Particle Photon IoT Kişisel Hava İstasyonu: 4 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Gereçler

• parçacık fotonu
• [İSTEĞE BAĞLI] 2.4GHz u. FL anteni
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Foton Hava Kalkanı
• SparkFun Hava Ölçerler
• Dallas DS18B20 Su Geçirmez Sıcaklık Sensörü
• SparkFun Toprak Nemi Sensörü
• SparkFun Qwiic VEML6075 UV Işık Sensörü
• 3.5W güneş paneli
• SparkFun Sunny Buddy
• Özel 3D Modellenmiş Stevenson Ekranı
• Bir lehim takımı
• Bir demet tek çekirdekli atlama teli
• 2 pimli vidalı terminal
• Bazı erkek ve dişi başlıklar
• 22 3mm paslanmaz cıvata
• 44 3mm paslanmaz somun
• 3 6mm paslanmaz dişli çubuk
• 9 6mm paslanmaz somun

Adım 1: Donanım

Hazırlık

Hava KalkanıSparkfun'un bağlantı kılavuzunda ana hatlarıyla belirtildiği gibi, uyku sırasında daha düşük güç tüketimi için gelen güç hattını Photon'un dahili voltaj regülatörüne yeniden yönlendirmek için VREG'den arkasındaki RAW Power Select atlama teli pedini kesin ve onu Photon_VIN'e lehimleyin; bu, devreye almanın tam olarak yarısını temsil eder Bu, giriş voltajını 3,6 ile 5,5V arasında sınırlayacaktır, ancak güç hattı, Sunny Buddy aracılığıyla LiPo pilden gelen 3,7V ile en iyi noktaya düşer.

Ayrıca, aşağıdaki 3.3V Devre Dışı Bırakma kablosunun bağlı olduğundan emin olun: aksi takdirde, yerleşik sensörler 3,3V hattından herhangi bir güç almayacak ve bu da onları Foton'dan etkin bir şekilde ayıracaktır. çakışmaları önlemek için hem harici hem de USB gücü ve aslında yerleşik sensörlerin güç almasına ve düzgün çalışmasına izin veren tek durum budur. Bazı Seri izlemeler için Photon'unuza bir USB kablosu bağlamanız gerekiyorsa endişelenmeyin: Bunu kendim birçok kez denedim ve Photon her zaman güvenli ve sağlam bir şekilde hayatta kaldı ve hiçbir hasar görmedi. Sadece belki de saatlerce bu şekilde bırakmayın. Daha fazla ayrıntıyla ilgileniyorsanız, kalkanın şemasına bakın.

Kalkanı çevirerek, sağdaki I2C PU atlama pedinin bağlı olduğundan emin olun. Yerleşik sensörleri içeren I2C veriyolu, protokol standardına göre iyi tanımlanmış bir çekme direnci gerektirir ve başka herhangi bir çekme işlemine sahip olmalıdır. değer, çevre birimlerinin tanınmasını engeller: genel bir kural olarak, veriyoluna yalnızca bir çift çekme direnci bağlanmalıdır. Sensör paketi, veri yolunda başka bir sensör içerecek - UV ışık sensörü - ancak bir I2C çevre birimi olarak, bu da birkaç çekme direnciyle birlikte gelir ve bunun yerine bunların bağlantısını kesmenizi öneririm: en azından bu projede, siper potansiyel olarak tek başına kullanılabilirken, UV sensörü siper olmadan pek kullanılmayacaktır.

Güç konektörlerine bir vida terminali ve çevresel konektörlere bazı dişi köprüler lehimlemek de iyi bir fikir ve modülerlik için önerdiğim bir fikir: hızlı bağlantı ve bağlantı kesme özelliği, sorun giderme, onarım veya yükseltme için gerçekten yararlı olabilir. Daha iyi oturması ve daha düzenli kablo yönetimi için, yan taraftakileri resimlerde gösterildiği gibi arkaya bağladığınızdan emin olun. Ayrıca daha fazla modülerlik için Photon'un uzatma deliklerine jumper lehimledim, ancak bu pinler şu anda kullanılmadığından bu gerekli değil..

