დამოუკიდებელი მონაცემების აღრიცხვის ანემომეტრი: 11 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

მე მიყვარს მონაცემების შეგროვება და ანალიზი. მე ასევე მიყვარს ელექტრონული გაჯეტების მშენებლობა. ერთი წლის წინ, როდესაც აღმოვაჩინე არდუინოს პროდუქტები, მაშინვე ვიფიქრე: "მინდა შევაგროვო გარემოსდაცვითი მონაცემები". ეს იყო ქარიანი დღე პორტლანდში, OR, ასე რომ, მე გადავწყვიტე გადამეღო ქარის მონაცემები. მე გადავხედე ანემომეტრების ინსტრუქციებს და აღმოვაჩინე ისინი საკმაოდ სასარგებლო, მაგრამ საჭირო იყო საინჟინრო ცვლილებების შეტანა. პირველ რიგში, მინდოდა, რომ მოწყობილობა მუშაობდეს დამოუკიდებლად, გარეთ, ერთი კვირის განმავლობაში. მეორე, მე მინდოდა, რომ მას შეეძლო ქარის ძალიან მცირე აფეთქებების ჩაწერა, აქ შემუშავებული რამდენიმე დიზაინი საკმაოდ ძლიერ ქარს მოითხოვდა. და ბოლოს, მე მინდოდა მონაცემების ჩაწერა. მე გადავწყვიტე წასვლა მართლაც მსუბუქი როტორის დიზაინზე რაც შეიძლება ნაკლები ინერციითა და წინააღმდეგობით. ამის მისაღწევად, მე გამოვიყენე ყველა პლასტიკური ნაწილი (მათ შორის ხრახნიანი ვინილის წნელები), ბურთის საყრდენი ბმულები და ოპტიკური სენსორები. სხვა დიზაინში გამოყენებულია მაგნიტური სენსორები ან ფაქტობრივი DC ძრავები, მაგრამ ორივე მათგანი ანელებს როტორს, ოპტიკა იყენებს ცოტა მეტ ენერგიას, მაგრამ არ იძლევა მექანიკურ წინააღმდეგობას. მონაცემთა ლოგერი არის უბრალოდ Atmega328P 8 მბაიტიანი ჩიპით. SD– ზე წასვლაზე ვფიქრობდი, მაგრამ მინდოდა დაბალი ღირებულება, ენერგიის მოხმარება და სირთულე შემეძლებინა. მე დავწერე მარტივი პროგრამა, რომელიც აღწერს ორ ბაიტიან ბრუნვას ყოველ წამში. 8 მეგაბაიტით მე მივხვდი, რომ შემიძლია შეაგროვო დაახლოებით ერთი კვირის მონაცემები. ჩემს თავდაპირველ დიზაინში მივხვდი, რომ დამჭირდებოდა 4 C უჯრედი, მაგრამ ერთი კვირის შემდეგ ისინი კვლავ სრულად დამუხტული იყო, ამიტომ ენერგიის მოხმარების სიდიდის რიგით მე გამორთული უნდა ვიყო. მე არ გამოვიყენე წრფივი რეგულატორები, მე გადავიყვანე ყველა ძაბვის რელსები 6 ვ -მდე (მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი ნაწილი შეფასებულია 3.3 ვ. იაი ზედმეტი დიზაინი!). მონაცემების გადმოსაწერად, მე მქონდა რთული სისტემა, რომელმაც წაიკითხა ფლეშ და გადააგდო არდუინოს სერიულ მონიტორზე და დავჭრა და ჩასვა Excel- ში. მე დრო არ დამიხარჯავს იმის გასარკვევად, თუ როგორ უნდა დავწეროთ ბრძანების სტრიქონი USB აპლიკაცია, რომ ჩავაგდოთ flash სტანდარტულად, მაგრამ რაღაც მომენტში მომიწევს ამის გარკვევა. შედეგი საკმაოდ გასაკვირი იყო, მე შევამჩნიე რამდენიმე ძალიან საინტერესო ტენდენცია, რომელსაც მე ვინახავ სხვა რეპორტაჟისთვის. Წარმატებები!

