Osobní meteorologická stanice Particle Photon IoT: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Zásoby

• Foton částic
• [VOLITELNÉ] 2,4 GHz u. FL anténa
• OpenLog SparkFun
• Počasí štít SparkFun Photon
• Měřiče počasí SparkFun
• Vodotěsný teplotní senzor Dallas DS18B20
• Senzor vlhkosti půdy SparkFun
• Čidlo UV světla SparkFun Qwiic VEML6075
• 3,5W solární panel
• SparkFun Sunny Buddy
• Vlastní 3D modelovaná obrazovka Stevenson
• Sada pro pájení
• Banda jednožilového propojovacího drátu
• 2pólová šroubová svorka
• Některé záhlaví pro muže a ženy
• 22 3mm nerezových šroubů
• 44 3mm nerezové matice
• 3 nerezové tyče 6 mm
• 9 nerezových matic 6 mm

Krok 1: Hardware

Příprava

Weather Shield Jak je uvedeno v průvodci připojením Sparkfunu, odřízněte propojovací podložku RAW Power Select na zádech z VREG a připájejte ji k Photon_VIN, aby přesměrovalo příchozí napájecí vedení k internímu regulátoru napětí Photon pro nižší spotřebu energie během spánku, což představuje přesně polovinu nasazení To omezí vstupní napětí mezi 3,6 a 5,5 V, ale napájecí vedení spadne přímo na sladké místo se svými 3,7 V z baterie LiPo přes Sunny Buddy.

Rovněž se ujistěte, že je připojen propojovací konektor 3.3V Disable vpravo dole: v opačném případě nebudou palubní senzory přijímat žádnou energii z 3.3V linky, takže budou účinně odpojeny od fotonu. Tento propojovací kabel je určen k odpojení pro provoz externí i USB napájení, aby se předešlo konfliktům, a to je skutečně jediná situace, která umožňuje palubním senzorům přijímat energii a správně fungovat. Nebojte se, pokud musíte k vašemu Photon připojit kabel USB pro nějaké sériové monitorování: Zkoušel jsem to mnohokrát sám a Photon vždy přežil bezpečně a bez poškození. Možná to nenecháte jen tak hodiny a hodiny. Podívejte se na schéma štítu, pokud vás zajímají další podrobnosti.

Otočením štítu se ujistěte, že je připojena propojovací podložka I2C PU na pravé straně. Sběrnice I2C, která obsahuje palubní senzory, vyžaduje podle protokolu standardně definovaný odpor přítahu a jakýkoli jiný výsuv hodnota zabrání rozpoznání periferních zařízení: jako obecné pravidlo platí, že na sběrnici má být připojen pouze jeden pár výsuvných odporů. Senzorová sada bude zahrnovat další senzor na sběrnici-snímač UV světla-ale jako periferie I2C to také přichází s několika vytahovacími odpory a doporučuji je místo toho odpojit: alespoň v tomto projektu štít lze potenciálně použít zcela samostatně, zatímco UV senzor se bez štítu téměř nepoužívá.

Pájení šroubového terminálu na napájecích konektorech a některých propojkách na periferních konektorech je také dobrý nápad a ten, který doporučuji pro modularitu: funkce rychlého připojení a odpojení může být opravdu užitečná při odstraňování problémů, opravách nebo upgradech. Pro lepší přizpůsobení a přehlednější správu kabelů nezapomeňte připojit boční na zadní straně, jak je znázorněno na obrázcích. Také jsem připájel propojky na prodlužovacích otvorech Photonu pro ještě větší modularitu, ale to není nutné, protože tyto piny se v současné době nepoužívají.

OpenLog Vystřihněte a ořízněte 4 krátké prameny drátu a připájejte je k OpenLog, jak je znázorněno na obrázcích. Nejedná se o propojky, ale zjistil jsem, že je to nejlepší řešení pro tak krátké připojení. Pokud uvažujete o pájení některých kolíků samčího záhlaví na desce a jejich připojení k ženským záhlavím štítu, bohužel různá rozložení pinů na obou rozhraních brání tomu, aby byl tento skvělý nápad životaschopný.

Senzor ultrafialového světla Odřízněte a ustřihněte další 4 prameny drátu, tentokrát mnohem déle, a připájejte je ke konektorům desky, jak je znázorněno na obrázcích. Opět to nejsou propojky, ale rozhodl jsem se ocenit robustnost oproti modularitě připojení, která tyto jsou vystaveny živlům a nejsou chráněny krytem. Doporučuji také splétat dráty tak, jak jsem to udělal pro čistší a praktičtější připojení. Na druhém konci je místo pro propojky: propojte 4 samčí kolíky, abyste zajistili, že spojení bude zajištěno a uspořádáno tak, jak bylo zamýšleno, přes dlouhé dráty. Ujistěte se, že respektujete pořadí: jak jdou na štít, GND VCC SDA SCL.

