Jednoduchá vnitřní observatoř: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tento projekt vám ukáže, jak vytvořit jednoduchou observatoř s některými stávajícími a snadno získatelnými senzory. Opravdu jsem to postavil pro jednoho ze svých studentů. Student by chtěl zjistit, jak sluneční světlo ovlivňuje teplotu a vlhkost místnosti. Fyzikální veličiny, které se v tomto projektu zajímají, jsou (1) intenzita světla, (2) vlhkost, (3) teplota a (4) tlak vzduchu. S těmito informacemi byste byli schopni vyrobit další systémy nebo zařízení pro ovládání klimatizace, zvlhčovače nebo topení pro vytvoření příjemného prostředí místnosti.

Krok 1: Příprava senzorů

Můžete vytvořit obvod s následujícími senzory nebo si jednoduše koupit desky modulů těchto senzorů nebo modulů.

1. Senzor okolního světla TEMT6000 (katalogový list PDF)

2. Tlak a teplota BMP085 nebo BMP180 (*jsou to staré výrobky, možná budete muset najít jiné alternativy) (učební dokument od společnosti Adafruit)

3. Snímač teploty a vlhkosti DHT11 (učební dokument od společnosti Adafruit)

4. Čidlo UV záření GUVA-S12SD (katalogový list PDF)

Pro použití senzorů jsem připojil několik referenčních odkazů. Na internetu můžete najít užitečné návody a reference.

Krok 2: Příprava hlavního procesoru

Pro testování systému a kódování jsem si vybral desku Arduino Uno. Zjistil jsem však, že atmega328P nemá dostatek paměti pro uložení a spuštění kódu, pokud jsou přidány další senzory. Doporučuji tedy použít desku atmega2560 Arduino, když potřebujete více než 4 senzory.

Mikroprocesor (MCU):

· Deska Atmega328P pro Arduino

· Nebo deska Atmega2560 pro Arduino

Krok 3: Příprava systému

Chtěl bych změřit některé fyzické vlastnosti venku i uvnitř. Nakonec jsem na desku Atmega2560 připojil následující senzory.

Vnitřní prostředí:

1. Tlak a teplota BMP180 x 1 ks

2. Snímač teploty a vlhkosti DHT11 x 1 ks

Venkovní prostředí:

1. Senzor okolního světla TEMT6000 x 1 ks

2. Tlak a teplota BMP085 x 1 ks

3. Senzor teploty a vlhkosti DHT11 x 1 ks

4. Čidlo UV světla GUVA-S12SD x 1 ks

Možná zjistíte, že jsem pro měření tlaku použil různé senzory. Je to jen proto, že když jsem stavěl obvod, nemám desku modulu BMP180. Doporučuji, abyste používali stejná čidla, pokud potřebujete mít přesné měření a spravedlivé srovnání.

Krok 4: Příprava protokolování dat

Kromě toho bych chtěl, aby zařízení ukládalo data bez připojení k počítači. Přidal jsem modul pro protokolování dat s hodinami v reálném čase. Následující položky jsou položky pro protokolování dat a připojení kabelů.

· SD karta

· Knoflíková baterie CR1220

· Modul protokolování dat pro Arduino (učební dokument od Adafruit)

Krok 5: Příprava nástrojů

Následuje několik nástrojů nebo zařízení, která by byla potřebná k vybudování obvodu.

• 30AWG Balicí nástroj
• Páječka
• Pájecí drát (bez přívodu)
• Prkénko
• Záhlaví 2,54 mm
• Propojovací vodiče
• Ovinovací dráty (30AWG)
• Horké lepidlo
• 3D tisk (Pokud potřebujete pouzdro pro vaše zařízení)
• Arduino IDE (potřebujeme to k programování desky mikrořadiče)

Krok 6: Resetujte hodiny reálného času DS1307 (RTC) na modulu protokolování dat

Chtěl bych použít data pro vědecké experimenty. Proto je pro analýzu dat důležitý správný čas měření. Použití funkce delay () v programování by způsobilo chybu měření při časovém posunu. Naopak nevím, jak provést přesné měření v reálném čase pouze na platformě Arduino. Abych se vyhnul chybě vzorkovacího času nebo minimalizoval chybu měření, rád bych odebral každý měřený vzorek s časovým záznamem. Naštěstí modul pro protokolování dat má hodiny v reálném čase (RTC). Můžeme jej použít k výstupu času pro vzorkování dat.

Chcete -li použít RTC, postupujte podle pokynů (odkaz) k resetování RTC. Doporučuji to udělat nejprve s deskou Arduino Uno. Je to proto, že musíte upravit obvod, když je použita deska Atmega2560 (připojení I2C je jiné). Jakmile nastavíte RTC, neměli byste vyjmout baterii cr1220. Mezitím prosím zkontrolujte stav baterie před protokolováním dat.

Krok 7: Připojení

Oddělil jsem vnitřní a venkovní měření. Proto jsem vytvořil dvě záhlaví pro připojení dvou různých skupin senzorů. K montáži záhlaví jsem použil prázdné místo v modulu pro protokolování dat. K dokončení zapojení obvodu používám jak pájení, tak obalení. Proces balení je čistý a praktický, zatímco pájecí spoj je pevný a zajištěný. Můžete si vybrat pohodlný způsob stavby obvodu. Pokud používáte desku Atmega2560, ujistěte se, že jste vytvořili skokové připojení pro piny SDA a SCL. Připojení RTC na štítu protokolování dat musí být znovu připojeno.

Abych připojil senzory, připájel jsem záhlaví na senzorových modulech a poté jsem pomocí drátového omotání propojil všechny senzory se záhlavími. Pokud používáte výstupní moduly senzorů, doporučil bych, abyste pečlivě zkontrolovali provozní napětí. Některé senzorové moduly přijímají vstupy 5 V i 3,3 V, některé jsou však omezeny pouze na použití 5 V nebo 3,3 V. Následující tabulka ukazuje použité senzorové moduly a provozní napětí.

Stůl. Senzorový modul a provozní napětí

Krok 8: Programování MCU

Naštěstí mohu najít příklady aplikací pro všechny senzory. Pokud je používáte, můžete si je stáhnout na internet nebo si je můžete nainstalovat pomocí správce knihoven v Arduino IDE.

Naprogramoval jsem výstup systému pro každý vzorek. Řetězec bude odeslán a uložen na připojenou kartu SD. Pokud potřebujete zobrazit data, vypněte zařízení a poté odpojte kartu SD. Poté můžete kartu SD připojit ke čtečce karet. Soubor bude uložen jako soubor CSV. Jakmile si stáhnete datový soubor do počítače, můžete jej zobrazit pomocí textového programu nebo listu.

(Zdrojový kód si můžete stáhnout v přiloženém souboru.)

Krok 9: Otestujte to a použijte to

Je důležité, abyste rozuměli významu údajů. Vzorkovací frekvence je jedním z důležitých parametrů. Aktuální časový interval měření je 1 minuta, možná ho budete muset změnit.

Kromě toho byste zjistili, že měření teploty DHT11 není přesné. Pokud potřebujete přesnější hodnotu, můžete použít odečet teploty snímačů tlaku BMP.

Děkujeme, že jste si to přečetli!