Paano Bumuo ng Iyong Sariling Anemometer Gamit ang Reed Switches, Hall Effect Sensor at Ilang Mga Scrapbook sa Nodemcu. - Bahagi 1 - Hardware: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Panimula

Mula nang magsimula ako sa mga pag-aaral ng Arduino at ng Kulturang Maker ay nagustuhan kong bumuo ng mga kapaki-pakinabang na aparato gamit ang mga basurahan at mga piraso ng scrap tulad ng mga takip ng bote, piraso ng PVC, mga lata ng inumin, atbp. Gustung-gusto kong magbigay ng pangalawang buhay sa anumang piraso o anumang materyal. Ang isang malaking bahagi ng mga materyales na ginamit dito ay tinanggal mula sa ilang kagamitan at na-recycle

Nang magsimula ako ng isang proyekto ng isang istasyon ng panahon para sa sarili ko napagtanto ko na ang pagsukat ng tindi at direksyon ng hangin ay hindi magiging madali o murang. Pagkatapos ng ilang buwan ipinakita ko sa iyo ang proyektong ito na gumagamit ng halos mga recycled na materyales at napaka murang mga elektronikong bahagi na madaling matagpuan sa anumang elektronikong tindahan.

Ang post na ito ay may 2 bahagi.

Bahagi 1 - Konstruksiyon ng mga aparato Anemometer at Direksyon ng Wind Vane.

Bahagi 2 - Ang sketch gamit ang Arduino IDE para sa Esp8266 Nodemcu at paghahatid sa ThingSpeak.

Tingnan ang video upang malaman ang pangwakas na solusyon.

Paano bumuo ng iyong sariling Anemometer gamit ang Hall Effect Sensor at Reed Switch

Paglalarawan ng proyekto

Ang anemometer ay isang aparato na may kakayahang sukatin ang bilis ng hangin at ang direksyon nito. Gamit ang isang sensor ng Hall Effect mabibilang namin kung gaano karaming mga pag-ikot ang ibinibigay ng tasa sa isang tagal ng panahon. Ang lakas ng hangin ay proporsyonal sa bilis ng pag-ikot ng axis. Sa ilang simpleng mga equation na pisika, matutukoy mo ang linear na tulin ng hangin, sa sandaling iyon. Ipapaliwanag namin ang lahat sa kanila sa bahagi 2.

At ang direksyon ng hangin ay susukatin namin sa pamamagitan ng isang salamin ng mata na may isang neodymium magnet at mga switch ng tambo. Itinuro ng vane ang direksyon ng hangin at ang magnet na nakakabit dito ay magkokonekta sa mga switch ng tambo na nagpapahintulot sa kasalukuyang kuryente na dumaan sa koneksyon (o mga koneksyon). Ang mga circuit na may positibong kasalukuyang ay nagpapahiwatig ng direksyon ng hangin, tulad ng isang compass.

Mayroon kaming 8 mga circuit na tutularan ng 16 na direksyon: 4 na cardinal at 4 na collateral point kapag na-activate ang 1 switch (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) at kapag ang 2 switch ay nakaaktibo nang sabay-sabay mayroon kaming 8 sub collateral puntos (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

Ang bilis at direksyon ng hangin ay kakalkulahin at matutukoy ng isang sketch sa nodemcu. Ngunit ipapaliwanag ito sa bahagi 2. Ngayon, pumunta tayo sa pagpupulong ng hardware.

Pagwawaksi: Ang anemometer na ito ay hindi dapat gamitin para sa mga propesyonal na layunin. Para lamang ito sa paggamit sa akademiko o tahanan.

Tandaan: Hindi Ingles ang aking likas na wika. Kung makakita ka ng mga error sa gramatika na pumipigil sa iyo na maunawaan ang proyekto, mangyaring ipaalam sa akin upang maitama ang mga ito. Maraming salamat.

