ADS1115 Piranometr InstESRE: 14 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Piranometr mierzy natężenie promieniowania słonecznego (moc/powierzchnię, w zasadzie „jasność”) na powierzchni. Pomimo podobnych nazw jest zupełnie inny niż pirometr, więc zatrzymaj się tutaj, jeśli tego szukasz.

Ta instrukcja opisuje, jak zbudować i przetestować zmodyfikowaną wersję zestawu piranometru oferowanego przez dr Davida Brooksa z Instytutu Badań i Edukacji Nauk o Ziemi (InstESRE):

www.instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm

Ta wersja piranometru InstESRE łączy się z Arduino za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) ADS1115, a także obsługuje korekcję temperatury za pomocą czujnika temperatury TMP36 kolokowanego z fotodiodą.

Analizator krzywej IV Swinger 2 IV obsługuje tę konstrukcję piranometru jako opcjonalny czujnik i to było motywacją do modyfikacji. Ponieważ jednak inni użytkownicy piranometru InstESRE mogą uznać go za przydatny, ten Instructable opisuje projekt niezależnie od projektu IV Swinger 2.

Poniższe repozytorium GitHub zawiera dokumentację i oprogramowanie:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Pobierz i przeczytaj dokument przed kontynuowaniem. Dokument zawiera tylko tekstową wersję kroków w tej instrukcji i może być używany jako lista kontrolna podczas budowy. Opisuje również, jak zamówić zestaw u dr Brooksa i jakie dodatkowe części kupić. Nie są one powtórzone w tej instrukcji.

Krok 1: Zbierz narzędzia

Użyłem narzędzi pokazanych na zdjęciu.

Krok 2: Przygotuj obudowę

• Włóż przelotkę do otworu na końcu obudowy. Użyj małego tępego przedmiotu, takiego jak mały śrubokręt. Uważaj, aby nie przeciąć przelotki. (Przelotka to miękki gumowy element w kształcie litery O.) _
• Rozprowadź niewielką ilość superglue wokół większego z dwóch otworów w górnej części obudowy. Włóż poziomicę od środka obudowy. Upewnij się, że ramię poziomnicy mocno przylega do górnej części obudowy. Odłóż obudowę do góry nogami, aby klej wyschł przez kilka minut. [UWAGA: poziomica nie jest potrzebna do aplikacji IV Swinger 2 i nie jest pokazana na zdjęciach.]_

Krok 3: Przygotuj fotodiodę i dyfuzor

• Upewnij się, że przewody fotodiody PDB-C139 są proste i równoległe do siebie, dokonując w razie potrzeby regulacji. _
• Włóż fotodiodę PDB-C139 do uchwytu LED. Powinien zatrzasnąć się na swoim miejscu. NIE używaj żadnego superkleju. _
• Z wyprowadzeniami fotodiody PDB-C139 skierowanymi do góry i dłuższym doprowadzeniem w lewo i krótszym w prawo, BARDZO LEKKO odginaj oba przewody od siebie. _
• Włóż zespół fotodiody do rurki obudowy od góry. Ponownie NIE używaj żadnego superglue. Upewnij się, że górna część diody jest czysta i wolna od kurzu. _
• Podnieś dyfuzor z teflonu ręcznikiem papierowym lub chusteczką i delikatnie przetrzyj obie powierzchnie, aby usunąć kurz lub zanieczyszczenia, które mogą się tam znajdować. Zatrzaśnij dysk we wgłębieniu w górnej części obudowy. NIE używaj żadnego superkleju. Jeśli jest bardzo luźny, będziesz musiał użyć superglue PÓŹNIEJ, ale JESZCZE NIE. _
• Odwróć zespół do góry nogami (przewody skierowane do góry, dłuższe w lewo). Upewnij się, że krążek dyfuzora nie wypadł. Użyj 4 kawałków taśmy, aby przytrzymać go na twardej, gładkiej powierzchni roboczej. Taśma powinna znajdować się poniżej obrobionej krawędzi rury. Owiń rurkę jeszcze jednym kawałkiem taśmy. _

Krok 4: Dodaj TMP36 (opcjonalnie)

• Włóż TMP36 do otworu po bliskiej stronie wyprowadzeń fotodiod, płaską stroną TMP36 w kierunku wyprowadzeń, a zaokrągloną stroną w kierunku ścianki tuby. Dociśnij go za końce przewodów. Powinien ładnie pasować przy minimalnym odchyleniu wyprowadzeń fotodiody. _
• Usuń TMP36, nałóż superglue na jego górną, płaską stronę i zaokrągloną stronę i natychmiast włóż go z powrotem do otworu w tej samej pozycji. Używaj tylko tyle kleju, aby przykleił się do uchwytu LED, wyprowadzeń diody i wnętrza tuby, ale nie używaj go na tyle, aby mógł opływać fotodiodę. Pamiętaj, aby szybko wcisnąć go w otwór, aby klej nie chwycił go przed całkowitym wbiciem. _
• Wyreguluj dwa przewody fotodiody i trzy przewody TMP36 tak, aby były skierowane tak prosto, jak to możliwe _

