كيفية بناء مقياس شدة الريح الخاص بك باستخدام مفاتيح Reed ومستشعر تأثير هول وبعض القصاصات على Nodemcu. - الجزء 1 - الأجهزة: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

مقدمة

منذ أن بدأت بدراسات Arduino و Maker Culture ، أحببت إنشاء أجهزة مفيدة باستخدام قطع القمامة والخردة مثل أغطية الزجاجات ، وقطع PVC ، وعلب المشروبات ، وما إلى ذلك ، أحب أن أعطي حياة ثانية لأي قطعة أو أي قطعة. مواد. يتم إزالة جزء كبير من المواد المستخدمة هنا من بعض المعدات وإعادة تدويرها

عندما بدأت مشروعًا لمحطة أرصاد جوية خاصة بي ، أدركت أن قياس شدة واتجاه الرياح لن يكون سهلًا جدًا أو رخيصًا. بعد عدة أشهر أقدم لكم هذا المشروع الذي يستخدم في الغالب مواد معاد تدويرها وأجزاء إلكترونية رخيصة جدًا يمكن العثور عليها بسهولة في أي متجر إلكتروني.

هذا المنشور يتكون من جزئين.

الجزء 1 - بناء أجهزة قياس شدة الريح واتجاه ريشة الرياح.

الجزء 2 - الرسم باستخدام Arduino IDE لـ Esp8266 Nodemcu والإرسال إلى ThingSpeak.

شاهد الفيديو لمعرفة الحل النهائي.

كيفية بناء مقياس شدة الريح الخاص بك باستخدام مستشعر تأثير هول ومفاتيح ريد

وصف المشروع

مقياس شدة الرياح هو جهاز قادر على قياس سرعة الرياح واتجاهها. باستخدام مستشعر Hall Effect ، سنكون قادرين على حساب عدد الدورات التي تعطيها الأكواب في فترة زمنية. شدة الرياح تتناسب مع سرعة دوران المحور. باستخدام بعض المعادلات الفيزيائية البسيطة ، يمكنك تحديد السرعة الخطية للرياح ، في تلك اللحظة. سنشرح كل منهم في الجزء 2.

وسنقوم بقياس اتجاه الرياح من خلال الزجاج الأمامي بمغناطيس نيوديميوم ومفاتيح القصب. نقاط الريشة في اتجاه الريح والمغناطيس المتصل بها سيربط مفاتيح القصب مما يسمح للتيار الكهربائي بالمرور عبر الوصلة (أو التوصيلات). تشير الدوائر التي لها تيار موجب إلى اتجاه الريح ، مثل البوصلة.

لدينا 8 دوائر ستحاكي 16 اتجاهًا: 4 نقاط أساسية و 4 نقاط جانبية عند تنشيط مفتاح واحد (N ، NE ، E ، SE ، S ، SW ، W ، NW) وعندما يتم تنشيط مفتاحين في وقت واحد ، لدينا 8 ضمانات فرعية النقاط (NNE ، ENE ، ESE ، SSE ، SSW ، WSW ، WNW ، NNW).

سيتم حساب سرعة الرياح واتجاهها وتحديدها من خلال رسم تخطيطي في nodemcu. ولكن سيتم شرح هذا في الجزء 2. الآن دعنا ننتقل إلى تجميع الأجهزة.

إخلاء المسؤولية: لا ينبغي استخدام مقياس شدة الريح هذا للأغراض المهنية. هو فقط للاستخدام الأكاديمي أو المنزلي.

ملاحظة: اللغة الإنجليزية ليست لغتي الطبيعية. إذا وجدت أخطاء نحوية تمنعك من فهم المشروع ، فيرجى إبلاغي بتصحيحها. شكرا جزيلا.