OpenLogCut ve 4 kısa teli kesin ve resimlerde gösterildiği gibi OpenLog'a lehimleyin. Bu jumper başlıkları değil, ancak bunu böyle kısa bir bağlantı için en iyi çözüm olarak buldum. Karttaki bazı erkek başlık pinlerini lehimlemeyi ve bunları kalkanın dişi pinlerine bağlamayı düşünüyorsanız, ne yazık ki iki arayüzdeki farklı pin yerleşimleri bu harika fikrin uygulanabilir olmasını engelliyor.

UV Işık Sensörü Bu sefer çok daha uzun olacak şekilde 4 tel daha kesip düzeltin ve bunları resimlerde gösterildiği gibi kartın konektörlerine lehimleyin. Yine, bu jumper başlıkları değil, ancak bağlantılarda modülerlikten ziyade sağlamlığa değer vermeyi seçtim, örneğin bu, elemanlara maruz kalır ve muhafaza tarafından korunmaz. Ayrıca daha temiz ve pratik bir bağlantı için kabloları benim yaptığım gibi büküm yapmanızı tavsiye ederim. Bunun yerine diğer uç, jumper başlıklarının yeridir: bağlantının güvenli tutulmasını ve uzun kablolar üzerinden istendiği gibi sıralanmasını sağlamak için 4 erkek pimi lehimleyin. Sıraya uyduğunuzdan emin olun: Kalkan üzerinde ilerlerken, GND VCC SDA SCL.

Ayrıca lehimli kontakların ve Power LED'in sıvı bir yalıtkanla kaplanmasını öneriyorum: uyumlu kaplama bunun için özel olarak tasarlanmıştır, ancak şeffaf oje bir tutam işini görecektir ve ben de bunu kullandım. Tahtayı kaplayacak PMMA "çatısına" rağmen, yine de elementlere maruz kalacak ve üzgün olmaktansa güvende olmayı tercih edersiniz. UV ışık sensörünün kendisini (tahtanın ortasındaki siyah çipi) kapatmadığınızdan emin olun, özellikle de konformal kaplama kullanıyorsanız: çoğu bileşik UV floresandır, yani ışığın bir kısmını emerler. sensör yakalamaya çalışıyor, bu nedenle okumalarına müdahale ediyor. Öte yandan PMMA, yaygın olarak bulunan en UV-şeffaf malzemelerden biridir ve ölçümleri üzerindeki etkisini minimumda tutarken sensörü elementlerden yeterince koruyacaktır.

Toprak Nemi Sensörü 3 telli kablonun uçlarını kesin ve resimlerde gösterildiği gibi kartın konektörlerine lehimleyin. Ve diğer uçta, daha iyi bir bağlantı için 3 erkek pimi lehimleyin. Yine, sıraya uyduğunuzdan emin olun: GND A1 D5. Bu sensör için de, kontakları ve yerleşik devreyi sıvı yalıtkanla kapladığınızdan emin olun: UV ışık sensörünün aksine, hiçbir şey tarafından örtülmeyecektir. ve tamamen elementlere maruz kalacak, bu nedenle iyi bir koruma seviyesi gerekiyor.

Toprak Sıcaklığı SensörüKablonun uçlarını kesin ve tekrar sırayla 3 erkek pime lehimleyin: GND D4 VCC. Kapalı uçlu teller geleneksel olarak renk kodludur: SİYAH=GND BEYAZ=SIG KIRMIZI=VCC.

Sunny Buddy, birkaç dişi jumper başlığını karttaki ikincil Yük konektörlerine lehimledim, ancak sonuçta onları kullanmadım, bu yüzden bu gerekli değil.

Harici AntenAnteni taban parçasının alt tarafına veya form faktörüne uygun başka bir yere yapıştırmanız yeterlidir.

kalibrasyon

Toprak Nemi Sensörü Bu, en çok kalibre edilmesi gereken sensördür ve yerleştirildikten sonra izleyeceği toprağa göre kalibre edilmesi önemlidir.

