Naprava za sončno obsevanje (SID): sončni senzor na osnovi Arduina: 9 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:06

Naprava za sončno sevanje (SID) meri svetlost sonca in je posebej zasnovana za uporabo v razredu. Zgrajeni so z uporabo Arduinosa, kar jim omogoča, da jih ustvarijo vsi, od srednješolcev do odraslih. To navodilo so izdelali učitelji za obdobje 2017–2018 v programu QESST na ASU.

Korak: Zberite zaloge

Analiza stroškov SIDCost

1. Arduino (za ta projekt je bil uporabljen nano) 19,99 USD/5 = 4,00 USD

2. Okvir 3,99 USD/6 = 0,66 USD

3. 4,7K ohmski upor 6,50 USD/100 = 0,07 USD

4. 2,2 ohmski upor 4 USD/100 = 0,04 USD

5. 1 dvosmerni kabel RCA 6 USD/3 = 2,00 USD

6. Temperaturna sonda 19,99 USD/10 = 2,00 USD

7. Solarni senzor 1,40 USD/1 = 1,40 USD

8. Štirje (4) mostični kabli 6,99 USD/130 = 0,22 USD (trenutno niso na voljo, vendar so na voljo druge možnosti)

9. Spajkalnik in spajkanje

10. Rezalniki žice

Skupaj 6,39 USD

Če želite ustvariti lastno škatlo (namesto 3D tiskanja), boste potrebovali tudi:

1. Črna škatla 9,08 USD/10 = 0,91 USD

2. Dva (2) ženska vhoda RCA 8,99 USD/30 = 0,30 USD

3. Vrtalnik, velikost 6, in koračni sveder

Skupaj 1,21 USD

Skupno skupaj 7,60 USD

2. korak: Oblikovanje vašega primera

Ker naj bi študenti K-12 uporabljali te senzorje, je koristno, da so vsa ožičenja zaprta v škatli. Na eni strani škatle je večja luknja za vnos v računalnik, na drugi strani pa dve luknji za vhode ženskih RCA. S svedrom velikosti 6 izvrtajte luknje za vhode RCA in s koračnim svedrom izvrtajte luknjo za napajanje računalnika. Ohišje in Arduino morate udobno priključiti, zato bi bilo verjetno pametno izmeriti, kje morajo biti luknje, preden jih izvrtate. Ko to dosežete, lahko priklopite vhode RCA. Če se v ta projekt ne vključite temperaturnega senzorja, potrebujete le en vhod RCA in lahko ustrezno vrtate.

Arduino morate pritisniti na ploščo, kot je prikazano na sliki. Omarice, uporabljene v tem projektu, imajo lepljivo dno, zato je lahko po vrtanju škatle koristno, da ploščo pritrdite na škatlo, da pomagate organizaciji.

Če imate dostop do 3D tiskalnika, lahko natisnete tudi polje za SID.

3. korak: Povežite svoje vodi na vhode RCA

Priključite dva mostična kabla na vsak vhod RCA. Čeprav bi lahko te žice spajkali na vhode, je hitreje in lažje preprosto stisniti žico okoli vhoda. Prepričajte se, da se nobena nepokrita žica ne dotika drug drugega, sicer lahko pride do kratkega stika vašega vezja. V tem primeru sta rumena in modra žica povezana z ozemljitvijo, rdeča in zelena žica pa s kabli. Te barve niso potrebne za konstrukcijo naprave, vendar olajšajo ogled, kako so žice povezane z Arduinom.

4. korak: Pripravite kabel RCA

Dvostranski (moški do moški) RCA kabel prerežite na pol in odstranite približno centimeter od vsake strani kabla. Zvite zunanje žice, ki delujejo kot vodilo, nato odstranite in zvijte notranje žice, ki so ozemljene (na teh slikah so ozemljene žice sprva obdane z belo žico, čeprav je barva premaza pogosto odvisna od barve kabel RCA). Naredite to za obe žici. Ti bodo povezali vaše RCA vhode s solarnimi in temperaturnimi senzorji.

5. korak: Zgradite svoj sončni senzor

Plošče, uporabljene v tem postopku, so poceni, vendar imajo pogosto kable, ki zlahka odpadejo. Za odpravo te težave je dobro, da kable pritrdite s kosom električnega traku.

Odstranite centimeter žice z žic s solarnih plošč, ki so v tem primeru rumene (pozitivne) in rjave (negativne). Zavrtite konec 2,2 ohmskega upora, vodnik kabla RCA in pozitivni konec plošče (tukaj v rumeni barvi). Zavrtite negativni konec sončne plošče (tukaj v rjavi barvi), ozemljitev kabla RCA (tukaj v beli barvi) in drugo stran upora. Upoštevajte, da je upor tukaj vzporeden.

Spajate žice s plošče in kabla RCA skupaj. Naprava ne bo delovala pravilno, če se vodijo ozemljitvene in ozemljitvene žice, zato ožičite žice z električnim trakom ali s termoskrčanjem.

