ADS1115 InstESRE Pyranometr: 14 kroků (s obrázky)

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

Pyranometr měří sluneční záření (síla/plocha, v podstatě „jas“) na povrchu. Navzdory podobným jménům se úplně liší od pyrometru, takže pokud je to to, co hledáte, zastavte se zde.

Tento instruktážní dokument popisuje, jak vytvořit a otestovat upravenou verzi sady pyranometrů, kterou nabízí Dr. David Brooks z Institutu pro výzkum a vzdělávání v oblasti vědy o Zemi (InstESRE):

www.instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm

Tato verze pyranometru InstESRE je propojena s Arduinem pomocí převodníku analogového signálu na digitální (ADC) ADS1115 a také podporuje teplotní korekci pomocí teplotního čidla TMP36, které je umístěno společně s fotodiodou.

Tracer křivek IV Swinger 2 IV podporuje tuto konstrukci pyranometru jako volitelný senzor, a to byla motivace pro úpravy. Protože to však mohou považovat za užitečné další uživatelé pyranometru InstESRE, tento návod popisuje návrh nezávisle na projektu IV Swinger 2.

Následující úložiště GitHub obsahuje dokumentaci a software:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Než budete pokračovat, stáhněte si a přečtěte si dokument. Dokument obsahuje textovou verzi kroků v tomto Instructable a může být použit jako kontrolní seznam během stavby. Také popisuje, jak objednat soupravu u Dr. Brookse a jaké další díly koupit. Ty se v tomto Instructable neopakují.

Krok 1: Shromážděte nástroje

Použil jsem nástroje zobrazené na fotografii.

Krok 2: Připravte si přílohu

• Vložte průchodku do otvoru na konci pouzdra. Použijte malý tupý předmět, například malý šroubovák. Dávejte pozor, abyste nepřeřízli průchodku. (Průchodka je měkká gumová položka ve tvaru O.) _
• Rozetřete malé množství lepidla kolem vnitřku většího ze dvou otvorů v horní části pouzdra. Vložte úroveň bublin zevnitř pouzdra. Ujistěte se, že ramenní úroveň bubliny pevně dosedá na horní část pouzdra. Odložte pouzdro stranou vzhůru nohama, aby lepidlo několik minut zaschlo. [UPOZORNĚNÍ: Úroveň bublin není pro aplikaci IV Swinger 2 nutná a není na fotografiích zobrazena.] _

Krok 3: Připravte si fotodiodu a difuzor

• Ujistěte se, že jsou fotodiodové přívody PDB-C139 rovné a navzájem rovnoběžné, v případě potřeby proveďte úpravy. _
• Vložte fotodiodu PDB-C139 do držáku LED. Mělo by zapadnout na místo. NEPOUŽÍVEJTE žádné lepidlo. _
• S fotodiodovými svody PDB-C139 směřujícími nahoru a s delším přívodem doleva a kratším doprava VELMI MÍRNĚ ohněte oba svody od sebe. _
• Vložte sestavu fotodiody shora do trubice pouzdra. Opět NEPOUŽÍVEJTE žádné lepidlo. Ujistěte se, že je horní část diody čistá a bez prachu. _
• Zvedněte teflonový difuzérový disk papírovým ručníkem nebo ubrouskem a jemně otřete oba povrchy, abyste odstranili veškerý prach nebo nečistoty, které by tam mohly být. Zaklapněte disk do jeho vybrání v horní části trubice pouzdra. NEPOUŽÍVEJTE žádné lepidlo. Pokud se jedná o velmi volný střih, budete muset použít nějaké superglue POZDĚJI, ale NE JEŠTĚ. _
• Otočte sestavu vzhůru nohama (vodiče směřují nahoru, delší jeden doleva). Ujistěte se, že disk difuzéru nevypadl. Pomocí 4 kusů pásky ji přidržte na tvrdém, hladkém pracovním povrchu. Páska by měla být pod obrobeným okrajem trubky. Omotejte ještě jeden kus pásky kolem tuby. _

Krok 4: Přidejte TMP36 (volitelně)

