Basit Bir Kapalı Gözlemevi: 9 Adım (Resimlerle)

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

Bu proje size bazı mevcut ve kolay elde edilen sensörlerle nasıl basit bir gözlemevi yapacağınızı gösterecek. Gerçekten, bunu öğrencilerimden biri için yaptım. Öğrenci, güneş ışığının oda sıcaklığını ve nemini nasıl etkilediğini bulmak ister. Bu projedeki ilgili fiziksel miktarlar (1) ışık yoğunluğu, (2) nem, (3) sıcaklık ve (4) hava basıncıdır. Bu bilgilerle, konforlu bir oda ortamı oluşturmak için bir klimayı, nemlendiriciyi veya ısıtıcıyı kontrol etmek için başka sistemler veya cihazlar yapabilirsiniz.

Adım 1: Sensörleri Hazırlama

Devreyi aşağıdaki sensörlerle kurabilir veya bu sensörlerin modül kartlarını veya modül kartını satın alabilirsiniz.

1. Ortam Işığı Sensörü TEMT6000 (Veri Sayfası PDF)

2. Basınç ve Sıcaklık BMP085 veya BMP180 (*eski ürünlerdir, başka alternatifler bulmanız gerekebilir) (Adafruit'ten öğrenme belgesi)

3. Sıcaklık ve Nem Sensörü DHT11 (Adafruit'ten eğitim belgesi)

4. UV ışık sensörü GUVA-S12SD (Veri Sayfası PDF)

Sensörlerin kullanımı için bazı referans linkleri ekledim. İnternette bazı yararlı eğitimler ve referanslar bulabilirsiniz.

Adım 2: Ana İşlemciyi Hazırlama

Sistemi ve kodlamayı test etmek için Arduino Uno kartını seçtim. Ancak, daha fazla sensör eklenirse, atmega328P'nin kodu depolamak ve çalıştırmak için yeterli belleği olmadığını buldum. Bu yüzden 4'ten fazla sensöre ihtiyacınız olduğunda atmega2560 Arduino kartını kullanmanızı tavsiye ederim.

Mikro denetleyici (MCU):

· Arduino için Atmega328P kartı

· Veya Arduino için Atmega2560 kartı

Adım 3: Sistemin Hazırlanması

Dış ve iç mekanlarda bazı fiziksel özellikleri ölçmek istiyorum. Son olarak aşağıdaki sensörleri bir Atmega2560 kartına bağladım.

Kapalı ortam:

1. Basınç ve Sıcaklık BMP180 x 1 adet

2. Sıcaklık ve Nem Sensörü DHT11 x 1 adet

Dış ortam:

1. Ortam Işığı Sensörü TEMT6000 x 1 adet

2. Basınç ve Sıcaklık BMP085 x 1 adet

3. Sıcaklık ve Nem Sensörü DHT11 x 1 adet

4. UV ışık sensörü GUVA-S12SD x 1 adet

Basıncı ölçmek için farklı sensörler kullandığımı görebilirsiniz. Bunun nedeni, devreyi kurarken BMP180 modül kartım olmamasıdır. Hassas bir ölçüm ve adil bir karşılaştırma yapmanız gerekiyorsa aynı sensörleri kullanmanızı tavsiye ederim.

4. Adım: Veri Günlüğünü Hazırlama

Ayrıca cihazın bilgisayara bağlanmadan verileri depolamasını istiyorum. Gerçek zamanlı saati olan bir veri kaydı modülü ekledim. Aşağıdakiler, veri kaydı ve kablo bağlantısı için öğelerdir.

· Hafıza kartı

· CR1220 madeni para pili

· Arduino için veri kayıt modülü (Adafruit'ten öğrenme belgesi)

Adım 5: Araçları Hazırlama

Aşağıdakiler, devreyi oluşturmak için gerekli olacak bazı araçlar veya cihazlardır.

