Estació meteorològica personal Particle Photon IoT: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Subministraments

• Fotó de partícules
• [OPCIONAL] Antena u. FL de 2,4 GHz
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• Metres meteorològics SparkFun
• Dallas DS18B20 Sensor de temperatura impermeable
• Sensor d’humitat SparkFun Soil
• Sensor de llum UV SparkFun Qwiic VEML6075
• Panell solar de 3,5W
• SparkFun Sunny Buddy
• Pantalla Stevenson modelada en 3D personalitzada
• Un kit de soldadura
• Un munt de filferro mono-nucli
• Un terminal de cargol de 2 pins
• Algunes capçaleres masculines i femenines
• 22 cargols inoxidables de 3 mm
• 44 femelles inoxidables de 3 mm
• 3 barres roscades inoxidables de 6 mm
• 9 femelles inoxidables de 6 mm

Pas 1: el maquinari

Preparació

Weather Shield Tal com es descriu a la guia de connexió de Sparkfun, talla el jumper RAW Power Select de la seva esquena de VREG i fes-lo soldar a Photon_VIN per redirigir la línia d’energia entrant al regulador de voltatge intern del fotó per reduir el consum d’energia durant el repòs, que representa exactament la meitat del desplegament. Això restringirà la tensió d’entrada entre 3,6 i 5,5 V, però la línia elèctrica cau just al punt dolç amb els seus 3,7 V de la bateria LiPo a través del Sunny Buddy.

A més, assegureu-vos que el pont de desactivació de 3,3 V que hi ha a sota està connectat: en cas contrari, els sensors integrats no rebran energia de la línia de 3,3 V, de manera que es desconnectaran eficaçment del fotó. tant d'alimentació externa com USB per evitar conflictes, i aquesta és, de fet, l'única situació que permet als sensors integrats rebre energia i funcionar correctament. No us preocupeu si heu de connectar un cable USB al Photon per fer una supervisió en sèrie: ho he provat jo mateix moltes vegades i el Photon sempre ha sobreviscut sa i estalvi sense danys. Potser no ho deixeu hores i hores així. Mireu l’esquema de l’escut si esteu interessats en més detalls.

Girant l’escut, assegureu-vos que el coixinet de pont I2C PU situat a la dreta està connectat. el valor evitarà que es reconeguin els perifèrics: com a regla general, només s’ha de connectar un parell de resistències de tracció al bus. El conjunt de sensors implicarà un altre sensor al bus: el sensor de llum UV, però, com a perifèric I2C, també ve amb el seu parell de resistències de tracció i recomano desconnectar-les: almenys en aquest projecte, l’escut es pot utilitzar tot sol, mentre que el sensor UV difícilment s’utilitzarà sense l’escut.

Soldar un terminal de cargol als connectors d’alimentació i alguns ponts femenins als connectors perifèrics també és una bona idea, i el que recomano per a la modularitat: la funció de connexió i desconnexió ràpida pot resultar molt útil per a la resolució de problemes, reparacions o actualitzacions. Per obtenir un millor ajustament i una gestió més ordenada del cable, assegureu-vos de connectar els laterals de la part posterior, tal com es mostra a les imatges..

OpenLogCut i retalleu 4 fils curts de filferro i soldeu-los a l’OpenLog tal com es mostra a les imatges. No són capçaleres jumper, però he trobat que aquesta és la millor solució per a una connexió tan curta. Si esteu pensant en soldar alguns pins de capçalera masculins al tauler i connectar-los a les capçaleres femenines de l'escut, malauradament els diferents dissenys de pins de les dues interfícies impedeixen que aquesta gran idea sigui viable.

Sensor de llum UV Retalla i retalla 4 fils de fil més, aquesta vegada molt més llargs, i fes-los soldar als connectors de la placa, tal com es mostra a les imatges. De nou, no són capçaleres de pont, però he optat per valorar la robustesa sobre la modularitat en les connexions que, com aquest, estan exposats als elements i no estan protegits pel recinte. També recomano doblar els cables com ho vaig fer per obtenir una connexió més neta i pràctica. L'altre extrem, en canvi, és el lloc per als encapçaladors de pont: soldar 4 pins masculins per assegurar que la connexió es mantingui segura i ordenada tal com es pretén a través dels cables llargs. Assegureu-vos de respectar l'ordre: a mesura que avancen a l'escut, GND VCC SDA SCL.

També recomano recobrir els contactes soldats i el LED d’alimentació amb un aïllant líquid: el recobriment conformal està dissenyat específicament per a això, però l’esmalt d’ungles clar ho farà d’una mica, i això és el que he utilitzat. Tot i el "sostre" de PMMA que cobrirà el tauler, continuarà exposat als elements i preferiu estar segur que perdonar-lo. Assegureu-vos de no tapar el sensor de llum UV en si, el xip negre que hi ha al mig de la placa, especialment si utilitzeu revestiment conformal: la majoria dels compostos són fluorescents UV, cosa que significa que absorbeixen part de la llum El sensor intenta capturar i, per tant, interfereix amb les seves lectures. El PMMA, per la seva banda, és un dels materials més transparents als raigs ultraviolats que es disposa habitualment i protegirà suficientment el sensor dels elements, mantenint al mateix temps la seva influència en les seves mesures.