Hakbang 1: Bill ng Mga Materyales

Wind Vane

8 x Mga switch ng Reed

8 x 10 k ohms resistors

10 cm PVC pipe

2 mga takip ng PVC na 5 cm ang lapad

1 PVC cap na 2.5 cm ang lapad

1 CD4051 Analog Multiplexer

1 plastic disk

20 x 20 malakas na piraso ng plastik

1 Neodymium magnet (Ang mga sukat ng pang-akit ay dapat pahintulutan ang dalawang switch na magkonekta nang sabay-sabay. Ang minahan ay 0.5 x 0.5 cm at mahusay itong gumagana.)

10 magkakaibang mga wire sa kulay

1 Generic PCB

1 bola na may parehong diameter ng mga tubo ng aluminyo

1 aluminyo na tubo na tinatayang 20 cm

1 aluminyo tube na humigit-kumulang 10 cm

1 clamp ng medyas

Epoxy Mass

Instant Glue - cyanoacrylate at sodium bikarbonate

Anemometer

2 Mga bola ng ping pong

4 sahig na gawa sa kahoy o aluminyo tinatayang 12 cm

1 ball bear

1 aluminyo tubo tinatayang 5 cm

3 piraso ng mga wire iba't ibang kulay

1 hall sensor SS49E

1 neodymium magnet

Epoxy Mass at Instant Glue - cyanoacrylate at sodium bikarbonate

2 plastic taps tinatayang 3 a 5 cm diameter

1 PVC cap at 5 cm PVC pipe

1 PVC cap na 2.5 cm ang lapad

• Nodemcu
• Kaso ng plastik para sa Mga Elektronikong Proyekto
• Panghinang
• 1 PVC Pipe tinatayang 2 metro at "T" PVC Connector
• 1 PVC 90 degree connexion
• 5V power supply (gumagamit ako ng solar panel)

Hakbang 2: Pag-iipon ng Wind Vane Rosetta

Mga Reed Switch at Resistor na naka-mount sa PCB

Gupitin ang pangkaraniwang PCB sa anyo ng isang bilog na may isang maliit na maliit na diameter kaysa sa PVC CAP dahil kapag handa na ito ay magkakasya dito.

Bend ang mga binti ng reed switch sa 90 degree upang magkasya ang mga ito sa PCB nang may pag-iingat upang hindi masira ang proteksiyon na baso. Ang perpekto ay 3 mm ang layo mula sa baso. Pagkasyahin ang bawat switch ng tambo ayon sa diagram. Bilang ang bawat isa mula 0 hanggang 7 bilang diagram. Ang tamang pagkakakilanlan ay magiging mahalaga kapag kumokonekta sa mga terminal sa multiplexer. Gamitin ang soldering iron upang maghinang ito sa plato.

Iposisyon ang bawat risistor bilang diagram kung saan ang isa sa mga terminal ay solder sa isa sa mga terminal ng reed switch at ang iba pa ay magiging pangkaraniwan sa lahat ng mga resistors, nakaposisyon sa gitna ng PCB.

Maghinang ng isang tanso cable na nag-uugnay sa lahat ng mga panlabas na terminal ng mga switch ng tambo, na iniiwan ang huling dalawa nang walang koneksyon. Parang singsing. Hindi mahalaga ang pagkakasunud-sunod ng hinang.

Sa kantong ng bawat risistor at ang tambo switch solder wire ng bawat kulay. 8 silang magkakaiba. Maghinang ng isang pulang kawad sa singsing na tanso ng mga switch ng tambo bilang isang positibo at isang itim na kawad sa kantong ng lahat ng mga resistors sa gitna ng "rosetta", bilang isang negatibo.

Tumingin sa mga diagram at mag-ingat na panatilihin ang pagnunumero ng mga kable para sa koneksyon sa multiplexer.