• Vložte TMP36 do otvoru na blízké straně fotodiodových svodů, plochou stranou TMP36 směrem ke svodům a zaoblenou stranou ke stěně trubice. Stiskněte jej dolů za konce jeho vývodů. Mělo by pěkně sedět s minimálním průhybem svodů fotodiody. _
• Vyjměte TMP36, naneste superglue na jeho horní, plochou a zaoblenou stranu a okamžitě jej zasuňte zpět do otvoru ve stejné poloze. Použijte jen tolik lepidla, aby se lepilo na držák LED, diody a vnitřní část trubice, ale nepoužívejte tolik, aby mohlo proudit kolem fotodiody. Dbejte na to, abyste jej rychle zatlačili do otvoru, aby jej lepidlo nezachytilo, dokud nebude úplně dovnitř. _
• Upravte dva svody fotodiody a tři svody TMP36 tak, aby všechny směřovaly co nejvíce rovně nahoru_

Krok 5: Trubice senzoru lepidla na pouzdro

• Na opracovaný okraj tuby naneste trochu lepidla a poté pouzdro rychle spusťte, aby byla trubice vlepena do otvoru v pouzdře. Dlouhý rozměr pouzdra by měl být v souladu s řadami přívodů procházejících otvorem a koncový otvor s průchodkou by měl být napravo. Ujistěte se, že je trubice zcela usazena v otvoru. _
• Pomocí nějaké pásky držte pouzdro na místě tak, aby bylo vodorovné a trubice na něj byla kolmá._

Krok 6: Přidejte desku ADS1115

• Naneste kousek lepidla na zadní stranu desky ADS1115 přímo doprostřed. Rychle, ale opatrně, spusťte desku ADS1115 dolů pomocí delšího vedení fotodiody procházejícího otvorem A0 a kratšího procházejícího otvorem A1. Tři vodiče TMP36 budou podél okraje desky ADS1115 a mohou se mírně vychýlit. Upravte polohu desky ADS1115 tak, aby otvory A0 a A1 byly vystředěny nad otvorem pro trubku a držte desku na místě asi minutu, aby se přichytila k pouzdru._
• Nechte to několik hodin nedotčené, aby lepidlo určitě zaschlo. Do té doby nepokračujte v následujících krocích._

Krok 7: Přidejte zatěžovací odpor

• Odřízněte oba vývody rezistoru na 1 cm. Ohněte 2 mm na konci každého svodu v pravém úhlu a vložte tyto 2 mm konce do otvorů A0 a A1 desky ADS1115 vedle vodičů fotodiody. Důvod délky 2 mm je ten, že není možné, aby se konce dotýkaly vodičů TMP36 nebo jiných fotodiodových vodičů pod deskou._
• Pájejte odpor a fotodiodové vývody do otvorů A0 a A1._
• Ořízněte svody fotodiody._

Krok 8: Připájejte střední vodič TMP36 na A2 (volitelně)

• Jemně ohněte dva vnější vodiče TMP36 od okraje desky ADS1115._
• Kleštěmi s dlouhým nosem opatrně ohněte prostřední vodič TMP36 směrem k otvoru A2 a připájejte jej k otvoru. Možná budete potřebovat malý kousek odizolovaného připojovacího drátu v otvoru, aby se připájel, pokud kabel není dostatečně dlouhý, aby se skutečně dostal do otvoru. Ujistěte se, že se tento vodič nedotýká pájecího spoje A1 nebo vývodu fotodiody._

Krok 9: Připravte kabel

• Odlepte celou sestavu z pracovní plochy_

• Zatřepejte, aby teflonový difuzér nevypadl. Pokud ano, odložte disk prozatím stranou.

  _

• Odřízněte ženský konec kabelu. Zatlačte řezaný konec průchodkou do pouzdra a protáhněte jej skrz. Nebojte se přílišného tahání, později jej budete moci vytáhnout zpět. Pokud je obtížné prosadit, použijte kapku mýdla na nádobí._
• Odřízněte vnější plášť kabelu na odstřiženém konci, aby se odhalily čtyři dráty uvnitř, dávejte pozor, abyste nepoškodili izolaci na vnitřních vodičích. Odřízněte alespoň 2 cm opláštění._
• Odizolujte 8 mm izolace z vnitřních čtyř vodičů a stočte konce každého._
• „Cínujte“zkroucené konce zahřátím páječkou a naneste trochu pájky na prameny._
• Pomocí digitálního multimetru (DMM) určete konektivitu mezi vnitřními vodiči a čtyřmi částmi 3,5mm konektoru na druhém konci kabelu. Zapište si barvy: Barva: Tip: _ [+5 V] Kruh 1: _ [SCL] Kroužek 2: _ [SDA] Rukáv: _ [GND] POZNÁMKA: tyto barvy téměř určitě NEodpovídají barvám ve schématu připojení, tak to je velmi důležité._
• Vytáhněte kabel zpět pryžovou průchodkou, dokud izolace vnitřních vodičů nedosáhne otvoru VDD desky ADS1115. _

