Aljaška Datalogger: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Aljaška je na pokraji postupujících změn klimatu. Jeho jedinečná poloha v poměrně nedotčené krajině osídlené různými kanáry z uhelných dolů umožňuje mnoho výzkumných možností. Náš přítel Monty je archeolog, který pomáhá s tábory pro děti v domorodých vesnicích roztroušených po celém státě--Culturalalaska.com. S těmito dětmi budoval kešové lokality pro historické uchovávání potravin a chtěl způsob sledování teploty, který by mohl opustit asi na 8 měsíců v zimě. Keš s potravinami na Aljašce je navržen tak, aby zabránil vstupu medvěda, a může být buď zakopán, nebo zajištěn v malé kabinové konstrukci na kůlech. Oteplování klimatu bohužel dělá mnoho z těchto šikovných designů chladniček letos v létě spíše jako mikrovlnná trouba-upřímně, tady je opravdu horko! Existuje spousta komerčních strojů pro záznam dat, ale Aljaška potřebovala vlastní značku DIY: vodotěsná, dva vodotěsné senzory na dlouhých linkách, které by mohly být v mezipaměti a další ležely na povrchu, něco, co lze sestavit pro děti s programem STEM, minimální údržba, dlouhodobá baterie, snadné stahování z karty SD, 3D tisk, dobíjení, hodiny v reálném čase a levné.

Design je zcela vytisknutelný na jakékoli 3D tiskárně a já jsem udělal návrh pro PCB, který si můžete objednat a naplnit snadno získatelnými součástmi. Baterie je obecná 18650, která by měla vydržet zhruba rok s údaji 12x denně a nabíjení se provádí pouhým připojením energie na jeden den. Je navržen (Fusion 360) kolem O-kroužku, který se používá v domácích čističkách vody, takže je snadné jej získat a silikonový tuk a utažení dobře umístěných šroubů by měly poskytnout ochranu Aljašské zimě, pokud přijde letos …

Krok 1: Shromážděte své zásoby

Nádherné designy od společnosti Adafruit tvoří většinu komponent na desce-jsou o něco dražší, ale jsou velmi funkční a spolehlivé. (Nemám žádné finanční vazby na žádnou společnost…) Pro 3D díly jsem použil tiskárnu Creality CR10. Tyto dva přepínače jsou vodotěsné.

1. Vktech 5ks 2M vodotěsná digitální teplotní senzorová sonda DS18b20 $ 2

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

3. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout 5 $

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger $ 22 Můžete také použít verzi MO, ale úroveň nabití baterie je na jiném pinu a musíte ji změnit v softwaru.

5. IZOKEE 0,96 '' I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED $ 4

6. Robustní kovový spínač zapnutí/vypnutí s modrým LED kroužkem - 16 mm modrý zapnutí/vypnutí $ 5

7. Robustní kovové tlačítko s modrým LED kroužkem - 16 mm modré, momentálně 5 $

8. Různé rychlé spoje, které usnadňují montáž

9. 18650 Baterie 5 $

10. O-kroužek Captain-Výměna vodního filtru Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF

Krok 2: Postavte to

Konstrukce pouzdra je postavena na snadno dostupném o-kroužku ze standardního vodního filtru Westinghouse pro celý dům. Kroužek vklouzne do silikonové mazané drážky mezi oběma potištěnými polovinami skříně. Ve spodní části skříně je prostor pro baterii 18650 a dva vodotěsné ovládací spínače-je zde také otvor pro výstup kabelů pro teplotní sondy. Níže jsou dva soubory pro horní a dolní polovinu.

Spodní část je dokončena odebráním nylonových šroubů 4 mm nebo ekvivalentní velikosti, odstraněním jejich hlav a jejich zatmelením do podpěrných pilířů, které byly vyvrtány, aby se do nich mohly vejít. Použijte vhodnou délku, aby je nylonové převlečné matice nahoře po zakrytí obou polovin jen zakryly. Horní i dolní část musí být vytištěna s podporou. Horní část je dokončena vlepením kulatého plastového okna vyrobeného z tenkého lexanu.

