ADS1115 InstESRE Pyranometer: 14 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Một pyranometer đo độ chiếu xạ của mặt trời (công suất / diện tích, về cơ bản là "độ sáng") trên một bề mặt. Mặc dù có những cái tên tương tự, nó hoàn toàn khác với nhiệt kế, vì vậy hãy dừng lại ngay tại đây nếu đó là thứ bạn đang tìm kiếm.

Tài liệu hướng dẫn này mô tả cách xây dựng và thử nghiệm phiên bản sửa đổi của bộ dụng cụ đo nhiệt độ do Tiến sĩ David Brooks thuộc Viện Nghiên cứu và Giáo dục Khoa học Trái đất (InstESRE) cung cấp:

www.instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm

Phiên bản này của nhiệt kế InstESRE giao tiếp với Arduino bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi tương tự-kỹ thuật số ADS1115 (ADC) và cũng hỗ trợ hiệu chỉnh nhiệt độ bằng cách sử dụng cảm biến nhiệt độ TMP36 được đặt cùng với điốt quang.

Máy đánh dấu đường cong IV Swinger 2 IV hỗ trợ thiết kế pyranometer này như một cảm biến tùy chọn và đó là động lực cho các sửa đổi. Tuy nhiên, vì những người dùng khác của InstESRE pyranometer có thể thấy nó hữu ích, nên có thể hướng dẫn này mô tả thiết kế độc lập với dự án IV Swinger 2.

Kho lưu trữ GitHub sau đây chứa tài liệu và phần mềm:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Vui lòng tải về và đọc tài liệu trước khi thực hiện. Tài liệu chứa phiên bản chỉ văn bản của các bước trong Tài liệu hướng dẫn này và có thể được sử dụng như một danh sách kiểm tra trong quá trình xây dựng. Nó cũng mô tả cách đặt mua bộ dụng cụ từ Tiến sĩ Brooks và những bộ phận bổ sung cần mua. Những điều đó không được lặp lại trong Có thể hướng dẫn này.

Bước 1: Thu thập công cụ

Tôi đã sử dụng các công cụ được hiển thị trong ảnh.

Bước 2: Chuẩn bị Bao vây

• Chèn grommet vào lỗ ở cuối hộp. Sử dụng một vật nhỏ cùn như tuốc nơ vít nhỏ. Hãy cẩn thận để không cắt grommet. (Grommet là vật phẩm hình chữ O bằng cao su mềm.) _
• Phết một lượng nhỏ keo siêu dính xung quanh bên trong lỗ lớn hơn trong hai lỗ trên cùng của hộp đựng. Chèn mức bong bóng từ bên trong hộp. Đảm bảo vai ghế của mức bong bóng chắc chắn với mặt trên của thùng máy. Đặt hộp sang một bên, lộn ngược, để keo khô trong vài phút. [LƯU Ý: mức độ bong bóng không cần thiết cho ứng dụng IV Swinger 2 và nó không được hiển thị trong ảnh.] _

Bước 3: Chuẩn bị điốt quang và bộ khuếch tán

• Đảm bảo các dây dẫn điốt quang PDB-C139 thẳng và song song với nhau, thực hiện các điều chỉnh nếu cần. _
• Chèn điốt quang PDB-C139 vào giá đỡ đèn LED. Nó sẽ bắt đầu vào đúng vị trí. KHÔNG sử dụng bất kỳ chất siêu bóng nào. _
• Với dây dẫn điốt quang PDB-C139 hướng lên và với dây dẫn dài hơn ở bên trái và ngắn hơn ở bên phải, RẤT CHẬM uốn cong cả hai dây dẫn ra xa bạn. _
• Lắp cụm diode quang vào ống vỏ từ trên xuống. Một lần nữa, KHÔNG sử dụng bất kỳ chất siêu bóng nào. Đảm bảo rằng mặt trên của diode sạch và không có bụi. _
• Lấy đĩa khuếch tán Teflon lên bằng khăn giấy hoặc khăn giấy và chà xát nhẹ nhàng cả hai bề mặt để loại bỏ bụi hoặc mảnh vụn có thể ở đó. Đính đĩa vào phần lõm của nó ở đầu ống vỏ. KHÔNG sử dụng bất kỳ chất siêu bóng nào. Nếu đó là một bộ quần áo quá lỏng lẻo, bạn sẽ phải sử dụng một số loại keo siêu bền SAU, nhưng KHÔNG ĐƯỢC. _
• Lật ngược cụm lắp ráp (dây dẫn hướng lên trên, dây dẫn dài hơn sang trái). Đảm bảo rằng đĩa khuếch tán không bị rơi ra ngoài. Sử dụng 4 miếng băng dính để giữ nó xuống bề mặt làm việc cứng và nhẵn. Băng phải ở dưới vành đã gia công của ống. Quấn thêm một miếng băng dính quanh ống. _

Bước 4: Thêm TMP36 (tùy chọn)

