محطة طقس شخصية لإنترنت الأشياء من جزيئات فوتون: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

اللوازم

• جسيم الفوتون
• [اختياري] 2.4 جيجا هرتز هوائي u. FL
• SparkFun OpenLog
• SparkFun فوتون درع الطقس
• عدادات الطقس SparkFun
• جهاز استشعار درجة الحرارة مقاوم للماء DS18B20 من دالاس
• مستشعر رطوبة التربة من SparkFun
• مستشعر الضوء فوق البنفسجي SparkFun Qwiic VEML6075
• 3.5W الألواح الشمسية
• SparkFun Sunny Buddy
• شاشة ستيفنسون ثلاثية الأبعاد مخصصة
• طقم لحام
• حفنة من سلك العبور أحادي النواة
• طرف برغي ثنائي السنون
• بعض رؤوس الذكور والإناث
• 22 مسامير غير قابلة للصدأ 3 مم
• 44 صواميل غير قابلة للصدأ 3 مم
• 3 قضبان ملولبة من الفولاذ المقاوم للصدأ 6 مم
• 9 6 مم صواميل غير قابلة للصدأ

الخطوة 1: الأجهزة

تحضير

درع الطقس كما هو موضح في دليل ربط Sparkfun ، قم بقطع لوحة العبور RAW Power Select على ظهرها من VREG وقم بتلحيمها إلى Photon_VIN لإعادة توجيه خط الطاقة الوارد إلى منظم الجهد الداخلي للفوتون لتقليل استهلاك الطاقة أثناء النوم ، والذي يمثل بالضبط نصف الانتشار الوقت سيحد هذا من جهد الدخل بين 3.6 و 5.5 فولت ، لكن خط الطاقة يقع في المكان المناسب تمامًا مع 3.7 فولت من بطارية LiPo عبر Sunny Buddy.

تأكد أيضًا من توصيل وصلة العبور 3.3V Disable أدناه: وإلا فلن تتلقى المستشعرات الموجودة على اللوحة أي طاقة من خط 3.3V ، مما يجعلها منفصلة بشكل فعال عن الفوتون. كلاً من الطاقة الخارجية و USB لتجنب التعارضات ، وهذا بالفعل هو الموقف الوحيد الذي يسمح لأجهزة الاستشعار الموجودة على متن الطائرة بتلقي الطاقة والعمل بشكل صحيح. لا تقلق إذا كان عليك توصيل كبل USB بالفوتون الخاص بك من أجل بعض المراقبة التسلسلية: لقد جربته بنفسي عدة مرات ، وقد نجا الفوتون دائمًا من الأمان دون أي ضرر. ربما لا تترك الأمر لساعات وساعات على هذا النحو. تحقق من مخطط الدرع إذا كنت مهتمًا بمزيد من التفاصيل.

عند الدوران حول الدرع ، تأكد من توصيل وسادة العبور I2C PU على اليمين. يتطلب ناقل I2C ، الذي يتضمن أجهزة الاستشعار الموجودة على متن الطائرة ، مقاومة سحب محددة جيدًا وفقًا لمعيار البروتوكول ، ووجود أي سحب آخر ستمنع القيمة من التعرف على الأجهزة الطرفية: كقاعدة عامة ، يجب توصيل زوج واحد فقط من مقاومات السحب في الناقل. ستشمل مجموعة المستشعرات مستشعرًا آخر على الحافلة - مستشعر الضوء فوق البنفسجي - ولكن كجهاز طرفي I2C ، يأتي هذا أيضًا مع اثنين من مقاومات السحب ، وأوصي بفصلها بدلاً من ذلك: على الأقل في هذا المشروع ، يمكن استخدام الدرع بمفرده ، بينما لن يتم استخدام مستشعر الأشعة فوق البنفسجية بدون الدرع.

يعد لحام طرف لولبي على موصلات الطاقة وبعض وصلات العبور النسائية على الموصلات الطرفية فكرة جيدة أيضًا ، وأوصي بها للنمطية: يمكن أن تكون ميزة الاتصال السريع وفصل الاتصال مفيدة حقًا في استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو الإصلاحات أو الترقيات. للحصول على أفضل ملاءمة وإدارة أفضل للكابلات ، تأكد من توصيل الكابلات الجانبية الموجودة في الخلف كما هو موضح في الصور ، كما أنني قمت بلحام وصلات العبور على فتحات تمديد فوتون لمزيد من الوحدات النمطية ، ولكن هذا ليس مطلوبًا لأن هذه المسامير غير مستخدمة حاليًا.

