ADS1115 Piranòmetre InstESRE: 14 passos (amb imatges)

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

Un piranòmetre mesura la irradiació del sol (potència / àrea, bàsicament "brillantor") en una superfície. Tot i els noms similars, és completament diferent d’un piròmetre, així que atureu-vos aquí si és el que busqueu.

Aquest document instructiu descriu com construir i provar una versió modificada del kit de piranòmetres que ofereix el doctor David Brooks, de l’Institut de Recerca i Educació en Ciències de la Terra (InstESRE):

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

Aquesta versió del piranòmetre InstESRE s’interface amb un Arduino mitjançant un convertidor analògic-digital (ADC) ADS1115 i també admet la correcció de temperatura mitjançant un sensor de temperatura TMP36 co-situat amb el fotodiode.

El traçador de la corba IV Swinger 2 IV admet aquest disseny de piranòmetre com a sensor opcional, i aquesta va ser la motivació de les modificacions. Tanmateix, atès que els altres usuaris del piranòmetre InstESRE poden trobar-lo útil, aquesta instrucció descriu el disseny independentment del projecte IV Swinger 2.

El següent dipòsit GitHub conté la documentació i el programari:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Si us plau, baixeu i llegiu el document abans de continuar. El document conté una versió només de text dels passos d'aquesta instrucció i es pot utilitzar com a llista de comprovació durant la construcció. També descriu com demanar el kit al Dr. Brooks i quines peces addicionals comprar. Aquests no es repeteixen en aquest instructiu.

Pas 1: reuniu eines

He utilitzat les eines que es mostren a la foto.

Pas 2: prepareu el recinte

• Introduïu el passamans al forat que hi ha al final de la caixa. Utilitzeu un petit objecte contundent com un tornavís petit. Aneu amb compte de no tallar el pas. (L’eix és l’element en forma de O. de goma tova.) _
• Esteneu una petita quantitat de superglue per l'interior del forat més gran de la part superior de la caixa. Inseriu el nivell de bombolla des de l'interior de la caixa. Assegureu-vos que els seients de l’espatlla del nivell de la bombolla estiguin fermament contra la part superior de la caixa. Deixeu la caixa de banda, cap per avall, perquè la cola s’assequi durant uns quants minuts. [NOTA: el nivell de bombolla no és necessari per a l’aplicació IV Swinger 2 i no es mostra a les fotos.] _

Pas 3: prepareu el fotodiode i el difusor

• Assegureu-vos que els cables del fotodiode PDB-C139 siguin rectes i paral·lels entre si, fent ajustos si cal. _
• Inseriu el fotodiode PDB-C139 al suport del LED. Hauria d’adaptar-se al seu lloc. NO utilitzeu cap superglue. _
• Amb els cables del fotodiode PDB-C139 apuntant cap amunt i amb el cable més llarg cap a l’esquerra i el més curt cap a la dreta, doblegueu MOLT LLEUGER els dos cables. _
• Introduïu el conjunt del fotodiode al tub de la carcassa des de la part superior. Una vegada més, NO utilitzeu cap superglue. Assegureu-vos que la part superior del díode estigui neta i lliure de pols. _
• Agafeu el disc difusor de tefló amb una tovallola de paper o mocador de paper i fregueu suaument les dues superfícies per eliminar la pols o les restes que hi puguin quedar. Introduïu el disc al seu rebaix a la part superior del tub de la carcassa. NO utilitzeu cap superglue. Si és molt ajustat, haureu d’utilitzar una mica de superglue MÉS TARD, però NO. _
• Gireu el conjunt cap per avall (els cables apunten cap amunt, més llarg a l'esquerra). Assegureu-vos que el disc difusor no caigui. Utilitzeu 4 trossos de cinta per mantenir-la premuda sobre una superfície de treball dura i llisa. La cinta ha d'estar per sota de la vora mecanitzada del tub. Emboliqueu un tros de cinta més al voltant del tub. _

Pas 4: afegiu TMP36 (opcional)