Krok 5: Przyklej rurkę czujnika do obudowy

• Nałóż trochę kleju superglue na obrobioną obręcz tuby, a następnie natychmiast opuść obudowę, aby tuba została przyklejona do otworu w obudowie. Długi wymiar obudowy powinien być zgodny z rzędami przewodów przechodzących przez otwór, a otwór końcowy z przelotką powinien znajdować się po Twojej prawej stronie. Upewnij się, że rurka jest całkowicie osadzona w otworze. _
• Użyj taśmy, aby utrzymać obudowę w takiej pozycji, aby była wypoziomowana, a rurka była do niej prostopadła._

Krok 6: Dodaj tablicę ADS1115

• Nałóż kropelkę superkleju na tył płyty ADS1115 na samym środku. Szybko, ale ostrożnie, opuść płytkę ADS1115 tak, aby dłuższy przewód fotodiody przechodził przez otwór A0, a krótszy przez otwór A1. Trzy przewody TMP36 będą znajdować się wzdłuż krawędzi płyty ADS1115 i mogą się nieznacznie odchylać. Dostosuj położenie płytki ADS1115 tak, aby otwory A0 i A1 były wyśrodkowane nad otworem na rurkę i przytrzymaj płytkę na miejscu przez około minutę, aby przykleiła się do obudowy._
• Pozostaw to nietknięte przez kilka godzin, aby klej na pewno wyschł. Do tego czasu nie wykonuj poniższych kroków._

Krok 7: Dodaj rezystor obciążenia

• Obetnij oba przewody rezystora do 1 cm. Zagnij 2mm na końcu każdego wyprowadzenia pod kątem prostym i włóż te 2mm końce do otworów A0 i A1 płytki ADS1115, wzdłuż wyprowadzeń fotodiody. Przyczyną długości 2mm jest to, że nie ma możliwości, aby końce stykały się z przewodami TMP36 lub innym przewodem fotodiody pod płytką._
• Przylutuj rezystor i fotodiodę do otworów A0 i A1._
• Przytnij przewody fotodiody._

Krok 8: Przylutuj środkowy przewód TMP36 do A2 (opcjonalnie)

• Delikatnie odegnij dwa zewnętrzne przewody TMP36 od krawędzi płytki ADS1115._
• Za pomocą szczypiec z długimi końcówkami ostrożnie zagnij środkowy przewód TMP36 w kierunku otworu A2 i przylutuj go do otworu. Możesz potrzebować małego kawałka pozbawionego izolacji drutu w otworze do lutowania, jeśli przewód nie jest wystarczająco długi, aby faktycznie wejść do otworu. Upewnij się, że przewód ten nie styka się ze złączem lutowanym A1 lub końcówką przewodu fotodiody._

Krok 9: Przygotuj kabel

• Odklej cały zespół od powierzchni roboczej _

• Potrząśnij nim, aby upewnić się, że dyfuzor z teflonu nie wypadnie. Jeśli tak, na razie odłóż dysk na bok.

  _

• Odetnij żeński koniec kabla. Wsuń odcięty koniec przez przelotkę do obudowy i przeciągnij przez nią. Nie martw się, że wyciągniesz go za daleko, później będziesz mógł go wyciągnąć. Użyj kropli mydła do naczyń, jeśli trudno się przepchnąć._
• Odetnij zewnętrzną osłonę kabla na odciętym końcu, aby odsłonić cztery przewody wewnątrz, uważając, aby nie uszkodzić izolacji przewodów wewnętrznych. Odetnij co najmniej 2 cm poszycia._
• Zdejmij 8 mm izolacji z czterech wewnętrznych przewodów i skręć końce każdego z nich._
• „Pocynuj” skręcone końce, podgrzewając je lutownicą i nakładając trochę lutu na pasma._
• Użyj multimetru cyfrowego (DMM), aby określić połączenie między wewnętrznymi przewodami a czterema częściami wtyczki 3,5 mm na drugim końcu kabla. Zapisz kolory:Kolor:Końcówka: _ [+5V]Kółko 1: _ [SCL]Kółko 2:_ [SDA]Rękawa: _ [GND]UWAGA: kolory te prawie na pewno NIE będą pasować do kolorów na schemacie połączeń, więc jest to bardzo ważne._
• Wyciągnij kabel z powrotem przez gumową przelotkę, aż izolacja wewnętrznych przewodów dosięgnie otworu VDD płyty ADS1115. _

