Nodemcu'da Reed Anahtarları, Hall Etkisi Sensörü ve Bazı Hurdaları Kullanarak Kendi Anemometrenizi Nasıl Yapabilirsiniz? - Bölüm 1 - Donanım: 8 Adım (Resimlerle)

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

Tanıtım

Arduino ve Maker Culture çalışmalarıyla başladığımdan beri, şişe kapakları, PVC parçaları, içecek kutuları vb. hurda ve hurda parçaları kullanarak faydalı cihazlar yapmayı seviyorum. Herhangi bir parçaya veya herhangi bir parçaya ikinci bir hayat vermeyi seviyorum. malzeme. Burada kullanılan malzemelerin büyük bir kısmı, bazı ekipmanlardan çıkarılan hurdalardır ve geri dönüştürülür.

Kendim için bir meteoroloji istasyonu projesine başladığımda, rüzgarın şiddetini ve yönünü ölçmenin çok kolay ve ucuz olmayacağını anladım. Birkaç ay sonra, çoğu geri dönüştürülmüş malzeme kullanan ve herhangi bir elektronik mağazasında kolayca bulunabilen çok ucuz elektronik parçaların kullanıldığı bu projeyi size sunuyorum.

Bu gönderi 2 bölümden oluşmaktadır.

Bölüm 1 - Anemometre ve Rüzgar Gülü Yönü cihazlarının yapısı.

Bölüm 2 - Esp8266 Nodemcu için Arduino IDE kullanan eskiz ve ThingSpeak'e aktarım.

Nihai çözümü öğrenmek için videoya bakın.

Hall Etkisi Sensörü ve Manyetik Anahtarları kullanarak kendi Anemometrenizi nasıl oluşturabilirsiniz?

Proje Açıklaması

Anemometre, rüzgar hızını ve yönünü ölçebilen bir cihazdır. Bir Hall Etkisi sensörü kullanarak, bardakların bir süre içinde kaç dönüş yaptığını sayabileceğiz. Rüzgarın şiddeti, eksenin dönüş hızı ile orantılıdır. Bazı basit fizik denklemleri ile o andaki rüzgarın lineer hızını belirleyebilirsiniz. Hepsini 2. bölümde anlatacağız.

Ve rüzgarın yönünü, neodimyum mıknatıs ve kamış anahtarları olan bir ön camdan ölçeceğiz. Kanat, rüzgar yönünü gösterir ve ona bağlı olan mıknatıs, elektrik akımının bağlantıdan (veya bağlantılardan) geçmesine izin veren kamış anahtarları bağlayacaktır. Pozitif akıma sahip devreler, pusula gibi rüzgarın yönünü gösterir.

16 yönü simüle edecek 8 devremiz var: 1 anahtar etkinleştirildiğinde (N, NE, E, SE, G, SW, W, NW) 4 ana ve 4 teminat noktası ve 2 anahtar aynı anda etkinleştirildiğinde 8 alt teminatımız var. noktaları (KKD, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, BNW, NNW).

Rüzgar hızı ve yönü nodemcu'da bir kroki ile hesaplanacak ve belirlenecektir. Fakat bu 2. kısımda anlatılacaktır. Şimdi donanım montajına geçelim.

Sorumluluk Reddi: Bu anemometre profesyonel amaçlar için kullanılmamalıdır. Sadece akademik veya ev kullanımı içindir.

Not: İngilizce benim doğal dilim değil. Projeyi anlamanıza engel olan dilbilgisi hataları bulursanız, düzeltmem için lütfen bana bildirin. Çok teşekkür ederim.

Adım 1: Malzeme Listesi

Rüzgar gülü

8 x Manyetik Anahtar

8 x 10 k ohm dirençler

10 cm PVC boru

5 cm çapında 2 adet PVC kapak

1 adet 2,5 cm çapında PVC kapak

1 CD4051 Analog Çoklayıcı

1 plastik disk

20 x 20 güçlü plastik parça

1 Neodimyum mıknatıs (Mıknatısın boyutları aynı anda iki anahtarın bağlanmasına izin vermelidir. Benimki 0,5 x 0,5 cm ve iyi gidiyor.)