• Introduïu el TMP36 al forat del costat proper dels cables del fotodiode, amb el costat pla del TMP36 cap als cables i el costat arrodonit cap a la paret del tub. Premeu-lo pels extrems dels seus cables. Ha d’adaptar-se bé amb una mínima deflexió dels cables del fotodiode. _
• Traieu el TMP36, apliqueu superglue a la seva part superior, plana i arrodonida i torneu a inserir-lo ràpidament al forat a la mateixa posició. Utilitzeu només prou cola perquè s’enganxi al suport del LED, als cables del díode i a l’interior del tub, però no utilitzeu-ne tanta que pugui fluir al voltant del fotodiode. Assegureu-vos de prémer-lo ràpidament al forat perquè la cola no l’agafi abans d’entrar-hi completament. _
• Ajusteu els dos cables del fotodiode i els tres cables del TMP36 perquè tots apuntin el més recte possible_

Pas 5: Enganxeu el tub del sensor a la caixa

• Apliqueu una mica de cola a la vora mecanitzada del tub i, a continuació, baixeu la caixa per sobre, de manera que el tub quedi enganxat al forat de la caixa. La dimensió llarga de la caixa hauria d’estar en línia amb les files de cables que passen pel forat i el forat final amb l’anella hauria de ser a la vostra dreta. Assegureu-vos que el tub estigui completament assegut al forat. _
• Utilitzeu una cinta per mantenir la caixa de manera que quedi plana i el tub sigui perpendicular a ella._

Pas 6: afegiu el tauler ADS1115

• Apliqueu un blob de superglue a la part posterior del tauler ADS1115 al centre. Ràpidament, però amb cura, baixeu la placa ADS1115 cap avall amb el cable de fotodiode més llarg que entra pel forat A0 i el més curt que entra pel forat A1. Els tres cables TMP36 estaran al llarg de la vora de la placa ADS1115 i poden desviar-se lleugerament. Ajusteu la posició del tauler ADS1115 de manera que els forats A0 i A1 estiguin centrats sobre el forat del tub i manteniu el tauler en lloc durant aproximadament un minut perquè s’enganxi a la caixa._
• Deixeu-lo intacte durant un parell d’hores perquè la cola estigui ben assecada. No seguiu els passos següents fins aleshores._

Pas 7: afegiu una resistència de càrrega

• Talleu els dos cables de la resistència a 1 cm. Doblegueu 2 mm a l’extrem de cada cable en angle recte i introduïu els extrems de 2 mm als forats A0 i A1 de la placa ADS1115, al costat dels cables del fotodiode. El motiu de la longitud de 2 mm és que no hi ha cap possibilitat que els extrems puguin tocar els cables TMP36 o l’altre cable de fotodiode sota el tauler._
• Soldeu la resistència i el fotodiode condueix als forats A0 i A1._
• Retalleu els cables del fotodiode._

Pas 8: soldar TMP36 al mig a A2 (opcional)

• Doblegueu suaument els dos conductors externs de TMP36 de la vora del tauler ADS1115._
• Amb unes alicates de nas llarg, doblegueu amb cura el cable TMP36 mitjà cap al forat A2 i soldeu-lo al forat. És possible que necessiteu un petit tros de fil de connexió pelat al forat per soldar-lo si el cable no és prou llarg per entrar-hi. Assegureu-vos que aquest cable no estigui en contacte amb la junta de soldadura A1 o el cordó de fotodiode._

Pas 9: prepareu el cable

• Desenganxeu tot el conjunt de la superfície de treball_

• Agiteu-lo per assegurar-vos que el disc difusor de tefló no caigui. Si ho fa, reserveu el disc de moment.

  _

• Talleu l’extrem femella del cable. Introduïu l'extrem tallat a través de l'eix a la caixa i estireu-lo. No us preocupeu per tirar-lo massa lluny, més endavant el podreu treure. Utilitzeu una gota de sabó per a plats si és difícil d'entrar._
• Talleu la capa de cable exterior de l'extrem tallat per exposar els quatre cables que hi ha a l'interior, tenint cura de no danyar l'aïllament dels cables interiors. Talleu com a mínim 2 cm del revestiment._
• Retireu 8 mm de l'aïllament dels quatre cables interiors i torceu-ne els extrems._
• "Esteneu" els extrems retorçats escalfant amb el soldador i aplicant una mica de soldadura als brins._
• Utilitzeu un multímetre digital (DMM) per determinar la connectivitat entre els cables interiors i les quatre parts del connector de 3,5 mm a l’altre extrem del cable. Anoteu els colors: Color: Consell: _ [+ 5V] Anell 1: _ [SCL] Anell 2: _ [SDA] Funda: _ [GND] NOTA: aquests colors gairebé segur que no coincidiran amb els colors del diagrama de connexions, per tant, això és molt important._
• Tireu el cable cap enrere a través de la graella de goma fins que l'aïllament dels cables interns acabi d'arribar al forat VDD de la placa ADS1115. _