Subukan ang mga koneksyon bago ang pagpupulong

Bago magpatuloy sa pagpupulong iminumungkahi ko na subukan ang mga koneksyon. Gumamit ng isang led, anumang 18650 na baterya 3.7 V, isang neodymium magnet at mga kable na may crocodile claws. Ikonekta ang baterya sa mga terminal ng VCC at GND at ang crocodile cable sa GND sa kabilang dulo sa negatibong pinangunahan (gumamit ng isang asul na hindi nangangailangan ng isang risistor). Ikonekta ang iba pang cable sa positibo ng led at ang iba pa sa bawat cable na konektado sa mga switch. Ipasa ngayon ang magnet sa panlabas na gilid ng konektadong switch. Kung ang led led up, ok lang. Kung hindi ito naka-on, suriin ang mga hinang. Upang subukan ang dalawang koneksyon nang sabay-sabay gumamit ng isa pang cable at isa pang humantong nang sabay-sabay. Kapag ipinapasa ang magnet sa pagitan ng dalawang switch, dapat na ilaw ang dalawang LEDs. Mahalaga na ang parehong mga ilaw ng LED nang sabay-sabay upang ang signal ng elektrikal ay maaaring kumatawan sa mga sub-collateral point ng compass tulad ng ENE, ESE, SSW, NNW, atbp.

Hakbang 3: Mga koneksyon sa at Mula sa CD4051 Multiplexer

CD4051 Analog Multiplexer

Ang mga multiplexer ay mga kombinasyon na circuit na may maraming mga input at solong output ng data. Nilagyan ang mga ito ng mga input ng kontrol na may kakayahang pumili ng isa, at isa lamang, ng mga input ng data upang payagan ang kanilang paghahatid mula sa napiling input sa nasabing output.

Kung hindi mo alam ang pagpapatakbo ng CD4051 inirerekumenda kong basahin ang datasheet na maaari mong makita sa web. Sa buod, ang 4051 ay may 8 mga analog input na may bilang mula 0 hanggang 7, 3 at mga pin na A, B, at C na pinagsama ay pinapayagan na basahin ang mga input at tukuyin kung aling analog output ang konektado. Sa bawat pagbabasa, pinag-aaralan ng software kung aling mga koneksyon ang may positibong kasalukuyang at ipahiwatig ang kaukulang direksyon ng hangin. Ipapaliwanag ito nang detalyado sa bahagi 2 ng post. Tingnan ang diagram upang makita kung paano nakakonekta ang rosetta sa multiplexer.

Mga koneksyon sa Nodemcu

Kakailanganin namin ang 8 mga kable upang ikonekta ang Nodemcu. Tingnan ang diagram.

1 pares ng positibo (pula) at ground (itim) na mga wire na nagbibigay ng kasalukuyang sa rosetta

1 pares ng positibo (pula) at ground (black) na mga cable na nagbibigay ng kasalukuyang sa CD4051

1 cable para sa analog output A0 (grey)

1 cable para sa digital input ng pin A = D5 (asul)

1 cable para sa digital input ng pin B = D4 (berde)

1 cable para sa digital input ng pin C = D3 (dilaw)

Gumamit ako ng isang 10-wire na cable ng telepono na may iba't ibang kulay upang mapabilis ang panghuling pagpupulong.

Kilalanin ang bawat isa sa mga kable sa kanilang kaukulang address upang mapabilis ang panghuling pagpupulong.

Hakbang 4: Pag-mount sa Lahat ng bagay sa PVC Stand

Pag-mount ng suporta

Kunin ang CAP na 5 cm ang lapad ng PVC, isang piraso ng Tube ng PVC at ang CAP na 2.5 cm ang lapad at idikit ang lahat ng mga ito gamit ang instant na pandikit ayon sa larawan. Maaari ka ring gumawa ng isang butas na may diameter ng tubo upang mapabuti ang koneksyon sa pagitan ng mga piraso. Matapos ang lahat ng mga piraso ay nakadikit maglagay ng higit pang pandikit sa nakadikit na mga gilid ng bawat piraso at agad na takpan ng baking soda. Kapag pinatuyo ang pandikit magkakaroon ka ng napakahusay na tigas.

Dapat mo ring idikit ang silicone sa gilid ng CAP na magbibigay-daan upang mai-seal ang unyon sa pagitan ng 2 CAPs at mapadali ang pag-angkop ng rosetta. Hayaan silang matuyo bago magpatuloy.