10 farklı renk tel

1 Genel PCB

Alüminyum borularla aynı çapta 1 bilyalı rulman

1 alüminyum tüp yaklaşık 20 cm

1 alüminyum boru yaklaşık 10 cm

1 hortum kelepçesi

Epoksi Kütlesi

Anında Tutkal - siyanoakrilat ve sodyum bikarbonat

Anemometre

2 pinpon topu

4 ahşap veya alüminyum çubuk yaklaşık 12 cm

1 bilyalı rulman

1 alüminyum tüp yaklaşık 5 cm

3 adet farklı renkte tel

1 salon sensörü SS49E

1 neodimyum mıknatıs

Epoksi Kütle ve Anında Tutkal - siyanoakrilat ve sodyum bikarbonat

2 plastik musluk yaklaşık 3 ve 5 cm çapında

1 adet PVC kapak ve 5 cm PVC boru

1 adet 2,5 cm çapında PVC kapak

• Nodemçu
• Elektronik Projeler için Plastik Kasa
• Havya
• 1 adet PVC Boru yaklaşık 2 metre ve "T" PVC Bağlantı Elemanı
• 1 PVC 90 derece bağlantı
• 5V güç kaynağı (güneş paneli kullanıyorum)

Adım 2: Rüzgar Oku Rosetta'nın Montajı

PCB üzerine monte edilmiş Reed Anahtarlar ve Dirençler

Genel PCB'yi, PVC CAP'den biraz daha küçük çaplı bir daire şeklinde kesin çünkü hazır olduğunda içine sığacaktır.

Manyetik anahtarın bacaklarını, koruyucu camı kırmamaya özen göstererek PCB'ye oturtmak için 90 derece bükün. İdeal olan, camdan 3 mm uzaktadır. Her bir manyetik anahtarı şemaya göre takın. Diyagram olarak her birini 0'dan 7'ye kadar numaralandırın. Terminalleri çoklayıcıya bağlarken doğru tanımlama önemli olacaktır. Onları plaka üzerinde lehimlemek için havya kullanın.

Her bir direnci, terminallerden birinin manyetik anahtarın terminallerinden birinde lehimlendiği ve diğerinin PCB'nin ortasına yerleştirilmiş tüm dirençler için ortak olacağı şema olarak konumlandırın.

Reed anahtarların tüm harici terminallerini birbirine bağlayan ve son ikisini bağlantısız bırakan bir bakır kablo lehimleyin. Yüzük gibi. Kaynak sırası önemli değildir.

Her bir rezistörün ve her rengin indükleme anahtarı lehim telinin birleştiği yerde. Onlar 8 farklı. Kırmızı bir kabloyu manyetik anahtarların bakır halkasına pozitif olarak lehimleyin ve siyah bir kabloyu "rosetta" merkezindeki tüm dirençlerin birleşimine negatif olarak lehimleyin.

Şemalara bakın ve çoklayıcıya bağlantı için kabloların numaralarını korumaya dikkat edin.

Montajdan önce bağlantıları test edin

Montaja geçmeden önce bağlantıları test etmenizi öneririm. Bir led, herhangi bir 18650 pil 3,7 V, neodimyum mıknatıs ve timsah pençeli kablolar kullanın. Pili VCC ve GND terminallerine ve GND'deki timsah kablosunu diğer ucu led'in negatifine gelecek şekilde bağlayın (direnç gerektirmeyen mavi bir kablo kullanın). Diğer kabloyu ledin artı ucuna, diğer kabloyu ise switch'lere bağlı her bir kabloya bağlayınız. Şimdi mıknatısı bağlı anahtarın dış kenarından geçirin. Led yanıyorsa sorun yok. Açılmazsa, kaynakları kontrol edin. İki bağlantıyı aynı anda test etmek için aynı anda başka bir kablo ve başka bir led kullanın. Mıknatısı iki anahtar arasında geçirirken iki LED yanmalıdır. Elektrik sinyalinin pusulanın ENE, ESE, SSW, NNW, vb. alt teminat noktalarını temsil edebilmesi için her iki LED'in de aynı anda yanması önemlidir.

Adım 3: CD4051 Multiplexer'a ve CD4051 Multiplexer'dan Bağlantılar

CD4051 Analog Çoklayıcı

Çoklayıcılar, birkaç giriş ve tek veri çıkışı olan kombinasyonel devrelerdir. Seçilen girişten söz konusu çıkışa iletilmesine izin vermek için veri girişlerinden birini ve sadece birini seçebilen kontrol girişleri ile donatılmıştır.

CD4051'in çalışmasını bilmiyorsanız, web'de bulabileceğiniz veri sayfasını okumanızı tavsiye ederim. Özetle, 4051, 0'dan 7'ye, 3'e kadar numaralandırılmış 8 analog girişe ve birleştirilmiş A, B ve C pinlerine sahiptir ve bu girişlerin okunmasına ve hangi analog çıkışın bağlı olduğunu tanımlamaya izin verir. Her okumada, yazılım hangi bağlantıların pozitif akımla olduğunu analiz eder ve rüzgarın karşılık gelen yönünü gösterir. Bu, gönderinin 2. bölümünde ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Rozetin çoklayıcıya nasıl bağlandığını görmek için şemaya bakın.