Krok 10: Pájecí kabelové dráty a propojovací vodiče k ADS1115

• Odřízněte následující délky připojovacího drátu (pouze pro TMP36)

  • Černá, 2,5 cm
  • Červená, 2,5 cm Páska 6 mm od každého konce každého._
• Pájejte kabelový vodič, který je připojen k hrotu zástrčky (+5 V) k otvoru VDD, spolu s jedním koncem 2,5 cm červeného drátu._
• Pájejte kabelový vodič, který je připojen k pouzdru zástrčky (GND), k otvoru GND, spolu s jedním koncem 2,5 cm černého drátu._
• Pájejte kabelový vodič, který je připojen k zástrčkovému kroužku 1 (SCL), do otvoru SCL._
• Pájejte kabelový vodič, který je připojen k zástrčkovému kroužku 2 (SDA), do otvoru SDA. _

Krok 11: Pájejte napájecí/zemnící vodiče TMP36 (volitelně)

• Druhý konec 2,5 cm černého drátu (z otvoru GND) připájejte na vývod TMP36 napravo. Ujistěte se, že se nedotýká prostředního kabelu._
• Druhý konec 2,5 cm červeného drátu (z otvoru VDD) připájejte nalevo k vývodu TMP36. Ujistěte se, že se nedotýká prostředního kabelu._

Krok 12: Přestřihněte a připájejte dráty k Jacku

• Uřízněte čtyři propojovací vodiče. Udělejte je dostatečně dlouhé pro jakýkoli kryt, do kterého budete Arduino vkládat (9 cm pro IV Swinger 2):

  • Černá: _
  • Červené: _
  • Modrá: _
  • Zelená: _Stáhněte 1 cm od konce každého._
• Zasuňte zástrčku kabelu do 3,5mm konektoru._
• Pomocí DMM určete, které pájecí připojení na zadní straně 3,5mm konektoru je připojeno k otvoru VDD na desce ADS1115. Otočte ČERVENÝ vodič k tomuto pájecímu připojení na konektoru._
• Pomocí DMM určete, které pájecí připojení na zadní straně 3,5mm konektoru je připojeno k otvoru GND na desce ADS1115. Otočte ČERNÝ vodič k tomuto pájecímu konektoru na konektoru._
• Pomocí DMM určete, které pájecí připojení na zadní straně 3,5mm konektoru je připojeno k otvoru SCL na desce ADS1115. Otočte MODRÝ vodič k tomuto pájecímu konektoru na konektoru._
• Pomocí DMM určete, které pájené připojení na zadní straně 3,5mm konektoru je připojeno k otvoru SDA na desce ADS1115. Zapojte ZELENÝ vodič do tohoto pájecího připojení na konektoru._

• Pomocí DMM potvrďte připojení. Otestujte spojitost od konce připojovacího vodiče k otvoru ADS1115. Současně vyzkoušejte, zda u ostatních tří neexistuje ŽÁDNÁ PŘIPOJITOST.

  • Červená na VDD: _
  • Černá k GND: _
  • Modrá k SCL: _
  • Zelená do SDA: _
• Připájejte všechny čtyři připojovací vodiče k 3,5mm konektoru _

Krok 13: Konečná montáž

• Omotejte stahovací pásku kolem kabelu a pomocí kleští ji pevně přitáhněte hned vedle průchodky na vnitřní straně pouzdra. Oříznout._
• Našroubujte kryt na pouzdro._
• Použijte malý kousek jemného brusného papíru, který je součástí soupravy, a jemně obrouste povrch teflonu krouživými pohyby, jen tolik, abyste z disku odstranili „lesk“._
• Pokud teflonový difuzní kotouč nezapadl pevně do vybrání, použijte DOLNÍ množství superglue kolem vybrání, abyste jej udrželi. Dbejte na to, aby se na fotodetektor nedostalo žádné lepidlo! Párátko může být užitečné pro aplikaci superglue, ale pohybujte se rychle. Pomocí malé svorky ji přidržte, zatímco lepidlo schne._
• Připojte k Arduinu: Připojte čtyři vodiče ze zadní části 3,5mm jacku k Arduinu, jak je znázorněno na fotografiích._

Krok 14: Spuštění testů a kalibrace

Dokument v úložišti GitHub popisuje, jak načíst a spustit testy. Také popisuje, co je nutné ke kalibraci pyranometru.