ნაბიჯი 1: ააშენეთ როტორი

მე შევეცადე მრავალი განსხვავებული იდეა როტორის ჭიქებისთვის: სააღდგომო კვერცხები, პინგ -პონგის ბურთები, პლასტმასის ჭიქები და ნაძვის ხის ცარიელი ორნამენტის ბურთები. მე ავაშენე რამოდენიმე როტორი და გამოვცადე ყველა მათგანის ფენით, რომელიც უზრუნველყოფდა ქარის სიჩქარის დიაპაზონს. ოთხი პროტოტიპიდან ორნამენტის ჭურვი საუკეთესოდ მუშაობდა. მათ ასევე ჰქონდათ ეს პატარა ჩანართები, რაც აადვილებდა დადებას და დამზადებული იყო ხისტი პლასტმასისგან, რომელიც კარგად მუშაობდა პოლიკარბონატ ცემენტთან. მე შევეცადე რამდენიმე განსხვავებული შახტის სიგრძე, მცირე, საშუალო და დიდი (დაახლოებით 1 "დაახლოებით 6") და აღმოვაჩინე, რომ უფრო დიდი ზომები ძალიან ბევრს ბრუნავს და კარგად არ რეაგირებს ქარის დაბალ სიჩქარეზე, ამიტომ მივდიოდი მცირე ზომის ლილვებთან რა ვინაიდან ყველაფერი გამჭვირვალე პლასტმასის იყო, მე გავაკეთე მოსახერხებელი პატარა ამობეჭდვა, რათა დამეხმარებინა სამი დანა. მასალები: ორნამენტები მოვიდა აღმოსავლური სავაჭრო კომპანიისგან, პუნქტი "48/6300 DYO CLEAR ORNAMENT", $ 6 პლუს $ 3 გადაზიდვა. პლასტიკური ლილვები და სტრუქტურული დისკი მოვიდა ადგილობრივი TAP Plastics მაღაზიიდან, ნაწილობრივ დაახლოებით $ 4.

ნაბიჯი 2: ააშენეთ ზედა ბაზა

ბრუნვის ინერციის შესამცირებლად, მე გამოვიყენე მაკმასტერ კარრის ხრახნიანი ნეილონის ჯოხი. მინდოდა გამომეყენებინა საკისრები, მაგრამ მანქანების საკისრები შეფუთულია როტორის შემამცირებელ ცხიმში, ამიტომ შევიძინე იაფი სკეიტბორდის საკისრები, რომელსაც არ ჰქონდა. ისინი უბრალოდ მოთავსდნენ CPVC შიდა დიამეტრის 3/4 "მილის ადაპტერში.. სტრუქტურის აწყობამდე მივხვდი, რომ სკეიტ საკისრები ამუშავებდა პლანეტურ დატვირთვას და მე ვიყენებდი ვერტიკალურ დატვირთვას, ამიტომ უნდა გამომეყენებინა ამწევი ტარება, მაგრამ ისინი მშვენივრად მუშაობდნენ და ალბათ ხელს უწყობდნენ პრეცესიის ბრუნვის ხახუნის მართვას. მე ვგეგმავდი ოპტიკური სენსორის მიმაგრებას შახტის ქვედა ნაწილში, ამიტომ დავამონტაჟე CPVC დაწყვილება უფრო დიდ ბაზაზე. Home Depot არის სახალისო ადგილი ერთმანეთში და ემთხვევა CPVC/PVC ფიტინგები. საბოლოოდ მე შევძელი 3/4 "ხრახნიანი CPVC დაწყვილება PVC 3/4" 1-1/2 "შემცირებაში. ბევრი თამაში დასჭირდა იმისთვის, რომ ყველაფერი მოერგო, მაგრამ საკმარისი ადგილი დაუტოვა ელექტრონიკას. მასალები: 98743A235-შავი ხრახნიანი ნეილონის როდი (5/16 "-18 ძაფი) 94900A030-შავი ნეილონის ექვსკუთხედი (5/16" -18 ძაფი) იაფი სკეიტბორდის საკისრები 3/4 "ხრახნიანი CPVC გადამყვანი 3/4" 1-მდე -1/2 "PVC შემამცირებელი ხრახნიანი 3/4" მილის შენიშვნა: PVC და CPVC შეერთების ზომები არ არის იგივე, ალბათ შემთხვევითი ბოროტად გამოყენების თავიდან ასაცილებლად; ასე რომ, ჩვეულებრივი PVC 3/4 "ჩვეულებრივი ადაპტერის შეცვლა არ იმუშავებს, თუმცა, ხრახნიანი ადაპტერის საფეხურები ერთი და იგივეა, რაც სრულიად უცნაურია. CPVC დაწყვილების ძაფები PVC ადაპტერის ბუჩქში. ადაპტერი … ბუჩქი … დაწყვილება … მე ალბათ ამ ყველა ტერმინს ვურევ, მაგრამ Home Depot– ის სანტექნიკის დერეფანში 15 წუთი გაგიმხელთ.