Maingat na ipasok ang rosetta na naka-mount sa piraso ng suporta at ito ay umaangkop nang mahigpit laban sa gilid ng CAP. Tandaan na mai-mount natin ang pangalawang CAP sa itaas nito. Hanapin ang larawan gamit ang pangwakas na solusyon. At mangyaring kilalanin ang bawat isa sa mga kable upang mapadali ang mga koneksyon sa nodemcu.

Hakbang 5: Pag-mount sa Vane

Pag-mount ng istraktura ng vane

Gumawa ng isang pointer na may epoxy mass na may hugis na ipinakita sa larawan. Kapag ito ay maayos na tuyo timbangin ang piraso at i-save ang halaga.

Kunin ang piraso ng plastik at gupitin ito ng simetriko para sa likurang bahagi ng vane na nagsisilbing direksyon ng hangin. Timbangin din at i-save ang halaga.

Dalhin ang isa sa mga tubo ng aluminyo at idikit ang pointer at ang vane ng panahon na may instant na pandikit kasama ang lahat ng mga piraso ng linya sa gitna. Gawin ang katulad ng ginawa mo dati sa baking soda upang madagdagan ang tigas ng bawat nakadikit na bahagi.

Kunin ang pangalawang aluminyo tubo at alamin natin kung saan ito makaka-stuck sa kabilang tubo. Upang mapanatili ang balanse ng piraso, ang distansya ayon sa bigat ng likod ay dapat na katumbas ng distansya ng bigat ng pointer. (Tingnan ang mga kalkulasyon na ipinapakita sa diagram.) Ang mga sukat sa distansya ay dapat gawin nang higit pa o mas mababa sa mass center ng bawat piraso. Gumamit ng instant na pandikit at baking soda.

Gumawa ng isang butas sa gitna ng CAP na may diameter ng ball bear. Gumamit ng instant na pandikit upang idikit ito sa takip. Mahalaga na piliin ang ball bear na may parehong panloob na lapad ng patayong aluminyo tube ng vane.

Panghuli, kunin ang plastic disk na may tinatayang diameter na 4.5 cm at idikit ang isang maliit na piraso ng metal sa gilid. Tingnan ang larawan Sa ganitong paraan magagawa mong "idikit" ang neodymium magnet at ayusin ito kapag na-calibrate mo ang instrumento. Maaari itong ilipat sa maraming direksyon upang hulaan ang mga pagbasa ng mga sukat.

Iposisyon ang plastic disk na may bahagi ng metal na natigil sa parehong direksyon tulad ng pahalang na aluminyo tube pointer. Ito ay mahalaga para sa magnet na ipahiwatig ang parehong direksyon tulad ng vane.

Upang mapadali ang pangwakas na pagpupulong ng anemometer at ihanay ang hilaga ng vane na may hilagang heograpiya i-print ang isang rosas ng hangin at i-paste sa tuktok na takip ng CAP. Ang disc ay mai-stuck sa tubo ng aluminyo, ngunit una, ipasok ang tubo ng aluminyo sa tindig ng bola at ipasok ang tubong aluminyo sa disc. Ayusin ang taas upang ang distansya sa pagitan ng pang-akit at ang gilid ng CAP ay nasa pagitan ng 1 at 1.5 cm. Dapat ay sapat na iyon para sa magnet na maikonekta nang tama ang switch ng tambo. Idikit ang disc na may instant na pandikit at calcium bikarbonate bilang pahalang hangga't maaari.

I-mount ang dalawang piraso sa pamamagitan ng pagdidirekta sa hilaga ng hangin na tumaas na nakahanay kasama ang switch number 0 (kumakatawan sa hilaga) at gumamit ng clamp upang sumali sa kanila. Huwag gumamit ng pandikit dahil kakailanganin mong magkasya at mag-calibrate ng maraming beses bago maging ganap na handa.

Hanapin ang mga larawan upang makita ang pangwakas na solusyon.