• Chèn TMP36 vào lỗ ở phía gần của dây dẫn điốt quang, với mặt phẳng của TMP36 về phía dây dẫn và mặt tròn về phía thành ống. Nhấn nó xuống bằng các đầu của dây dẫn của nó. Nó phải vừa vặn với độ lệch tối thiểu của các dây dẫn điốt quang. _
• Tháo TMP36, phủ lớp keo siêu dính lên mặt trên, mặt phẳng và mặt tròn của nó và nhanh chóng lắp lại vào lỗ ở vị trí cũ. Chỉ sử dụng lượng keo vừa đủ để keo dính vào giá đỡ LED, dây dẫn điốt và bên trong ống, nhưng không sử dụng nhiều đến mức có thể chảy xung quanh điốt quang. Hãy nhớ ấn nó vào lỗ nhanh chóng để keo không dính vào nó trước khi nó vào hết. _
• Điều chỉnh hai dây dẫn photodiode và ba dây dẫn TMP36 để chúng hướng thẳng lên hết mức có thể _

Bước 5: Ống cảm biến keo vào hộp

• Phủ một ít keo siêu dính vào vành đã gia công của ống và sau đó nhanh chóng hạ vỏ xuống, để ống được dán vào lỗ trong hộp. Kích thước dài của vỏ phải phù hợp với các hàng dây dẫn đi qua lỗ và lỗ cuối với grommet phải ở bên phải của bạn. Đảm bảo ống được đặt hoàn toàn trong lỗ. _
• Sử dụng một số băng để giữ hộp ở vị trí sao cho nó bằng phẳng và ống vuông góc với nó._

Bước 6: Thêm ADS1115 Board

• Dán một đốm màu siêu lì vào mặt sau của bảng ADS1115 ngay chính giữa. Nhanh chóng, nhưng cẩn thận, hạ bo mạch ADS1115 xuống với dây dẫn điốt quang dài hơn đi qua lỗ A0 và dây ngắn hơn đi qua lỗ A1. Ba dây dẫn TMP36 sẽ nằm dọc theo cạnh của bảng ADS1115 và có thể lệch một chút. Điều chỉnh vị trí của bảng ADS1115 sao cho các lỗ A0 và A1 nằm ở tâm trên lỗ ống và giữ bảng tại chỗ trong khoảng một phút để bảng dính vào vỏ._
• Để nguyên như vậy trong vài giờ để keo chắc chắn đã khô. Đừng tiến hành các bước sau cho đến khi đó._

Bước 7: Thêm điện trở tải

• Cắt cả hai dây dẫn của điện trở đi 1 cm. Uốn cong 2mm trên đầu của mỗi dây dẫn theo một góc vuông và chèn các đầu 2mm đó vào các lỗ A0 và A1 của bảng ADS1115, cùng với các dây dẫn điốt quang. Lý do cho chiều dài 2mm là vì vậy không có khả năng các đầu có thể chạm vào dây dẫn TMP36 hoặc dây dẫn điốt quang khác bên dưới bảng._
• Hàn điện trở và điốt quang dẫn đến các lỗ A0 và A1._
• Cắt dây dẫn điốt quang._

Bước 8: Hàn TMP36 giữa chì đến A2 (tùy chọn)

• Nhẹ nhàng uốn cong hai dây dẫn TMP36 bên ngoài ra khỏi cạnh của bảng ADS1115._
• Với kìm mũi dài, cẩn thận uốn cong đầu chì TMP36 ở giữa về phía lỗ A2 và hàn nó vào lỗ. Bạn có thể cần một đoạn dây móc nhỏ đã được tước trong lỗ để hàn vào nếu dây dẫn không đủ dài để thực sự đi vào lỗ. Đảm bảo rằng dây dẫn này không tiếp xúc với mối nối hàn A1 hoặc đầu dây dẫn điốt quang._

Bước 9: Chuẩn bị cáp

• Mở toàn bộ cụm từ bề mặt làm việc _

• Lắc nó để đảm bảo đĩa khuếch tán Teflon không rơi ra ngoài. Nếu có, hãy đặt đĩa sang một bên ngay bây giờ.

  _

• Cắt đầu cái của cáp. Đẩy đầu cắt qua grommet vào hộp và kéo nó qua. Đừng lo lắng về việc kéo nó quá xa, bạn sẽ có thể kéo nó ra sau. Dùng một giọt xà phòng rửa bát nếu khó đẩy qua._
• Cắt bỏ lớp vỏ cáp bên ngoài ở đầu đã cắt để lộ ra bốn dây bên trong, cẩn thận để không làm hỏng lớp cách điện của các dây bên trong. Cắt bỏ ít nhất 2 cm lớp vỏ bọc._
• Tách 8 mm cách điện khỏi bốn dây bên trong và xoắn các đầu của mỗi dây._
• "Thiếc" các đầu xoắn bằng cách nung nóng với mỏ hàn và bôi một số chất hàn vào các sợi._
• Sử dụng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số (DMM) để xác định kết nối giữa các dây bên trong và bốn phần của phích cắm 3,5 mm trên đầu kia của cáp. Viết ra các màu: Màu: Mẹo: _ [+ 5V] Vòng 1: _ [SCL] Vòng 2: _ [SDA] Tay áo: _ [GND] LƯU Ý: những màu này gần như chắc chắn KHÔNG khớp với màu trong sơ đồ kết nối, vì vậy điều này rất quan trọng._
• Kéo cáp trở lại qua grommet cao su cho đến khi cách điện của dây bên trong vừa chạm đến lỗ VDD của bảng ADS1115. _