OpenLogCut وقم بقص 4 خيوط قصيرة من الأسلاك ، وقم بلحامها في OpenLog كما هو موضح في الصور. إنها ليست رؤوس توصيل ، لكنني وجدت أن هذا هو الحل الأفضل لمثل هذا الاتصال القصير. إذا كنت تفكر في لحام بعض دبابيس الرأس الذكرية على السبورة وربطها بالرؤوس الأنثوية للدرع ، للأسف ، تمنع تخطيطات الدبوس المختلفة على الواجهتين هذه الفكرة الرائعة من أن تكون قابلة للتطبيق.

مستشعر الضوء فوق البنفسجي: قم بقص وتقليم 4 خيوط أخرى من الأسلاك ، لفترة أطول بكثير هذه المرة ، ولحامها بموصلات اللوحة كما هو موضح في الصور. هذا ، معرض للعناصر وليس محميًا بواسطة العلبة. أوصي أيضًا بربط الأسلاك كما فعلت من أجل اتصال أكثر نظافة وعملية. الطرف الآخر ، بدلاً من ذلك ، هو المكان المناسب لرؤوس العبور: لحام 4 دبابيس ذكور للتأكد من أن الاتصال يتم تأمينه وترتيبه على النحو المنشود على الأسلاك الطويلة. تأكد من احترام الترتيب: كما يذهبون على الدرع ، GND VCC SDA SCL.

أوصي أيضًا بطلاء جهات الاتصال الملحومة و Power LED بعازل سائل: تم تصميم الطلاء المطابق خصيصًا لهذا الغرض ، لكن طلاء الأظافر الصافي سيفعله في لمح البصر ، وهذا ما استخدمته. على الرغم من "سقف" PMMA الذي سيغطي السبورة ، إلا أنه سيظل معرضًا للعوامل الجوية ، وتفضل أن تكون آمنًا على آسف. تأكد من عدم تغطية مستشعر الضوء فوق البنفسجي نفسه - الشريحة السوداء في منتصف اللوحة - خاصةً إذا كنت تستخدم طلاءًا مطابقًا: معظم المركبات هي الأشعة فوق البنفسجية الفلورية ، مما يعني أنها تمتص جزءًا من الضوء جهاز الاستشعار يحاول الالتقاط ، وبالتالي يتداخل مع قراءاته. من ناحية أخرى ، تعد مادة PMMA واحدة من أكثر المواد الشفافة للأشعة فوق البنفسجية المتاحة بشكل عام ، وسوف تحمي المستشعر بشكل كافٍ من العناصر مع الحفاظ على تأثيرها على قياساتها إلى الحد الأدنى.

مستشعر رطوبة التربة: قم بقص أطراف الكبل ذي الثلاثة حبال ، ولحمها بموصلات اللوحة كما هو موضح في الصور. وعلى الطرف الآخر ، جندى 3 دبابيس ذكرية لاتصال أفضل. مرة أخرى ، تأكد من احترام الترتيب: GND A1 D5. بالنسبة لهذا المستشعر أيضًا ، تأكد من تغطية جهات الاتصال والدوائر الموجودة على اللوحة بعازل سائل: على عكس مستشعر الضوء فوق البنفسجي ، فلن يتم تغطيته بأي شيء وسيتعرضون تمامًا للعوامل الجوية ، لذا يلزم توفير مستوى جيد من الحماية.

مستشعر درجة حرارة التربة قم بقص أطراف الكبل ، ومرة أخرى ، قم بتثبيتها في 3 دبابيس ذكر بالترتيب: GND D4 VCC. يتم عادةً ترميز الأسلاك ذات النهايات المغلقة باللون الأسود: BLACK = GND WHITE = SIG RED = VCC.

لقد قمت بلحام اثنين من رؤوس العبور الأنثوية بموصلات الحمل الثانوية الموجودة على اللوحة ، ولكن انتهى بي الأمر في النهاية بعدم استخدامها ، لذلك هذا ليس ضروريًا.

هوائي خارجي: ما عليك سوى لصق الهوائي على الجانب السفلي للقطعة الأساسية ، أو في أي مكان آخر يناسب عامل الشكل الخاص بها.

معايرة

مستشعر رطوبة التربة: هذا هو المستشعر الذي يحتاج إلى معايرته أكثر من غيره ، ومن المهم معايرته مع التربة التي سيتم مراقبتها بمجرد نشره.