Nodemcu'ya bağlantılar

Nodemcu'yu bağlamak için 8 kabloya ihtiyacımız olacak. Şemaya bakın.

Rosetta'ya akım sağlayan 1 çift pozitif (kırmızı) ve toprak (siyah) kablo

CD4051'e akım sağlayan 1 çift pozitif (kırmızı) ve toprak (siyah) kablo

Analog çıkış A0 için 1 kablo (gri)

Pin A = D5'in dijital girişi için 1 kablo (mavi)

B = D4 pininin dijital girişi için 1 kablo (yeşil)

C = D3 pininin dijital girişi için 1 kablo (sarı)

Son montajı kolaylaştırmak için farklı renklerde 10 telli bir telefon kablosu kullandım.

Son montajı kolaylaştırmak için kabloların her birini ilgili adresleriyle tanımlayın.

Adım 4: Her Şeyi PVC Standa Monte Etme

Desteğin montajı

5 cm çapındaki PVC'nin CAP'ını, bir parça PVC tüpün ve 2,5 cm çapındaki CAP'ı alın ve hepsini fotoğrafa göre anında yapıştırıcı ile yapıştırın. Parçalar arasındaki bağlantıyı iyileştirmek için borunun çapıyla bir delik de açabilirsiniz. Tüm parçalar yapıştırıldıktan sonra, her parçanın yapıştırılmış kenarlarına daha fazla yapıştırıcı sürün ve hemen kabartma tozu ile kaplayın. Yapıştırıcıyı kuruturken çok iyi bir sertliğe sahip olacaksınız.

2 CAP arasındaki birleşmeyi sağlayacak ve rozetin takılmasını kolaylaştıracak silikonu CAP'ın kenarına da yapıştırmalısınız. Devam etmeden önce kuru olmalarına izin verin.

Destek parçasına önceden monte edilmiş olan rozeti dikkatlice yerleştirin ve CAP'ın kenarına tam olarak oturacak şekilde yerleştirin. Bunun üzerine ikinci bir CAP takacağımızı unutmayın. Son çözümle fotoğrafa bakın. Ve nodemcu ile bağlantıları kolaylaştırmak için lütfen kabloların her birini tanımlayın.

Adım 5: Vane Montajı

Kanat yapısının montajı

Fotoğrafta gösterilen şekle sahip epoksi kütleli bir işaretçi yapın. Düzgün kuruduğunda parçayı tartın ve değeri kaydedin.

Plastik parçayı alın ve rüzgarı yönlendirmeye yarayan kanadın arka kısmı için simetrik olarak kesin. Ayrıca tartın ve değeri kaydedin.

Alüminyum borulardan birini alın ve işaretçiyi ve rüzgar gülü, tüm parçalar ortada sıralanacak şekilde anında tutkalla yapıştırın. Yapıştırılan parçaların her birinin sertliğini artırmak için daha önce yaptığınız gibi kabartma tozu ile yapın.

İkinci alüminyum boruyu alıp diğer borunun neresine sıkışacağını belirleyelim. Parçanın dengesini korumak için, sırtın ağırlığına göre mesafe, işaretçinin ağırlığına göre mesafeye eşit olmalıdır. (Şemada gösterilen hesaplamalara bakın.) Mesafe ölçümleri her parçanın kütle merkezine az veya çok yapılmalıdır. Anında yapıştırıcı ve kabartma tozu kullanın.

CAP'ın ortasında bilyeli yatağın çapıyla bir delik açın. Kapağa yapıştırmak için anında yapıştırıcı kullanın. Kanatın dikey alüminyum borusuyla aynı iç çapa sahip bilyeli yatağı seçmek önemlidir.

Son olarak yaklaşık 4,5 cm çapındaki plastik diski alın ve kenarına küçük bir metal parçası yapıştırın. Fotoğrafa bakın Bu şekilde neodimyum mıknatısı "yapıştırabilecek" ve enstrümanı kalibre ettiğinizde ayarlayabileceksiniz. Ölçümlerin okumalarını tahmin etmek için birkaç yöne hareket ettirilebilir.

Plastik diski, metal kısmı yatay alüminyum boru işaretçisiyle aynı yönde sıkışacak şekilde konumlandırın. Bu, mıknatısın kanatla aynı yönü göstermesi açısından önemlidir.