Hakbang 6: Pag-mout sa Anemometer

Pag-mount ng suporta

Kunin ang 2 plastik na takip at dumikit na may instant na pandikit. Mag-drill ng 4 na butas sa mga lids tulad ng ipinakita sa diagram. Idikit ang mga kahoy o aluminyo na wands sa bawat butas. Gupitin ang 2 mga bola ng ping pong sa gitna at idikit ang bawat isa sa mga paa't kamay ng mga tungkod, lahat ay may malukong bahagi para sa parehong panig. Ang tinatayang sukat ay ipinapakita sa diagram.

Gumawa ng isang butas sa gitna ng CAP 2.5 cm na may diameter ng ball bear. Gumamit ng instant na pandikit upang idikit ito sa takip. Gumamit din ng baking soda ng mabuti.

Ipasok ang aluminyo tubo sa ball bear sa isang katugmang taas (tingnan ang larawan). Kung hindi ito nababagay nang maayos, maglagay ng maingat na drop ng isang pandikit.

Pag-mount sa Modyul ng Hall

Sa gilid ng CAP, gumawa ng isang maliit na butas upang maipasa ang ulo ng sensor ng Hall.

Idikit ang neodymium magnet sa gilid ng mga plastic cap ayon sa larawan.

Gamitin ang 3 magkakaibang kulay na mga wire upang ikonekta ang module ng sensor.

Ipasok ang module ng Hall at ituro ang sensor na nakaharap sa magnet sa layo na 2 hanggang 4 mm. Subukan kung ang pag-ikot ng baras ay hindi pindutin ang pang-akit sa sensor.

Gumamit ng isang 3.7 V na baterya upang subukan kung ang module ay tumutugon sa diskarte ng pang-akit sa pamamagitan ng pag-on sa humantong sa bawat contact. Kung nakabukas ang led, ok ang lahat. Kung hindi, ilipat ang sensor malapit sa magnet hanggang sa ang LED ay nakabukas.

Kung ok ang lahat, ayusin ang module sa suporta gamit ang isang drop ng pandikit.

Sa wakas, ang kabilang dulo ng tungkod ay mai-stuck sa takip ng plastik na may instant na pandikit at baking soda, inaayos ang tamang taas.

Pagkilala sa mga wire

Kilalanin ang lahat ng mga cable - VCC, GND, at Signal - upang mapadali ang koneksyon sa nodemcu.

Hakbang 7: Pagsasama-sama sa Lahat

Ngayon ay maaari mong i-mount ang dalawang aparato nang magkasama gamit ang koneksyon na "T" at isang piraso ng tubo ng PVC tulad ng ipinakita sa larawan. Huwag gumamit ng pandikit sapagkat kung kinakailangan ng ilang pagsasaayos o pagpapanatili ay hindi posible. Gumawa ako ng maliliit na butas at gumamit ng mga turnilyo upang mapanatili silang masikip. Ipasa ang mga kable ng 2 aparato sa pamamagitan ng tubo. Bilang ang anemometer ay mai-install sa bubong ng bahay, gumawa din ako ng 3 metro na mga kable upang ikonekta ito sa nodemcu na mai-install sa loob ng bahay.

Hakbang 8: Pagkonekta sa Nodemcu at Pag-install

Ipinapakita ng mga diagram ang tamang koneksyon ng bawat cable. Upang subukan ang pagpapatakbo ginamit ko ang isang 0.96 OLED screen upang mabasa ang mga sukat at mapatunayan na ang mga ito ay tama, ikonekta ang OLED sa ganitong paraan:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC at GND

Upang mai-install sa kisame ang pag-aalaga lamang ay mapanatili ang buong aparato sa tamang antas. Para sa paggamit ng isang antas ng bubble at maraming malalaking turnilyo. At huwag kalimutan na tugunan ang hilaga ng iyong anemometer para sa pangheograpikal na hilaga ng iyong compass. Kung hindi man, ang direksyon ng hangin ay hindi tumutugma sa katotohanan.

At yun lang. Sa susunod na post, ipapaliwanag ko ang sketch na mai-load sa nodemcu gamit ang Arduino IDE.

Kung mayroon kang anumang pag-aalinlangan, huwag mag-atubiling makipag-ugnay sa akin.

Pagbati

Grand Prize sa IoT Hamon