Alaska Datalogger: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Aljaska je na robu napredujočih podnebnih sprememb. Njen edinstven položaj, saj ima precej nedotaknjeno pokrajino, poseljeno z različnimi kanarskimi premogovniki, omogoča številne raziskovalne možnosti. Naš prijatelj Monty je arheolog, ki pomaga pri taboriščih za otroke v domorodnih vaseh, raztresenih po vsej državi--Culturalalaska.com. S temi otroki je gradil predpomnilnike za zgodovinsko shranjevanje hrane in želel način za spremljanje temperature, ki bi ga lahko pustil približno 8 mesecev pozimi. Predpomnilnik hrane na Aljaski je zasnovan tako, da preprečuje vstop medveda in ga je mogoče zakopati ali zavarovati v majhni kabini podobni strukturi na drogovih. Na žalost zaradi segrevanja podnebja mnogi od teh priročnih modelov hladilnikov to poletje bolj spominjajo na mikrovalovno pečico-res je tukaj res vroče! Obstaja veliko komercialnih strojev za zapisovanje podatkov, vendar je Aljaska potrebovala svojo lastno blagovno znamko: naredi vodotesno, dva vodotesna senzorja na dolgih linijah, ki bi lahko bila v predpomnilniku, in drugega za polaganje na površino, nekaj, kar je mogoče zgraditi za otroke s programom STEM, minimalno vzdrževanje, dolgotrajna baterija, enostaven prenos s kartice SD, 3D tiskanje, polnjenje, ura v realnem času in poceni.

Zasnova je popolnoma natisljiva s katerim koli 3D tiskalnikom, jaz pa sem naredil dizajn za tiskano vezje, ki ga lahko naročite in napolnite z enostavnimi komponentami. Baterija je generična 18650, ki naj bi zdržala približno eno leto z 12 -kratnimi odčitki na dan, polnjenje pa se izvede tako, da za en dan priključite nekaj energije. Zasnovan je (Fusion 360) okoli O-obroča, ki se uporablja v hišnih čistilcih vode, zato ga je enostavno dobiti, s silicijevo maščobo in zategovanjem dobro nameščenih vijakov pa bi moral zaščititi zimo na Aljaski, če bo letos….

1. korak: Zberite svoje zaloge

Čudoviti modeli podjetja Adafruit sestavljajo večino komponent na plošči-so nekoliko dražji, vendar so zelo uporabni in zanesljivi. (Nimam finančnih vezi z nobenim podjetjem …) Za 3D dele sem uporabil tiskalnik Creality CR10. Dve stikali sta vodotesni.

1. Vktech 5 kosov 2M vodotesna digitalna sonda za temperaturno temperaturo DS18b20 2 USD

2. Adafruit DS3231 Precision RTC Breakout [ADA3013] 14 USD

3. Adapruit TPL5111 Časovnik z nizko porabo časa 5 USD

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger 22 USD Lahko uporabite tudi različico MO, vendar je nivo napolnjenosti baterije na drugem zatiču in ga morate spremeniti v programski opremi.

5. IZOKEE 0,96 I2C IIC 12864 128X64 slikovnih pik OLED 4 USD

6. Robustno stikalo za vklop/izklop kovine z modrim LED obročem - 16 mm modro za vklop/izklop 5 USD

7. Robusten kovinski gumb z modrim LED obročem - 16 mm modri trenutek 5 USD

8. Različne hitre povezave za enostavno montažo

9. 18650 baterija 5 USD

10. Captain O-Ring-Zamenjava vodnega filtra Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF

2. korak: Zgradite ga

Zasnova ohišja je zgrajena okoli lahko dostopnega o-obroča iz standardnega filtra za vodo celotne hiše Westinghouse. Obroč zdrsne v utor, namazan s silikonom, med dvema natisnjenima polovicama ohišja. Na dnu ohišja je prostor za baterijo 18650 in dve vodotesni stikali-na voljo je tudi luknja za izhod kablov za tempirne sonde. Dve datoteki za zgornjo in spodnjo polovico sta spodaj.

Spodnji del zaključimo tako, da vzamemo približno 4 mm najlonske vijake enakovredne velikosti in odstranimo njihove glave ter jih cementiramo v nosilne stebre, ki so jih izvrtali. Uporabite primerno dolžino, tako da jih najlonske matice na vrhu prekrivajo le, ko sta obe polovici združeni. Zgornji in spodnji del morata biti natisnjeni s podporo. Zgornji del zaključimo z lepljenjem v okroglo plastično okno iz tankega leksana.

