Лична метеорологична станция за частици Photon IoT: 4 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Консумативи

• Фотон от частици
• [ОПЦИЯ] 2.4GHz u. FL антена
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• Измерватели на времето SparkFun
• Dallas DS18B20 Водоустойчив температурен сензор
• Сензор за влажност на почвата SparkFun
• Сензор за UV светлина SparkFun Qwiic VEML6075
• 3.5W слънчев панел
• SparkFun Слънчев приятел
• Персонализиран 3D моделиран екран на Стивънсън
• Комплект за запояване
• Куп едножилен джъмпер проводник
• 2-пинов винтов терминал
• Някои мъжки и женски заглавки
• 22 3 мм болта от неръждаема стомана
• 44 3 мм гайки от неръждаема стомана
• 3 6 мм пръти от неръждаема резба
• 9 6 мм гайки от неръждаема стомана

Стъпка 1: Хардуерът

Подготовка

Weather Shield Както е посочено в ръководството за свързване на Sparkfun, отрежете джъмпера RAW Power Select на гърба му от VREG и го запояйте към Photon_VIN, за да пренасочите входящата захранваща линия към вътрешния регулатор на напрежението на Photon за по -ниска консумация на енергия по време на сън, което представлява точно половината от разгръщането Това ще ограничи входното напрежение между 3.6 и 5.5V, но електропроводът пада точно в сладкото място с неговите 3.7V от LiPo батерията през Sunny Buddy.

Също така се уверете, че джъмпера за изключване 3.3V отдолу е свързан: в противен случай бордовите сензори няма да получат захранване от линията 3.3V, което ги прави ефективно изключени от фотона. както външно, така и USB захранване, за да се избегнат конфликти, и това наистина е единствената ситуация, която позволява на бордовите сензори да получават захранване и да функционират правилно. Не се притеснявайте, ако трябва да свържете USB кабел към вашия Photon за някакъв сериен мониторинг: Аз съм го пробвал много пъти и Photon винаги е оцелял здрав и без никакви повреди. Просто може би не оставяйте часове и часове наред така. Проверете схемата на щита, ако се интересувате от повече подробности.

Обръщайки щита, уверете се, че I2C PU джъмперната подложка отдясно е свързана. I2C шината, която включва вградените сензори, изисква добре определена устойчивост на издърпване по протоколен стандарт и всяка друга тяга стойността ще попречи на разпознаването на периферните устройства: като общо правило, само една двойка издърпващи се резистори трябва да бъдат свързани към шината. Комплектът от сензори ще включва друг сензор в шината-сензорът за UV светлина-но като периферно устройство I2C, това също идва със своите няколко издърпващи се резистора и препоръчвам вместо това да ги изключите: поне в този проект, щитът потенциално може да се използва напълно сам, докато UV сензорът едва ли ще се използва без щита.

Запояването на винтов терминал на захранващите конектори и някои женски джъмпери на периферните конектори също е добра идея, която препоръчвам за модулност: функцията за бързо свързване и изключване може да се окаже наистина полезна за отстраняване на неизправности, ремонти или надстройки. За по -добро прилягане и по -подредено управление на кабелите, не забравяйте да свържете страничните на гърба, както е показано на снимките. Също така запоявах джъмперите на удължителните отвори на Photon за още по -голяма модулност, но това не е необходимо, тъй като тези щифтове в момента не се използват.

OpenLogCut и отрежете 4 къси нишки тел и ги запоявайте към OpenLog, както е показано на снимките. Това не са джъмперни заглавки, но открих, че това е най -доброто решение за такава кратка връзка. Ако мислите да запоите някои щифтове за мъжки заглавки на дъската и да ги свържете към женските заглавки на щита, за съжаление различното разположение на щифтовете на двата интерфейса предотвратява реализирането на тази страхотна идея.

Сензор за UV светлина Изрежете и отрежете още 4 нишки тел, този път много по -дълги и ги запоявайте към конекторите на платката, както е показано на снимките. тази, са изложени на елементите и не са защитени от заграждението. Препоръчвам също усукване на проводниците, както направих за по -чиста и практична връзка. Другият край, вместо това, е мястото за джъмперните заглавки: запоявайте 4 мъжки щифта, за да сте сигурни, че връзката е подсигурена и подредена по предназначение по дългите проводници. Не забравяйте да спазвате реда: докато вървят по щита, GND VCC SDA SCL.

Препоръчвам също така да покриете запоените контакти и Power LED с течен изолатор: конформното покритие е специално проектирано за това, но прозрачният лак за нокти ще свърши работа и точно това използвах. Въпреки "покрива" от PMMA, който ще покрие дъската, тя все още ще бъде изложена на елементите и предпочитате да сте в безопасност, отколкото да съжалявате. Уверете се, че не покривате самия сензор за UV светлина-черния чип в средата на дъската-особено ако използвате конформно покритие: повечето съединения са UV-флуоресцентни, което означава, че те абсорбират част от светлината сензорът се опитва да улови, поради което пречи на показанията му. PMMA, от друга страна, е един от най-разпространените UV-прозрачни материали, които са общодостъпни, и ще защити в достатъчна степен сензора от елементите, като същевременно сведе до минимум влиянието си върху неговите измервания.

