Alaska Datalogger: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Alaska està a la vora de l’avenç del canvi climàtic. La seva posició única de tenir un paisatge bastant verge amb una gran varietat de canaris de mines de carbó permet moltes investigacions. El nostre amic Monty és un arqueòleg que ajuda a acampar nens a pobles nadius repartits per l’estat: Culturalalaska.com. Ha estat construint llocs de memòria cau per a la preservació històrica dels aliments amb aquests nens i volia una manera de controlar la temperatura que pogués deixar durant uns 8 mesos d’hivern. Una memòria cau d’aliments a Alaska està dissenyada per evitar l’entrada de l’Ós i es pot enterrar o assegurar en una petita estructura en forma de cabina sobre pals. Malauradament, l'escalfament del clima fa que molts d'aquests pràctics dissenys de neveres siguin més com un microones aquest estiu; sincerament, aquí fa molt calor. Hi ha moltes màquines comercials de registre de dades, però Alaska necessitava la seva pròpia marca de bricolatge: impermeable, dos sensors impermeables en línies llargues que podrien estar dins de la memòria cau i un altre per posar a la superfície, una cosa construïble per a nens amb un programa STEM, mínim manteniment, bateria a llarg termini, descàrrega senzilla de la targeta SD, imprimible en 3D, recarregable, rellotge en temps real i econòmic.

El disseny es pot imprimir totalment amb qualsevol impressora 3D i he realitzat el disseny del PCB que podeu encarregar i completar amb components fàcils d’obtenir. La bateria és genèrica 18650 i hauria de durar aproximadament un any amb lectures de 12 vegades al dia i la càrrega es fa només endollant una mica d’alimentació durant un dia. Està dissenyat (Fusion 360) al voltant de la junta tòrica que s’utilitza als purificadors d’aigua de la casa, de manera que és fàcil d’obtenir i amb greix de silici i estrenyiment dels cargols ben col·locats hauria de proporcionar protecció a l’hivern d’Alaska si arriba aquest any …

Pas 1: reuniu els vostres subministraments

Els meravellosos dissenys d’Adafruit conformen la majoria dels components del tauler: són una mica més cars, però són molt viables i fiables. (No tinc cap vincle financer amb cap empresa …) Vaig utilitzar una impressora Creality CR10 per a les peces 3D. Els dos interruptors són impermeables.

1. Sonda de temperatura digital impermeable Vktech 5pcs 2M Sensor de temperatura digital DS18b20 $ 2

2. Adafruit DS3231 Precision RTC Breakout [ADA3013] 14 dòlars

3. Adafruit TPL5111 Breakout temporitzador de baixa potència 5 $

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger $ 22 També podeu utilitzar la versió MO, però la línia de nivell de bateria es troba en un altre pin i l'heu de canviar al programari.

5. IZOKEE 0,96 I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED 4 $

6. Interruptor resistent d’encès / apagat de metall amb anell LED blau - 16 mm encès / apagat blau 5 dòlars

7. Polsador de metall resistent amb anell LED blau - 16mm Momentary Blue 5 $

8. Una varietat de connexions ràpides per facilitar el muntatge

9. 18650 Bateria 5 $

10. Junta tòrica del capità: substitució del filtre d’aigua Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH i WHKF-DUF

Pas 2: construïu-lo

El disseny de la carcassa es basa en l’anell tòric fàcilment disponible d’un filtre d’aigua estàndard de tota la casa de Westinghouse. L'anell es llisca en una ranura lubricada de silici entre les dues meitats impreses del recinte. La part inferior del recinte té espai per a la bateria 18650 i els dos interruptors de control impermeables; també hi ha un forat per a la sortida dels cables per a les sondes temporals. Els dos fitxers per a la meitat superior i inferior es troben a sota.

La secció inferior es completa agafant uns cargols de niló de 4 mm o de mida equivalent i traient-ne els caps i cementant-los als pilars de suport que s'han perforat per acollir-los. Utilitzeu una longitud adequada perquè les femelles de tap de niló de la part superior només les cobreixin quan s’uneixin les dues meitats. Tant les seccions superior com la inferior s’han d’imprimir amb suport. La secció superior es completa enganxant una finestra rodona de plàstic feta de lexan fi.

