Isang Simpleng Obserbatoryo sa Loob: 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

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

Ipapakita sa iyo ng proyektong ito kung paano gumawa ng isang simpleng obserbatoryo na may ilang mayroon at madaling makuha na mga sensor. Sa katunayan, itinayo ko ito para sa isa sa aking mga mag-aaral. Nais ng mag-aaral na maghanap kung paano nakakaapekto ang sikat ng araw sa temperatura ng kuwarto at halumigmig. Ang mga interesadong pisikal na dami sa proyektong ito ay (1) intensity ng ilaw, (2) halumigmig, (3) temperatura at (4) presyon ng hangin. Sa impormasyong iyon, makakagawa ka ng iba pang mga system o aparato upang makontrol ang isang aircon, isang moisturifier o isang pampainit para sa isang komportableng kapaligiran sa silid.

Hakbang 1: Paghahanda ng Mga Sensor

Maaari mong buuin ang circuit sa mga sumusunod na sensor o bumili lamang ng mga module board ng mga sensor o board board.

1. Ambient Light Sensor TEMT6000 (Datasheet PDF)

2. Pressure and Temperature BMP085 o BMP180 (* ang mga ito ay mga luma na produkto, maaaring kailanganin mong maghanap ng iba pang mga kahalili) (pag-aaral ng dokumento mula sa Adafruit)

3. Temperatura at Humidity Sensor DHT11 (pag-aaral ng dokumento mula sa Adafruit)

4. UV light sensor GUVA-S12SD (Datasheet PDF)

Para sa mga paggamit ng mga sensor, na-attach ko ang ilang mga sanggunian na sanggunian. Maaari kang makahanap ng ilang mga kapaki-pakinabang na tutorial at sanggunian sa internet.

Hakbang 2: Paghahanda ng Pangunahing Proseso

Pinili ko ang Arduino Uno board upang subukan ang system at coding. Gayunpaman, nalaman ko na ang atmega328P ay walang sapat na memorya upang maiimbak at patakbuhin ang code kung madaragdagan ang mga sensor. Kaya, inirerekumenda ko na maaari mong gamitin ang board ng atmega2560 Arduino kapag kailangan mo ng higit sa 4 na mga sensor.

Micro controller (MCU):

· Atmega328P board para sa Arduino

· O board ng Atmega2560 para sa Arduino

Hakbang 3: Paghahanda ng Sistema

Nais kong sukatin ang ilang mga katangiang pisikal sa labas at panloob. Sa wakas, ikinonekta ko ang mga sumusunod na sensor sa isang board na Atmega2560.

Panloob na kapaligiran:

1. Presyon at Temperatura BMP180 x 1 mga PC

2. Temperatura at Humidity Sensor DHT11 x 1 mga PC

Panlabas na kapaligiran:

1. Ambient Light Sensor TEMT6000 x 1 mga PC

2. Presyon at Temperatura BMP085 x 1 mga PC

3. Temperatura at Humidity Sensor DHT11 x 1 mga PC

4. UV light sensor GUVA-S12SD x 1 mga PC

Maaari mong malaman na gumamit ako ng iba't ibang mga sensor para sa pagsukat ng presyon. Dahil lamang sa wala akong board board ng BMP180 noong itinatayo ko ang circuit. Inirerekumenda ko na dapat mong gamitin ang parehong mga sensor kung kailangan mong magkaroon ng isang tumpak na pagsukat at isang patas na paghahambing.

Hakbang 4: Paghahanda ng Pag-log ng Data

Bilang karagdagan, nais kong iimbak ng aparato ang data nang hindi kumokonekta sa isang computer. Nagdagdag ako ng isang module ng pag-log ng data na may real time na orasan. Ang mga sumusunod ay ang mga item para sa pag-log ng data at koneksyon sa mga wires.

· SD card

· CR1220 na baterya ng barya

· Module ng pag-log ng data para sa Arduino (pag-aaral ng dokumento mula sa Adafruit)

Hakbang 5: Paghahanda ng Mga Tool

Ang mga sumusunod ay ilang mga tool o aparato na kinakailangan upang mabuo ang circuit.

