Устройство за слънчево излъчване (SID): слънчев сензор на базата на Arduino: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Устройството за слънчево излъчване (SID) измерва яркостта на слънцето и е специално проектирано да се използва в класната стая. Те са изградени с помощта на Arduinos, което им позволява да бъдат създадени от всички - от прогимназистите до възрастните. Тази инструкция е създадена от учителите 2017-2018 г. в програмата QESST в ASU.

Стъпка 1: Съберете консумативи

SIDCost анализ

1. Arduino (нано беше използван за този проект) $ 19.99/5 = $ 4.00

2. Макет $ 3.99/6 = $ 0.66

3. Резистор 4.7K ohm $ 6.50/100 = $ 0.07

4. Резистор 2,2 ома $ 4/100 = 0,04 $

5. 1 двукраен RCA кабел $ 6/3 = $ 2,00

6. Температурна сонда $ 19.99/10 = $ 2.00

7. Слънчев сензор $ 1.40/1 = $ 1.40

8. Четири (4) джъмпер кабела $ 6.99/130 = $ 0.22 (в момента не са налични, но са налични и други опции)

9. Поялник и спойка

10. Резачки за тел

Общо $ 6,39

За да създадете своя собствена кутия (вместо да я отпечатвате 3D), ще ви трябва също:

1. Черна кутия $ 9.08/10 = $ 0.91

2. Два (2) RCA женски входа $ 8.99/30 = $ 0.30

3. Свредло, размер 6 бит и стъпаловидно свредло

Общо $ 1,21

Кумулативни общо $ 7.60

Стъпка 2: Изграждане на вашия случай

Тъй като се очаква учениците от К-12 да използват тези сензори, е полезно всички проводници да бъдат затворени в кутия. Едната страна на кутията има по -голям отвор за подаване към компютъра, а другата има два отвора за RCA женски входове. Използвайте свредло с размер 6, за да пробиете отворите за RCA входовете, и стъпаловидно свредло, за да пробиете отвор за захранването на компютъра. Вашата дъска и Arduino трябва да бъдат удобно включени, така че вероятно би било разумно да измерите къде трябва да са дупките, преди да ги пробиете. След като това бъде постигнато, можете да завиете вашите RCA входове. Ако решите да не включите температурен сензор в този проект, ще ви трябва само един вход RCA и можете да пробиете съответно.

Вашият Arduino трябва да бъде натиснат в чертежа, както е показано на снимката. Планчетата, използвани в този проект, имат лепкаво дъно, така че след като кутията е пробита, може да бъде полезно да залепите макетната платка към кутията, за да помогнете на организацията.

Ако имате достъп до 3D принтер, можете алтернативно да отпечатате кутия за SID.

Стъпка 3: Свържете вашите потенциални клиенти към RCA входовете

Свържете два джъмпер кабела към всеки RCA вход. Въпреки че тези проводници могат да бъдат запоени към входовете, по -бързо и лесно е просто да се свие проводника около входа. Уверете се, че нито един непокрит проводник не се допира един до друг, или веригата ви може да се скъси. В този случай жълтите и сините проводници са свързани към земята, докато червените и зелените проводници са свързани към проводниците. Тези цветове не са необходими за изграждането на устройството, но правят по -лесно да се види как проводниците са свързани към Arduino.

Стъпка 4: Подгответе вашия RCA кабел

Нарежете двустранния (мъжки към мъжки) RCA кабел наполовина и отстранете около сантиметър от всяка страна на кабела. Усучете заедно външните проводници, които действат като проводник, след това отстранете и завъртете заедно вътрешните проводници, които са заземени (на тези снимки заземените проводници първоначално са заобиколени от бял проводник, въпреки че цветът на покритието често зависи от цвета на RCA кабела). Направете това за двата проводника. Те ще свържат вашите RCA входове с вашите слънчеви и температурни сензори.

Стъпка 5: Изградете своя слънчев сензор

Панелите, използвани в този процес, са евтини, но често имат проводници, които лесно падат. Добра идея е да закрепите кабелите с парче електрическа лента, за да отстраните този проблем.

Отстранете един инч тел от проводниците от слънчевия панел, които в този случай са жълти (положителни) и кафяви (отрицателни). Завъртете заедно края на 2.2 омов резистор, проводника от RCA кабела и положителния край на панела (тук в жълто). Усучете заедно отрицателния край на слънчевия панел (тук в кафяво), земята на RCA кабела (тук в бяло) и другата страна на резистора. Обърнете внимание, че резисторът е паралелен тук.

Запоявайте заедно проводниците от панела и RCA кабела. Устройството няма да работи правилно, ако проводниците и заземяването се пресичат, затова използвайте електрическа лента или термосвиване, за да затворите проводниците.

