებისგან დაწყებული და სრულწლოვანებამდე. ეს ინსტრუქცია მომზადდა 2017-2018 წლების მასწავლებლების მიერ ASU– ს QESST პროგრამაში.

ნაბიჯი 1: შეაგროვეთ მასალები

SIDCost ანალიზი

1. არდუინო (ნანო გამოიყენეს ამ პროექტისათვის) $ 19.99/5 = $ 4.00

2. პურის დაფა $ 3.99/6 = $ 0.66

3. 4.7K ohm რეზისტორი $ 6.50/100 = $ 0.07

4. 2.2 ohm რეზისტორი $ 4/100 = $ 0.04

5. 1 ორსართულიანი RCA კაბელი $ 6/3 = $ 2.00

6. ტემპერატურის ზონდი $ 19.99/10 = $ 2.00

7. მზის სენსორი $ 1.40/1 = $ 1.40

8. ოთხი (4) ჯუმბერის კაბელი $ 6.99/130 = $ 0.22 (ამჟამად მიუწვდომელია, მაგრამ სხვა ვარიანტები ხელმისაწვდომია)

9. Solder რკინის და solder

10. მავთულის საჭრელები

სულ $ 6.39

იმისათვის, რომ შექმნათ თქვენი საკუთარი ყუთი (3D ბეჭდვის ნაცვლად), თქვენ ასევე დაგჭირდებათ:

1. შავი ყუთი $ 9.08/10 = $ 0.91

2. ორი (2) RCA ქალი შენატანი $ 8.99/30 = $ 0.30

3. საბურღი, ზომა 6 ბიტიანი და საფეხურიანი საბურღი

სულ $ 1.21

კუმულატიური ჯამში $ 7.60

ნაბიჯი 2: შექმენით თქვენი საქმე

რადგან K-12 მოსწავლეები სავარაუდოდ გამოიყენებენ ამ სენსორებს, ეს გამოსადეგია ყველა გაყვანილობის ჩასასმელად ყუთში. ყუთის ერთ მხარეს აქვს უფრო დიდი ხვრელი კომპიუტერის შესანახად, ხოლო მეორეს აქვს ორი ხვრელი RCA ქალის შესასვლელებისთვის. გამოიყენეთ ზომა 6 საბურღი RCA შესასვლელებისთვის ხვრელების გასახსნელად და საფეხურიანი საბურღი კომპიუტერის შესანახი ხვრელის გასათბობად. თქვენი პურის დაფა და არდუინო უნდა იყოს კომფორტულად ჩართული, ამიტომ ალბათ გონივრული იქნება გაზომოთ სად უნდა იყოს ხვრელები სანამ გახვრეტთ. მას შემდეგ რაც ეს დასრულდება, თქვენ შეგიძლიათ დააკოპიროთ თქვენი RCA შეყვანა. თუ თქვენ აირჩევთ, რომ არ შეიტანოთ ტემპერატურის სენსორი ამ პროექტში, დაგჭირდებათ მხოლოდ ერთი RCA შეყვანა და შეგიძლიათ გაბურღოთ შესაბამისად.

თქვენი Arduino უნდა იყოს დაჭერილი breadboard, როგორც ნაჩვენებია სურათზე. ამ პროექტში გამოყენებულ პურის დაფებს აქვს წებოვანი ფსკერი, ამიტომ ყუთის გაბურღვის შემდეგ, შეიძლება სასარგებლო იყოს პურის დაფის ყუთში ჩასმა ორგანიზაციის დასახმარებლად.

თუ თქვენ გაქვთ წვდომა 3D პრინტერზე, შეგიძლიათ ალტერნატიულად დაბეჭდოთ ყუთი SID- ისთვის.

ნაბიჯი 3: შეაერთეთ თქვენი ლიდერი RCA შეყვანისას

შეაერთეთ ორი ჯუმბერის კაბელი თითოეულ RCA შესასვლელთან. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ლიდერები შეიძლება შეყვანილი იყოს შესასვლელებზე, უფრო სწრაფად და მარტივად ხდება მავთულის შეკუმშვა შეყვანის გარშემო. დარწმუნდით, რომ დაუფარავი მავთულები არ შეეხოთ ერთმანეთს, წინააღმდეგ შემთხვევაში თქვენი წრე შეიძლება გაწყდეს. ამ შემთხვევაში, ყვითელი და ლურჯი მავთულები უკავშირდება მიწას, ხოლო წითელი და მწვანე მავთულები დაკავშირებულია ლიდერებთან. ეს ფერები არ არის აუცილებელი მოწყობილობის კონსტრუქციისთვის, მაგრამ აადვილებს იმის დანახვას, თუ როგორ არის დაკავშირებული მავთულები არდუინოსთან.