Pas 3: connecteu-lo

El muntatge del PCB és bastant senzill. Vaig dissenyar la placa a Eagle i la vaig enviar a PCBway per fabricar-la, sincerament, és la cosa més barata de la història. Si voleu connectar-lo fàcilment, seguiu el diagrama del circuit al fitxer Brd. La petita pantalla LED s’uneix a través de les connexions I2C de la placa juntament amb l’alimentació i la terra. El cor del sistema és el TPL5111, que es connecta directament a la bateria i es manté encesa tot el temps. Té un temporitzador seleccionable (resistència variable) que desperta el sistema cada 2 hores a cada segon habilitant el pin d’activació al mòdul Feather. El RTC es comunica pel mateix bus I2C que el LED: tenen adreces diferents. El Feather també es connecta a la bateria 18650 mitjançant un cable JST a través de l’interruptor d’encesa / apagada per apagar tota la potència del sistema. Això permet la càrrega integrada per Feather quan la bateria està baixa connectant un micro USB a la ploma. Sempre que pengeu programari nou a Feather, heu de recordar que heu d'iniciar el TPL5111 prement el botó, en cas contrari, Feather no respondrà a la trucada d'arrencada USB. El polsador està dissenyat per proporcionar alimentació a la pantalla LED només en prémer-lo i també per enviar un senyal elevat al TPL5111 que permet que el Feather s’encengui mentre tingueu premut el botó. Això es fa per limitar el temps que la pantalla està encesa: només s’utilitza per comprovar l’estat de les sondes temporals, el nivell de la bateria i l’hora / data i el fitxer de mida que esteu construint. L’últim tros de cablejat són les dues sondes que es col·loquen a través de l’últim punt de perforació de la meitat inferior. Aquests es van connectar amb connectors JST de 3 pins per facilitar la retirada. Vaig descuidar col·locar la resistència 4.7K a la placa per connectar el pin de dades i voltatge al bus del sensor de temperatura. Per tant, això s’ha de fer en un dels punts de connexió del sensor de la placa; estan etiquetats de manera que hauria de ser fàcil. Tots dos van al mateix pin GPIO del Feather, de manera que només cal una connexió de resistència.

Pas 4: programeu-lo

El programa és molt fàcil d’entendre. La biblioteca SD serveix per utilitzar el fitxer de la targeta SD integrat al tauler de plomes. Les biblioteques OneWire i Dallas Temp serveixen per obtenir les lectures d’un fil de les sondes temporals. DonePin ha de notificar al TPL5111 que s'ha completat la lectura de totes les dades i que està bé desactivar el Featherboard. VBatpin és el pin de la ploma que té un divisor de voltatge per llegir el valor de la bateria Lipo. La biblioteca Asciiwire permet executar la pantalla LED. El OneWireBus és el pin 6 GPIO en aquest cas. El sistema de fitxers SD d’aquest Datalogger configura un fitxer ANALOG02. TXT per acumular totes les dades. Obre el mateix fitxer cada vegada i només s’hi afegeix. Per eliminar les dades antigues, heu de treure el xip del suport de la targeta SD i descarregar-lo a un ordinador, per exemple al full de càlcul EXCEll. Això es fa fàcilment amb la secció d’importació de dades del full de càlcul. Els fitxers s’eliminen del xip i quan el Feather l’obre de nou en crea un de nou. A continuació, apareix el paràmetre d’hora / data per a l’RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_)))); elimineu els caràcters de comentari per configurar el vostre RTC a l’hora d’arrencada i, a continuació, torneu a programar el xip amb aquesta línia comentada perquè la propera vegada que arrenci l’ordinador no torni a utilitzar el mateix temps d’arrencada en lloc de permetre que el cronometratge amb bateria l’ompli La secció loop () obre el fitxer SD, obté la data / hora, llegeix i converteix els dos sensors, calcula el nivell de la bateria i l'escriu a la targeta SD. Aleshores fa que el donePin sigui alt per tancar la seqüència.

Pas 5: utilitzar-lo

La bateria es carrega completament connectant el Feather a un endoll MicroUSB. El LED de càrrega s’encendrà fins que estigui completament carregat, és lent. Es col·loca una targeta SD nova sense ANALOG02. TXT al suport del xip. La tapa està instal·lada i les cinc femelles es cargolen contra la junta de goma. El botó d’engegada està engegat i al cap d’uns 4 segons es manté premut el polsador. Es mostrarà ràpidament primer una temperatura predeterminada i després de netejar la pantalla mostrarà T1 i T2 com a sortides de les sondes temporals. Podeu escalfar-ne un amb la mà perquè es pugui etiquetar com a T1 i T2. A la pantalla també es mostrarà l’hora, minut, segon, dia, mes i any de la lectura, així com el nivell de bateria i la mida del fitxer en aquest moment. Aquesta comprovació es fa per assegurar-se que tot funciona correctament abans de deixar-la durant 8 mesos. Deixeu anar el botó i col·loqueu les sondes on vulgueu que es facin les mesures temporals. Són impermeables i és de sort la vostra màquina. Aquesta sortida inicial de màquines serà a Iliamna Alaska, on estarà sota terra fins al proper mes d’abril. A les primeres proves, es va comprovar que aquesta mida de la bateria era prou bona durant almenys 1 any i mig en 12 lectures al dia, a causa del control de potència del TPL5111. Els estudis sobre l’escalfament global són molt importants perquè tothom hi pugui participar: sortiu i feu ciència.