Қарапайым жабық обсерватория: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл жоба сізге қолданыстағы және оңай алынатын сенсорлардың көмегімен қарапайым обсерватория жасауды көрсетеді. Шынында да, мен мұны оқушыларымның біріне арнап салдым. Оқушы күн сәулесі бөлме температурасы мен ылғалдылығына қалай әсер ететінін білгісі келеді. Бұл жобаға қызығушылық білдіретін физикалық шамалар: (1) жарық қарқындылығы, (2) ылғалдылық, (3) температура және (4) ауа қысымы. Бұл ақпараттың көмегімен сіз бөлмеге жайлы жағдай жасау үшін кондиционерді, ылғалдандырғышты немесе жылытқышты басқаратын басқа жүйелер немесе құрылғылар жасай аласыз.

1 -қадам: сенсорларды дайындау

Сіз тізбекті келесі датчиктермен жасай аласыз немесе сол датчиктердің модульдік тақталарын немесе модульдік тақтаны сатып ала аласыз.

1. Қоршаған ортадағы жарық сенсоры TEMT6000 (PDF деректер кестесі)

2. Қысым мен температура BMP085 немесе BMP180 (*олар ескі өнімдер, сізге басқа баламаларды табу қажет болуы мүмкін) (Adafruit -тен оқу құжаты)

3. DHT11 температура мен ылғалдылық сенсоры (Adafruit -тен оқу құжаты)

4. GUVA-S12SD ультракүлгін сәуле датчигі (PDF деректер кестесі)

Датчиктерді қолдану үшін мен бірнеше сілтеме сілтемелерді тіркедім. Сіз Интернетте пайдалы оқулықтар мен сілтемелер таба аласыз.

2 -қадам: Негізгі процессорды дайындау

Мен жүйені және кодтауды тексеру үшін Arduino Uno тақтасын таңдадым. Алайда, егер сенсорлар көп қосылса, atmega328P -те кодты сақтауға және іске қосуға жад жеткіліксіз екенін білдім. Осылайша, сізге 4 датчиктен артық қажет болғанда atmega2560 Arduino тақтасын қолдануға кеңес беремін.

Микроконтроллер (MCU):

· Arduino үшін Atmega328P тақтасы

· Немесе Arduino үшін Atmega2560 тақтасы

3 -қадам: жүйені дайындау

Мен сыртқы және ішкі физикалық сипаттамаларды өлшегім келеді. Ақырында мен келесі сенсорларды Atmega2560 тақтасына қостым.

Ішкі орта:

1. Қысым мен температура BMP180 x 1 дана

2. DHT11 x 1 дана температура мен ылғалдылық сенсоры

Сыртқы орта:

1. Қоршаған ортаның жарық сенсоры TEMT6000 x 1 дана

2. Қысым мен температура BMP085 x 1 дана

3. DHT11 x 1 дана температура мен ылғалдылық сенсоры

4. GUVA-S12SD ультракүлгін сәуле датчигі x 1 дана

Қысымды өлшеу үшін мен әр түрлі сенсорларды қолданған шығармын. Бұл тізбекті құрған кезде менде BMP180 модульдік тақтасы болмағандықтан. Егер дәл өлшеу мен әділ салыстыру қажет болса, дәл сол сенсорларды қолдануды ұсынамын.

4 -қадам: Деректерді тіркеуді дайындау

Сонымен қатар, мен құрылғы деректерді компьютерге қосылмай сақтағанын қалаймын. Мен нақты уақыт сағаты бар деректерді тіркеу модулін қостым. Келесі деректерді тіркеу және сымдарды қосуға арналған элементтер болып табылады.

· SD картасы

· CR1220 монета батареясы

· Arduino үшін деректерді тіркеу модулі (Adafruit -тен оқу құжаты)

5 -қадам: құралдарды дайындау

Төменде тізбекті құру үшін қажет болатын кейбір құралдар немесе құрылғылар бар.

