Trạm thời tiết cá nhân Particle Photon IoT: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Quân nhu

• Photon hạt
• [TÙY CHỌN] Ăng-ten u. FL 2,4 GHz
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• SparkFun Mét thời tiết
• Cảm biến nhiệt độ chống thấm Dallas DS18B20
• Cảm biến độ ẩm đất SparkFun
• Cảm biến ánh sáng tia cực tím SparkFun Qwiic VEML6075
• Bảng điều khiển năng lượng mặt trời 3.5W
• SparkFun Sunny Buddy
• Màn hình Stevenson được mô hình hóa 3D tùy chỉnh
• Một bộ hàn
• Một loạt dây nhảy lõi đơn
• Một thiết bị đầu cuối vít 2 chân
• Một số tiêu đề nam và nữ
• 22 bu lông không gỉ 3mm
• 44 đai ốc 3mm không gỉ
• 3 thanh ren không gỉ 6mm
• 9 đai ốc 6mm không gỉ

Bước 1: Phần cứng

Sự chuẩn bị

Weather Shield Như được nêu trong hướng dẫn kết nối của Sparkfun, hãy cắt miếng đệm cầu nhảy RAW Power Select trên lưng nó khỏi VREG và hàn nó vào Photon_VIN để định tuyến lại đường dây điện đến bộ điều chỉnh điện áp bên trong của Photon để tiêu thụ điện năng thấp hơn trong khi ngủ, đại diện cho chính xác một nửa quá trình triển khai Điều này sẽ hạn chế điện áp đầu vào trong khoảng từ 3,6 đến 5,5V, nhưng đường dây điện lại rơi vào đúng vị trí với 3,7V từ pin LiPo thông qua Sunny Buddy.

Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng dây nối 3.3V Disable ngay bên dưới được kết nối: nếu không, các cảm biến trên bo mạch sẽ không nhận được bất kỳ nguồn điện nào từ đường dây 3.3V, khiến chúng bị ngắt kết nối hiệu quả khỏi Photon. cả nguồn bên ngoài và nguồn USB để tránh xung đột và đó thực sự là tình huống duy nhất cho phép các cảm biến trên bo mạch nhận nguồn và hoạt động bình thường. Đừng lo lắng nếu bạn phải kết nối cáp USB với Photon của mình để theo dõi Sê-ri: Tôi đã tự mình thử nhiều lần và Photon luôn sống sót an toàn và không bị hư hại. Chỉ có thể đừng để nó hàng giờ liền như vậy. Hãy kiểm tra sơ đồ của chiếc khiên nếu bạn muốn biết thêm chi tiết.

Xoay quanh tấm chắn, đảm bảo rằng miếng đệm I2C PU ở bên phải được kết nối. Bus I2C, bao gồm các cảm biến trên bo mạch, yêu cầu khả năng chống kéo lên được xác định rõ ràng theo tiêu chuẩn giao thức và có bất kỳ khả năng kéo lên nào khác giá trị sẽ ngăn không cho các thiết bị ngoại vi được nhận dạng: theo nguyên tắc chung, chỉ có một cặp điện trở kéo lên được kết nối trên bus. Bộ cảm biến sẽ liên quan đến một cảm biến khác trên xe buýt - cảm biến ánh sáng UV - nhưng là một thiết bị ngoại vi I2C, nó cũng đi kèm với một vài điện trở kéo lên và tôi khuyên bạn nên ngắt kết nối chúng thay thế: ít nhất trong dự án này, Tấm chắn có thể được sử dụng một mình, trong khi cảm biến UV sẽ khó được sử dụng nếu không có tấm chắn.

Hàn một thiết bị đầu cuối vít trên các đầu nối nguồn và một số đầu nối phụ trên các đầu nối ngoại vi cũng là một ý tưởng hay và một điều tôi khuyên bạn nên sử dụng cho mô-đun: tính năng kết nối và ngắt kết nối nhanh có thể thực sự hữu ích cho việc khắc phục sự cố, sửa chữa hoặc nâng cấp. Để quản lý cáp vừa vặn và gọn gàng hơn, hãy đảm bảo kết nối các chân bên ở mặt sau như trong hình..

