Arduino Pro-mini регистратор на данни: 15 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Изградете инструкции за про-мини Arduino регистратор на данни с отворен код

Отказ от отговорност: Следният дизайн и код са безплатни за изтегляне и използване, но не идват с абсолютно никаква гаранция или гаранция.

Първо трябва да благодаря и да популяризирам талантливите хора, които са вдъхновили идеята за този регистратор на данни и са допринесли за използвания код и сензори. Първо, идеята за регистратора на данни идва от много добре проектирания и добре обяснен (съжаляваме, че нашият урок не е толкова добър) регистратор на данни на Едуард Малън: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ arduin…

Второ, използваните тук сензори за влажност на почвата с отворен код, както и кодът/библиотеката за тяхното управление, са проектирани и изработени от Catnip Electronics. Това са висококачествени сензори и много здрави. Информация за това къде да ги закупите и да получите кода за тяхното стартиране (благодаря Ingo Fischer) е дадена по -долу.

Стъпка 1: Необходими материали, инструменти, оборудване

Про-мини дъска Arduino. За това приложение използваме с отворен код (както и всички наши части) китайски про-мини клонинги (5V, 16MHz, микропроцесор ATmega 326) (фиг. 1а). Тези платки могат да бъдат закупени на Aliexpress, Ebay и подобни уебсайтове за по -малко от 2 USD. Въпреки това, други платки могат да се използват също толкова лесно (обърнете внимание на изискванията за напрежение на необходимите сензори, както и на изискванията за памет на програмата).

SD карта и модул за регистриране на часовник в реално време (RTC), издаден от Deek-Robot (ID: 8122) (Фигура 1б). Този модул включва DS13072 RTC и четец на micro-sd карти. Тези платки струват по -малко от $ 2US и са много здрави.

Arduino nano (да-„nano“) адаптер с винтови клеми, също така предлага Deek-Robot, който може да бъде закупен за по-малко от $ 2US от Aliexpress или подобен (фиг. 1в). Както можете да видите, ние просто обичаме Aliexpress.

22-степенна изолационна жила с твърда жила (фиг. 1г).

Кутия за регистриране на данни (фиг. 1д). Ние използваме кутии от „изследователски клас“, но евтините пластмасови изделия работят добре в повечето ситуации.

Кутия за батерии за 4 батерии NiMh AA (фиг. 1е). Те могат да бъдат закупени в Aliexpress за ок. $ 0,20 всеки (да - 20 цента). Не губете парите си за по -скъпи кутии за батерии.

6V, ca 1W слънчев панел. Може да се закупи на Aliexpress за по -малко от 2 USD.

Поялник, спойка и флюс от минало.

Пистолет за горещо лепило.

Стъпка 2: Инструкции за изграждане

Време, необходимо за изграждане: около 30 до 60 минути.

Подгответе нано терминален адаптер за запояване.

За целите на тази демонстрация, ние ще подготвим нано винтовия терминален адаптер, за да улесним свързването на три I2C сензора за влажност на почвата. Въпреки това, само с малко творчество, винтовите клеми могат да бъдат подготвени по различни начини, за да улеснят други устройства. Ако не знаете какво е I2C, разгледайте следните уебсайтове:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

Идеята за използване на нано-винтови адаптери е взета от прекрасния дизайн на регистратора на данни на Едуард Малън:

thecavepearlproject.org/2017/06/19/arduino…

Изрежете следите на гърба на винтовата клема между големите и малките щифтове в позиции 3, 5, 9, 10 и 11 (броене от горната част на клемата) (фиг. 2). Тези следи съответстват на етикети „RST“, „A7“, „A3“, „A2“и „A1“на винтовата клема. Изрязването на следите е много по-лесно, ако имате инструмент от типа "Dremel", но ако не го направите, малък нож ще работи лесно. Не се режете! Обърнете внимание, че етикетите на винтовата клема и на pro-mini не са еднакви (нано и pro-mini имат някои щифтове на различни места). Това е едно от неудобствата на този дизайн, но е достатъчно лесно да маркирате отново клемната платка, когато приключите, ако искате.

Внимателно изстържете (с помощта на Dremel или малък нож) тънкия слой епоксидна смола, непосредствено в непосредствена близост до големи щифтове 9, 10 и 11 (с етикет „A3“, „A2“, „A1“на нанотерминала) (Фиг. 2). Изложеното медно покритие под епоксидната смола е заземено към дъската Arduino pro-mini. По -късно ще запояваме този открит участък към съседните щифтове, като по този начин ще осигурим три заземени винтови клеми.

Стъпка 3: Инструкции за изграждане

Изрежете осем 8-сантиметрови дължини от изолиран проводник с 22 габарита и лента с около 5 мм изолация от единия край и 3 мм от другия край. Препоръчваме да използвате тел с твърда жила.