الخطوة 1: فاتورة المواد

دوارة الرياح

8 × مفاتيح ريد

مقاومات 8 × 10 كيلو أوم

ماسورة بي في سي 10 سم

2 غطاء PVC قطر 5 سم

1 غطاء PVC قطره 2.5 سم

1 معدد إرسال تناظري CD4051

1 قرص بلاستيكي

20 × 20 قطعة بلاستيكية قوية

1 مغناطيس نيوديميوم (يجب أن تسمح أبعاد المغناطيس بتوصيل مفتاحين في وقت واحد. حجم المنجم 0.5 × 0.5 سم وهو يعمل بشكل جيد.)

10 أسلاك بألوان مختلفة

1 عام PCB

1 كروي بنفس قطر أنابيب الألومنيوم

1 أنبوب ألومنيوم 20 سم تقريبًا

1 أنبوب ألومنيوم حوالي 10 سم

1 مشبك خرطوم

كتلة الايبوكسي

الغراء الفوري - cyanoacrylate وبيكربونات الصوديوم

مقياس شدة الريح

2 كرات بينج بونج

4 أعواد خشبية أو ألمنيوم حوالي 12 سم

1 كروي

1 أنبوب ألومنيوم 5 سم تقريبًا

3 قطع اسلاك الوان مختلفه

1 مستشعر القاعة SS49E

1 مغناطيس نيوديميوم

كتلة الايبوكسي والغراء الفوري - سيانو أكريلات وبيكربونات الصوديوم

عدد 2 حنفية بلاستيكية بقطر 3 أ 5 سم تقريبًا

1 غطاء PVC و 5 سم أنبوب PVC

1 غطاء PVC قطره 2.5 سم

• نوديمكو
• علبة بلاستيكية للمشروعات الإلكترونية
• لحام حديد
• 1 أنبوب PVC حوالي 2 متر ووصلة "T" PVC
• 1 وصلة PVC 90 درجة
• مزود طاقة 5 فولت (أنا أستخدم الألواح الشمسية)

الخطوة 2: تجميع ريح الريح رشيد

مفاتيح ومقاومات ريد مثبتة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور

قم بقص PCB العام على شكل دائرة بقطر أصغر قليلاً من غطاء PVC لأنه عندما يكون جاهزًا سيكون مناسبًا له.

قم بثني أرجل مفتاح القصب بزاوية 90 درجة لتلائمها في PCB بعناية حتى لا تكسر الزجاج الواقي. المثالي هو 3 مم بعيدا عن الزجاج. قم بملاءمة كل مفتاح من مفاتيح القصب وفقًا للرسم التخطيطي. قم بترقيم كل من 0 إلى 7 كمخطط. سيكون التحديد الصحيح مهمًا عند توصيل المحطات بمضاعف الإرسال. استخدم مكواة اللحام لتلحيمها على اللوحة.

ضع كل مقاوم على أنه الرسم التخطيطي الذي يتم فيه لحام أحد المحطات في أحد طرفي مفتاح القصب والآخر سيكون مشتركًا لجميع المقاومات الموضوعة في وسط PCB.

قم بلحام كبل نحاسي يربط جميع المحطات الخارجية لمفاتيح القصب ، تاركًا الأخيرين بدون اتصال. مثل الخاتم. ترتيب اللحام لا يهم.

عند تقاطع كل مقاوم وسلك لحام القصب التبديل من كل لون. هم 8 مختلفة. قم بتلحيم سلك أحمر بالحلقة النحاسية لمفاتيح القصب كسلك موجب وسلك أسود لتقاطع جميع المقاومات في مركز "روزيتا" ، كسلبي.

انظر إلى المخططات واحرص على الاحتفاظ بترقيم الكابلات للاتصال بمضاعف الإرسال.