OpenLogCut và cắt 4 sợi dây ngắn và hàn chúng vào OpenLog như trong hình. Nó không phải là đầu nối jumper, nhưng tôi thấy đây là giải pháp tốt nhất cho một kết nối ngắn như vậy. Nếu bạn đang nghĩ đến việc hàn một số chân cắm tiêu đề nam trên bảng và kết nối chúng với tiêu đề nữ của tấm chắn, rất tiếc, bố trí chân cắm khác nhau trên hai giao diện đã ngăn cản ý tưởng tuyệt vời này khả thi.

Cảm biến ánh sáng UV Cắt và cắt thêm 4 sợi dây, lần này dài hơn nhiều và hàn chúng vào các đầu nối của bo mạch như trong hình. cái này, tiếp xúc với các phần tử và không được bảo vệ bởi vỏ bọc. Tôi cũng khuyên bạn nên vặn dây như cách tôi đã làm để kết nối sạch hơn và thiết thực hơn. Thay vào đó, đầu còn lại là nơi dành cho đầu nối dây: hàn 4 chân đực để đảm bảo rằng kết nối được giữ chắc chắn và có thứ tự như dự định trên các dây dài. Đảm bảo tôn trọng thứ tự: khi chúng đi trên tấm chắn, GND VCC SDA SCL.

Tôi cũng khuyên bạn nên phủ các điểm tiếp xúc được hàn và đèn LED Nguồn bằng chất cách điện lỏng: lớp phủ bằng chất lỏng được thiết kế đặc biệt cho việc này, nhưng sơn móng tay trong suốt sẽ có tác dụng như vậy và đó là những gì tôi đã sử dụng. Mặc dù có "mái nhà" PMMA sẽ bao phủ bảng, nó vẫn sẽ tiếp xúc với các phần tử và bạn muốn được an toàn hơn là xin lỗi. Đảm bảo không che chính cảm biến ánh sáng UV - chip đen ở giữa bảng - đặc biệt nếu bạn đang sử dụng lớp phủ bảo vệ: hầu hết các hợp chất là huỳnh quang UV, có nghĩa là chúng hấp thụ một phần ánh sáng của cảm biến đang cố gắng chụp, do đó sẽ can thiệp vào các kết quả đọc của nó. Mặt khác, PMMA là một trong những vật liệu trong suốt nhất với tia cực tím phổ biến và sẽ bảo vệ cảm biến khỏi các yếu tố trong khi vẫn giữ mức ảnh hưởng đến các phép đo của nó ở mức tối thiểu.

Cảm biến độ ẩm đất Kéo các đầu của cáp 3 sợi và hàn chúng vào các đầu nối của bo mạch như trong hình. Và, ở đầu kia, hàn 3 chân đực để kết nối tốt hơn. Một lần nữa, hãy đảm bảo tuân theo thứ tự: GND A1 D5. Đối với cảm biến này, hãy đảm bảo phủ các tiếp điểm và mạch trên bo mạch bằng chất cách điện bằng chất lỏng: không giống như cảm biến ánh sáng UV, nó sẽ không bị che bởi bất cứ thứ gì và sẽ hoàn toàn tiếp xúc với các yếu tố, vì vậy cần có mức độ bảo vệ tốt.

Cảm biến nhiệt độ đất: Ngắt các đầu của cáp và hàn lại chúng vào 3 chân đực theo thứ tự: GND D4 VCC. Các dây kết thúc gần được mã hóa theo màu theo quy ước: BLACK = GND WHITE = SIG RED = VCC.

Sunny Buddy Tôi đã hàn một vài đầu nối jumper nữ vào các đầu nối Tải thứ cấp trên bo mạch, nhưng cuối cùng lại không sử dụng chúng, vì vậy điều đó không cần thiết.

Ăng-ten bên ngoài Chỉ cần dán ăng-ten vào mặt dưới của miếng đế hoặc bất kỳ nơi nào khác phù hợp với kiểu dáng của nó.