• 30AWG tool sa Pagbabalot
• Panghinang
• Soldering wire (Walang tingga)
• Breadboard
• 2.54 mm na mga header
• Jumper wires
• Pambalot na mga wire (30AWG)
• Mainit na pandikit
• Pag-print sa 3D (Kung kailangan mo ng isang kaso para sa iyong aparato)
• Arduino IDE (Kailangan namin ito upang maiprograma ang Micro controller board)

Hakbang 6: I-reset ang DS1307 Real Time Clock (RTC) sa Module ng Pag-log ng Data

Nais kong gamitin ang data para sa pang-agham na eksperimento. Kaya, ang isang tamang oras ng pagsukat ay mahalaga para sa pagtatasa ng data. Ang paggamit ng pagkaantala () na pag-andar sa programa ay mag-uudyok sa error sa pagsukat sa paglilipat ng oras. Sa kabaligtaran, hindi ko alam kung paano gumawa ng isang tumpak na pagsukat ng totoong oras sa platform ng Arduino lamang. Upang maiwasan ang error sa oras ng pag-sample o i-minimize ang error sa pagsukat, nais kong kunin ang bawat sample ng pagsukat na may record ng oras. Sa kasamaang palad, ang module ng pag-log ng data ay may real time na orasan (RTC). Maaari namin itong gamitin upang maipakita ang oras para sa pag-sample ng data.

Upang magamit ang RTC, sinusunod ko ang tagubilin (link) upang i-reset ang RTC. Inirerekumenda kong gawin ito sa Arduino Uno board muna. Ito ay dahil kailangan mong baguhin ang circuit kapag ginamit ang board ng Atmega2560 (iba ang koneksyon sa I2C). Matapos mong maitakda ang RTC, hindi mo dapat alisin ang cr1220 na baterya. Samantala, mangyaring suriin ang kondisyon ng baterya bago ang pag-log ng data.

Hakbang 7: Koneksyon

Pinaghiwalay ko ang panloob at panlabas na pagsukat. Kaya, gumawa ako ng dalawang mga header para sa pagkonekta ng dalawang magkakaibang mga pangkat ng mga sensor. Ginamit ko ang walang laman na puwang sa module ng pag-log ng data para sa pag-mount ng mga header. Upang makumpleto ang koneksyon sa circuit, gumagamit ako ng parehong paghihinang at pagbabalot. Ang proseso ng pambalot ay malinis at madaling gamitin, habang ang paghihinang na magkasanib ay malakas at ligtas. Maaari kang pumili ng isang komportableng pamamaraan upang maitayo ang circuit. Kung gumagamit ka ng board na Atmega2560, tiyaking nakabuo ka ng isang jump connection para sa mga SDA at SCL na pin. Ang koneksyon ng RTC sa kalasag ng pag-log ng data ay dapat na ikonekta muli.

Upang ikonekta ang mga sensor, naghinang ako ng mga header sa mga module ng sensor at pagkatapos ay gumamit ako ng wire wrapping upang maiugnay ang lahat ng mga sensor sa mga header. Kapag gumagamit ka ng mga lumalabas na mga module ng sensor, inirerekumenda ko na dapat mong suriing mabuti ang boltahe ng operating. Ang ilang mga module ng sensor ay tumatanggap ng parehong 5V at 3.3 V input ngunit ang ilan ay pinaghihigpitan upang magamit ang alinman sa 5V o 3.3V lamang. Ipinapakita ng sumusunod na talahanayan ang mga ginamit na module ng sensor at ang boltahe ng pagpapatakbo.

Talahanayan Module ng sensor at boltahe ng pagpapatakbo

Hakbang 8: Programming ang MCU

Sa kasamaang palad, mahahanap ko ang mga halimbawa ng aplikasyon para sa lahat ng mga sensor. Kung bago ka upang magamit ang mga ito, maaari mong i-download ang mga ito sa internet o maaari mong mai-install ang mga ito sa pamamagitan ng paggamit ng manager ng library sa Arduino IDE.

Pinrograma ko ang system output isang string para sa bawat sample. Ang string ay magiging output at nakaimbak sa naka-mount na SD card. Kung kailangan mong tingnan ang data, patayin ang aparato at pagkatapos ay i-unmount ang SD card. Pagkatapos, maaari mong mai-mount ang SD card sa isang card reader. Ang file ay maiimbak bilang isang csv file. Kapag na-download mo na ang file ng data sa computer, maaari mo itong tingnan sa pamamagitan ng isang programang teksto o isang program ng worksheet.

(Maaari mong i-download ang source code sa naka-attach na file.)

Hakbang 9: Subukan Ito at Gamitin Ito

Mahalagang maunawaan mo ang kahulugan ng data. Ang dalas ng sampling ay isang mahalagang parameter. Ang kasalukuyang agwat ng oras ng pagsukat ay 1 minuto, maaaring kailanganin mong baguhin ito.

Bilang karagdagan, makikita mo ang sukat ng temperatura ng DHT11 ay hindi tumpak. Kung kailangan mo ng isang mas tumpak na halaga, maaari mo lamang gamitin ang pagbabasa ng temperatura ng mga sensor ng presyon ng BMP.

Salamat sa pagbabasa nito!