Sensor d’humitat del sòl Retalleu els extrems del cable de 3 fils i soldeu-los als connectors de la placa, tal com es mostra a les imatges. I, a l’altre extrem, soldeu 3 pins masculins per obtenir una millor connexió. Una vegada més, assegureu-vos de respectar l’ordre: GND A1 D5. Per a aquest sensor també, assegureu-vos de recobrir els contactes i els circuits integrats amb l’aïllant de líquid: a diferència del sensor de llum UV, no estarà cobert per res. i estarà completament exposat als elements, de manera que cal un bon nivell de protecció.

Sensor de temperatura del sòl Retalleu els extrems del cable i, de nou, soldeu-los a 3 pins masculins en l’ordre: GND D4 VCC. Els cables de punt tancat tenen un codi de colors convencional: NEGRE = GND BLANC = SIG VERMELL = VCC.

Sunny Buddy He soldat un parell de capçaleres de pont femení als connectors de càrrega secundaris de la placa, però finalment no els heu utilitzat, de manera que no és necessari.

Antena externa Simplement poseu l’antena a la part inferior de la peça base o en qualsevol altre lloc que s’adapti al seu factor de forma.

Calibratge

Sensor d’humitat del sòl Aquest és el sensor que més s’ha de calibrar i és important calibrar-lo al sòl que controlarà un cop desplegat.

Per ajudar-ho, he preparat un programa senzill anomenat calibrator.ino: només cal compilar-lo i fer-lo passar al vostre fotó i preparar un monitor sèrie, per exemple amb el comandament Particle CLI monitor de sèrie de partícules o amb screen / dev / ttyACM0. Col·loqueu el sensor aproximadament tres quartes parts del seu camí dins del sòl per al qual vulgueu calibrar-lo, en un estat completament sec com es mostra a la primera imatge, i anoteu aquesta lectura en brut al camp smCal0 del fitxer calibration.h. A continuació, mulleu el sòl tant com pugueu, fins que estigui saturat d’aigua com es mostra a la segona imatge, i anoteu aquesta lectura crua al camp smCal100 del mateix fitxer.

Sunny Buddy Un altre element que requereix calibratge és el Sunny Buddy: tot i que no és un sensor, el seu disseny MPPT (Transferència màxima de punt de potència) s’ha de calibrar fins a aquell punt de transferència de potència màxima. Per fer-ho, connecteu-lo al vostre panell solar a dia, mesureu la tensió a través dels coixinets SET i GND i ajusteu el potenciòmetre proper amb un tornavís fins que la tensió sigui d’uns 3V.

Pas 2: el programari

Podeu trobar tot el codi, actualitzat i documentat a la seva reposició de GitHub.

Pas 3: l'Assemblea

Comencem a muntar-ho tot amb la pantalla de Stevenson, començant a muntar-lo de dalt a baix tal com es mostra a les imatges. Primer i principal és la coberta superior, amb els seus suports dividits per al sensor de llum UV i el panell solar per unir-los i fixar-los. a continuació, per omplir-lo, munteu el panell solar al bastidor i cobriu el sensor de llum UV amb el seu sostre de PMMA. A continuació, es poden muntar les cobertes restants a la peça superior amb les barres roscades: els forats poden necessitar una mica de convincència, però una mica de fricció pot ajudar-los a mantenir-los tots units.

Un cop muntada la pantalla Stevenson, uniu la peça base amb el pluviòmetre i empleneu-la amb els seus circuits, muntant els components a les seves taules i connectant-los tal com es mostra a les imatges. A continuació, es poden connectar els perifèrics com l’antena externa, els sensors de temperatura i humitat del sòl i l’OpenLog. A continuació, podeu ajuntar els comptadors de vent al seu pal tal com es mostra a la guia de muntatge de SparkFun i muntar el pluviòmetre i el peça base a uns tres quarts de la seva pujada.

A continuació, podeu procedir a enrutar els cables que provenen del panell solar, del sensor de llum UV i dels comptadors de pluja i vent a través d’una obertura entre les cobertes i muntar la pantalla Stevenson a la peça base. Un cop fixades les varetes amb un parell de femelles, la vostra pròpia estació meteorològica personal estarà completa i llesta per ser desplegada al camp.

Pas 4: desplegament + conclusions

Un cop ho hàgiu completat, podeu seure, relaxar-vos i gaudir de les vostres dades meteorològiques hiper-locals en directe a totes les plataformes següents.

• ThingSpeak
• WeatherUnderground
• WeatherCloud

Els enllaços específics anteriors corresponen a les meves dades meteorològiques, però si feu aquest projecte, incloeu també els enllaços als vostres dispositius. M’encantaria veure com s’expandeix aquesta xarxa creada per persones.