Стъпка 6: Свържете вашия слънчев сензор

При този модел слънчевият сензор е свързан към десния женски вход RCA, който има зелен (оловен) и син (заземен) кабел. Въпреки че можете да използвате всеки RCA вход, това ще ви попречи да пресичате проводниците към противоположната страна на Arduino.

Включете проводника (тук в зелено) към щифта Arduino A5. Свържете заземяващия проводник (тук в синьо) към заземяващия (GND) щифт от аналоговата страна (всички щифтове от тази страна на Arduino започват с A).

Ако завършите този проект и слънчевият сензор отчита 0 волта, опитайте да смените заземяването и проводниците. Ако сензорът е запоен неправилно, може да се наложи да ги смените.

Въпреки че на тези снимки има резистор, не е нужно да включвате резистор, ако решите да не включите температурен сензор.

Стъпка 7: Изградете своя температурен сензор

Тъй като изходното напрежение на слънчевите клетки се колебае толкова силно с топлината, температурният сензор е полезен при определяне колко добре може да работи слънчевият сензор. Можете обаче да изберете да изградите това устройство без температурната сонда и то все още ще функционира доста добре като слънчев сензор.

Инструкции за избор на термометър:

Отстранете инч тел за всеки от трите проводника, излизащи от температурната сонда. Завийте жълтите и червените проводници заедно. Завъртете черните проводници (заземени) нагоре. Използвайки втория си RCA кабел, завъртете черните (заземени) проводници от температурния сензор заедно с белите (заземени) проводници от RCA кабела. Запояйте заедно и увийте с електрическа лента или термосвиване. Завъртете червения и жълтия проводник от температурната сонда към проводниците на кабела RCA. Запояйте и увийте с електрическа лента или термосвиване.

Стъпка 8: Свържете температурния си сензор

Инструкции за избор на термометър:

При този модел сензорът за температура е в левия RCA вход, който има червени (оловни) и жълти (заземени) проводници.

Огънете страните на и свържете 4.7k ом резистор от 5V щифта към D2 щифта на макета (ще видите етикетите за тях на Arduino, но всъщност ще включите резистора в макета).

Свържете заземяващия кабел (жълт) към заземяващия (gnd) щифт до D2.

Във втората колона на D2 щифта включете кабела на проводника (тук в червено). Тази настройка позволява на тока да тече през резистора, преди да бъде прочетен от Arduino.

Стъпка 9: Програмирайте вашия Arduino

Това е кодът, използван в този проект. Той извежда напрежение във волта и температура в Целзий, използвайки серийния монитор. Ако този код не работи веднага, опитайте да смените проводника и земята за вашия слънчев сензор.

Ще трябва да изтеглите библиотеките на Dallas Temperature (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) и One Wire (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) и да ги включите в вашата програма arduino.

const int sunPin = A5; // конектор за използване на платката Arduino

float sunValue = 0; // декларираме променливата

float avgMeasure (int pin, float scale, int num) {analogRead (pin); // отхвърляме забавянето на първата стойност (2); поплавък x = 0; for (int count = 0; count <num; count ++) {x = x+analogRead (pin); // забавяне (5); } x = x / брой; връщане (мащаб x *); }

#include #include // Кабелът за данни е включен в пин 2 на Arduino #define ONE_WIRE_BUS 2 // Настройка на екземпляр на oneWire за комуникация с всякакви устройства на OneWire // (не само на Maxim/Dallas температурни интегрални схеми) OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS); // Предаваме нашата справка за oneWire към температурата в Далас. Даларски сензори за температура (& oneWire); void setup () {analogReference (INTERNAL); // използваме референтния 1.1 V Serial.begin (115200); // комуникира на 115200. По -бързо от стандарта на 9600 Serial.print ("Voltage"); // Заглавие за напрежението Serial.print (""); // дистанционер Serial.print ("Температура"); // Заглавие за температурния сензор

// Стартирайте библиотеката sensors.begin ();}

void loop () {sunValue = avgMeasure (sunPin, 1.0, 100); // извикваме подпрограмата, за да направим 100 измервания средно sunValue = sunValue * 1.07422; // Преобразува броя на Arduino в напрежение, тъй като има 1024 броя и 1.1V. sensors.requestTemperatures (); // Изпратете командата за получаване на температури Serial.println (""); // започва нов ред Serial.print (sunValue); // извежда напрежението Serial.print (""); // интервал Serial.print (sensors.getTempCByIndex (0)); // извежда температурното забавяне (1000); // чете данните веднъж всяка секунда.

}