ნაბიჯი 3: ოპტიკური შუამავალი

როტორის შემობრუნებისას, მისი ბრუნვა ითვლება ოპტიკური შემაფერხებლის საშუალებით. მე ვიფიქრე დისკის გამოყენებაზე, მაგრამ ეს იმას ნიშნავდა, რომ განათების წყარო და დეტექტორი უნდა დავამატო ვერტიკალურად, რომლის აწყობა ძალიან რთული იქნებოდა. სამაგიეროდ მე ავირჩიე ჰორიზონტალური საყრდენი და აღმოვაჩინე პატარა ჭიქები, რომლებიც სკამების ძირს ეკვრის ხის იატაკის დასაცავად. მე დავხატე და გადავიღე ექვსი სეგმენტი, რაც მომცემს თორმეტ (თითქმის) ერთგვაროვან კიდეებს, ან 12 ტკიპას როტორის რევოლუციისთვის. მე უფრო მეტის გაკეთებაზე ვფიქრობდი, მაგრამ არ ვიცნობდი დეტექტორის სიჩქარეს, ან მისი ოპტიკის ხედვის არეს. ანუ, თუ ძალიან ვიწრო, LED შეიძლება შემოიპაროს კიდეებს და გაააქტიუროს სენსორი. ეს არის კვლევის კიდევ ერთი სფერო, რომელსაც მე არ ვატარებ, მაგრამ კარგი იქნებოდა მისი შესწავლა. შეღებილი ჭიქა წებოვანაზე დავამაგრე და ლილვის ბოლოში ჩამაგრე. მასალები: სკამის ფეხის დამცავი ჭიქა საშინაო დეპოდან შავი საღებავით

ნაბიჯი 4: მიამაგრეთ როტორი

ამ დროს ის საკმაოდ მაგრად იწყებდა გარეგნობას. ნეილონის კაკალი მართლაც მოლივლივეა, ამიტომ მომიწია ბევრი ლოკონის გამოყენება (იმ შემთხვევაში, თუ წინა სურათებიდან არ შეგიმჩნევიათ). მე ასევე უნდა გამეკეთებინა სპეციალური ბრტყელი გასაღები, რომ მოთავსებულიყო ქუდი როტორის ქვეშ, რათა ორივე კაკალი ჩამკეტილიყო.

