Osobista stacja pogodowa Particle Photon IoT: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Kieszonkowe dzieci

• Foton cząstek
• [OPCJONALNIE] Antena u. FL 2,4 GHz
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Osłona Pogody
• Mierniki pogody SparkFun
• Wodoodporny czujnik temperatury Dallas DS18B20
• Czujnik wilgotności gleby SparkFun
• Czujnik światła UV SparkFun Qwiic VEML6075
• Panel słoneczny o mocy 3,5 W
• SparkFun Słoneczny Kumpel
• Niestandardowy modelowany ekran Stevensona w 3D
• Zestaw lutowniczy
• Pęczek jednożyłowego przewodu połączeniowego
• 2-pinowy zacisk śrubowy
• Niektóre nagłówki męskie i żeńskie
• 22 śruby ze stali nierdzewnej 3 mm
• 44 nakrętki ze stali nierdzewnej 3 mm
• 3 pręty gwintowane ze stali nierdzewnej 6 mm
• 9 nakrętek ze stali nierdzewnej 6 mm

Krok 1: Sprzęt

Przygotowanie

Weather Shield Zgodnie z opisem w przewodniku podłączania Sparkfun, odetnij zworkę RAW Power Select z tyłu z VREG i przylutuj ją do Photon_VIN, aby przekierować przychodzącą linię zasilania do wewnętrznego regulatora napięcia Photona w celu zmniejszenia zużycia energii podczas uśpienia, co stanowi dokładnie połowę wdrożenia Ograniczy to napięcie wejściowe między 3,6 a 5,5 V, ale linia zasilania znajduje się w idealnym miejscu dzięki 3,7 V z akumulatora LiPo przez Sunny Buddy.

Upewnij się również, że zworka 3.3V Disable poniżej jest podłączona: w przeciwnym razie czujniki pokładowe nie otrzymają żadnej mocy z linii 3.3V, co spowoduje ich skuteczne odłączenie od Photona. zarówno zasilanie zewnętrzne, jak i USB, aby uniknąć konfliktów, i jest to rzeczywiście jedyna sytuacja, która pozwala czujnikom na pokładzie otrzymywać zasilanie i działać prawidłowo. Nie martw się, jeśli musisz podłączyć kabel USB do Photona w celu monitorowania szeregowego: sam próbowałem tego wiele razy, a Photon zawsze przetrwał cały i zdrowy bez uszkodzeń. Po prostu może nie zostawiaj tego w ten sposób godzinami i godzinami. Sprawdź schemat tarczy, jeśli interesują Cię więcej szczegółów.

Odwracając ekran, upewnij się, że zworka I2C PU po prawej stronie jest podłączona. Magistrala I2C, która obejmuje wbudowane czujniki, wymaga dobrze zdefiniowanego oporu podciągania zgodnie ze standardem protokołu i posiada wszelkie inne podciąganie Wartość tej wartości uniemożliwi rozpoznanie urządzeń peryferyjnych: jako ogólna zasada, do magistrali należy podłączyć tylko jedną parę rezystorów podciągających. Zestaw czujników będzie zawierał inny czujnik na magistrali - czujnik światła UV - ale jako urządzenie peryferyjne I2C, które również ma kilka rezystorów podciągających, i zalecam ich odłączenie: przynajmniej w tym projekcie, osłona może być potencjalnie używana sama, podczas gdy czujnik UV nie będzie używany bez osłony.

Przylutowanie zacisków śrubowych na złączach zasilania i niektórych zworek żeńskich na złączach peryferyjnych jest również dobrym pomysłem, który polecam do modułowości: funkcja szybkiego łączenia i rozłączania może okazać się naprawdę pomocna przy rozwiązywaniu problemów, naprawach lub aktualizacjach. Aby uzyskać lepsze dopasowanie i uporządkowane zarządzanie kablami, pamiętaj, aby podłączyć boczne z tyłu, jak pokazano na zdjęciach. Przylutowałem również zworki na otworach przedłużających Photona, aby uzyskać jeszcze większą modułowość, ale nie jest to wymagane, ponieważ te piny nie są obecnie używane.

OpenLogCut i przytnij 4 krótkie żyły drutu i przylutuj je do OpenLog jak na zdjęciach. To nie są nagłówki zworek, ale uznałem, że jest to najlepsze rozwiązanie dla tak krótkiego połączenia. Jeśli myślisz o przylutowaniu niektórych męskich pinów na płycie i połączeniu ich z żeńskimi złączami osłony, niestety różne układy pinów na dwóch interfejsach uniemożliwiają wykonanie tego wspaniałego pomysłu.

Czujnik światła UV Przytnij i przytnij jeszcze 4 żyły drutu, tym razem znacznie dłuższe, i przylutuj je do złączy płytki, jak pokazano na zdjęciach. Ponownie, nie są to złącza zworek, ale zdecydowałem się przecenić wytrzymałość nad modułowość połączeń, które, jak ten jest wystawiony na działanie żywiołów i nie jest chroniony przez obudowę. Polecam również zwijanie przewodów, tak jak to zrobiłem, aby uzyskać czystsze i bardziej praktyczne połączenie. Drugi koniec to miejsce na zworki: przylutuj 4 męskie styki, aby upewnić się, że połączenie jest zabezpieczone i uporządkowane zgodnie z przeznaczeniem na długich przewodach. Upewnij się, że przestrzegasz kolejności: jak idą na tarczę, GND VCC SDA SCL.