Krok 3: Připojte to

Sestavení DPS je poměrně jednoduché. Desku jsem navrhl v Eagle a poslal ji do PCBway k výrobě-upřímně je to nejlevnější věc vůbec. Chcete-li jej snadno opravit, postupujte podle schématu zapojení v souboru Brd. Malá LED obrazovka je připojena přes připojení I2C na desce spolu s napájením a zemí. Srdcem systému je TPL5111, který je připojen přímo k baterii a zůstává stále zapnutý. Má volitelný časovač (variabilní odpor), který probouzí systém každé 2 hodiny až každou sekundu povolením aktivačního kolíku na modulu Feather. RTC komunikuje stejnou sběrnicí I2C jako LED-mají různé adresy. Feather je také připojen k baterii 18650 pomocí kabelu JST pomocí vypínače pro vypnutí veškerého napájení systému. To umožňuje vestavěné nabíjení Feather, když je baterie vybitá, připojením micro USB do peří. Kdykoli do Feather nahrajete nový software, nezapomeňte spustit TPL5111 stisknutím jeho tlačítka, jinak Feather neodpoví na zaváděcí USB hovor. Tlačítko je navrženo tak, aby poskytovalo napájení LED obrazovce pouze při stisknutí a také aby vyslalo vysoký signál na TPL5111, který umožňuje Feather zapnout tak dlouho, jak budete mít tlačítko stisknuté. Důvodem je omezit dobu, po kterou je obrazovka zapnutá - slouží pouze ke kontrole stavu teplotních sond, úrovně baterie a času/data a velikosti souboru, který vytváříte. Posledním kusem vedení jsou dvě sondy, které jsou umístěny skrz poslední vyvrtané místo ve spodní polovině. Ty byly spojeny pomocí 3kolíkových konektorů JST, aby bylo vyjmutí jednodušší. Zanedbal jsem umístění rezistoru 4,7K na desku pro připojení datového a napěťového pinu na sběrnici snímače teploty. To se tedy musí provést na jednom z připojovacích bodů senzoru na desce-jsou označeny, takže by to mělo být snadné. Oba jdou na stejný pin GPIO na Feather, takže je nutné pouze jedno připojení odporu.

Krok 4: Naprogramujte jej

Program je velmi snadno pochopitelný. Knihovna SD slouží k využití souboru karty SD, který je integrován do desky s peřím. Knihovny OneWire a Dallas Temp slouží k získání odečtů z jednoho kabelu z teplotních sond. DonePin oznámí TPL5111, že všechna data byla dokončena a je možné Featherboard deaktivovat. VBatpin je kolík na peří, na kterém je dělič napětí, který čte hodnotu baterie Lipo. Knihovna Asciiwire má spustit LED obrazovku. OneWireBus je v tomto případě GPIO pin 6. Systém souborů SD pro tento Datalogger nastavuje soubor ANALOG02. TXT, který shromažďuje všechna data. Pokaždé otevře stejný soubor a jen jej přidá. Chcete-li se zbavit starých dat, musíte čip vyjmout z držáku karty SD a stáhnout jej do počítače-například do tabulky EXCEll. To lze snadno provést pomocí sekce DATA import v tabulce. Soubory jsou poté odstraněny z čipu a když ho Feather znovu otevře, vytvoří nový. Následuje nastavení času/data pro RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_)))); odstraňte znaky komentáře, aby se váš RTC nastavil na čas spuštění, a poté přeprogramujte čip s tímto řádkem, který byl okomentován, aby při příštím spuštění počítače znovu nepoužil stejný čas zavádění, místo aby ho nechal časomerač s podporou baterie naplnit in. Sekce loop () otevře soubor SD, načte datum/čas, přečte a převede oba senzory, vypočítá stav baterie a zapíše jej na kartu SD. Poté se hodnota donePin zvýší, aby byla sekvence vypnuta.

Krok 5: Použití

Baterie je plně nabitá zapojením Feather do konektoru MicroUSB. LED dioda nabíjení se rozsvítí, dokud není plně nabitá-je pomalá. Do držáku čipu je vložena nová karta SD bez ANALOG02. TXT. Kryt je nainstalován a pět matic je přišroubováno k gumovému těsnění. Tlačítko napájení je zapnuto a asi po 4 sekundách je tlačítko podrženo. Rychle nejprve zobrazí výchozí teplotu a po vymazání obrazovky zobrazí T1 a T2 jako výstupy teplotních sond. Můžete jednu zahřát rukou, aby mohla být označena jako T1 a T2. Na obrazovce se také zobrazí hodina, minuta, s, den, měsíc a rok čtení, úroveň baterie a velikost souboru. Tato kontrola se provádí, aby se ujistil, že vše funguje dobře, než ji necháte 8 měsíců. Uvolněte tlačítko a umístěte sondy na místo, kde chcete provést měření teploty. Jsou vodotěsné a doufejme, že i váš stroj. Počáteční výstup tohoto stroje bude na Aljašce Iliamna, kde bude v podzemí až do příštího dubna. Při počátečním testování bylo zjištěno, že tato velikost baterie je dostatečně dobrá po dobu nejméně 1 1/2 roku při 12 odečtech denně, a to vše kvůli zařazení energie do TPL5111. Studie globálního oteplování jsou velmi důležité pro to, aby se jich každý účastnil-jděte ven a udělejte nějakou vědu!