ნაბიჯი 4: მოამზადეთ თქვენი RCA კაბელი

გაჭერით ორმხრივი (მამაკაციდან მამაკაცამდე) RCA კაბელი შუაზე და გააბრტყელეთ კაბელის თითოეული მხრიდან დაახლოებით ერთი სანტიმეტრით. გადაუგრიხეთ გარე მავთულები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ტყვიის როლი, შემდეგ გადააფარეთ და გადააბრუნეთ შიდა მავთულები, რომლებიც ადგილზეა (ამ სურათებში, მიწის მავთულები თავდაპირველად გარშემორტყმულია თეთრი მავთულით, თუმცა საფარის ფერი ხშირად დამოკიდებულია ფერს) RCA კაბელი). გააკეთეთ ეს ორივე მავთულისთვის. ეს დააკავშირებს თქვენს RCA საშუალებებს თქვენს მზის და ტემპერატურის სენსორებთან.

ნაბიჯი 5: შექმენით თქვენი მზის სენსორი

ამ პროცესში გამოყენებული პანელები იაფია, მაგრამ ხშირად აქვთ ლიდერები, რომლებიც ადვილად იშლება. ამ პრობლემის გადასაჭრელად კარგი იდეაა ლიდერების მიმაგრება ელექტრული ლენტით.

გათიშეთ მავთულის მავთულის დუიმიანი მავთული მზის პანელიდან, რომლებიც ამ შემთხვევაში ყვითელია (დადებითი) და ყავისფერი (უარყოფითი). გადაუგრიხეთ 2.2 ოჰმიანი რეზისტორის ბოლო, RCA კაბელიდან წამყვანი და პანელის დადებითი ბოლო (აქ ყვითელია). გადაუგრიხეთ მზის პანელის უარყოფითი მხარე (აქ ყავისფერია), RCA კაბელის მიწა (აქ თეთრად) და რეზისტორის მეორე მხარე. გაითვალისწინეთ, რომ რეზისტორი აქ პარალელურია.

შეაერთეთ მავთულები პანელიდან და RCA კაბელი ერთად. მოწყობილობა არ იმუშავებს სწორად თუ ტყვიის და მიწის მავთულები გადაკვეთს, ამიტომ გამოიყენეთ ელექტრული ლენტი ან სითბოს შემცირება მავთულხლართების დასაკეტად.

ნაბიჯი 6: შეაერთეთ თქვენი მზის სენსორი

ამ მოდელზე მზის სენსორი დამონტაჟებულია RCA ქალის შესასვლელად, რომელსაც აქვს მწვანე (ტყვიის) და ლურჯი (მიწის) კაბელები. მიუხედავად იმისა, რომ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი RCA შეყვანა, ეს ხელს შეუშლის თქვენ არ დაგჭირდეთ მავთულის გადაკვეთა არდუინოს მოპირდაპირე მხარეს.

შეაერთეთ ტყვიის კაბელი (აქ მწვანე ფერის) Arduino A5 პინზე. შეაერთეთ თქვენი დამჭერი (აქ ლურჯში) მიწასთან (GND) პინგთან ანალოგურ მხარეს (არდუინოს ამ მხარეს ყველა ქინძისთავები იწყება A– ით).

თუ თქვენ დაასრულებთ ამ პროექტს და მზის სენსორი კითხულობს 0 ვოლტს, სცადეთ შეცვალოთ თქვენი მიწის და ტყვიის მავთულები. თუ სენსორი არასწორად იყო შეკრული, შეიძლება საჭირო გახდეს მისი შეცვლა.

მიუხედავად იმისა, რომ ამ სურათებში არის რეზისტორი, თქვენ არ გჭირდებათ რეზისტორის ჩართვა, თუ აირჩევთ არ ჩართოთ ტემპერატურის სენსორი.

ნაბიჯი 7: შექმენით თქვენი ტემპერატურის სენსორი

იმის გამო, რომ მზის უჯრედების ძაბვის გამომუშავება ძალიან ცვალებადია სითბოსთან ერთად, ტემპერატურის სენსორი ეხმარება განსაზღვროს რამდენად კარგად მუშაობს მზის სენსორი. თუმცა, თქვენ შეგიძლიათ ააწყოთ ეს მოწყობილობა ტემპერატურის ზონდის გარეშე და ის მაინც საკმაოდ კარგად იმუშავებს როგორც მზის სენსორი.

