Arduino Pro-mini деректерді тіркеуші: 15 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Arduino деректерді тіркеуге арналған ашық бастапқы коды бар нұсқаулықтарды құрыңыз

Жауапкершіліктен бас тарту: Келесі дизайн мен кодты жүктеу және пайдалану тегін, бірақ ешқандай кепілдік пен кепілдік жоқ.

Мен алдымен осы деректерді тіркеуші идеясын қозғаған және қолданылған код пен сенсорларға үлес қосқан талантты адамдарға алғыс айтуым керек. Біріншіден, деректерді тіркеуші идеясы Эдвард Маллонның өте жақсы ойластырылған және түсіндірілген (біздің оқу құралы жақсы емес) деректер тіркеушісінен келді: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ ардуин…

Екіншіден, мұнда пайдаланылатын ашық топырақтың ылғалдылық датчиктері, сондай-ақ оларды іске қосатын код/кітапхана, Catnip Electronics жобалаған және құрастырған. Бұл жоғары сапалы сенсорлар және өте берік. Оларды қайдан сатып алу және оларды іске қосу кодын алу туралы ақпарат (рахмет Ingo Fischer) төменде берілген.

1 -қадам: Қажетті материалдар, құралдар, жабдықтар

Pro-mini Arduino тақтасы. Бұл қосымша үшін біз қытайлық про-мини-клондарды (5V, 16МГц, ATmega 326 микропроцессоры) ашық бастапқы кодты (біздің барлық бөліктеріміз сияқты) қолданамыз (1а-сурет). Бұл тақталарды Aliexpress, Ebay және ұқсас веб -сайттарда 2 АҚШ долларынан төмен сатып алуға болады. Дегенмен, басқа тақталарды оңай қолдануға болады (кернеу датчиктерінің кернеу талаптарын, сондай -ақ бағдарламалық жад талаптарын ескеріңіз).

SD картасы мен Deek-Robot шығарған нақты уақыттағы (RTC) тіркеу модулі (ID: 8122) (1б-сурет). Бұл модульде DS13072 RTC және micro-sd карт оқу құрылғысы бар. Бұл тақталардың бағасы 2 АҚШ долларынан төмен және өте берік.

Arduino nano (иә-«нано») бұрандалы-терминалды адаптері, сонымен қатар Aliexpress-тен 2 АҚШ долларынан төмен бағамен сатып алуға болатын Deek-Robot шығарады (1c-сурет). Көріп отырғаныңыздай, біз Aliexpress -ті жақсы көреміз.

22 өлшеуіш қатты ядролы оқшауланған сым (1d-сурет).

Мәліметтерді тіркеу қорабы (1е-сурет). Біз «зерттеуге арналған» қораптарды қолданамыз, бірақ арзан пластикалық бұйымдар көп жағдайда жақсы жұмыс істейді.

4 AA NiMh аккумуляторлық батарея корпусы (1ф -сурет). Оларды Aliexpress -тен шамамен сатып алуға болады. $ 0,20 әрқайсысы (иә - 20 цент). Ақшаңызды қымбат батарея қораптарына жұмсамаңыз.

6 Вт, шамамен 1 Вт күн батареясы. Aliexpress -те 2 АҚШ долларынан төмен сатып алуға болады.

Дәнекерлеуіш, дәнекерлеу және өткен типті ағын.

Ыстық желім қаруы.

2 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

Құрылысқа қажет уақыт: шамамен 30-60 минут.

Дәнекерлеу үшін нано терминалды адаптерді дайындаңыз.

Бұл демонстрация үшін біз I2C үш топырақ ылғалдылығы датчигін қосуды жеңілдету үшін нано бұрандалы терминал адаптерін дайындаймыз. Дегенмен, кішкене шығармашылықпен бұрандалы терминалдарды басқа құрылғыларды жеңілдету үшін әр түрлі жолмен дайындауға болады. Егер сіз I2C деген не екенін білмесеңіз, келесі веб -сайттарды қараңыз:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/kz/Reference/Wire

Нано бұрандалы адаптерлерді қолдану идеясы Эдвард Маллонның керемет деректерді тіркеуші дизайнынан алынды:

thecavepearlproject.org/2017/06/19/arduino…

Үлкен және кіші түйреуіштер арасындағы бұрандалы терминалдың артқы жағындағы іздерді 3, 5, 9, 10 және 11 позицияларда кесіңіз (терминалдың жоғарғы жағынан санау) (2 -сурет). Бұл іздер бұрандалы терминалдағы «RST», «A7», «A3», «A2» және «A1» белгілеріне сәйкес келеді. Егер сізде 'Dremel' түріндегі құрал болса, іздерді кесу әлдеқайда оңай, бірақ егер жоқ болса, кішкентай пышақ оңай жұмыс істейді. Өзіңізді қимаңыз! Есіңізде болсын, бұрандалы терминалдағы және про-минидегі жапсырмалар бірдей емес (нано мен про-минидің әр түрлі түйреуіштері бар). Бұл осы дизайндағы қолайсыздықтардың бірі, бірақ егер сіз қаласаңыз, аяқтағаннан кейін терминал тақтасын қайта таңбалау жеткілікті оңай.