ნაბიჯი 5: ააშენეთ ქვედა ბაზა

ქვედა ბაზა შეიცავს ბატარეებს და უზრუნველყოფს დამხმარე სტრუქტურას. ინტერნეტში ვიპოვე საკმაოდ მაგარი წყალგაუმტარი ყუთი კომპანიისგან, სახელწოდებით Polycase. ეს მართლაც გლუვი საქმეა, რომელიც მჭიდროდ იკეტება, ხოლო ხრახნები უფრო ფართოა ძირში, რათა ადვილად არ ამოვარდეს ზემოდან. მე გამოვიყენე PVC მეწყვილე PVC ზედა ბუჩქზე. ეს ქვედა ფუძე არის მხოლოდ ხრახნიანი 1-1/2 "PVC დაწყვილება. ზედა როტორის ბაზის წნევა ჯდება ქვედა ფსკერზე ამ დაწყვილების საშუალებით. როგორც მოგვიანებით ნახავთ, მე ეს ნაჭრები ერთმანეთზე არ შევიკარი, რადგან მინდოდა შეძლებს მისი გახსნას და საჭიროების შემთხვევაში კორექტირებას, პლუს შეკრება უფრო ადვილია მიკროსქემის დაფების დამაგრებისას. მასალები: წყალგაუმტარი ყუთი პოლიკასისგან, საქონელი # WP-23F, $ 12.50 ხრახნიანი 1-1/2 "PVC დაწყვილება

ნაბიჯი 6: ააშენეთ ოპტიკური სენსორი

სენსორის მექანიზმი არის 940nm LED და შმიტის გამშვები მიმღები. მე მიყვარს სიყვარული Schmitt- ის გამშვები წრე, ის ზრუნავს ჩემს ყველა საჭიროებაზე და აგზავნის CMOS/TTL თავსებადი სიგნალს. ერთადერთი მინუსი? 5V ოპერაცია. დიახ, მე გადავიტანე მთელი დიზაინი 6V– მდე, მაგრამ მე შემეძლო 3.3V– ზე გადასვლა, რომ არა ეს ნაწილი. იდეა იმაში მდგომარეობს, რომ ეს წრე დამონტაჟებულია როტორის თასის ქვეშ, რომელიც წყვეტს სხივს შემობრუნებას და წარმოქმნის ლოგიკურ გადასვლებს თითოეული კიდეისთვის. მე არ მაქვს კარგი სურათი, თუ როგორ დამონტაჟდა ეს. მე ძირითადად შევაწებე ორი პლასტიკური ჩამონგრევა ქვედა ბაზის PVC დაწყვილებაში და ჩავამაგრე ისინი ზემოდან. მე უნდა დაფქვა დაფის კიდეები, რათა ის ლამაზად მოერგოს. მე არც კი მაქვს ამის სქემა, ეს მართლაც ადვილია: უბრალოდ გაუშვით 1k რეზისტორი Vin– დან და შეაერთეთ იგი ისე, რომ LED ყოველთვის ჩართული იყოს და დეტექტორის გამომავალი იყოს მის pin- ზე. მასალები: 1 940nm LED 1k რეზისტორი 1 OPTEK OPL550 სენსორი 1 სამსაფეხურიანი დანამატი (ქალი) 1 1.5 "x1.5" მიკროსქემის დაფა სხვადასხვა სიგრძის მავთულები გათბობის შემცირების მილები თუ მოგწონთ თქვენი მავთულები შეფუთული

ნაბიჯი 7: შექმენით მონაცემთა ჩამწერი

Arduino– ს პროტოტიპების დაფა ძალიან დიდი იყო შასიში ჩასასმელად. მე EagleCAD გამოვიყენე უფრო პატარა მიკროსქემის დაფის დასადგენად, და დაკარგული ვიღებ ერთი ფენისგან … არის ოთხი მახინჯი მავთული, რომელიც მჭირდებოდა რამდენიმე ხარვეზის დასალაგებლად.