დამატებითი თერმომეტრის ინსტრუქცია:

გათიშეთ მავთულის ინჩი თითოეული სამი მავთულისთვის, რომელიც გამოდის ტემპერატურის ზონდიდან. გადააბრუნეთ ყვითელი და წითელი მავთულები ერთად. გადააბრუნეთ შავი მავთულები (დაფქული) ცალკე. თქვენი მეორე RCA კაბელის გამოყენებით, გადაუხვიეთ შავი (მიწის) მავთულები ტემპერატურის სენსორიდან, ასევე RCA კაბელის თეთრი (დამიწების) მავთულები. შედუღეთ ერთად და გადააფარეთ ელექტრული ლენტით ან გაათბეთ. გადააბრუნეთ წითელი და ყვითელი (ტყვიის) მავთულები ტემპერატურის ზონდიდან ტყვიის მავთულებამდე RCA კაბელზე. Solder და გადაიტანოთ ელექტრო ფირზე ან სითბოს შემცირება.

ნაბიჯი 8: შეაერთეთ თქვენი ტემპერატურის სენსორი

დამატებითი თერმომეტრის ინსტრუქცია:

ამ მოდელზე, ტემპერატურის სენსორი არის მარცხენა RCA შესასვლელში, რომელსაც აქვს წითელი (ტყვიის) და ყვითელი (მიწისქვეშა) ტყვიები.

მოხარეთ გვერდები და დაუკავშირეთ 4.7k ohm რეზისტორი 5V პინიდან D2 პინზე პურის დაფაზე (თქვენ იხილავთ ეტიკეტებს Arduino– ზე, მაგრამ რეალურად შეაერთებთ რეზისტორს პურის დაფაზე).

შეაერთეთ თქვენი მიწის კაბელი (ყვითელი) მიწასთან (gnd) პინთან D2– ის გვერდით.

D2 პინის მეორე სვეტზე შეაერთეთ ტყვიის კაბელი (აქ წითლად). ეს კონფიგურაცია საშუალებას აძლევს დენს მიედინება რეზისტორზე არდუინოს მიერ წაკითხვის წინ.

ნაბიჯი 9: დაპროგრამეთ თქვენი არდუინო

ეს არის კოდი, რომელიც გამოიყენება ამ პროექტში. ის გამოაქვს ძაბვას ვოლტებში და ტემპერატურა ცელსიუსში სერიული მონიტორის გამოყენებით. თუ ეს კოდი დაუყოვნებლივ არ მუშაობს, სცადეთ ტყვიის და მზის მზის სენსორის შეცვლა.

თქვენ უნდა გადმოწეროთ დალასის ტემპერატურის (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) და ერთი მავთულის (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) ბიბლიოთეკები და ჩართოთ ისინი თქვენი არდუინოს პროგრამა.

const int sunPin = A5; // კონექტორი არდუინოს დაფაზე გამოსაყენებლად

float sunValue = 0; // ცვლადის გამოცხადება

float avgMeasure (int pin, float scale, int num) {analogRead (pin); // პირველი მნიშვნელობის გადადება (2); float x = 0; for (int count = 0; count <num; count ++) {x = x+analogRead (pin); // დაგვიანება (5); } x = x / num; დაბრუნება (x * მასშტაბი); }

#მოიცავს #ჩართე // მონაცემთა მავთული ჩართულია პინ 2 -ში Arduino #define ONE_WIRE_BUS 2 // დააყენეთ oneWire ინსტანცია ნებისმიერ OneWire მოწყობილობასთან კომუნიკაციისთვის // (არა მხოლოდ Maxim/Dallas ტემპერატურის ICs) OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS); // გადაიტანეთ ჩვენი oneWire მითითება დალასის ტემპერატურაზე. DallasTemperature სენსორები (& oneWire); void setup () {analogReference (INTERNAL); // გამოიყენეთ 1.1 V მითითება Serial.begin (115200); // დაუკავშირდით 115200 -ზე. 9600 -ის სტანდარტზე უფრო სწრაფად Serial.print ("ძაბვა"); // ძაბვის სათაური Serial.print (""); // spacer Serial.print ("ტემპერატურა"); // ტემპერატურის სენსორის სათაური

// ბიბლიოთეკის სენსორების დაწყება. Begin ();}

void loop () {sunValue = avgMeasure (sunPin, 1.0, 100); // გამოიძახეთ ქვეგანყოფილება მიიღოს 100 გაზომვა საშუალო sunValue = sunValue * 1.07422; // არდუინოს რიცხვებს გარდაქმნის ძაბვად, ვინაიდან არის 1024 რიცხვი და 1.1 ვ. სენსორები. მოითხოვეთ ტემპერატურა (); // გაგზავნეთ ბრძანება ტემპერატურის მისაღებად Serial.println (""); // ახალი ხაზის დაწყება Serial.print (sunValue); // გამოაქვს ძაბვა Serial.print (""); // spacer Serial.print (sensors.getTempCByIndex (0)); // გამოაქვს ტემპერატურის დაყოვნება (1000); // კითხულობს მონაცემებს წამში ერთხელ.

}