Эпоксидтің жұқа қабатын 9, 10 және 11 ірі түйреуіштермен (нано терминалында 'A3', 'A2', 'A1' деп белгіленген) мұқият іріктеп алыңыз (Dremel немесе кішкене пышақпен) (2 -сурет). Эпоксидтің астындағы ашық мыс жабыны Arduino pro-mini тақтасына бекітілген. Кейінірек біз бұл ашық бөлікті іргелес түйреуіштерге дәнекерлейміз, осылайша үш жерге қосылған бұрандалы терминалмен қамтамасыз етеміз.

3 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

Ұзындығы 8 см болатын оқшауланған 22 калибрлі сымды кесіңіз және бір шетінен 5 мм оқшаулағышты, екінші шетінен 3 мм жолақты кесіңіз. Тұтас сымды қолдануды ұсынамыз.

Осы сымдардың төртеуін алыңыз, бір ұшын 90 градусқа бүгіңіз (соңы 5 мм немесе ашық сыммен) және * * арқылы дәнекерлеңіз (яғни, барлық түйреуіштерді мол дәнекер мен ағынмен біріктіру) келесі нүктелерге дейін:

1 -сым: 3, 4 және 5 ірі түйреуіштер (нано -терминалда 'RST', '5V', 'A7' деп белгіленген). Біз бұл үш бұрандалы терминалды үш VCC терминалына өзгертеміз (3 -сурет).

4 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

2 -сым: үлкен түйреуіштер 9, 10 және 11 (нано терминалында 'A3', 'A2', 'A1' деп белгіленген), сондай -ақ бұрын ашылған мыс жабыны. Дәнекерлеуді көп қолданыңыз. Егер ол лас болып көрінсе, уайымдамаңыз. Біз бұл үш бұрандалы терминалды үш жерге (-) қысқышқа өзгертеміз (Cурет 4).

5 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

3 -сым: үлкен түйреуіштер 13, 14 және 15 (нано терминалда 'REF', '3V3', 'D13' деп белгіленген). Біз осы үш бұрандалы терминалды I2C байланысы үшін A5 SCL үш терминалына өзгертеміз (5 -сурет).

6 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

4 -сым: 28, 29 және 30 ірі түйреуіштер (нано -терминалда 'D10', 'D11', 'D12' деп белгіленген). Біз бұл үш бұрандалы терминалды I2C байланысы үшін үш А4 SDA терминалына өзгертеміз (6 -сурет).

7 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

Кішкене (тағы да айтамын - кішкентай) түйреуіштердің әрқайсысына бір сымды дәнекерлеңіз (нано терминалында 'A3', 'A2', 'A1' деп белгіленген) (7 -сурет).

8 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

Дәнекер

қалған сымды үлкен түйреуіш 22 -ге (нано терминалында 'D4' деп белгіленген) (8 -сурет).

9 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

Әрбір сымның бос ұшын Deek-Robot мәліметтерді тіркеуші қалқанындағы сәйкес түйіспелі тесіктерге дәнекерлеңіз (Cурет 9):

үлкен штырь 'RST+5V+A7' 5В істікшелі тесікке

үлкен түйреуіш 'A3+A2+A1' GND түйреуіш саңылауына

SC3 түйреуіш тесікке 'A3' шағын түйреуіші

кішкентай A2 түйреуіші MISO саңылауына

кішкене түйреуіш 'A1' MOSI түйреуіш саңылауына

үлкен түйреуіш 'REF+3V3+D13' SCL түйреуіш саңылауына

үлкен түйреуіш 'D10+D11+D12' SDA түйреуіш саңылауына

және үлкен түйреуіш 'D4' CS саңылауына

10 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

Назар аударыңыз, біз мұнда нано жапсырмаларды қосылымды жеңілдету үшін ғана ұсынамыз. Бұл жапсырмалар бұрандалы терминалға салынғаннан кейін мини-тақтадағы түйреуіштерге сәйкес келмейді.

