Stație meteo personală IoT cu particule fotonice: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Provizii

• Fotonul cu particule
• [OPȚIONAL] 2.4GHz antenă u. FL
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• Contoare meteo SparkFun
• Senzor de temperatură impermeabil Dallas DS18B20
• Senzor de umiditate a solului SparkFun
• Senzor de lumină UV SparkFun Qwiic VEML6075
• Panou solar de 3,5W
• SparkFun Sunny Buddy
• Ecran Stevenson personalizat modelat 3D
• Un kit de lipit
• O grămadă de fire jumper cu un singur miez
• Un terminal cu șurub cu 2 pini
• Unele anteturi masculine și feminine
• 22 șuruburi inoxidabile de 3 mm
• 44 piulițe inoxidabile de 3 mm
• 3 tije filetate din inox de 6 mm
• 9 piulițe inoxidabile de 6 mm

Pasul 1: Hardware-ul

Pregătirea

Weather Shield Așa cum este subliniat în ghidul de conectare al lui Sparkfun, tăiați jumperul RAW Power Select de pe VREG și lipiți-l pe Photon_VIN pentru a redirecționa linia de alimentare de intrare către regulatorul de tensiune intern al fotonului pentru un consum mai mic de energie în timpul somnului, ceea ce reprezintă exact jumătate din implementare Acest lucru va restricționa tensiunea de intrare între 3,6 și 5,5 V, dar linia de alimentare cade chiar în punctul dulce cu 3,7 V de la bateria LiPo prin Sunny Buddy.

De asemenea, asigurați-vă că jumperul de dezactivare de 3,3V chiar mai jos este conectat: în caz contrar, senzorii de la bord nu vor primi nicio alimentare de la linia de 3,3V, făcându-i deconectați eficient de la foton. Acest jumper este menit să fie deconectat pentru funcționarea pe atât alimentarea externă, cât și cea USB pentru a evita conflictele și aceasta este într-adevăr singura situație care permite senzorilor de la bord să primească energie și să funcționeze corect. Nu vă faceți griji dacă trebuie să conectați un cablu USB la fotonul dvs. pentru o anumită monitorizare serială: l-am încercat singur de multe ori, iar fotonul a supraviețuit întotdeauna în siguranță și fără sunete. Poate nu lăsați-l ore și ore așa. Verificați schema scutului dacă sunteți interesat de mai multe detalii.

Întorcând scutul, asigurați-vă că este conectat tamponul I2C PU din dreapta. Autobuzul I2C, care include senzorii de la bord, necesită o rezistență de tracțiune bine definită conform standardului de protocol și care are orice altă tracțiune valoarea va împiedica recunoașterea perifericelor: ca regulă generală, o singură pereche de rezistențe pull-up trebuie conectată pe magistrală. Suita de senzori va include un alt senzor pe magistrală - senzorul de lumină UV - dar ca periferic I2C, acesta vine și cu câteva rezistențe de tracțiune și vă recomand să le deconectați: cel puțin în acest proiect, ecranul poate fi folosit singur, în timp ce senzorul UV nu va fi utilizat fără ecran.

Lipirea unui terminal cu șurub pe conectorii de alimentare și a unor jumperi de sex feminin de pe conectorii periferici este, de asemenea, o idee bună și o recomand pentru modularitate: funcția de conectare și deconectare rapidă poate fi foarte utilă pentru depanare, reparații sau actualizări. Pentru o potrivire mai bună și o gestionare mai ordonată a cablurilor, asigurați-vă că le conectați pe cele laterale din spate, așa cum se arată în imagini..

OpenLogCut și tăiați 4 fire scurte de sârmă și lipiți-le în OpenLog așa cum se arată în imagini. Nu sunt anteturi jumper, dar am găsit că aceasta este cea mai bună soluție pentru o conexiune atât de scurtă. Dacă vă gândiți să lipiți niște știfturi masculine de antet pe tablă și să le conectați la antetele de sex feminin ale scutului, din păcate, aspectele diferite de pini de pe cele două interfețe împiedică viabilitatea acestei idei grozave.

Senzor de lumină UV Tăiați și tăiați încă 4 fire de sârmă, mult mai mult de data aceasta și lipiți-le pe conectorii plăcii, așa cum se arată în imagini. acestea sunt expuse elementelor și nu sunt protejate de incintă. Recomand, de asemenea, să împletiți firele, așa cum am făcut pentru o conexiune mai curată și mai practică. Celălalt capăt, în schimb, este locul pentru anteturile jumperului: lipiți 4 pini masculi pentru a vă asigura că conexiunea este menținută securizată și ordonată așa cum se intenționează peste firele lungi. Asigurați-vă că respectați ordinea: pe măsură ce merg pe scut, GND VCC SDA SCL.

De asemenea, vă recomand să acoperiți contactele lipite și LED-ul Power cu un izolator lichid: acoperirea conformă este special concepută pentru acest lucru, dar oja clară o va face într-un vârf și asta am folosit. În ciuda „acoperișului” PMMA care va acoperi placa, acesta va fi totuși expus elementelor și ați prefera să fiți în siguranță decât să vă pare rău. Asigurați-vă că nu acoperiți senzorul de lumină UV în sine - cipul negru din mijlocul plăcii - mai ales dacă utilizați un strat conform: majoritatea compușilor sunt fluorescenți UV, ceea ce înseamnă că absorb o parte din lumină senzorul încearcă să capteze, prin urmare interferând cu citirile sale. PMMA, pe de altă parte, este unul dintre cele mai transparente materiale UV disponibile în mod obișnuit și va proteja suficient senzorul de elemente, menținându-și totuși influența asupra măsurătorilor sale la un nivel minim.