Pas 10: soldeu els cables del cable i el cable de connexió a ADS1115

• Retalleu les següents longituds de cable de connexió (només es necessita per a TMP36)

  • Negre, 2,5cm
  • Vermell, 2,5 cm. Tira a 6 mm de cada extrem de cadascun._
• Soldeu el cable de cable que està connectat a la punta de l’endoll (+ 5V) al forat VDD, juntament amb un extrem del cable vermell de 2,5 cm._
• Soldeu el cable de cable que està connectat a la mànega del connector (GND) al forat GND, juntament amb un extrem del cable negre de 2,5 cm._
• Soldeu el cable de cable connectat a l’anell 1 de l’endoll (SCL) al forat SCL._
• Soldeu el cable de cable que està connectat al connector Ring 2 (SDA) al forat SDA. _

Pas 11: soldar els cables d'alimentació / terra TMP36 (opcional)

• Soldeu l’altre extrem del cable negre de 2,5 cm (del forat GND) al cable TMP36 de la dreta. Assegureu-vos que no entri en contacte amb el cable intermedi._
• Soldeu l’altre extrem del cable vermell de 2,5 cm (del forat VDD) al cable TMP36 de l’esquerra. Assegureu-vos que no entri en contacte amb el cable intermedi._

Pas 12: tallar i soldar els cables a Jack

• Talla quatre cables de connexió. Feu-los prou llargs per al recinte on poseu l'Arduino (9 cm per IV Swinger 2):

  • Negre: _
  • Vermell: _
  • Blau: _
  • Verd: _Tirar 1cm del final de cadascun._
• Inseriu l’endoll del cable a la presa de 3,5 mm._
• Utilitzeu el DMM per determinar quina connexió de soldadura de la part posterior del jack de 3,5 mm està connectada al forat VDD de la placa ADS1115. Gireu el cable VERMELL a la connexió de soldadura del jack._
• Utilitzeu el DMM per determinar quina connexió de soldadura de la part posterior del jack de 3,5 mm està connectada al forat GND de la placa ADS1115. Gireu el cable NEGRE a la connexió de soldadura del jack._
• Utilitzeu el DMM per determinar quina connexió de soldadura de la part posterior del jack de 3,5 mm està connectada al forat SCL de la placa ADS1115. Gireu el cable BLAU a la connexió de soldadura del jack._
• Utilitzeu el DMM per determinar quina connexió de soldadura de la part posterior del jack de 3,5 mm està connectada al forat SDA de la placa ADS1115. Gireu el cable VERD a la connexió de soldadura del jack._

• Utilitzeu DMM per confirmar les connexions. Comproveu la continuïtat des de l'extrem del cable de connexió fins al forat ADS1115. Al mateix temps, proveu que no hi hagi continuïtat en els altres tres.

  • Vermell a VDD: _
  • Negre a GND: _
  • Blau a SCL: _
  • Verd a SDA: _
• Soldeu els quatre cables de connexió a la presa de 3,5 mm_

Pas 13: Assemblea final

• Col·loqueu la brida de cable al voltant del cable i utilitzeu unes alicates per estirar-la ben al costat de l’eix de la part interior de la caixa. Retalla._
• Cargoleu la tapa a la caixa._
• Utilitzeu el petit tros de paper abrasiu fi que s'inclou amb el kit i desfeu suaument la superfície del tefló amb un moviment circular, el suficient per treure la "brillantor" del disc._
• Si el disc difusor de tefló no es va encaixar bé al seu recés, utilitzeu una quantitat TINY de supercola al voltant del recés per subjectar-lo. Assegureu-vos de no obtenir cap cola al fotodetector. Un escuradents pot ser útil per aplicar la supercola, però moure’s ràpidament. Utilitzeu una pinça petita per subjectar-la mentre s’assequi la cola._
• Connecta't a Arduino: connecta els quatre cables de la part posterior del jack de 3,5 mm a l'Arduino tal com es mostra a les fotos._

Pas 14: Execució de proves i calibració

El document del dipòsit GitHub descriu com carregar i executar les proves. També descriu el que es requereix per calibrar el piranòmetre.