Un observatori interior senzill: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest projecte us mostrarà com fer un observatori senzill amb alguns sensors existents i fàcils d’adquirir. De fet, ho vaig construir per a un dels meus estudiants. L’estudiant voldria saber com afecta la llum solar a la temperatura i a la humitat de l’habitació. Les quantitats físiques interessades en aquest projecte són (1) intensitat de llum, (2) humitat, (3) temperatura i (4) pressió d’aire. Amb aquesta informació, podríeu fabricar altres sistemes o dispositius per controlar un aire condicionat, un humidificador o un escalfador per crear un ambient confortable.

Pas 1: Preparació de sensors

Podeu construir el circuit amb els següents sensors o simplement comprar les plaques de mòduls d’aquests sensors o placa de mòduls.

1. Sensor de llum ambiental TEMT6000 (full de dades PDF)

2. Pressió i temperatura BMP085 o BMP180 (* són productes antics, és possible que hagueu de trobar altres alternatives) (document d'aprenentatge d'Adafruit)

3. Sensor de temperatura i humitat DHT11 (document d'aprenentatge d'Adafruit)

4. Sensor de llum UV GUVA-S12SD (Full de dades PDF)

Per als usos dels sensors, he adjuntat alguns enllaços de referència. Podeu trobar alguns tutorials i referències útils a Internet.

Pas 2: Preparació del processador principal

He triat la placa Arduino Uno per provar el sistema i la codificació. Tot i això, he trobat que atmega328P no té prou memòria per emmagatzemar i executar el codi si s’afegeixen més sensors. Per tant, us recomano que podeu utilitzar la placa Arduino atmega2560 quan necessiteu més de 4 sensors.

Microcontrolador (MCU):

· Taula Atmega328P per Arduino

· O la placa Atmega2560 per a Arduino

Pas 3: Preparació del sistema

M'agradaria mesurar algunes característiques físiques tant a l'exterior com a l'interior. Finalment, vaig connectar els següents sensors a una placa Atmega2560.

Entorn interior:

1. Pressió i temperatura BMP180 x 1 unitats

2. Sensor de temperatura i humitat DHT11 x 1 unitats

Entorn exterior:

1. Sensor de llum ambiental TEMT6000 x 1 unitats

2. Pressió i temperatura BMP085 x 1 unitats

3. Sensor de temperatura i humitat DHT11 x 1 unitats

4. Sensor de llum UV GUVA-S12SD x 1 unitats

És possible que trobeu que he utilitzat diferents sensors per mesurar la pressió. És perquè no tenia placa de mòdul BMP180 quan estava construint el circuit. Us recomano que utilitzeu els mateixos sensors si necessiteu una mesura precisa i una comparació justa.

Pas 4: Preparació del registre de dades

A més, voldria que el dispositiu emmagatzemés les dades sense connectar-se a un ordinador. He afegit un mòdul de registre de dades amb un rellotge en temps real. Els següents són els elements per al registre de dades i la connexió de cables.

· Targeta SD

· Bateria de monedes CR1220

· Mòdul de registre de dades per a Arduino (document d'aprenentatge d'Adafruit)

Pas 5: Preparació de les eines

Els següents són algunes eines o dispositius que serien necessaris per construir el circuit.

• Eina d'embolcall 30AWG
• Soldador
• Fil de soldadura (sense cable)
• Taula de pa
• Capçals de 2,54 mm
• Filferros de pont
• Embalatge de cables (30AWG)
• Cola calenta
• Impressió 3D (si necessiteu una funda per al vostre dispositiu)
• Arduino IDE (ho necessitem per programar la placa de controlador micro)

Pas 6: Restabliu el rellotge en temps real (RTC) DS1307 al mòdul de registre de dades

M'agradaria utilitzar les dades per a experiments científics. Per tant, és important un temps de mesura correcte per a l’anàlisi de dades. L’ús de la funció delay () a la programació induiria un error de mesura en el canvi de temps. Al contrari, no sé fer una mesura precisa en temps real només a la plataforma Arduino. Per evitar l'error de temps de mostreig o minimitzar l'error de mesura, m'agradaria prendre totes les mostres de mesurament amb un registre de temps. Afortunadament, el mòdul de registre de dades té un rellotge en temps real (RTC). El podem utilitzar per generar el temps de mostreig de dades.

Per utilitzar el RTC, segueixo les instruccions (enllaç) per restablir el RTC. En primer lloc, recomano fer-ho amb la placa Arduino Uno. És perquè heu de modificar el circuit quan s’utilitza la placa Atmega2560 (la connexió I2C és diferent). Després d’haver configurat l’RTC, no heu d’eliminar la bateria cr1220. Mentrestant, comproveu l'estat de la bateria abans de registrar les dades.

Pas 7: connexió

He separat la mesura interior i exterior. Així, he creat dues capçaleres per connectar dos grups diferents de sensors. He utilitzat l'espai buit del mòdul de registre de dades per muntar les capçaleres. Per completar la connexió del circuit, faig servir tant soldadura com embolcall. El procés d’embolcall és net i pràctic, mentre que la junta de soldadura és forta i segura. Podeu triar un mètode còmode per construir el circuit. Si utilitzeu la placa Atmega2560, assegureu-vos que heu creat una connexió de salt per als pins SDA i SCL. Cal tornar a connectar la connexió de l'RTC a l'escut de registre de dades.

Per connectar els sensors, vaig soldar les capçaleres dels mòduls de sensors i després vaig fer servir embolcall de filferro per enllaçar tots els sensors a les capçaleres. Quan utilitzeu mòduls de sensor que surten, us recomanem que comproveu detingudament la tensió de funcionament. Alguns mòduls de sensors accepten entrades de 5 V i 3,3 V, però alguns estan restringits a utilitzar només 5 V o 3,3 V. La taula següent mostra els mòduls de sensor usats i la tensió de funcionament.

Taula. Mòdul de sensor i tensió de funcionament

Pas 8: programació de l'MCU

Afortunadament, puc trobar exemples d'aplicacions per a tots els sensors. Si no els utilitzeu, podeu descarregar-los a Internet o instal·lar-los utilitzant el gestor de la biblioteca a Arduino IDE.

He programat la sortida del sistema una cadena per a cada mostra. La cadena sortirà i s’emmagatzemarà a la targeta SD muntada. Si heu de veure les dades, apagueu el dispositiu i desmunteu la targeta SD. A continuació, podeu muntar la targeta SD en un lector de targetes. El fitxer s’emmagatzemarà com a fitxer CSV. Un cop hàgiu descarregat el fitxer de dades a l'ordinador, el podeu visualitzar mitjançant un programa de text o un programa de full de càlcul.

(Podeu descarregar el codi font al fitxer adjunt.)

Pas 9: proveu-lo i feu-lo servir

És important que entengueu el significat de les dades. La freqüència de mostreig és un dels paràmetres importants. L'interval de temps de mesura actual és d'1 min, és possible que hàgiu de canviar-lo.

A més, trobareu que la mesura de temperatura de DHT11 no és precisa. Si necessiteu un valor més precís, només podeu utilitzar la lectura de temperatura dels sensors de pressió BMP.

Gràcies per llegir això.