6. korak: Priključite sončni senzor

Pri tem modelu je solarni senzor priključen na desni ženski vhod RCA, ki ima zelene (svinčene) in modre (ozemljitvene) kable. Čeprav lahko uporabite kateri koli vhod RCA, vam to prepreči, da bi morali prečkati žice na nasprotno stran Arduina.

Priključite vodilni kabel (tukaj zelene barve) na zatič Arduino A5. Priključite ozemljitveni kabel (tukaj v modri barvi) na ozemljitveni (GND) zatič na analogni strani (vsi zatiči na tej strani Arduina se začnejo z A).

Če končate ta projekt in sončni senzor bere 0 voltov, poskusite zamenjati ozemljitvene in vodilne žice. Če je bil senzor napajno spajkan, ga je treba morda zamenjati.

Čeprav je na teh slikah upor, vam ni treba vključiti upora, če ne želite vključiti temperaturnega senzorja.

7. korak: Zgradite svoj temperaturni senzor

Ker izhodna napetost sončnih celic s toploto tako močno niha, je temperaturni senzor v pomoč pri ugotavljanju, kako dobro deluje sončni senzor. Lahko pa se odločite za izdelavo te naprave brez temperaturne sonde in bo še vedno delovala dobro kot sončni senzor.

Neobvezna navodila za termometer:

Odstranite centimeter žice za vsako od treh žic, ki prihajajo iz temperaturne sonde. Rumeno in rdečo žico zvijte skupaj. Črne žice (ozemljitev) privijte ločeno. Z drugim kablom RCA zvijte črne (ozemljene) žice s temperaturnega senzorja skupaj z belimi (ozemljitvenimi) žicami iz kabla RCA. Spajkajte skupaj in zavijte z električnim trakom ali toplotno skrčljivo. Rdečo in rumeno (svinčeno) žico zasukajte od temperaturne sonde do vodilnih žic na kablu RCA. Spajkajte in zavijte z električnim trakom ali toplotno skrčljivo.

8. korak: Priključite temperaturni senzor

Neobvezna navodila za termometer:

Pri tem modelu je temperaturni senzor na levem vhodu RCA, ki ima rdeče (vodilne) in rumene (ozemljitvene) kable.

Upognite stranice in priključite 4,7 k ohmski upor s 5V zatiča na D2 zatič na plošči (na Arduinu boste videli oznake za to, vendar boste upor dejansko priklopili na ploščo).

Ozemljitveni kabel (rumen) priključite na ozemljitveni (gnd) zatič poleg D2.

Na drugi stolpec zatiča D2 priključite vodilni kabel (tukaj rdeče). Ta nastavitev omogoča, da tok teče skozi upor, preden ga Arduino prebere.

9. korak: Programirajte svoj Arduino

To je koda, uporabljena v tem projektu. S pomočjo serijskega monitorja oddaja napetost v voltih in temperaturo v Celzijusih. Če ta koda ne deluje takoj, poskusite zamenjati kabel in ozemljitev solarnega senzorja.

Prenesti morate knjižnici Dallas Temperature (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) in One Wire (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) in jih vključiti v vaš arduino program.

const int sunPin = A5; // priključek za uporabo na plošči Arduino

float sunValue = 0; // razglasimo spremenljivko

float avgMeasure (int pin, float scale, int num) {analogRead (pin); // zavržemo zamudo prve vrednosti (2); plovec x = 0; for (int count = 0; count <num; count ++) {x = x+analogRead (pin); // zakasnitev (5); } x = x / število; return (x * lestvica); }

#include #include // Podatkovna žica je priključena na pin 2 na Arduinu #define ONE_WIRE_BUS 2 // Nastavite primerek oneWire za komunikacijo s poljubnimi napravami OneWire // (ne samo z Maxim/Dallas temperaturnimi IC) OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS); // Prenesite referenco oneWire na temperaturo v Dallasu. Senzorji temperature Dallas (& oneWire); void setup () {analogReference (INTERNAL); // uporabite 1,1 V referenčni Serial.begin (115200); // komuniciramo na 115200. Hitreje od standarda 9600 Serial.print ("napetost"); // Naslov za napetost Serial.print (""); // presledek Serial.print ("Temperatura"); // Naslov za temperaturni senzor

// Zaženite knjižnico sensors.begin ();}

void loop () {sunValue = avgMeasure (sunPin, 1.0, 100); // pokličemo podprogram za 100 meritev povprečnega sunValue = sunValue * 1.07422; // Pretvori števila Arduina v napetost, saj je 1024 števcev in 1,1V. sensors.requestTemperatures (); // Pošljite ukaz, da dobite temperature Serial.println (""); // začnite novo vrstico Serial.print (sunValue); // oddaja napetost Serial.print (""); // presledek Serial.print (sensors.getTempCByIndex (0)); // oddaja temperaturno zakasnitev (1000); // prebere podatke enkrat na sekundo.

}