Alaska Datalogger: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Alaska ilerleyen iklim değişikliğinin eşiğinde. Çeşitli kömür madeni kanaryaları ile dolu, oldukça el değmemiş bir manzaraya sahip benzersiz konumu, birçok araştırma olanağı sağlar. Arkadaşımız Monty, eyalete dağılmış olan Yerli Köylerdeki çocuklar için kamplara yardım eden bir Arkeolog -Culturalalaska.com. Bu çocuklarla birlikte yiyeceklerin tarihi korunması için önbellek alanları inşa ediyor ve yaklaşık 8 ay kış boyunca bırakabileceği bir sıcaklık izleme yöntemi istedi. Alaska'daki bir yiyecek ambarı, Ayı girişini önlemek için tasarlanmıştır ve direkler üzerinde küçük bir kabin benzeri yapıya gömülebilir veya sabitlenebilir. Ne yazık ki iklimin ısınması, bu kullanışlı buzdolabı tasarımlarının çoğunu bu yaz bir mikrodalga fırına daha çok benzetiyor - dürüst olmak gerekirse, burası gerçekten sıcak! Piyasada çok sayıda ticari veri kaydı makinesi var ama Alaska'nın kendi DIY markasına ihtiyacı vardı: Su geçirmez, Önbellekte olabilecek uzun hatlar üzerinde iki su geçirmez sensör ve yüzeyde bir başka sensör, STEM programı olan çocuklar için üretilebilir bir şey, Minimal bakım, Uzun süreli pil, SD karttan kolay indirme, 3D yazdırılabilir, şarj edilebilir, Gerçek zamanlı Saat ve ucuz.

Tasarım, herhangi bir 3D yazıcı ile tamamen yazdırılabilir ve sipariş edebileceğiniz ve elde edilmesi kolay bileşenlerle doldurabileceğiniz PCB tasarımını yaptım. Pil, 12x/gün okumalarla bir yıl kadar sürmesi gereken genel 18650'dir ve şarj, bir gün boyunca sadece bir miktar güç takılarak yapılır. Evsel su arıtma cihazlarında kullanılan O-ring etrafında tasarlanmıştır (Fusion 360), bu nedenle elde edilmesi kolaydır ve silikon gresi ile iyi yerleştirilmiş cıvataların sıkılması ve bu yıl gelirse Alaska kışı için koruma sağlamalıdır….

Adım 1: Sarf Malzemelerinizi Toplayın

Adafruit'in harika tasarımları, tahtadaki bileşenlerin çoğunu oluşturuyor - biraz daha pahalılar ama çok kullanışlı ve güvenilirler. (Hiçbir firma ile herhangi bir finansal bağım yok…) 3D parçalar için Creality CR10 yazıcı kullandım. İki anahtar su geçirmez çeşittir.

1. Vktech 5pcs 2M Su Geçirmez Dijital Sıcaklık Sıcaklık Sensörü Probu DS18b20 $2

2. Adafruit DS3231 Hassas RTC Koparma [ADA3013] 14 $

3. Adafruit TPL5111 Düşük Güç Zamanlayıcı Breakout $5

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger 22 $ MO versiyonunu da kullanabilirsiniz ancak pil seviyesi çizgisi farklı bir pin üzerinde ve yazılımda değiştirmeniz gerekiyor.

5. IZOKEE 0.96'' I2C IIC 12864 128X64 Piksel OLED $4

6. Mavi LED Halkalı Sağlam Metal Açma/Kapama Anahtarı - 16mm Mavi Açma/Kapama $5

7. Mavi LED Halkalı Sağlam Metal Buton - 16mm Mavi Anlık 5$

8. Montajı kolaylaştırmak için çeşitli hızlı bağlantılar

9. 18650 Pil 5 $

10. Captain O-Ring - Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF Su Filtresinin Değiştirilmesi

Adım 2: İnşa Edin

Muhafazanın tasarımı, standart bir Westinghouse tüm ev su filtresinden kolayca temin edilebilen o-ring'in etrafında inşa edilmiştir. Halka, mahfazanın iki basılı yarısı arasındaki silikonla yağlanmış bir oluğa kayar. Muhafazanın alt kısmında 18650 pil ve iki su geçirmez kontrol anahtarı için yer vardır - ayrıca sıcaklık probları için kabloların çıkışı için bir delik vardır. Üst ve alt yarılar için iki dosya aşağıdadır.

Alt kısım, 4 mm veya eşdeğer boyutta naylon cıvatalar alınıp başları çıkarılarak ve bunları yerleştirmek için delinmiş destek direklerine yapıştırılarak tamamlanır. Uygun bir uzunluk kullanın, böylece üstteki naylon kapaklı somunlar, iki yarım birleştirildiğinde onları kapatacaktır. Hem üst hem de alt kısımlar destekli olarak basılmalıdır. Üst kısım ince lexandan yapılmış yuvarlak plastik pencereye yapıştırılarak tamamlanır.