Polecam również pokryć lutowane styki i diodę Power LED płynnym izolatorem: powłoka konforemna jest specjalnie do tego zaprojektowana, ale przezroczysty lakier do paznokci wystarczy, i tego właśnie użyłem. Pomimo „dachu” z PMMA, który pokryje deskę, nadal będzie ona wystawiona na działanie żywiołów i wolałbyś być bezpieczny niż żałować. Upewnij się, że nie zakrywasz samego czujnika światła UV – czarnego chipa na środku płytki – zwłaszcza jeśli używasz powłoki konformalnej: większość związków jest fluorescencyjnych UV, co oznacza, że pochłaniają część światła czujnik próbuje przechwycić, przez co zakłóca jego odczyty. Z drugiej strony PMMA jest jednym z najbardziej przepuszczających promieniowanie UV materiałów powszechnie dostępnych i wystarczająco chroni czujnik przed elementami atmosferycznymi, jednocześnie utrzymując minimalny wpływ na jego pomiary.

Czujnik wilgotności gleby Przytnij końce 3-żyłowego kabla i przylutuj je do złączy płytki, jak pokazano na zdjęciach. A na drugim końcu przylutuj 3 męskie piny dla lepszego połączenia. Ponownie upewnij się, że przestrzegasz kolejności: GND A1 D5. W przypadku tego czujnika również pokryj styki i obwody pokładowe płynnym izolatorem: w przeciwieństwie do czujnika światła UV nie będzie on niczym zasłonięty i będzie całkowicie wystawiony na działanie żywiołów, więc potrzebny jest dobry poziom ochrony.

Czujnik temperatury gleby Przytnij końce kabla i ponownie przylutuj je do 3 męskich pinów w kolejności: GND D4 VCC. Przewody zamknięte są konwencjonalnie kodowane kolorami: CZARNY=GND BIAŁY=SIG CZERWONY=VCC.

Sunny BuddyI przylutowałem kilka żeńskich nagłówków zworek do wtórnych złączy obciążenia na płycie, ale ostatecznie nie używałem ich, więc nie jest to konieczne.

Antena zewnętrznaPo prostu przyklej antenę na spodzie podstawy lub w innym miejscu, które pasuje do jej kształtu.

Kalibrowanie

Czujnik wilgotności gleby Jest to czujnik, który wymaga największej kalibracji i ważne jest, aby skalibrować go do gleby, którą będzie monitorować po wdrożeniu.

Aby w tym pomóc, przygotowałem prosty program o nazwie calibrator.ino: po prostu skompiluj i sflashuj go do swojego Photona i przygotuj monitor szeregowy, na przykład za pomocą monitora szeregowego cząstek polecenia Particle CLI lub za pomocą screena /dev/ ttyACM0. Umieść czujnik około trzech czwartych jego drogi w glebie, dla której chcesz go skalibrować, w całkowicie suchym stanie, jak pokazano na pierwszym rysunku, i zapisz ten surowy odczyt w polu smCal0 pliku Calibration.h. Następnie zwilż glebę tak bardzo, jak możesz, aż zostanie nasycona wodą, jak pokazano na drugim obrazku, i zapisz ten surowy odczyt w polu smCal100 tego samego pliku.

Sunny Buddy Kolejnym elementem wymagającym kalibracji jest Sunny Buddy: chociaż nie jest to czujnik, jego konstrukcja MPPT (Maximum Power Point Transfer) musi być skalibrowana do punktu maksymalnego transferu mocy. Aby to zrobić, podłącz go do panelu słonecznego w słoneczny dzień dzień, zmierz napięcie na padach SET i GND i pokręć pobliskim potencjometrem śrubokrętem, aż to napięcie wyniesie około 3V.

Krok 2: Oprogramowanie

Możesz znaleźć cały kod, zaktualizowany i udokumentowany w repozytorium GitHub.

Krok 3: Zgromadzenie

Zacznijmy składać to wszystko razem z ekranem Stevensona, zaczynając od montażu od góry do dołu, jak pokazano na zdjęciach. Przede wszystkim górna pokrywa z podzielonymi stojakami na czujnik światła UV i panel słoneczny do złożenia i przykręcenia Następnie, aby go zapełnić, zamontuj panel słoneczny na stojaku i przykryj czujnik światła UV dachem z PMMA. Następnie pozostałe osłony można zamontować do górnej części za pomocą gwintowanych prętów: otwory mogą wymagać trochę przekonania, ale odrobina tarcia może pomóc w utrzymaniu ich razem.

Po złożeniu ekranu Stevensona połącz podstawę z miernikiem deszczu i zapełnij go obwodami, montując elementy na ich płytach i łącząc je, jak pokazano na zdjęciach. Następnie można podłączyć urządzenia peryferyjne, takie jak antena zewnętrzna, czujniki temperatury i wilgotności gleby oraz OpenLog. Następnie można złożyć wiatromierze na ich słupie, jak pokazano w instrukcji montażu SparkFun i zamontować deszczomierz i element podstawy około trzech czwartych jego drogi w górę.

Następnie możesz poprowadzić kable wychodzące z panelu słonecznego, czujnika światła UV oraz mierników deszczu i wiatru przez otwór między pokrywami i zamontować ekran Stevensona na podstawie. Gdy wędki zostaną zabezpieczone kilkoma nakrętkami na każdym z nich, Twoja własna osobista stacja pogodowa jest kompletna i gotowa do użycia na polu!

Krok 4: Wdrożenie + wnioski

Gdy to zrobisz, możesz usiąść, odpocząć i cieszyć się oglądaniem na żywo hiperlokalnych danych pogodowych na wszystkich poniższych platformach!

• RzeczMów
• PogodaPod ziemią
• PogodaChmura

Konkretne linki powyżej odnoszą się do moich danych pogodowych, ale jeśli tworzysz również ten projekt, dołącz również linki do swoich urządzeń -- naprawdę chciałbym zobaczyć, jak ta stworzona przez ludzi sieć się rozwija!