Senzor de umiditate a solului Ridicați capetele cablului cu 3 fire și lipiți-le pe conectorii plăcii, așa cum se arată în imagini. Și, la celălalt capăt, lipiți 3 pini masculi pentru o conexiune mai bună. Din nou, asigurați-vă că respectați ordinea: GND A1 D5. Și pentru acest senzor, asigurați-vă că acoperiți contactele și circuitele de la bord cu izolatorul lichid: spre deosebire de senzorul de lumină UV, acesta nu va fi acoperit de nimic. și va fi complet expus elementelor, deci este necesar un nivel bun de protecție.

Senzor de temperatură a solului Ridicați capetele cablului și, din nou, lipiți-le la 3 pini masculi în ordinea: GND D4 VCC. Firele închise sunt în mod convențional codificate prin culori: NEGRU = GND WHITE = SIG RED = VCC.

Sunny Buddy Am lipit câteva anteturi jumper de sex feminin la conectorii de încărcare secundari de pe placă, dar în cele din urmă am ajuns să nu le mai folosesc, deci nu este necesar.

Antenă externă Pur și simplu lipiți antena pe partea inferioară a piesei de bază sau în orice alt loc care se potrivește factorului de formă.

Calibrare

Senzor de umiditate a solului Acesta este senzorul care trebuie calibrat cel mai mult și este important să-l calibrăm pe solul pe care îl va monitoriza odată implementat.

Pentru a ajuta la acest lucru, am pus la punct un program simplu numit calibrator.ino: pur și simplu compilați-l și blocați-l pe Photon și pregătiți un monitor serial, de exemplu cu comanda Particle CLI monitor serial cu particule sau cu ecran / dev / ttyACM0. Puneți senzorul la aproximativ trei sferturi din calea sa în interiorul solului pentru care doriți să îl calibrați, într-o stare complet uscată, așa cum se arată în prima imagine, și înregistrați această lectură brută în câmpul smCal0 al fișierului calibration.h. Apoi, udați solul cât de mult puteți, până când este saturat cu apă, așa cum se arată în imaginea a doua, și înregistrați această lectură brută în câmpul smCal100 al aceluiași fișier.

Sunny Buddy Un alt element care necesită calibrare este Sunny Buddy: deși nu este un senzor, designul său MPPT (Maximum Power Point Transfer) trebuie calibrat la acel punct de transfer de putere maximă. Pentru a face acest lucru, conectați-l la panoul solar pe un zi, măsurați tensiunea pe plăcile SET și GND și reglați potențiometrul din apropiere cu o șurubelniță până când tensiunea respectivă este de aproximativ 3V.

Pasul 2: Software-ul

Puteți găsi tot codul, actualizat și documentat în repo GitHub.

Pasul 3: Adunarea

Să începem să punem totul împreună cu ecranul Stevenson, începând asamblarea de sus în jos așa cum se arată în imagini. În primul rând este capacul superior, cu suporturile sale divizate pentru senzorul de lumină UV și panoul solar pentru a le pune împreună inch. Apoi, pentru a-l completa, montați panoul solar pe raft și acoperiți senzorul de lumină UV cu acoperișul său PMMA. Apoi, capacele rămase pot fi asamblate pe partea superioară cu tijele filetate: găurile pot avea nevoie de ceva convingător, dar un pic de frecare poate ajuta la menținerea tuturor împreună.

Odată ce ecranul Stevenson este asamblat, uniți piesa de bază cu aparatul de ploaie și completați-l cu circuitele sale, montând componentele pe plăcile lor și conectându-le așa cum se arată în imagini. Apoi, pot fi conectate periferice, cum ar fi antena externă, senzorii de temperatură și umiditate a solului și OpenLog. Apoi, puteți pune capometrele de vânt pe stâlpul lor, așa cum se arată în ghidul de asamblare al SparkFun, și montați pluviometrul și piesă de bază la aproximativ trei sferturi din drum.

Puteți trece apoi la direcționarea cablurilor care vin de la panoul solar, de la senzorul de lumină UV și de la contoare de ploaie și vânt printr-o deschidere între capace și montați ecranul Stevenson pe piesa de bază. Odată ce tijele sunt fixate cu câteva nuci pe fiecare, stația dvs. meteorologică personală este completă și gata de a fi desfășurată pe teren!

Pasul 4: Implementare + Concluzii

Odată ce ați terminat acest lucru, vă puteți așeza, relaxa și bucurați-vă de a vă vedea datele meteo hiper-locale live pe toate platformele următoare!

• ThingSpeak
• WeatherUnderground
• WeatherCloud

Linkurile specifice de mai sus sunt către datele mele despre vreme, dar dacă faceți și voi acest proiect, vă rugăm să includeți și linkurile către dispozitivele dvs. - Mi-ar plăcea cu adevărat să vă extind această rețea creată de oameni!