Adım 3: Kablolayın

PCB'nin montajı oldukça basittir. Kartı Eagle'da tasarladım ve üretim için PCBway'e gönderdim - dürüst olmak gerekirse, şimdiye kadarki en ucuz şey. Bunu kolayca yapmak istiyorsanız, Brd dosyasındaki devre şemasını takip edin. Küçük LED ekran, güç ve toprakla birlikte kart üzerindeki I2C bağlantıları aracılığıyla bağlanır. Sistemin kalbi, doğrudan aküye bağlı olan ve sürekli açık kalan TPL5111'dir. Feather modülündeki etkinleştirme pinini etkinleştirerek sistemi her 2 saatte bir saniyede bir uyandıran seçilebilir bir zamanlayıcıya (değişken direnç) sahiptir. RTC, LED ile aynı I2C veri yolu üzerinden iletişim kurar - farklı adresleri vardır. Feather ayrıca sisteme gelen tüm gücü kapatmak için açma/kapama düğmesi aracılığıyla JST kablosuyla 18650 pile bağlanır. Bu, pil azaldığında tüyün içine bir mikro USB takarak Tüy tarafından yerleşik olarak şarj edilmesini sağlar. Feather'a her yeni yazılım yüklediğinizde, düğmesine basarak TPL5111'i başlatmayı hatırlamanız gerekir, aksi takdirde Feather, USB önyükleme çağrısına cevap vermez. Basma düğmesi, yalnızca basıldığında LED ekrana güç sağlamak ve ayrıca TPL5111'e, düğmeye bastığınız sürece Tüy'ün açılmasını sağlayan yüksek bir sinyal göndermek için tasarlanmıştır. Bu, ekranın açık olduğu süreyi sınırlamak için yapılır - yalnızca geçici probların durumunu, pil seviyesini ve saat/tarihi ve oluşturduğunuz boyut dosyasını kontrol etmek için kullanılır. Son kablo parçası, alt yarıdaki son delme noktasından geçen iki sondadır. Bunlar, çıkarmayı kolaylaştırmak için JST 3 pinli konektörlerle bağlanmıştır. Sıcaklık sensörü bus üzerindeki Veri ve Voltaj pinini bağlamak için 4.7K rezistörü karta yerleştirmeyi ihmal ettim. Bu yüzden bu, panodaki sensör bağlantı noktalarından birinde yapılmalıdır - kolay olması için etiketlenmiştir. Her ikisi de Feather üzerindeki aynı GPIO pinine gider, bu nedenle sadece bir direnç bağlantısı gereklidir.

Adım 4: Programlayın

Programın anlaşılması çok kolaydır. SD kitaplığı, geçiş tahtasına yerleştirilmiş SD kart dosyasını kullanmak içindir. OneWire ve Dallas Temp kitaplıkları, sıcaklık problarından tek kablolu okumaları almak içindir. DonePin, TPL5111'e tüm veri okumalarının tamamlandığını ve Featherboard'u devre dışı bırakmanın uygun olduğunu bildirmek içindir. VBatpin, Lipo pilin değerini okumak için üzerinde voltaj bölücü bulunan tüy üzerindeki pimdir. Asciiwire kütüphanesi LED ekranı çalıştırmak içindir. Bu durumda OneWireBus, GPIO pin 6'dır. Bu Veri Kaydedici için SD dosya sistemi, tüm verileri toplamak için bir ANALOG02. TXT dosyası kurar. Her seferinde aynı dosyayı açar ve ona ekler. Eski verilerden kurtulmak için çipi SD kart tutucudan çıkarmanız ve bir bilgisayara indirmeniz gerekir - örneğin EXCEll elektronik tablosuna. Bu, elektronik tablonun VERİ içe aktarma bölümü ile kolayca yapılır. Dosyalar daha sonra çipten çıkarılır ve Tüy onu tekrar açtığında yeni bir tane oluşturur. Ardından RTC için saat/tarih ayarı gelir. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F(_TIME_))); RTC'nizi önyükleme zamanınıza ayarlamak için yorum karakterlerini kaldırın ve ardından çipi, yorumlanan bu satırla yeniden programlayın, böylece bilgisayar bir sonraki önyüklemesinde pil destekli zamanlayıcının doldurmasına izin vermek yerine aynı önyükleme süresini tekrar kullanmaz. in. loop() bölümü SD dosyasını açar, tarih/saati alır, her iki sensörü de okur ve dönüştürür, pil seviyesini hesaplar ve SD karta yazar. Ardından diziyi kapatmak için donePin'i yükseltir.

Adım 5: Kullanmak

Pil, Feather'ı bir MicroUSB fişine takarak tamamen şarj olur. Şarj LED'i tamamen şarj olana kadar yanacaktır - yavaştır. ANALOG02. TXT içermeyen yeni bir SD kart çip tutucuya yerleştirilir. Kapak takılır ve beş somun lastik contaya vidalanır. Güç düğmesi açılır ve yaklaşık 4 saniye sonra basma düğmesi basılı tutulur. Önce hızlı bir şekilde varsayılan bir sıcaklık gösterecek ve bir ekran temizlendikten sonra sıcaklık problarının çıktıları olarak T1 ve T2'yi gösterecektir. T1 ve T2 olarak etiketlenebilmesi için elinizle ısıtabilirsiniz. Ekran ayrıca okumanın Saat, Dakika, Saniye, Gün, Ay ve Yıl bilgilerinin yanı sıra pil seviyesini ve bu noktada dosyanızın ne kadar büyük olduğunu gösterecektir. Bu kontrol, 8 ay boyunca ayrılmadan önce her şeyin yolunda gittiğinden emin olmak için yapılır. Düğmeyi bırakın ve probları sıcaklık ölçümlerinin yapılmasını istediğiniz yere yerleştirin. Su geçirmezler ve umarım makinenizdir. Bu makinelerin ilk gezisi, önümüzdeki Nisan ayına kadar yeraltında olacağı Iliamna Alaska'da olacak. Erken testlerde, bu boyuttaki pilin, tümü TPL5111'in güç sıralaması nedeniyle günde 12 okumada en az 1 1/2 yıl için yeterince iyi olduğu bulundu. Küresel ısınma çalışmaları herkesin dahil olması için çok önemlidir - dışarı çıkın ve biraz bilim yapın!