اختبر التوصيلات قبل التجميع

قبل متابعة التجميع ، أقترح اختبار التوصيلات. استخدم مصباح LED ، أي بطارية 18650 3.7 فولت ، مغناطيس نيوديميوم وكابلات بمخالب التمساح. قم بتوصيل البطارية بالأطراف VCC و GND وكابل التمساح في GND بالطرف الآخر في الجانب السلبي من الصمام (استخدم واحدًا أزرق لا يحتاج إلى المقاوم). قم بتوصيل الكبل الآخر بموجه المصباح والآخر بكل كابل متصل بالمفاتيح. الآن قم بتمرير المغناطيس عبر الحافة الخارجية للمفتاح المتصل. إذا أضاء المصباح ، فلا بأس. إذا لم يتم تشغيله ، فتحقق من اللحامات. لاختبار اتصالين في نفس الوقت ، استخدم كبلًا آخر ومصباحًا آخر في نفس الوقت. عند تمرير المغناطيس بين مفتاحين ، يجب أن يضيء المصباحان. من الضروري أن يضيء كلا مصباحي LED في نفس الوقت بحيث يمكن للإشارة الكهربائية أن تمثل نقاط جانبية فرعية للبوصلة مثل ENE و ESE و SSW و NNW وما إلى ذلك.

الخطوة 3: التوصيلات من وإلى CD4051 Multiplexer

CD4051 معدد تناظري

معددات الإرسال عبارة عن دوائر توافقية مع العديد من المدخلات ومخرجات البيانات الفردية. وهي مجهزة بمدخلات تحكم قادرة على اختيار مدخل واحد ، وواحد فقط ، من مدخلات البيانات للسماح بنقلها من المدخلات المختارة إلى المخرجات المذكورة.

إذا كنت لا تعرف طريقة تشغيل CD4051 ، فإنني أوصي بقراءة ورقة البيانات التي يمكنك العثور عليها على الويب. باختصار ، يحتوي جهاز 4051 على 8 مدخلات تناظرية مرقمة من 0 إلى 7 و 3 ودبابيس A و B و C مجتمعة تسمح بقراءة المدخلات وتحديد الإخراج التناظري الذي يتم توصيله. في كل قراءة ، يحلل البرنامج التوصيلات ذات التيار الإيجابي وسيشير إلى الاتجاه المقابل للرياح. سيتم شرح ذلك بالتفصيل في الجزء 2 من المنشور. انظر إلى الرسم التخطيطي لترى كيف تتصل روزيتا بمضاعف الإرسال.

اتصالات Nodemcu

سنحتاج إلى 8 كبلات لتوصيل Nodemcu. انظر الرسم التخطيطي.

زوج واحد من الأسلاك الموجبة (الحمراء) والأرضية (السوداء) التي تزود روزيتا بالتيار

زوج واحد من الكابلات الموجبة (الحمراء) والأرضية (السوداء) التي تزود CD4051 بالتيار

1 كابل للمخرج التناظري A0 (رمادي)

1 كابل للإدخال الرقمي من طرف A = D5 (أزرق)

1 كابل للإدخال الرقمي من طرف B = D4 (أخضر)

1 كابل للإدخال الرقمي من طرف C = D3 (أصفر)

لقد استخدمت كبل هاتف مكون من 10 أسلاك بألوان مختلفة لتسهيل التجميع النهائي.

حدد كل من الكابلات مع عنوانها المقابل لتسهيل التجميع النهائي.

الخطوة 4: تركيب كل شيء في حامل PVC

تصاعد الدعم

خذ الغطاء بقطر 5 سم من PVC وقطعة من أنبوب PVC وغطاء يبلغ قطره 2.5 سم وألصقها جميعًا بالغراء الفوري وفقًا للصورة. يمكنك أيضًا عمل ثقب بقطر الأنبوب لتحسين الاتصال بين القطع. بعد لصق جميع القطع ، ضع المزيد من الغراء على الحواف الملصقة لكل قطعة وقم بتغطيتها على الفور بصودا الخبز. عند تجفيف الصمغ سيكون لديك صلابة جيدة جدًا.

يجب عليك أيضًا لصق السيليكون على حافة الغطاء الذي سيسمح بإغلاق الوصلة بين 2 CAP وتسهيل تركيب الوردية. دعهم يجف قبل المتابعة.