Krok 10: Przylutuj przewody kablowe i przewód połączeniowy do ADS1115

• Przytnij następujące odcinki przewodu przyłączeniowego (wymagane tylko dla TMP36)

  • Czarny, 2,5 cm
  • Czerwony, pasek 2,5 cm 6 mm od każdego końca każdego._
• Przylutuj przewód kabla podłączony do końcówki wtyczki (+5 V) do otworu VDD, wraz z jednym końcem czerwonego przewodu 2,5 cm._
• Przylutuj przewód kabla, który jest podłączony do tulei wtyczki (GND) do otworu GND, wraz z jednym końcem 2,5 cm czarnego przewodu._
• Przylutuj przewód kabla podłączony do wtyczki Ring 1 (SCL) do otworu SCL._
• Przylutuj przewód kabla, który jest podłączony do wtyczki Ring 2 (SDA) do otworu SDA. _

Krok 11: Przylutuj przewody zasilania/uziemienia TMP36 (opcjonalnie)

• Przylutuj drugi koniec czarnego przewodu 2,5 cm (od otworu GND) do wyprowadzenia TMP36 po prawej stronie. Upewnij się, że nie kontaktuje się ze środkowym leadem._
• Przylutuj drugi koniec czerwonego przewodu 2,5 cm (od otworu VDD) do wyprowadzenia TMP36 po lewej stronie. Upewnij się, że nie kontaktuje się ze środkowym leadem._

Krok 12: Przetnij i przylutuj przewody do gniazda

• Przetnij cztery przewody przyłączeniowe. Spraw, aby były wystarczająco długie dla każdej obudowy, w której umieścisz Arduino (9 cm dla IV Swinger 2):

  • Czarny: _
  • Czerwony: _
  • Niebieski: _
  • Zielony: _Pasek 1 cm od końca każdego._
• Włóż wtyczkę kabla do gniazda 3,5 mm._
• Użyj multimetru cyfrowego, aby określić, które złącze lutowane z tyłu gniazda 3,5 mm jest podłączone do otworu VDD na płycie ADS1115. Przekręć CZERWONY przewód do tego złącza lutowanego na gnieździe._
• Użyj multimetru cyfrowego, aby określić, które połączenie lutowane z tyłu gniazda 3,5 mm jest podłączone do otworu GND na płycie ADS1115. Przekręć CZARNY przewód do tego połączenia lutowanego na gnieździe._
• Użyj multimetru cyfrowego, aby określić, które złącze lutowane z tyłu gniazda 3,5 mm jest podłączone do otworu SCL na płycie ADS1115. Przekręć NIEBIESKI przewód do tego złącza lutowanego na gnieździe._
• Użyj multimetru cyfrowego, aby określić, które złącze lutowane z tyłu gniazda 3,5 mm jest podłączone do otworu SDA na płycie ADS1115. Przekręć ZIELONY przewód do tego złącza lutowanego na gnieździe._

• Użyj DMM, aby potwierdzić połączenia. Sprawdź ciągłość od końca przewodu przyłączeniowego do otworu ADS1115. W tym samym czasie sprawdź, czy NIE MA CIĄGŁOŚCI z pozostałymi trzema.

  • Czerwony do VDD: _
  • Czarny do GND: _
  • Niebieski do SCL: _
  • Zielony do SDA: _
• Przylutuj wszystkie cztery przewody połączeniowe do gniazda 3,5 mm _

Krok 13: Montaż końcowy

• Załóż opaskę kablową wokół kabla i za pomocą szczypiec zaciśnij ją tuż obok przelotki po wewnętrznej stronie obudowy. Przycinać._
• Przykręć pokrywę do obudowy._
• Użyj małego kawałka drobnego papieru ściernego dołączonego do zestawu i delikatnie zetrzyj powierzchnię teflonu kolistymi ruchami, tylko tyle, aby usunąć „połysk” z dysku._
• Jeśli teflonowy dysk dyfuzora nie zatrzasnął się ciasno we wgłębieniu, użyj MAŁEJ ilości superkleju wokół wgłębienia, aby go przytrzymać. Upewnij się, że klej nie dostał się na fotodetektor! Wykałaczka może być przydatna do nakładania superglue, ale poruszaj się szybko. Użyj małego zacisku, aby przytrzymać go, gdy klej wyschnie._
• Połącz z Arduino: podłącz cztery przewody z tyłu gniazda 3,5 mm do Arduino, jak pokazano na zdjęciach._

Krok 14: Przeprowadzanie testów i kalibracja

Dokument w repozytorium GitHub opisuje sposób ładowania i uruchamiania testów. Opisuje również, co jest wymagane do kalibracji piranometru.