Anemometrenin son montajını kolaylaştırmak ve kanadın kuzeyini kuzey coğrafyasıyla hizalamak için bir rüzgar gülü yazdırın ve CAP'ın üst kapağına yapıştırın. Disk, alüminyum boruya sıkışacaktır, ancak önce alüminyum boruyu bilyalı yatağa yerleştirin ve alüminyum boruyu diske yerleştirin. Yüksekliği, mıknatıs ile CAP'ın kenarı arasındaki mesafe 1 ile 1,5 cm arasında olacak şekilde ayarlayın. Mıknatısın manyetik anahtarı doğru şekilde bağlaması için bu yeterli olmalıdır. Diski mümkün olduğunca yatay olarak anında yapıştırıcı ve kalsiyum bikarbonat ile yapıştırın.

İki parçayı rüzgar gülünün kuzeyini 0 numaralı anahtarla (kuzeyi temsil eder) hizalayarak monte edin ve bir kıskaç kullanarak birleştirin. Yapıştırıcı kullanmayın çünkü tamamen hazır olmadan önce birçok kez takmanız ve kalibre etmeniz gerekecek.

Nihai çözümü görmek için fotoğraflara bakın.

Adım 6: Anemometreyi Dağıtma

Desteğin montajı

2 plastik kapağı alın ve anında yapıştırıcı ile yapıştırın. Kapaklara şemada gösterildiği gibi 4 delik açın. Her deliğe ahşap veya alüminyum çubuklar yapıştırın. 2 adet pinpon topunu ortasından kesin ve her birini içbükey kısım aynı tarafta olacak şekilde çubukların uçlarına yapıştırın. Yaklaşık ölçümler şemada gösterilmiştir.

CAP'ın ortasında bilyalı yatağın çapı ile 2,5 cm'lik bir delik açın. Kapağa yapıştırmak için anında yapıştırıcı kullanın. Kabartma tozu da çok dikkatli kullanın.

Alüminyum boruyu uygun bir yükseklikte bilyalı yatağa yerleştirin (fotoğrafa bakın). Düzgün ayarlanmamışsa, dikkatlice bir damla damla damlatın.

Salon Modülünün Montajı

Hall sensörünün başlığını geçmek için CAP'ın kenarında küçük bir delik açın.

Neodimyum mıknatısı fotoğrafa göre plastik kapakların yanına yapıştırın.

Sensör modülünü bağlamak için 3 farklı renkli kabloyu kullanın.

Hall modülünü yerleştirin ve sensörü 2 ila 4 mm mesafede mıknatısa bakacak şekilde tutun. Milin dönüşünün sensörle mıknatısa çarpmadığını test edin.

Modülün, led'i her bir kontağa çevirerek mıknatısın yaklaşımına yanıt verip vermediğini test etmek için 3,7 V'luk bir pil kullanın. Led yanarsa, her şey yolunda demektir. Değilse, LED yanana kadar sensörü mıknatısa yaklaştırın.

Her şey yolundaysa, bir tutkal damlası kullanarak modülü desteğe sabitleyin.

Son olarak, çubuğun diğer ucu, doğru yüksekliği ayarlayarak anında tutkal ve kabartma tozu ile plastik kapağa yapıştırılacaktır.

Telleri tanımlama

nodemcu ile bağlantıyı kolaylaştırmak için tüm kabloları - VCC, GND ve Signal - tanımlayın.

7. Adım: Hepsini Bir Araya Getirmek

Artık iki cihazı fotoğrafta gösterildiği gibi "T" bağlantısı ve bir parça PVC boru kullanarak birbirine monte edebilirsiniz. Yapıştırıcı kullanmayın çünkü bir miktar ayar veya bakıma ihtiyaç duyulursa bu mümkün olmayacaktır. Küçük delikler açtım ve onları sıkı tutmak için vidalar kullandım. 2 cihazın kablolarını borunun içinden geçirin. Anemometre evin çatısına takılacağı için iç mekanda kurulacak nodemcuya bağlamak için ayrıca 3 metre kablo yaptım.

Adım 8: Nodemcu'nun Bağlanması ve Kurulum

Şemalar her bir kablonun doğru bağlantısını göstermektedir. Çalışmayı test etmek için ölçümleri okumak ve doğru olduklarını doğrulamak için 0.96 OLED ekran kullandım, OLED'i şu şekilde bağlayın:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC ve GND

Tavana monte etmek için tek dikkat, tüm cihazı doğru seviyede tutmaktır. Bunun için bir kabarcık seviyesi ve birçok büyük vida kullanın. Ve pusulanızın coğrafi kuzeyi için anemometrenizin kuzeyini adreslemeyi unutmayın. Aksi takdirde rüzgarın yönü gerçeğe uygun olmayacaktır.

Ve hepsi bu. Bir sonraki yazımda Arduino IDE kullanarak nodemcuya yüklenecek krokiyi anlatacağım.

Herhangi bir şüpheniz varsa, benimle iletişime geçmekten çekinmeyin.

Saygılarımızla

IoT Challenge'da Büyük Ödül