قم بإدخال روزيتا المركب بالفعل على قطعة الدعم بعناية وأنه يناسب بشكل مريح حافة الغطاء. تذكر أننا سنقوم بتثبيت CAP آخر فوق هذا. انظر إلى الصورة مع الحل النهائي. ويرجى تحديد كل من الكابلات لتسهيل التوصيل مع nodemcu.

الخطوة 5: تركيب الريشة

تركيب هيكل الريشة

اصنع مؤشرًا بكتلة إيبوكسي بالشكل الموضح في الصورة. عندما تجف بشكل صحيح ، قم بوزن القطعة وحفظ القيمة.

خذ قطعة من البلاستيك واقطعها بشكل متماثل للجزء الخلفي من الريشة التي تعمل على توجيه الريح. وزن أيضا وحفظ القيمة.

خذ أحد أنابيب الألمنيوم وألصق المؤشر وريشة الطقس بالغراء الفوري مع تصطف جميع القطع في المنتصف. افعل نفس الشيء كما فعلت من قبل مع صودا الخبز لزيادة صلابة كل جزء من الأجزاء الملصقة.

خذ أنبوب الألمنيوم الثاني ودعنا نحدد مكانه في الأنبوب الآخر. للحفاظ على توازن القطعة ، يجب أن تكون المسافة بوزن الظهر مساوية للمسافة بوزن المؤشر. (راجع الحسابات الموضحة في الرسم التخطيطي.) يجب إجراء قياسات المسافة بشكل أو بآخر إلى مركز الكتلة لكل قطعة. استخدم الصمغ الفوري وصودا الخبز.

اصنع ثقبًا في وسط الغطاء بقطر محمل الكرة. استخدم الغراء الفوري لصقه على الغطاء. من المهم اختيار محمل الكرة الذي له نفس القطر الداخلي لأنبوب الألمنيوم العمودي للريشة.

أخيرًا ، خذ قرصًا بلاستيكيًا بقطر تقريبي 4.5 سم وألصق قطعة معدنية صغيرة على الحافة. شاهد الصورة بهذه الطريقة ستتمكن من "لصق" مغناطيس النيوديميوم وتعديله عند معايرة الجهاز. يمكن تحريكه بعدة اتجاهات لتخمين قراءات القياسات.

ضع القرص البلاستيكي مع الجزء المعدني عالقًا في نفس اتجاه مؤشر أنبوب الألومنيوم الأفقي. هذا مهم للمغناطيس للإشارة إلى نفس اتجاه الريشة.

لتسهيل التجميع النهائي لمقياس شدة الريح ومحاذاة شمال الريشة مع الجغرافيا الشمالية ، قم بطباعة وردة رياح ولصقها على الغطاء العلوي لغطاء الرأس. سيعلق القرص في أنبوب الألمنيوم ، ولكن أولاً ، أدخل أنبوب الألمنيوم في محمل الكرة وأدخل أنبوب الألمنيوم في القرص. اضبط الارتفاع بحيث تكون المسافة بين المغناطيس وحافة الغطاء بين 1 و 1.5 سم. يجب أن يكون ذلك كافيًا للمغناطيس لتوصيل مفتاح القصب بشكل صحيح. الصق القرص بالغراء الفوري وبيكربونات الكالسيوم أفقيًا قدر الإمكان.

قم بتركيب القطعتين عن طريق توجيه شمال وردة الرياح بمحاذاة رقم المفتاح 0 (الذي يمثل الشمال) واستخدم المشبك للانضمام إليهما. لا تستخدم الغراء لأنك ستضطر إلى القياس والمعايرة عدة مرات قبل أن تكون جاهزًا تمامًا.

انظر إلى الصور لترى الحل النهائي.

الخطوة السادسة: جهاز قياس شدة الريح

تصاعد الدعم

خذ الغطاءين البلاستيكيين وألصقهما بالغراء الفوري. حفر 4 ثقوب في الجفن كما هو موضح في الرسم التخطيطي. عصا خشبية أو عصا الألومنيوم في كل حفرة. قم بقص كرتين من كرات البينج بونج في المنتصف وألصق كل واحدة بأطراف العصي ، كل ذلك بالجزء المقعر لنفس الجانب. القياسات التقريبية موضحة في الرسم التخطيطي.