Buna yardımcı olmak için, calibrator.ino adlı basit bir programı bir araya getirdim: sadece onu derleyin ve Photon'unuza flaşlayın ve örneğin Particle CLI komutu parçacık seri monitörü veya screen /dev/ ile bir seri monitör hazırlayın. ttyACM0. Sensörü, ilk resimde gösterildiği gibi tamamen kuru bir durumda kalibre etmek istediğiniz toprağın içine yolunun yaklaşık dörtte üçünü koyun ve bu ham okumayı kalibrasyon.h dosyasının smCal0 alanına kaydedin. Ardından, ikinci resimde gösterildiği gibi suya doyuncaya kadar toprağı olabildiğince ıslatın ve bu ham okumayı aynı dosyanın smCal100 alanına kaydedin.

Sunny Buddy Kalibrasyon gerektiren bir diğer unsur Sunny Buddy'dir: bir sensör olmasa da MPPT (Maksimum Güç Noktası Aktarımı) tasarımının maksimum güç aktarımı noktasına kalibre edilmesi gerekir. Bunu yapmak için, onu güneşli bir günde güneş panelinize bağlayın. gün, SET ve GND pedlerindeki voltajı ölçün ve yakındaki potansiyometreyi bir tornavidayla bu voltaj yaklaşık 3V olana kadar ayarlayın.

2. Adım: Yazılım

Güncellenen ve belgelenen tüm kodu GitHub deposunda bulabilirsiniz.

Adım 3: Montaj

Resimlerde gösterildiği gibi yukarıdan aşağıya montaja başlayarak Stevenson ekranıyla her şeyi bir araya getirmeye başlayalım. Her şeyden önce üst kapak, UV ışık sensörü için bölünmüş ayakları ve bir araya getirilip cıvatalanacak güneş paneli ile birlikte Ardından, doldurmak için güneş panelini rafına monte edin ve UV ışık sensörünü PMMA çatısıyla kapatın. Ardından, kalan kapaklar dişli çubuklarla üst parçaya monte edilebilir: deliklerin biraz ikna edilmesi gerekebilir, ancak biraz sürtünme hepsini bir arada tutmaya yardımcı olabilir.

Stevenson ekranı monte edildikten sonra, ana parçayı yağmur ölçer ile birleştirin ve bileşenleri panolarına monte ederek ve resimlerde gösterildiği gibi bağlayarak devresini doldurun. Ardından, harici anten, toprak sıcaklık ve nem sensörleri ve OpenLog gibi çevre birimleri bağlanabilir. Ardından, rüzgar ölçerleri SparkFun'un montaj kılavuzunda gösterildiği gibi direğine monte edebilir, yağmur ölçeri ve yağmur ölçeri monte edebilirsiniz. temel parça, yolunun yaklaşık dörtte üçü kadar.

Ardından güneş panelinden, UV ışık sensöründen ve yağmur ve rüzgar ölçerlerden gelen kabloları kapaklar arasındaki bir açıklıktan geçirebilir ve Stevenson ekranını taban parçasına monte edebilirsiniz. Çubuklar her birine birkaç somun ile sabitlendiğinde, kendi kişisel hava istasyonunuz tamamlanmış ve sahada konuşlandırılmaya hazır!

4. Adım: Dağıtım + Sonuçlar

Bunu tamamladığınızda, arkanıza yaslanıp rahatlayabilir ve aşağıdaki tüm platformlarda canlı hiper yerel hava durumu verilerinizi görmenin keyfini çıkarabilirsiniz!

• ThingSpeak
• Hava Yeraltı
• Hava Bulutu

Yukarıdaki özel bağlantılar benim hava durumu verilerime aittir, ancak bu projeyi de yaparsanız, lütfen cihazlarınızın bağlantılarını da ekleyin - Bu insan yapımı ağın genişlemesini gerçekten çok isterim!