Вземете четири от тези проводници, огънете единия край на 90 градуса (краят с 5 мм или открит проводник) и запоявайте * през * (т.е. съединявайки всички щифтове с обилно спойка и поток) до следните точки:

Кабел 1: големи изводи 3, 4 и 5 (с етикет „RST“, „5V“, „A7“на нанотерминала). Ще модифицираме тези три винтови клеми в три VCC клеми (фиг. 3).

Стъпка 4: Инструкции за изграждане

Кабел 2: големи щифтове 9, 10 и 11 (с надпис „A3“, „A2“, „A1“на нано терминала), както и откритото медно покритие, което беше изложено по -рано. Използвайте много спойка. Не се притеснявайте, ако изглежда разхвърлян. Ще модифицираме тези три винтови клеми в три клеми за заземяване (-) (Фиг. 4).

Стъпка 5: Инструкции за изграждане

Кабел 3: големи щифтове 13, 14 и 15 (с етикет „REF“, „3V3“, „D13“на нанотерминала). Ще модифицираме тези три винтови клеми в три A5 SCL терминала за I2C комуникация (Фиг. 5).

Стъпка 6: Инструкции за изграждане

Кабел 4: големи щифтове 28, 29 и 30 (с етикет „D10“, „D11“, „D12“на нанотерминала). Ще модифицираме тези три винтови клеми в три A4 SDA терминала за I2C комуникация (Фиг. 6).

Стъпка 7: Инструкции за изграждане

Запоявайте по един проводник към всеки от малките (пак казвам - малки) щифтове 9, 10 и 11 (с етикет „A3“, „A2“, „A1“на нанотерминала) (фиг. 7).

Стъпка 8: Инструкции за изграждане

Припой

оставащият проводник към голям щифт 22 (обозначен с „D4“на нано терминала) (фиг. 8).

Стъпка 9: Инструкции за изграждане

Запоявайте свободния край на всеки проводник в съответните му отвори за щифтове на щита на регистратора на данни Deek-Robot (фиг. 9):

голям щифт 'RST+5V+A7' към отвора за 5V щифт

голям щифт 'A3+A2+A1' към отвора за щифта GND

малък щифт „A3“към отвора за щифт SCK

малък щифт „A2“към отвора за щифтове на MISO

малък щифт "A1" към отвора за MOSI щифт

голям щифт 'REF+3V3+D13' към отвора за щифт SCL

голям щифт „D10+D11+D12“към отвора за щифтове на SDA

и голям щифт „D4“към отвора за щифтове на CS

Стъпка 10: Инструкции за изграждане

Моля, обърнете внимание, че ние предоставяме нано етикетите тук само за по -лесно свързване. Тези етикети няма да съответстват на щифтовете на про-мини платката, след като тя бъде поставена в винтовата клема.

Запояйте два проводника с дължина 6 см в отворите A4 и A5 от долната страна на про-мини дъската (фиг. 10).

Стъпка 11: Инструкции за изграждане

Запоявайте щифтовете към про-мини платката и я поставете в завършената винтова клема. Не забравяйте да поставите проводниците A5 и A4 в клемите D12 (A4) и D13 (A5) на наноплатката. Винаги помнете, че щифтовете на етикетите на Arduino и винтовите клеми няма да се подравнят точно (pro-mini и nano платките имат различно разположение на щифтовете).

Поставете батерия CR 1220 и micro-sd карта в дъската за регистрация. Използваме SD карти с капацитет по -малък от 15 GB, тъй като сме имали проблеми с карти с по -голям капацитет. Използваме форматиране на картите към FAT32.

Накрая покрийте всички запоени съединения и закрепете всички проводници към клемната платка с горещо лепило.

Дъската вече е готова за употреба. Завършената дъска сега трябва да изглежда така: Фиг. 11.

Стъпка 12: Настройване на регистратора на данни за ползване

За да предотвратите преобръщане на вашия регистратор на данни в полето за регистриране на данни, както и за осигуряване на лесен достъп до комуникационните щифтове, препоръчваме да направите стабилизираща платформа. Платформата също така държи електрониката поне на няколко сантиметра от дъното на кутията, в случай на наводнение. Използваме 1,5 мм акрилен лист и го свързваме с регистратора на данни с 4 мм болтове, гайки и шайби (Фиг. 12).

Стъпка 13:

Използваме отворен код I2C капацитетен тип сензори за влажност на почвата. Закупуваме ги от Catnip Electronics (уебсайт по -долу). Те могат да бъдат закупени на Tindie и струват около 9 щатски долара за стандартния модел и около 22 долара за здравия модел. Използвали сме здравата версия в полеви експерименти. Те са много здрави и предлагат подобно представяне като много по -скъпи търговски алтернативи (няма да поставяме никого на Front Street, но вероятно познавате обичайните заподозрени).