Сензор за влажност на почвата Подстригвайте краищата на 3-жилния кабел и ги запоявайте към конекторите на платката, както е показано на снимките. И в другия край запоявайте 3 мъжки щифта за по -добра връзка. Отново не забравяйте да спазвате реда: GND A1 D5. За този сензор също не забравяйте да покриете контактите и бордовата верига с течния изолатор: за разлика от сензора за UV светлина, той няма да бъде покрит от нищо и ще бъде изложен изцяло на елементите, така че е необходимо добро ниво на защита.

Сензор за температурата на почвата Подрежете краищата на кабела и отново ги запоявайте към 3 мъжки щифта в реда: GND D4 VCC. Затворените проводници са конвенционално цветно кодирани: ЧЕРЕН = GND БЯЛ = SIG RED = VCC.

Sunny Buddy Запоях няколко женски джъмпера за вторични конектори за зареждане на платката, но в крайна сметка не ги използвах, така че това не е необходимо.

Външна антена Просто залепете антената от долната страна на основната част или навсякъде другаде, която отговаря на нейния форм -фактор.

Калибриране

Датчик за влажност на почвата Това е сензорът, който трябва да се калибрира най -много и е важно да го калибрирате спрямо почвата, която ще следи, след като бъде разгърнат.

За да помогна с това, аз съставих една проста програма, наречена calibrator.ino: просто я компилирайте и я прехвърлете на вашия Photon и пригответе сериен монитор, например с командата Particle CLI particle serial monitor или с screen /dev / ttyACM0. Поставете сензора на около три четвърти от пътя му в почвата, за която искате да го калибрирате, в напълно сухо състояние, както е показано на първата снимка, и запишете това необработено показание в полето smCal0 на файла calibration.h. След това намокрете почвата колкото можете, докато се насити с вода, както е показано на втората снимка, и запишете това необработено показание в полето smCal100 на същия файл.

Sunny Buddy Друг елемент, който изисква калибриране, е Sunny Buddy: макар и да не е сензор, неговият MPPT (Maximum Power Point Transfer) дизайн трябва да бъде калибриран до точката на максимална мощност. За да го направите, свържете го към слънчевия панел на слънчево на ден, измерете напрежението върху SET и GND подложките и настройте близкия потенциометър с отвертка, докато това напрежение е около 3V.

Стъпка 2: Софтуерът

Можете да намерите целия код, актуализиран и документиран в неговото репо GitHub.

Стъпка 3: Сглобяването

Нека започнем да сглобяваме всичко заедно с екрана на Stevenson, като започнем сглобяването отгоре надолу, както е показано на снимките. Първо и най-вече е горният капак, с неговите разделени стойки за сензора за UV светлина и слънчевия панел, за да се съберат и закрепят in. След това, за да го запълните, монтирайте слънчевия панел върху стойката му и покрийте сензора за UV светлина с покрива му от PMMA. След това останалите капаци могат да бъдат сглобени към горната част с резбованите пръти: отворите може да се нуждаят от някакво убедително, но малко триене може да помогне за поддържането им заедно.

След като екранът на Стивънсън е сглобен, съединете основната част с дъждомера и го запълнете с неговата схема, като монтирате компонентите на техните платки и ги свържете, както е показано на снимките. След това периферните устройства, като външната антена, сензорите за температурата на почвата и влажността и OpenLog, могат да бъдат свързани. След това можете да поставите вятърните измервателни уреди на техния полюс, както е показано в ръководството за сглобяване на SparkFun, и да монтирате дъждомера и основно парче около три четвърти от пътя му нагоре.

След това можете да продължите да прокарвате кабелите, идващи от слънчевия панел, сензора за UV светлина и измервателите на дъжд и вятър през отвор между капаците и да монтирате екрана Stevenson върху основната част. След като пръчките са обезопасени с няколко гайки на всяка, вашата собствена лична метеорологична станция е завършена и готова за разполагане на полето!

Стъпка 4: Разгръщане + заключения

След като приключите с това, можете да седнете, да се отпуснете и да се насладите да видите вашите живи хипер-локални метеорологични данни на всички следните платформи!

• ThingSpeak
• WeatherUnderground
• WeatherCloud

Конкретните връзки по-горе са към моите метеорологични данни, но ако и вие правите този проект, моля, включете и връзките към вашите устройства-наистина бих искал да видя тази мрежа, създадена от хора, да се разширява!