(ვფიქრობდი, რომ ეს გავზომე m 50 მგვტ სიმძლავრეზე და ბატარეების ვატ-საათებზე დაყრდნობით, ვიფიქრე, რომ კვირაში 5 ვ-ზე დაბლა ჩავვარდები, მაგრამ ან ჩემი სიმძლავრის გაზომვა ან მათემატიკა არასწორი იყო, რადგან 4 C უჯრედი ინახებოდა მიდის დიდი ხნის განმავლობაში.) საკმაოდ მარტივი განლაგება: უბრალოდ რეზონატორი, ATmega328, ფლეშ ჩიპი, გამართვის ჯუმპერი, გამართვის LED, კვების ბლოკი, და ეს არის ამის შესახებ. არის რაღაც სახელად DorkBoard, რომლის გამოყენებაც შემეძლო, ეს არის ძირითადად ყველაფერი რაც საჭიროა ATMega328 dev დაფისთვის DIP სოკეტის ზომით. მე განვიხილე ერთის ყიდვა, მაგრამ ჩემი დისკრეტული მიდგომა დაახლოებით 50% -ით იაფი იყო. აქ არის dorkboard- ის ბმული:

აქ არის ძირითადი იდეა (კოდის შეტანა მოგვიანებით) როგორ მუშაობს დაფა: ჯუმპერი დაყენებულია "გამართვის" რეჟიმში: მიამაგრეთ ცვლილების მნიშვნელობის შეწყვეტა ოპტიკური სენსორის გამომავალზე და აანთეთ ტესტის LED დეტექტორთან ერთად. ეს ძალიან გამოსადეგი იყო გამართვისთვის. მხტუნავმა დააყენა "ჩაწერის" რეჟიმი: მიამაგრეთ იგივე შუალედი მრიცხველზე და მთავარ მარყუჟში დააყოვნეთ 1000 წმ. 1000 წმ-ის დასასრულს ჩაწერეთ კიდეების რიცხვი # 256 ბაიტიან ფლეშ გვერდზე და როდესაც გვერდი სავსეა, ჩაწერეთ და გადატვირთეთ რაოდენობა. მარტივი, არა? Საკმაოდ. მე ნამდვილად მომწონს Winbond ფლეშ მოწყობილობები, მე ვიმუშავებდი ფლეშს ჯერ კიდევ 90 -იან წლებში, ამიტომ სახალისო იყო მათი ხელახლა დაპროგრამება. SPI ინტერფეისი ბრწყინვალეა. ასე მარტივი გამოსაყენებლად. მე დავუშვებ სქემატებს და წყაროს კოდს ლაპარაკი. მე აღვნიშნე EagleCAD გასაოცარია? მართლაც ასეა. არსებობს რამდენიმე შესანიშნავი გაკვეთილი YouTube- ზე.

ნაბიჯი 8: მიამაგრეთ ელექტრონიკა

ისევ და ისევ, მე არ მაქვს ბევრი კარგი სურათი აქ, მაგრამ თუ წარმოგიდგენიათ ორი პლასტიკური ჩამკეტი PVC- ს შიგნით, ორივე დაფა ხრახნიანია მასში. აქ არის კადრი logger ფორუმში დაკავშირებული ბოლოში. დეტექტორის დაფა კორპუსის შიგნით არის.

ნაბიჯი 9: კალიბრაცია

მე გავაკეთე საცდელი აპარატი მხეცის დასაკალიბრებლად, რათა შემეძლო ნედლი როტორის რიცხვის გადაკეთება MPH- ში. დიახ, ეს არის 2x4. ერთ ბოლოზე დავამატე ანემომეტრი, მეორეზე - არდიუო. LCD აჩვენებს როტორის რაოდენობას. პროცესი ასე წარიმართა: 1) იპოვეთ გრძელი სწორი გზა მოძრაობის გარეშე. 2) დაიჭირეთ 2x4 ისე, რომ ის მაქსიმალურად გააღწიოს ფანჯარაში 3) ჩართეთ ხმის ჩაწერა თქვენს iPhone– ზე ან Android– ზე 4) ჩართეთ ციფრული GPS სპიდომეტრი თქვენს არჩეულ მოწყობილობაზე 5) იმოძრავეთ სტაბილურად რამდენიმე სიჩქარით და გამოაცხადეთ თქვენს ჩამწერს სიჩქარე და საშუალო როტორი ითვლის 6) ნუ ავარიდებით 7)? 8) მოგვიანებით, როდესაც არ მართავთ მანქანას, გაიმეორეთ თქვენი ტელეფონის შეტყობინება და შეიყვანეთ მონაცემები Excel– ში და იმედოვნებთ, რომ წრფივი ან ექსპონენციალური ან მრავალწევრიანი შეესაბამება R კვადრატულ მნიშვნელობას 99% –ზე მეტი. ეს კონვერტაცია # მოგვიანებით იქნება გამოყენებული. მოწყობილობა იღებს მხოლოდ ნედლეულ მონაცემებს, მე შემდგომი დამუშავება MPH (ან KPH) Excel- ში. (მე აღვნიშნე, რომ მე ვიყენე ზეთისხილის მშრალი საღებავი? მე ამას დავარქმევდი "ტაქტიკური მონაცემების აღრიცხვის ანემომეტრს", მაგრამ შემდეგ გამახსენდა, რომ "ტაქტიკური" ნიშნავს "შავს").