• 30AWG орау құралы
• Пісіру темірі
• Дәнекерлеу сымы (қорғасынсыз)
• Нан тақтасы
• Жоғарғы тақталар 2,54 мм
• Өткізгіш сымдар
• Сымдарды орау (30AWG)
• Ыстық желім
• 3D басып шығару (егер сізге құрылғыға қорап қажет болса)
• Arduino IDE (бізге микроконтроллер тақтасын бағдарламалау үшін қажет)

6 -қадам: DS1307 нақты уақыт сағатын (RTC) деректерді тіркеу модулінде қалпына келтіріңіз

Мен деректерді ғылыми тәжірибе үшін қолданғым келеді. Осылайша, деректерді талдау үшін дұрыс өлшеу уақыты маңызды. Бағдарламалау кезінде delay () функциясын қолдану уақытты ауыстыруда өлшеу қателігін тудырады. Керісінше, мен тек Arduino платформасында нақты уақытты қалай өлшеу керектігін білмеймін. Уақыт бойынша іріктеу қателіктерін болдырмау немесе өлшеу қателіктерін азайту үшін, мен әрбір жазба үлгісін уақыт жазбасымен бірге алғым келеді. Бақытымызға орай, деректерді тіркеу модулінде нақты уақыт сағаты (RTC) бар. Біз оны деректерді іріктеу уақытын шығару үшін қолдана аламыз.

RTC пайдалану үшін мен RTC қалпына келтіру жөніндегі нұсқаулықты (сілтемені) орындаймын. Мен мұны алдымен Arduino Uno тақтасында жасауды ұсынамын. Себебі Atmega2560 тақтасы қолданылған кезде схеманы өзгертуге тура келеді (I2C қосылымы басқаша). RTC орнатқаннан кейін, cr1220 батареясын шығаруға болмайды. Сонымен қатар, деректерді тіркеу алдында батареяның күйін тексеріңіз.

7 -қадам: Қосылу

Мен ішкі және сыртқы өлшемдерді бөлдім. Осылайша мен сенсорлардың екі түрлі тобын қосуға арналған екі тақырып жасадым. Мен тақырыптарды орнату үшін деректерді тіркеу модуліндегі бос орынды қолдандым. Тізбекті қосуды аяқтау үшін мен дәнекерлеуді де, орауды да қолданамын. Орау процесі таза және ыңғайлы, ал дәнекерлеу қосылысы берік және бекітілген. Схеманы құрудың ыңғайлы әдісін таңдауға болады. Егер сіз Atmega2560 тақтасын пайдалансаңыз, SDA және SCL түйреуіштері үшін қосылым орнатылғанына көз жеткізіңіз. Деректерді тіркеу қалқанындағы РТЖ қосылымы қайта қосылуы керек.

Датчиктерді қосу үшін мен сенсорлық модульдерде үстіңгі деректемелерді дәнекерледім, содан кейін барлық сенсорларды тақырыптарға байланыстыру үшін сымды орауды қолдандым. Шығатын сенсорлық модульдерді пайдаланған кезде мен сізге жұмыс кернеуін мұқият тексеруді ұсындым. Кейбір сенсорлық модульдер 5В және 3.3 В кірістерін қабылдайды, бірақ кейбіреулерінде тек 5В немесе 3.3В кернеуі бар. Келесі кестеде сенсор модульдері мен жұмыс кернеуі көрсетілген.

Кесте. Сенсорлық модуль және жұмыс кернеуі

8 -қадам: MCU бағдарламалау

Бақытымызға орай, мен барлық сенсорларға арналған қосымшалардың мысалдарын таба аламын. Егер сіз оларды жаңадан қолдансаңыз, оларды Интернеттен жүктей аласыз немесе Arduino IDE кітапхана менеджері арқылы орната аласыз.

Мен әрбір үлгі үшін жүйелік шығыс жолын бағдарламаладым. Жол шығарылады және бекітілген SD картасында сақталады. Егер сізге деректерді қарау қажет болса, құрылғыны өшіріп, SD картасын ажыратыңыз. Содан кейін SD картасын карта оқу құрылғысына орнатуға болады. Файл csv файлы ретінде сақталады. Деректер файлын компьютерге жүктегеннен кейін оны мәтіндік бағдарлама немесе жұмыс парағының бағдарламасы арқылы көруге болады.

(Сіз бастапқы кодты қоса берілген файлдан жүктей аласыз.)

9 -қадам: Оны тексеріңіз және қолданыңыз

Деректердің мәнін түсіну маңызды. Таңдау жиілігі - маңызды көрсеткіштердің бірі. Ағымдағы өлшеу уақыт аралығы - 1 минут, оны өзгерту қажет болуы мүмкін.

Сонымен қатар, сіз DHT11 температурасының өлшемі дәл емес екенін білесіз. Егер сізге дәлірек мән қажет болса, BMP қысым датчиктерінің температуралық көрсеткішін қолдануға болады.

Осыны оқығаныңыз үшін рахмет!