Bước 10: Hàn dây cáp và dây móc vào ADS1115

• Cắt các độ dài sau của dây móc (chỉ cần thiết cho TMP36)

  • Đen, 2,5cm
  • Màu đỏ, 2,5cmCách 6mm từ mỗi đầu._
• Hàn dây cáp được kết nối với đầu cắm Mẹo (+ 5V) vào lỗ VDD, cùng với một đầu của dây màu đỏ 2,5cm._
• Hàn dây cáp được kết nối với vỏ phích cắm (GND) vào lỗ GND, cùng với một đầu của dây đen 2,5cm._
• Hàn dây cáp được kết nối với phích cắm Vòng 1 (SCL) vào lỗ SCL._
• Hàn dây cáp được kết nối với phích cắm Vòng 2 (SDA) vào lỗ SDA. _

Bước 11: Hàn TMP36 Dây dẫn nguồn / đất (tùy chọn)

• Hàn đầu còn lại của dây đen 2,5cm (từ lỗ GND) vào dây dẫn TMP36 ở bên phải. Đảm bảo rằng nó không liên hệ với khách hàng tiềm năng ở giữa._
• Hàn đầu còn lại của dây màu đỏ 2,5cm (từ lỗ VDD) vào dây dẫn TMP36 ở bên trái. Đảm bảo rằng nó không liên hệ với khách hàng tiềm năng ở giữa._

Bước 12: Cắt và hàn dây vào giắc cắm

• Cắt bốn dây móc. Làm cho chúng đủ dài cho bất kỳ vỏ bọc nào bạn sẽ đặt Arduino vào (9cm đối với IV Swinger 2):

  • Màu đen: _
  • Màu đỏ: _
  • Màu xanh dương: _
  • Màu xanh lá cây: _ Kéo dài 1cm từ cuối mỗi._
• Cắm phích cắm cáp vào giắc cắm 3,5 mm._
• Sử dụng DMM để xác định kết nối hàn nào ở mặt sau của giắc cắm 3,5 mm được kết nối với lỗ VDD trên bo mạch ADS1115. Vặn dây RED vào kết nối hàn đó trên giắc cắm._
• Sử dụng DMM để xác định kết nối hàn nào ở mặt sau của giắc cắm 3,5 mm được kết nối với lỗ GND trên bo mạch ADS1115. Vặn dây ĐEN vào kết nối hàn đó trên giắc cắm._
• Sử dụng DMM để xác định kết nối hàn nào ở mặt sau của giắc cắm 3,5 mm được kết nối với lỗ SCL trên bo mạch ADS1115. Vặn dây BLUE vào kết nối hàn đó trên giắc cắm._
• Sử dụng DMM để xác định kết nối hàn nào ở mặt sau của giắc cắm 3,5 mm được kết nối với lỗ SDA trên bo mạch ADS1115. Vặn dây XANH vào kết nối hàn đó trên giắc cắm._

• Sử dụng DMM để xác nhận các kết nối. Kiểm tra tính liên tục từ cuối dây móc đến lỗ ADS1115. Đồng thời, kiểm tra rằng KHÔNG CÓ SỰ LIÊN TỤC đối với ba người còn lại.

  • Màu đỏ thành VDD: _
  • Đen đến GND: _
  • Màu xanh lam thành SCL: _
  • Màu xanh lá cây đối với SDA: _
• Hàn tất cả bốn dây nối vào giắc cắm 3,5 mm _

Bước 13: Lắp ráp cuối cùng

• Luồn dây buộc xung quanh dây cáp và dùng kìm để kéo chặt ngay cạnh grommet ở mặt trong của vỏ máy. Cắt._
• Vặn nắp vào vỏ._
• Sử dụng một mảnh giấy nhám nhỏ đi kèm với bộ dụng cụ và nhẹ nhàng mài mòn bề mặt của Teflon theo chuyển động tròn, vừa đủ để loại bỏ phần "bóng" khỏi đĩa._
• Nếu đĩa khuếch tán Teflon không gắn chặt vào hốc của nó, hãy sử dụng một lượng siêu keo TINY xung quanh hốc để giữ nó vào. Đảm bảo không để dính bất kỳ keo nào trên bộ cảm biến quang! Một chiếc tăm có thể hữu ích để bôi lớp keo siêu dính, nhưng di chuyển nhanh chóng. Sử dụng một chiếc kẹp nhỏ để giữ nó trong khi keo khô._
• Kết nối với Arduino: Kết nối bốn dây từ mặt sau của giắc cắm 3,5 mm với Arduino như trong ảnh._

Bước 14: Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh

Tài liệu trong kho lưu trữ GitHub mô tả cách tải và chạy các bài kiểm tra. Nó cũng mô tả những gì cần thiết để hiệu chuẩn pyranometer.