اصنع ثقبًا في وسط الغطاء 2.5 سم بقطر محمل الكرة. استخدم الغراء الفوري لصقه على الغطاء. استخدم صودا الخبز أيضًا بحذر شديد.

أدخل أنبوب الألمنيوم في محمل الكرة بارتفاع متوافق (انظر الصورة). إذا لم يتم ضبطه بشكل صحيح ، ضع قطرة صمغ بعناية.

تركيب وحدة القاعة

عند حافة الغطاء ، قم بعمل ثقب صغير لتمرير رأس مستشعر القاعة.

ألصق مغناطيس النيوديميوم بجانب الأغطية البلاستيكية وفقًا للصورة.

استخدم 3 أسلاك ملونة مختلفة لتوصيل وحدة المستشعر.

أدخل وحدة Hall ووجه المستشعر المواجه للمغناطيس على مسافة 2 إلى 4 مم. اختبر ما إذا كان دوران العمود لا يضرب المغناطيس بالمستشعر.

استخدم بطارية 3.7 فولت لاختبار ما إذا كانت الوحدة تستجيب لاقتراب المغناطيس عن طريق تدوير المصباح لكل جهة اتصال. إذا تم تشغيل المصباح ، فكل شيء على ما يرام. إذا لم يكن كذلك ، فحرك المستشعر بالقرب من المغناطيس حتى يضيء مؤشر LED.

إذا كان كل شيء على ما يرام ، فقم بإصلاح الوحدة في الدعامة باستخدام قطرة الغراء.

أخيرًا ، سيتم تعليق الطرف الآخر من القضيب في الغطاء البلاستيكي بالغراء الفوري وصودا الخبز ، مما يؤدي إلى ضبط الارتفاع الصحيح.

تحديد الأسلاك

حدد جميع الكابلات - VCC و GND و Signal - لتسهيل الاتصال بـ nodemcu.

الخطوة 7: وضع الكل معًا

يمكنك الآن تركيب الجهازين معًا باستخدام وصلة "T" وقطعة من أنبوب PVC كما هو موضح في الصورة. لا تستخدم الغراء لأنه إذا كانت هناك حاجة لبعض التعديل أو الصيانة فلن يكون ذلك ممكنًا. لقد صنعت ثقوبًا صغيرة واستخدمت البراغي لإبقائها مشدودة. قم بتمرير كبلات الجهازين عبر الأنبوب. نظرًا لأنه سيتم تثبيت مقياس شدة الريح على سطح المنزل ، فقد صنعت أيضًا كبلات بطول 3 أمتار لتوصيلها بـ nodemcu الذي سيتم تثبيته في الداخل.

الخطوة 8: توصيل Nodemcu والتثبيت

توضح المخططات الاتصال الصحيح لكل كابل. لاختبار العملية ، استخدمت شاشة OLED مقاس 0.96 بوصة لقراءة القياسات والتحقق من صحتها ، قم بتوصيل OLED بهذه الطريقة:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC و GND

للتثبيت على السقف ، فإن الرعاية الوحيدة هي إبقاء الجهاز بأكمله في المستوى الصحيح. لذلك استخدم مستوى الفقاعة والعديد من البراغي الكبيرة. ولا تنسى أن تخاطب شمال مقياس شدة الريح الخاص بك للشمال الجغرافي لبوصلة الخاص بك. وإلا فإن اتجاه الريح لن يتوافق مع الواقع.

و هذا كل شيء. في المنشور التالي ، سأشرح الرسم الذي سيتم تحميله في nodemcu باستخدام Arduino IDE.

إذا كان لديك أي شك ، فلا تتردد في الاتصال بي.

يعتبر

الجائزة الكبرى في تحدي إنترنت الأشياء