Catnip Electronics I2C сензор, представен в този урок:

купувайте тук:

библиотека arduino:

библиотека arduino на Github:

Прикрепете жълтия проводник от сензора I2C към един от винтовите клеми A5. Прикрепете зеления проводник от I2C сензора към един от терминалите A4. Червените и черните проводници от сензора отиват съответно към клеми VCC и заземяване.

Поставете четири заредени NiMh батерии в кутията за батерии. Прикрепете червения (+) проводник към RAW щифта на регистратора на данни (т.е. RAW щифта на pro-mini платката) (но вижте раздела „пестене на енергия“по-долу). Прикрепете черния (-) проводник към един от заземяващите щифтове на регистратора на данни.

За дългосрочно използване на полето, прикрепете 6V 1W слънчев панел към регистратора. Слънчевият панел ще се използва за стартиране на регистратора на данни и зареждане на батерията през деня и работи дори при облачно небе (въпреки че снегът е проблем).

Първо, запойте диод Шотки ~ 2A на положителния извод на слънчевия панел. Това ще попречи на тока да потече обратно в слънчевия панел, когато няма слънчева радиация. Не забравяйте да направите това, в противен случай ще имате изтощени батерии за нула време.

Прикрепете терминала (+) от соларния панел (т.е. диода) към RAW щифта на регистратора (т.е. RAW щифта на pro-mini) и (-) терминала от слънчевия панел към една от земните терминали на регистратора.

Тази настройка позволява на вградения регулатор на напрежението в про-мини платката да регулира напрежението, идващо както от слънчевия панел, така и от батерията. Сега … ще кажа, че това не е идеална настройка за зареждане на NiMh батерии (трудно дори при перфектни условия). Въпреки това, използваните от нас слънчеви панели излъчват около 150 mA при условия на пълно слънце, което съответства на около 0,06 C (C = капацитетът на батерията), което се доказа за нас като прост, безопасен и надежден метод за зареждане за нашите дървосекачи. Накарахме ги да работят по този начин на полето до една година в Колорадо. Въпреки това, моля, вижте отказ от отговорност - нашите дървосекачи идват с абсолютно никаква гаранция или гаранция. Всеки път, когато използвате батерии или слънчеви панели на полето, рискувате да запалите пожар. Бъди внимателен. Използвайте този дизайн на свой собствен риск!

Закрепете регистратора на данни и батерията в устойчива на атмосферни влияния кутия (фиг. 13).

Стъпка 14: Спестяване на енергия

Често деактивираме светодиодите за захранване както на pro-mini, така и на регистратор на данни. Следите от тези светодиоди могат да бъдат внимателно изрязани с нож за бръснене (вижте връзката по -долу). Всеки светодиод консумира около 2.5mA ток при 5V (връзка по -долу). За много приложения обаче тази загуба на мощност ще бъде незначителна и изследователят може просто да остави светодиодите за захранване такива, каквито са.

www.instructables.com/id/Arduino-low-Proje…

Също така изпълняваме библиотеката „LowPower.h“(чрез „rocketscream“; връзката е дадена по -долу), която е много лесна за използване и значително намалява консумацията на енергия между интервалите на регистриране.

github.com/rocketscream/Low-Power

След като премахнете светодиодите за захранване от pro-mini и дъската за регистриране на данни и стартирате библиотеката LowPower.h (вижте „кода“по-долу), регистраторът ще консумира ок. 1mA ток при 5V, докато спите. Работейки едновременно с три I2C сензора, регистраторът в режим на заспиване (между итерациите на вземане на проби) консумира около 4,5 mA при 5V и около 80 mA при вземане на проби. Въпреки това, тъй като вземането на проби става много бързо и доста рядко, токовото захранване от 80 mA не допринася значително за изтощаването на батерията.

Повече енергия може да се спести, когато не използвате слънчеви панели, като свържете (+) клемата на батерията директно към VCC щифта на регистратора. Въпреки това, свързването директно към VCC, а не към RAW щифта, избягва бордовия регулатор на напрежението и токът към сензорите няма да бъде почти толкова постоянен, колкото би бил направен през регулатора. Например, напрежението ще намалее, когато батерията се изтощава в продължение на дни и седмици, а в много случаи това ще доведе до значителни промени в показанията на сензора (в зависимост от това какви сензори използвате). Не свързвайте соларен панел директно към VCC.

Стъпка 15: Код

Включваме две скици за стартиране на регистратора на данни с три I2C сензора за влажност на почвата. Първата скица „logger_sketch“ще вземе проби от всеки сензор и ще регистрира данните за капацитета и температурата на sd картата на всеки 30 минути (но може лесно да бъде променена от потребителя). Втората скица „ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress“ще позволи на потребителя да присвои различни I2C адреси на всеки от сензорите, така че те да могат да се използват едновременно от регистратора на данни. Адресите в 'logger_sketch' могат да се променят на редове 25, 26 и 27. Библиотеките, необходими за стартиране на сензора, могат да бъдат намерени в Github.