Alaska Datalogger: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Alaska se află la limita progresului schimbărilor climatice. Poziția sa unică de a avea un peisaj destul de neatins, populat cu o varietate de canari de mine de cărbune, permite o mulțime de posibilități de cercetare. Prietenul nostru Monty este un arheolog care ajută la tabere pentru copii în satele native împrăștiate prin stat - Culturalalaska.com. El a construit site-uri cache pentru conservarea istorică a alimentelor împreună cu acești copii și a dorit o modalitate de monitorizare a temperaturii pe care să o poată lăsa timp de aproximativ 8 luni de iarnă. Un cache de alimente din Alaska este conceput pentru a preveni intrarea urșilor și poate fi îngropat sau fixat într-o structură mică, de tip cabină, pe stâlpi. Din păcate, încălzirea climei face ca multe dintre aceste modele de frigidere la îndemână să fie mai mult ca un cuptor cu microunde în această vară - sincer este foarte cald aici! Există o mulțime de mașini comerciale de înregistrare a datelor, dar Alaska avea nevoie de propria sa marcă de bricolaj: impermeabil, doi senzori impermeabili pe linii lungi care ar putea fi în cache și altul care să fie așezat la suprafață, ceva construibil pentru copiii cu un program STEM, minim întreținere, baterie pe termen lung, descărcare ușoară de pe card SD, imprimare 3D, reîncărcabilă, ceas în timp real și ieftină.

Designul este complet imprimabil cu orice imprimantă 3D și am realizat designul pentru PCB pe care îl puteți comanda și completa cu componente ușor de obținut. Bateria este generică 18650, care ar trebui să dureze aproximativ un an cu citiri de 12x / zi, iar încărcarea se face doar prin conectarea unei puteri pentru o zi. Este proiectat (Fusion 360) în jurul inelului O care este utilizat în purificatoarele de apă din casă, astfel încât este ușor de obținut și cu grăsime de siliciu și strângerea șuruburilor bine plasate ar trebui să ofere protecție pentru iarna din Alaska dacă vine anul acesta …

Pasul 1: Strângeți-vă consumabilele

Minunatele modele de la Adafruit alcătuiesc majoritatea componentelor de pe placă - sunt puțin mai scumpe, dar sunt foarte fiabile și fiabile. (Nu am legături financiare cu nicio companie …) Am folosit o imprimantă Creality CR10 pentru piesele 3D. Cele două întrerupătoare sunt rezistente la apă.

1. Vktech 5buc 2M Sondă digitală impermeabilă pentru senzor de temperatură DS18b20 $ 2

2. Adafruit DS3231 Precision RTC Breakout [ADA3013] 14 USD

3. Adafruit TPL5111 Timer Low Power Breakout 5 USD

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger 22 USD Puteți utiliza, de asemenea, versiunea MO, dar linia de nivel a bateriei este pe un alt pin și trebuie să o schimbați în software.

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

6. Comutator robust de pornire / oprire din metal cu inel albastru LED - 16 mm albastru pornit / oprit 5 USD

7. Buton metalic robust cu inel albastru LED - 16 mm albastru momentan 5 USD

8. O varietate de conexiuni rapide pentru a facilita asamblarea

9. 18650 Baterie 5 USD

10. O-Ring Captain - Înlocuire filtru de apă Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH și WHKF-DUF

Pasul 2: Construiește-l

Designul carcasei este construit în jurul garniturii inelare ușor disponibile dintr-un filtru de apă standard Westinghouse pentru toată casa. Inelul se strecoară într-o canelură lubrifiată cu siliciu între cele două jumătăți imprimate ale incintei. Partea inferioară a incintei are spațiu pentru bateria 18650 și cele două comutatoare de control impermeabile - există, de asemenea, o gaură pentru ieșirea cablurilor pentru sondele temp. Cele două fișiere pentru jumătățile superioare și inferioare sunt mai jos.

Secțiunea inferioară este completată prin luarea unor șuruburi de nailon de 4 mm sau dimensiuni echivalente și scoaterea capetelor și cimentarea acestora în stâlpii de susținere care au fost forați pentru a le adapta. Utilizați o lungime adecvată, astfel încât piulițele din nailon de pe partea superioară să le acopere atunci când cele două jumătăți sunt unite. Ambele secțiuni superioare și inferioare trebuie imprimate cu suport. Secțiunea superioară este completată prin lipirea într-o fereastră rotundă din plastic realizată din lexan subțire.