Ұзындығы 6 см болатын екі сымды про-мини тақтаның астынан A4 және A5 саңылауларына дәнекерлеңіз (10-сурет).

11 -қадам: нұсқауларды құрастырыңыз

Мини-тақтаға дәнекер түйреуіштер және оны аяқталған бұрандалы терминалға салыңыз. A5 және A4 сымдарын нано тақтадағы D12 (A4) және D13 (A5) терминалдарына енгізуді ұмытпаңыз. Әрқашан Arduino мен бұрандалы терминал жапсырмаларындағы түйреуіштер дәл сәйкес келмейтінін есте сақтаңыз (про-мини мен нано тақталардың істікшелері әр түрлі болады).

Тіркеу тақтасына CR 1220 батареясын және micro-sd картасын салыңыз. Біз сыйымдылығы 15 ГБ -тан аз SD карталарын қолданамыз, себебі үлкен сыйымдылық карталармен қиындықтар туындады. Біз карталарды FAT32 форматына қолданамыз.

Соңында, барлық дәнекерленген қосылыстарды жабыңыз және барлық сымдарды терминал тақтасына ыстық желіммен бекітіңіз.

Енді тақта пайдалануға дайын. Аяқталған тақта енді келесідей болуы керек: 11 -сурет.

12-қадам: Деректерді тіркеушіні өрісті пайдалану үшін орнату

Деректер тіркеушісінің деректерді тіркеу қорабына құлап кетуіне жол бермеу үшін, сондай-ақ байланыс түйреуіштеріне оңай қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін тұрақтандырғыш платформа жасауды ұсынамыз. Платформа сонымен қатар су тасқыны кезінде электрониканы қораптың түбінен кемінде бірнеше сантиметр қашықтықта ұстайды. Біз 1,5 мм акрил парағын қолданамыз және оны 4 мм болттармен, жаңғақтармен және шайбалармен деректерді тіркеушіге қосамыз (12-сурет).

13 -қадам:

Біз ашық көзі I2C сыйымдылық түріндегі топырақ ылғалдылығы датчиктерін қолданамыз. Біз оларды Catnip Electronics -тен сатып аламыз (төмендегі веб -сайт). Оларды Tindie -ден сатып алуға болады және стандартты модель үшін шамамен $ 9US, ал берік модель үшін шамамен $ 22US болады. Біз өрескел нұсқаны далалық эксперименттерде қолдандық. Олар өте берік және ұқсас өнімділікті ұсынады, олар әлдеқайда қымбат коммерциялық балама (біз Фронт -стритке ешкімді қоймаймыз, бірақ сіз күдіктілерді білетін шығарсыз).

Бұл оқулықта ұсынылған Catnip Electronics I2C сенсоры:

мына жерден сатып алыңыз:

arduino кітапханасы:

Github -дағы arduino кітапханасы:

I2C сенсорынан сары сымды A5 бұрандалы терминалдарының біріне бекітіңіз. I2C сенсорынан жасыл сымды A4 терминалдарының біріне жалғаңыз. Датчиктен қызыл және қара сымдар сәйкесінше VCC және жерге тұйықталуға түседі.

Батарея корпусына төрт зарядталған NiMh батареясын салыңыз. Қызыл (+) сымды деректерді тіркеушідегі RAW түйреуішіне бекітіңіз (яғни, мини-платадағы RAW түйреуі) (бірақ төмендегі «қуатты үнемдеу» бөлімін қараңыз). Қара (-) сымды деректерді тіркеушідегі жерге түйреуіштердің біріне бекітіңіз.

Ұзақ уақыт далада пайдалану үшін 6В 1 Вт күн панелін тіркеушіге бекітіңіз. Күн панелі деректерді тіркеушіні іске қосуға және аккумуляторды күндіз зарядтауға арналған, тіпті бұлтты аспан астында жұмыс істейді (қар мәселесі болса да).

Біріншіден, күн батареясының оң терминалында ~ 2А Schottky диодын дәнекерлеңіз. Бұл күн радиациясы болмаған кезде токтың күн панеліне қайта түсуіне жол бермейді. Мұны ұмытпаңыз, әйтпесе сізде батареялар тез арада қалады.

(+) Терминалын күн панелінен (яғни диодтан) тіркеушідегі RAW түйреуішіне (яғни, мини-RAW түйреуішіне) және (-) терминалын күн панелінен жердің біріне бекітіңіз. тіркеушідегі терминалдар.