Sự định cỡ

Cảm biến độ ẩm của đất Đây là cảm biến cần được hiệu chỉnh nhiều nhất và điều quan trọng là phải hiệu chỉnh nó phù hợp với đất mà nó sẽ được giám sát sau khi triển khai.

Để giúp điều đó, tôi đã tập hợp một chương trình đơn giản có tên là calibrator.ino: chỉ cần biên dịch và flash nó vào Photon của bạn và chuẩn bị sẵn sàng một màn hình nối tiếp, ví dụ với màn hình nối tiếp hạt lệnh Particle CLI hoặc với screen / dev / ttyACM0. Đặt cảm biến khoảng 3/4 đường đi bên trong đất mà bạn muốn hiệu chỉnh, trong điều kiện hoàn toàn khô ráo như trong hình đầu tiên và ghi lại kết quả đọc thô này trong trường smCal0 của tệp calibration.h. Sau đó, làm ướt đất nhiều nhất có thể, cho đến khi nó bão hòa với nước như trong hình thứ hai và ghi lại kết quả đọc thô này trong trường smCal100 của cùng một tệp đó.

Sunny Buddy Một yếu tố khác yêu cầu hiệu chỉnh là Sunny Buddy: mặc dù không phải là cảm biến, nhưng thiết kế MPPT (Truyền điểm điện tối đa) của nó cần được hiệu chỉnh để đạt được điểm truyền điện tối đa đó. ngày, đo điện áp trên miếng đệm SET và GND, và điều chỉnh chiết áp gần đó bằng tuốc nơ vít cho đến khi điện áp đó khoảng 3V.

Bước 2: Phần mềm

Bạn có thể tìm thấy tất cả mã, được cập nhật và ghi lại trên repo GitHub của nó.

Bước 3: Hội đồng

Hãy bắt đầu lắp tất cả lại với nhau với màn hình Stevenson, bắt đầu lắp ráp từ trên xuống như trong hình. Tiếp theo, để điền nó, hãy gắn tấm pin mặt trời lên giá đỡ của nó và che cảm biến ánh sáng UV bằng mái PMMA của nó. Sau đó, các tấm bìa còn lại có thể được lắp ráp vào mảnh trên cùng bằng các thanh ren: các lỗ có thể cần một chút thuyết phục, nhưng một chút ma sát có thể giúp giữ tất cả chúng lại với nhau.

Sau khi lắp ráp xong màn hình Stevenson, hãy ghép phần đế với thước đo mưa và gắn nó với mạch của nó, bằng cách gắn các thành phần trên bảng của chúng và kết nối chúng như thể hiện trong hình. Tiếp theo, có thể kết nối các thiết bị ngoại vi như ăng-ten bên ngoài, cảm biến nhiệt độ đất và độ ẩm và OpenLog. mảnh cơ sở khoảng 3/4 đường đi lên.

Sau đó, bạn có thể tiến hành định tuyến các dây cáp đến từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời, cảm biến ánh sáng UV và đồng hồ đo mưa gió qua một khe hở giữa các nắp và gắn màn hình Stevenson lên miếng đế. Sau khi các thanh được cố định bằng một vài hạt trên mỗi thanh, trạm thời tiết cá nhân của riêng bạn đã hoàn thành và sẵn sàng được triển khai trên thực địa!

Bước 4: Triển khai + Kết luận

Sau khi hoàn thành việc đó, bạn có thể ngồi lại, thư giãn và tận hưởng xem dữ liệu thời tiết siêu địa phương trực tiếp của mình trên tất cả các nền tảng sau!

• ThingSpeak
• Thời tiết ngầm
• WeatherCloud

Các liên kết cụ thể ở trên liên quan đến dữ liệu thời tiết của tôi, nhưng nếu bạn cũng thực hiện dự án này, hãy bao gồm các liên kết đến thiết bị của bạn - Tôi thực sự muốn thấy mạng lưới nhân tạo này được mở rộng!