Pasul 3: conectați-l

Ansamblul PCB este destul de simplu. Am proiectat placa în Eagle și am trimis-o la PCBway pentru fabricare - sincer este cel mai ieftin lucru vreodată. Dacă doriți să o conectați la erori, acest lucru este ușor de urmat, pur și simplu urmați schema circuitului din fișierul Brd. Micul ecran LED este atașat prin conexiunile I2C de pe placă, împreună cu alimentarea și împământarea. Inima sistemului este TPL5111, care este conectat direct la baterie și rămâne aprins tot timpul. Are un temporizator selectabil (rezistor variabil) care trezește sistemul la fiecare 2 ore la fiecare secundă, activând pinul de activare de pe modulul Feather. RTC comunică prin aceeași magistrală I2C ca LED-ul - au adrese diferite. Feather este, de asemenea, conectat la bateria 18650 prin cablu JST prin comutatorul de pornire / oprire pentru a opri toată alimentarea sistemului. Acest lucru permite încărcarea integrată de Feather atunci când bateria este descărcată prin conectarea unui micro USB în pană. Ori de câte ori încărcați software nou pe Feather, trebuie să vă amintiți să porniți TPL5111 apăsând butonul său, altfel Feather nu va răspunde la apelul de pornire USB. Butonul este proiectat pentru a furniza alimentare ecranului LED doar atunci când este apăsat și, de asemenea, pentru a trimite un semnal înalt către TPL5111, care permite Feather-ului să pornească atât timp cât aveți butonul apăsat. Acest lucru se face pentru a limita timpul de pornire a ecranului - este utilizat doar pentru a verifica starea sondelor temp, nivelul bateriei și ora / data și fișierul de dimensiuni pe care îl construiți. Ultima bucată de cablare sunt cele două sonde care sunt plasate prin ultimul punct de foraj din jumătatea inferioară. Acestea au fost conectate cu conectori cu 3 pini JST pentru a facilita îndepărtarea. Am neglijat să plasez rezistorul 4.7K pe placă pentru a conecta pinul de date și tensiune pe magistrala senzorului de temperatură. Deci, acest lucru trebuie făcut pe unul dintre punctele de conectare ale senzorului de pe placă - acestea sunt etichetate, astfel încât să fie ușor. Ambii merg la același pin GPIO de pe Feather, astfel încât este necesară o singură conexiune de rezistență.

Pasul 4: Programați-l

Programul este foarte ușor de înțeles. Biblioteca SD este utilizată pentru fișierul cardului SD care este încorporat în placa de pene. Bibliotecile OneWire și Dallas Temp sunt pentru a obține citirile cu un singur fir de pe sondele temp. DonePin trebuie să notifice TPL5111 că toate citirile de date au fost finalizate și este ok să dezactivezi Featherboard-ul. VBatpin este pinul de pe pană care are un divizor de tensiune pe el pentru a citi valoarea bateriei Lipo. Biblioteca Asciiwire trebuie să ruleze ecranul cu LED-uri. OneWireBus este pinul GPIO 6 în acest caz. Sistemul de fișiere SD pentru acest Datalogger configurează un fișier ANALOG02. TXT pentru a acumula toate datele. Deschide același fișier de fiecare dată și doar îl adaugă. Pentru a scăpa de datele vechi, trebuie să scoateți cipul din suportul cardului SD și să îl descărcați într-un computer - de exemplu în foaia de calcul EXCEll. Acest lucru se face cu ușurință cu secțiunea de import a datelor din foaia de calcul. Fișierele sunt apoi eliminate din cip și atunci când Feather îl deschide din nou, construiește unul nou. Urmează setarea orei / datei pentru RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); eliminați caracterele de comentariu pentru a vă seta RTC-ul la timpul de încărcare și apoi reprogramați cipul cu această linie comentată, astfel încât data viitoare când pornește computerul să nu folosească din nou același timp de pornire în loc să lăsați cronometrul cu baterie să-l umple inch. Secțiunea loop () deschide fișierul SD, obține data / ora, citește și convertește ambii senzori, calculează nivelul bateriei și îl scrie pe cardul SD. Apoi face donePin ridicat pentru a opri secvența.

Pasul 5: Folosirea acestuia

Bateria este complet încărcată prin conectarea Feather la o priză MicroUSB. LED-ul de încărcare se va aprinde până când este complet încărcat - este lent. Un card SD nou fără ANALOG02. TXT este plasat în suportul pentru cip. Capacul este instalat și cele cinci piulițe sunt înșurubate pe garnitura de cauciuc. Butonul de pornire este pornit și după aproximativ 4 secunde butonul este ținut apăsat. Va afișa rapid mai întâi o temperatură implicită și după ce ecranul va fi șters va afișa T1 și T2 ca ieșiri ale sondelor temp. Puteți încălzi unul cu mâna, astfel încât să poată fi etichetat ca T1 și T2. Ecranul va afișa, de asemenea, ora, minutul, secunda, ziua, luna și anul citirii, precum și nivelul bateriei și cât de mare este fișierul dvs. în acest moment. Această verificare este efectuată pentru a vă asigura că totul funcționează bine înainte de a o părăsi timp de 8 luni. Eliberați butonul și plasați sondele acolo unde doriți să se facă măsurătorile de temperatură. Sunt rezistente la apă și la fel de sperant este și mașina dvs. Ieșirea inițială a acestei mașini va fi în Iliamna Alaska, unde va fi subterană până în aprilie viitoare. La testarea timpurie, această dimensiune a bateriei sa dovedit a fi suficient de bună timp de cel puțin 1 an și jumătate la 12 citiri pe zi, toate datorită procesării puterii TPL5111. Studiile privind încălzirea globală sunt foarte importante pentru ca toți să se implice - ieșiți și faceți știință!