Бұл қондырғы мини-плитаның кіріктірілген кернеу реттегішіне күн панелінен де, батареялар жиынтығынан да келетін кернеуді реттеуге мүмкіндік береді. Енді мен бұл NiMh батареяларын зарядтауға арналған тамаша қондырғы емес екенін айтайын (тіпті тамаша жағдайларда да қиын). Алайда, біз қолданатын күн панельдері күн сәулесінің әсерінен шамамен 150 мА сөндіреді, бұл шамамен 0,06 С (C = аккумулятор жинағының сыйымдылығы) сәйкес келеді, бұл бізге қарапайым, қауіпсіз және сенімді зарядтау әдісі екенін дәлелдеді. біздің жазушылар үшін. Біз оларды Колорадода бір жылға дейін далада осылай жүгірдік. Алайда, жауапкершіліктен бас тарту туралы ақпаратты қараңыз - біздің журналшылар ешқандай кепілдік пен кепілдік бермейді. Батареяларды немесе күн батареяларын далада кез келген уақытта қолдансаңыз, өрт шығу қаупі бар. Сақ болыңыз. Бұл дизайнды өз тәуекеліңізге қолданыңыз!

Деректерді тіркеуші мен батарея жинағын ауа райына төзімді қорапқа бекітіңіз (Cурет 13).

14 -қадам: Қуатты үнемдеу

Біз жиі про-мини мен деректерді тіркеуші тақталардың қуат светодиодтарын өшіреміз. Бұл светодиодтардың іздерін ұстарамен мұқият кесуге болады (төмендегі сілтемені қараңыз). Әр жарық диоды 5 В шамасында шамамен 2,5 мА ток тұтынады (төмендегі сілтеме). Алайда, көптеген қосымшалар үшін қуаттың жоғалуы шамалы болады және зерттеуші қуат светодиодтарын сол күйінде қалдыра алады.

www.instructables.com/id/Arduino-low-Proje…

Біз сондай -ақ 'LowPower.h' кітапханасын жүргіземіз ('rocketscream' бойынша; сілтеме төменде берілген), оны пайдалану өте оңай және каротаж аралықтары арасындағы қуат шығынын едәуір төмендетеді.

github.com/rocketscream/Low-Power

Pro-mini мен деректерді тіркеу тақтасынан қуат светодиодтарын алып тастап, LowPower.h кітапханасын іске қосқаннан кейін (төмендегі «кодты» қараңыз), тіркеуші ca. Ұйықтап жатқанда 5 В -та 1мА ток. Бір мезгілде үш I2C датчиктерін қосқанда, ұйықтау режимінде тіркеуші (іріктеуді қайталау арасында) 5В кезінде шамамен 4,5мА, ал іріктеу кезінде шамамен 80мА жұмсайды. Алайда, іріктеу өте тез және сирек жүретіндіктен, 80мА ток күші аккумулятордың сарқылуына әсер етпейді.

(+) Аккумуляторлық терминалды тіркеушідегі VCC түйреуішіне тікелей қосу арқылы күн батареяларын пайдаланбаған кезде көбірек энергия үнемдеуге болады. Алайда, RAW түйреуішінен гөрі, VCC-ке тікелей қосылу борттық кернеу реттегішін болдырмайды, ал датчиктерге ток реттегіш арқылы өткізілгендегідей тұрақты болмайды. Мысалы, аккумулятор күндер мен апталарда таусылған кезде кернеу төмендейді, ал көп жағдайда бұл сенсордың көрсеткіштерінің айтарлықтай өзгеруіне әкеледі (қандай сенсорларды қолданатындығыңызға байланысты). Күн батареясын VCC -ке тікелей қоспаңыз.

15 -қадам: код

Бізде үш I2C топырақ ылғалдылығы датчигі бар деректерді тіркеушіні іске қосуға арналған екі эскиз бар. Алғашқы эскиз 'logger_sketch' әр сенсордан әр 30 минут сайын sd картасына сыйымдылық пен температура туралы деректерді іріктеп алады (бірақ оны қолданушы оңай өзгерте алады). Екінші «ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress» эскизі пайдаланушыға сенсорлардың әрқайсысына әр түрлі I2C адрестерін тағайындауға мүмкіндік береді, сондықтан оларды бір уақытта деректерді тіркеуші қолдана алады. 'Logger_sketch' мекенжайларын 25, 26 және 27 -жолдарда өзгертуге болады. Сенсорды іске қосуға қажет кітапханаларды Github -дан табуға болады.