• 30AWG Sarma aracı
• Havya
• Lehim teli (kurşun yok)
• ekmek tahtası
• 2,54 mm başlıklar
• Atlama telleri
• Sarma telleri (30AWG)
• Sıcak tutkal
• 3D baskı (Cihazınız için bir kılıfa ihtiyacınız varsa)
• Arduino IDE (Mikro denetleyici kartını programlamak için buna ihtiyacımız var)

Adım 6: Veri Günlüğü Modülünde DS1307 Gerçek Zamanlı Saati (RTC) sıfırlayın

Verileri bilimsel deney için kullanmak istiyorum. Bu nedenle, veri analizi için doğru bir ölçüm zamanı önemlidir. Delay() işlevini programlamada kullanmak, zaman kaydırmada ölçüm hatasına neden olur. Aksine, sadece Arduino platformunda kesin bir gerçek zamanlı ölçüm yapmayı bilmiyorum. Örnekleme zaman hatasından kaçınmak veya ölçüm hatasını en aza indirmek için her ölçüm örneğini bir zaman kaydı ile almak istiyorum. Neyse ki, veri kaydı modülünün gerçek zamanlı bir saati (RTC) vardır. Veri örneklemesi için zaman çıktısı almak için kullanabiliriz.

RTC'yi kullanmak için, RTC'yi sıfırlama talimatını (bağlantısını) takip ediyorum. Bunu öncelikle Arduino Uno kartı ile yapmanızı tavsiye ederim. Bunun nedeni, Atmega2560 kartı kullanıldığında devreyi değiştirmeniz gerektiğidir (I2C bağlantısı farklıdır). RTC'yi ayarladıktan sonra cr1220 pilini çıkarmamalısınız. Bu arada, lütfen veri kaydından önce pilin durumunu kontrol edin.

7. Adım: Bağlantı

İç ve dış ölçümü ayırdım. Böylece iki farklı sensör grubunu bağlamak için iki başlık yaptım. Başlıkları monte etmek için veri kaydı modülündeki boş alanı kullandım. Devre bağlantısını tamamlamak için hem lehimleme hem de sarma kullanıyorum. Sarma işlemi temiz ve kullanışlıdır, lehim bağlantısı güçlü ve güvenlidir. Devreyi kurmak için rahat bir yöntem seçebilirsiniz. Atmega2560 kartını kullanıyorsanız, SDA ve SCL pinleri için bir atlama bağlantısı kurduğunuzdan emin olun. RTC'nin veri kaydı kalkanındaki bağlantısı yeniden bağlanmalıdır.

Sensörleri bağlamak için sensör modüllerindeki başlıkları lehimledim ve ardından tüm sensörleri başlıklara bağlamak için tel sarma kullandım. Çıkış sensör modüllerini kullanırken, çalışma voltajını dikkatlice kontrol etmenizi tavsiye ettim. Bazı sensör modülleri hem 5V hem de 3,3 V girişleri kabul eder, ancak bazıları yalnızca 5V veya 3.3V kullanmakla sınırlıdır. Aşağıdaki tablo, kullanılan sensör modüllerini ve çalışma voltajını gösterir.

Tablo. Sensör modülü ve çalışma voltajı

Adım 8: MCU'yu Programlama

Neyse ki tüm sensörler için uygulama örneklerini bulabiliyorum. Kullanmaya yeni başladıysanız bunları internetten indirebilir veya Arduino IDE'deki kütüphane yöneticisini kullanarak kurabilirsiniz.

Sistem çıktısını her örnek için bir dize programladım. Dize çıkarılacak ve takılı SD kartta saklanacaktır. Verileri görüntülemeniz gerekiyorsa, cihazı kapatın ve ardından SD kartın bağlantısını kesin. Ardından, SD kartı bir kart okuyucuya takabilirsiniz. Dosya bir csv dosyası olarak saklanacaktır. Veri dosyasını bilgisayara indirdikten sonra, onu bir metin programı veya bir çalışma sayfası programı ile görüntüleyebilirsiniz.

(Kaynak kodunu ekteki dosyadan indirebilirsiniz.)

Adım 9: Test Edin ve Kullanın

Verilerin anlamını anlamanız önemlidir. Örnekleme frekansı önemli parametrelerden biridir. Mevcut ölçüm zaman aralığı 1 dakikadır, değiştirmeniz gerekebilir.

Ayrıca, DHT11'in sıcaklık ölçümünün doğru olmadığını göreceksiniz. Daha kesin bir değere ihtiyacınız varsa, BMP basınç sensörlerinin sıcaklık okumasını kullanabilirsiniz.

Bunu okuduğunuz için teşekkürler!