ნაბიჯი 10: წადი შეაგროვე ქარის მონაცემები

ეს საკმაოდ ბევრია. ვფიქრობ, რამდენიმე სურათი აკლია, მაგ. არ არის ნაჩვენები ოთხი C უჯრედი, რომლებიც შეკრულია ქვედა ფუძეში. მე ვერ მოთავსდება გაზაფხულზე დატვირთული მფლობელი, ასე რომ მე დასრულდა soldering მივყავართ ბატარეები თავს. მე ვწერ ამას ინსტრუქციულად, მისი აშენებიდან ერთი წლის შემდეგ და გადახედვისას #2, მე გამოვიყენე AA ბატარეები, რადგან უკიდურესად გადაჭარბებული ვიყავი ენერგიის მოხმარება. AA- ს გამოყენებამ საშუალება მომცა ჩავრთო ჩართვა-გამორთვა და მართლაც გავათავისუფლე ადგილი შიგნით, თორემ საკმაოდ მჭიდრო იყო. საერთო ჯამში საკმაოდ კმაყოფილი ვარ დიზაინით. ქვემოთ მოყვანილი გრაფიკი აჩვენებს ერთი კვირის საშუალო მონაცემებს. ბატარეები იწყებს კვებას მეშვიდე დღეს. შემეძლო გამეუმჯობესებინა ბატარეის ხანგრძლივობა LED- ის გაშვებისას ქვედა ციკლზე დაახლოებით 1 კჰც და მე არ დავკარგავდი კიდეებს როტორის შედარებით დაბალი კუთხის სიჩქარის გამო.

Გაერთე! გამაგებინე თუ ხედავ რაიმე გაუმჯობესების ადგილს!

ნაბიჯი 11: წყაროს კოდი

მიმაგრებულია ერთი Arduino წყაროს ფაილი. მე ეს GPL იმიტომ გავაკეთე, რომ, ჰეი, GPL.

რედაქტირება: მინდა აღვნიშნო, რომ ჩემი განხორციელება 1 წ -იანი დაყოვნებით () არის საშინელი იდეა და საათში ფლეშის დასაწერად და სენსორის წასაკითხად საჭირო დრო შეიძლება მცირე ჩანდეს, მაგრამ 7 -ის განმავლობაში. -10 წ. ის ამატებს რაღაც მნიშვნელოვან დრიფტს. ამის ნაცვლად, გამოიყენეთ 1Hz ტაიმერის შეწყვეტა (ტაიმერი #1 328P– ზე შეიძლება შესანიშნავად დაკალიბრდეს 1Hz– მდე). იმისათვის, რომ უსაფრთხოდ იყოთ, უნდა ჩაწეროთ ღობე იმ შემთხვევაში, თუ გვერდის ჩაწერას და სენსორის წაკითხვას რაიმე მიზეზით 1 წელზე მეტი დრო სჭირდება (ჩამოშვებული ნიმუშების დამუშავება), მაგრამ ქრონომეტრის შეფერხება არის ის, რაც უნდა გააკეთოთ დროულად ზუსტი. Გაუმარჯოს!