للمساعدة في ذلك ، قمت بتجميع برنامج بسيط يسمى calibrator.ino: فقط قم بتجميعه ووميضه على الفوتون الخاص بك ، والحصول على شاشة تسلسلية جاهزة ، على سبيل المثال باستخدام جهاز مراقبة الجسيمات التسلسلي لأمر Particle CLI أو الشاشة / dev / ttyACM0. ضع المستشعر حوالي ثلاثة أرباع طريقه داخل التربة التي تريد معايرتها من أجلها ، في حالة جافة تمامًا كما هو موضح في الصورة الأولى ، وقم بتسجيل هذه القراءة الأولية في حقل smCal0 من ملف calibration.h. بعد ذلك ، قم بتبليل التربة بقدر ما تستطيع ، حتى تشبع بالماء كما هو موضح في الصورة الثانية ، وقم بتسجيل هذه القراءة الأولية في حقل smCal100 الخاص بالملف نفسه.

Sunny Buddy عنصر آخر يتطلب المعايرة هو Sunny Buddy: على الرغم من أنه ليس مستشعرًا ، يجب معايرة تصميم MPPT (Maximum Power Point Transfer) الخاص به إلى نقطة نقل الطاقة القصوى. للقيام بذلك ، قم بتوصيله بلوحك الشمسي في مكان مشمس في اليوم ، قم بقياس الجهد عبر وسادات SET و GND ، وقم بتعديل مقياس الجهد القريب باستخدام مفك البراغي حتى يصل هذا الجهد إلى حوالي 3 فولت.

الخطوة 2: البرنامج

يمكنك العثور على جميع التعليمات البرمجية ، محدثة وموثقة على GitHub repo.

الخطوة 3: الجمعية

لنبدأ في تجميعها جميعًا مع شاشة Stevenson ، ونبدأ في التجميع من أعلى إلى أسفل كما هو موضح في الصور. أولاً وقبل كل شيء هو الغطاء العلوي ، مع حوامله المنفصلة لمستشعر الضوء فوق البنفسجي واللوحة الشمسية لتجميعها وتثبيتها بعد ذلك ، لملئه ، قم بتركيب الألواح الشمسية على رفها وقم بتغطية مستشعر ضوء الأشعة فوق البنفسجية بسقف PMMA الخاص به. بعد ذلك ، يمكن تجميع الأغطية المتبقية على القطعة العلوية باستخدام قضبان ملولبة: قد تحتاج الثقوب إلى بعض الإقناع ، لكن القليل من الاحتكاك يمكن أن يساعد في إبقائها جميعًا معًا.

بمجرد تجميع شاشة Stevenson ، قم بربط القطعة الأساسية بمقياس المطر واملأها بدوائرها ، عن طريق تركيب المكونات على لوحاتها وربطها كما هو موضح في الصور. بعد ذلك ، يمكن توصيل الأجهزة الطرفية مثل الهوائي الخارجي ، ومستشعرات درجة حرارة التربة والرطوبة ، و OpenLog ، ثم يمكنك تجميع عدادات الرياح على عمودها كما هو موضح في دليل تجميع SparkFun ، وتثبيت مقياس المطر و القطعة الأساسية حوالي ثلاثة أرباع طريقها للأعلى.

يمكنك بعد ذلك المضي قدمًا في توجيه الكابلات القادمة من اللوحة الشمسية ، ومستشعر ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، وعدادات المطر والرياح من خلال فتحة بين الأغطية وتركيب شاشة Stevenson على القطعة الأساسية. بمجرد تثبيت القضبان ببضع صواميل على كل واحدة ، تكون محطة الطقس الشخصية الخاصة بك كاملة وجاهزة للنشر في الميدان!

الخطوة 4: النشر + الاستنتاجات

بمجرد الانتهاء من ذلك ، يمكنك الجلوس والاسترخاء والاستمتاع برؤية بيانات الطقس المحلية على جميع الأنظمة الأساسية التالية!

• الكلام
• الطقس
• WeatherCloud

الروابط المحددة أعلاه مرتبطة ببيانات الطقس الخاصة بي ، ولكن إذا أجريت هذا المشروع أيضًا ، فيرجى تضمين الروابط إلى أجهزتك أيضًا - أود حقًا رؤية هذه الشبكة التي صنعها الأشخاص تتوسع!