Korak: Povežite ga

Sestavljanje tiskanega vezja je precej preprosto. Desko sem oblikoval v Eaglu in jo poslal v PCBway v izdelavo-iskreno najcenejša stvar doslej. Če želite, da to enostavno izvedete, sledite diagramu vezja v datoteki Brd. Majhen LED zaslon je pritrjen prek priključkov I2C na plošči skupaj z napajanjem in ozemljitvijo. Srce sistema je TPL5111, ki je priključen neposredno na baterijo in je ves čas vklopljen. Ima izbirni časovnik (spremenljiv upor), ki prebudi sistem vsake 2 uri na vsako sekundo, tako da omogoči vklopni zatič na modulu Feather. RTC komunicira z istim vodilom I2C kot LED-imajo različne naslove. Pero je s kablom JST prek stikala za vklop/izklop povezano tudi z baterijo 18650, da izklopi vse napajanje sistema. To omogoča vgrajeno polnjenje s peresom, ko je baterija skoraj prazna, tako da v pero priključite mikro USB. Kadar koli naložite novo programsko opremo v Feather, ne pozabite zagnati TPL5111 s pritiskom na gumb, sicer se pero ne bo odzvalo na zagonski klic USB. Gumb je zasnovan za napajanje LED zaslona le, ko je pritisnjen, in tudi za pošiljanje visokega signala na TPL5111, ki omogoča vklop perja tako dolgo, dokler pritisnete gumb. To se naredi za omejitev časa, ko je zaslon vklopljen - uporablja se samo za preverjanje stanja tempirnih sond, ravni baterije in časa/datuma ter datoteke velikosti, ki jo gradite. Zadnji del ožičenja sta dve sondi, ki sta nameščeni skozi zadnje mesto izvrtanja na spodnji polovici. Za lažje odstranjevanje so bili povezani s 3 -polnimi konektorji JST. Pozabil sem postaviti 4,7K upor na ploščo za povezavo podatkovnega in napetostnega zatiča na vodilo temperaturnega senzorja. To je treba narediti na eni od priključnih točk senzorja na plošči-označeni so, tako da mora biti enostavno. Oba gredo na isti pin GPIO na perju, zato je potrebna le ena povezava upora.

4. korak: Programirajte ga

Program je zelo enostaven za razumevanje. Knjižnica SD je namenjena uporabi datoteke kartice SD, ki je vgrajena v pero. Knjižnici OneWire in Dallas Temp sta namenjeni odstranjevanju enožičnih odčitkov s tempirnih sond. DonePin mora obvestiti TPL5111, da so vsi odčitki podatkov končani in je v redu onemogočiti pero. VBatpin je zatič na perju, ki ima razdelilnik napetosti za odčitavanje vrednosti Lipo baterije. Knjižnica Asciiwire naj upravlja LED zaslon. V tem primeru je OneWireBus GPIO pin 6. Datotečni sistem SD za ta zapisovalnik podatkov nastavi datoteko ANALOG02. TXT za zbiranje vseh podatkov. Vsakič odpre isto datoteko in jo samo doda. Če se želite znebiti starih podatkov, morate vzeti čip iz nosilca kartice SD in ga prenesti v računalnik-na primer v preglednico EXCEll. To preprosto naredite z razdelkom za uvoz podatkov PODATKOV. Datoteke se nato odstranijo iz čipa in ko jih pero ponovno odpre, zgradi novo. Sledi nastavitev časa/datuma za RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); odstranite znake komentarjev, da nastavite svoj RTC na čas zagona, in nato znova programirajte čip s to vrstico, komentirano, tako da naslednjič, ko se računalnik zažene, ne bo znova uporabil istega časa zagona, namesto da dovoli časovniku, ki podpira baterijo, da ga napolni in. Odsek loop () odpre datoteko SD, dobi datum/čas, prebere in pretvori oba senzorja, izračuna raven napolnjenosti baterije in jo zapiše na kartico SD. Nato naredi donePin visoko, da zapre zaporedje.

5. korak: Uporaba

Baterijo napolnite tako, da vstavite pero v vtičnico MicroUSB. LED za polnjenje sveti, dokler ni popolnoma napolnjen-počasi. V držalo za čipe je vstavljena sveža kartica SD brez ANALOG02. TXT. Pokrov je nameščen in pet matic privijemo proti gumijastemu tesnilu. Gumb za vklop je vklopljen in po približno 4 sekundah pritisnete gumb. Najprej se bo hitro prikazala privzeta temperatura, po brisanju zaslona pa bosta prikazana T1 in T2 kot izhoda temperaturnih sond. Enega lahko ogrejete z roko, da ga označite kot T1 in T2. Na zaslonu bodo prikazane tudi ura, minuta, sekunda, dan, mesec in leto branja, pa tudi raven napolnjenosti baterije in kako velika je vaša datoteka na tej točki. Ta pregled se opravi, da se prepriča, da vse dobro teče, preden ga zapustite 8 mesecev. Spustite gumb in postavite sonde na mesto, kjer želite izvesti meritve temperature. So vodotesni in upajmo, da je to vaš stroj. Začetni izhod teh strojev bo v Iliamni na Aljaski, kjer bo pod zemljo do naslednjega aprila. Pri zgodnjih testiranjih je bilo ugotovljeno, da je ta velikost baterije dovolj dobra vsaj 1 1/2 leta pri 12 odčitkih na dan, vse zaradi povečanja moči TPL5111. Študije globalnega segrevanja so zelo pomembne za vse, s katerimi se ukvarjate-pojdite ven in naredite nekaj znanosti!