Doporučuji také natřít pájené kontakty a Power LED tekutým izolátorem: konformní povlak je k tomu speciálně určen, ale čistý lak na nehty udělá špetku, a to jsem použil. I přes „střechu“PMMA, která bude desku zakrývat, bude stále vystavena živlům a raději budete v bezpečí, než abyste litovali. Ujistěte se, že nezakrýváte samotný snímač UV světla-černý čip uprostřed desky-zvláště pokud používáte konformní povlak: většina sloučenin je UV-fluorescenční, což znamená, že absorbují určitý podíl světla snímač se pokouší zachytit, a proto narušuje jeho hodnoty. PMMA je naproti tomu jedním z nejvíce běžně dostupných transparentních UV materiálů a bude dostatečně chránit senzor před živly, přičemž bude mít stále minimální vliv na jeho měření.

Senzor vlhkosti půdy Ořízněte konce třížilového kabelu a připájejte je ke konektorům desky, jak je znázorněno na obrázcích. A na druhém konci pájejte 3 samčí kolíky pro lepší spojení. Opět nezapomeňte respektovat pořadí: GND A1 D5. Také u tohoto senzoru nezapomeňte kontakty a palubní obvody potáhnout tekutým izolátorem: na rozdíl od senzoru UV světla nebude ničím zakryt. a bude zcela vystaven živlům, takže je zapotřebí dobrá úroveň ochrany.

Senzor teploty půdy Ořízněte konce kabelu a znovu je připájejte na 3 samčí kolíky v pořadí: GND D4 VCC. Dráty s uzavřeným koncem jsou obvykle barevně odlišeny: ČERNÁ = GND BÍLÁ = SIG ČERVENÁ = VCC.

Sunny BuddyI připájel pár samičích propojovacích hlaviček k sekundárním zátěžovým konektorům na desce, ale nakonec je nepoužíval, takže to není nutné.

Externí anténa Jednoduše nalepte anténu na spodní stranu základny nebo kdekoli jinde, která vyhovuje jejímu tvaru.

Kalibrace

Senzor půdní vlhkosti Jedná se o senzor, který je třeba kalibrovat nejvíce, a je důležité jej kalibrovat na půdu, kterou bude monitorovat po nasazení.

Abych s tím pomohl, sestavil jsem jednoduchý program s názvem calibrator.ino: stačí jej zkompilovat a blikat do fotonu a připravit sériový monitor, například pomocí částicového sériového monitoru částic CLI nebo pomocí obrazovky /dev / ttyACM0. Umístěte senzor asi do tří čtvrtin jeho dráhy do půdy, pro kterou jej chcete kalibrovat, ve zcela suchém stavu, jak je znázorněno na prvním obrázku, a zaznamenejte toto hrubé čtení do pole smCal0 souboru calibration.h. Poté navlhčete půdu, jak můžete, dokud není nasycena vodou, jak ukazuje druhý obrázek, a zaznamenejte toto surové čtení do pole smCal100 stejného souboru.

Sunny Buddy Dalším prvkem, který vyžaduje kalibraci, je Sunny Buddy: i když není snímačem, jeho návrh MPPT (Maximum Power Point Transfer) je třeba kalibrovat na bod maximálního přenosu energie. Chcete -li to provést, připojte jej ke svému solárnímu panelu na slunci den změřte napětí na podložkách SET a GND a pomocí šroubováku dolaďujte blízký potenciometr, dokud nebude napětí přibližně 3V.

Krok 2: Software

Veškerý kód, aktualizovaný a zdokumentovaný, najdete v repo GitHubu.

Krok 3: Shromáždění

Začněme to dávat dohromady s obrazovkou Stevenson, začínáme montovat shora dolů, jak je znázorněno na obrázcích. V první řadě je to horní kryt s dělenými stojany pro snímač UV světla a solární panel, které lze spojit a přišroubovat. palců. Abyste jej naplnili, namontujte solární panel na stojan a zakryjte snímač UV světla střechou PMMA. Poté lze zbývající kryty sestavit k hornímu dílu pomocí závitových tyčí: otvory mohou vyžadovat určité přesvědčení, ale trochu tření může pomoci udržet je pohromadě.

Jakmile je obrazovka Stevenson sestavena, spojte základní díl srážkoměrem a naplňte jej svými obvody tím, že namontujete součásti na jejich desky a spojíte je, jak je znázorněno na obrázcích. Dále lze připojit periferní zařízení, jako je externí anténa, snímače teploty a vlhkosti půdy a OpenLog. Poté můžete na jejich pól sestavit větrné měřiče, jak je uvedeno v montážním průvodci SparkFun, a namontovat srážkoměr a základní kus asi tři čtvrtiny jeho cesty nahoru.

Poté můžete pokračovat ve vedení kabelů přicházejících ze solárního panelu, senzoru UV světla a dešťových a větrných měřičů otvorem mezi kryty a namontovat Stevensonovu clonu na základnu. Jakmile jsou tyče zajištěny několika maticemi na každém z nich, vaše vlastní osobní meteorologická stanice je kompletní a připravená k nasazení na pole!

Krok 4: Nasazení + závěry

Jakmile to dokončíte, můžete si sednout, relaxovat a užívat si sledování svých živých hyper-místních údajů o počasí na všech následujících platformách!

• ThingSpeak
• Počasí Podzemí
• WeatherCloud

Konkrétní výše uvedené odkazy jsou na moje údaje o počasí, ale pokud uděláte i tento projekt, zahrňte prosím také odkazy na svá zařízení-opravdu bych byl rád, kdyby se tato síť vytvořená lidmi rozšířila!