Alaska Datalogger: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Alaska berada di pinggir kemajuan perubahan iklim. Kedudukannya yang unik memiliki lanskap yang cukup tersentuh dengan pelbagai kenari lombong arang batu memungkinkan banyak kemungkinan penyelidikan. Rakan kami Monty adalah seorang Ahli Arkeologi yang membantu mengadakan perkhemahan untuk anak-anak di Kampung Asli yang tersebar di seluruh negeri--Culturalalaska.com. Dia telah membangun laman cache untuk pengawetan makanan bersejarah dengan anak-anak ini dan menginginkan cara pemantauan suhu yang dapat dia tinggalkan selama kira-kira 8 bulan musim sejuk. Cache makanan di Alaska dirancang untuk mencegah masuk beruang dan boleh dikuburkan atau diamankan dalam struktur seperti kabin kecil di tiang. Sayangnya pemanasan iklim menjadikan banyak reka bentuk peti sejuk yang berguna seperti gelombang mikro pada musim panas ini - jujur ia sangat panas di sini! Terdapat banyak mesin pengkatalogan komersial di luar sana tetapi Alaska memerlukan jenama DIY sendiri: Kalis air, Dua sensor kalis air pada garis panjang yang boleh berada di dalam cache dan satu lagi untuk diletakkan di permukaan, Sesuatu yang boleh dibina untuk kanak-kanak dengan program STEM, Minimal penyelenggaraan, Bateri jangka panjang, Muat turun mudah dari kad SD, dicetak 3D, boleh dicas semula, Jam Masa nyata, dan murah.

Reka bentuknya boleh dicetak sepenuhnya dengan mana-mana pencetak 3D dan saya telah membuat reka bentuk untuk PCB yang anda boleh pesan dan isi dengan komponen yang mudah diperoleh. Bateri adalah generik 18650 yang boleh bertahan setahun atau lebih dengan bacaan 12x / hari dan pengecasan dilakukan dengan hanya menyambungkan sedikit tenaga selama sehari. Ia direka (Fusion 360) di sekitar cincin-O yang digunakan dalam pembersih air di rumah sehingga mudah diperoleh dan dengan minyak silikon dan pengetatan baut yang dipasang dengan baik harus memberikan perlindungan bagi musim sejuk Alaska jika datang tahun ini….

Langkah 1: Kumpulkan Bekalan Anda

Reka bentuk yang indah dari Adafruit merangkumi sebahagian besar komponen di papan tulis - ia sedikit lebih mahal tetapi sangat berguna dan boleh dipercayai. (Saya tidak mempunyai hubungan kewangan dengan syarikat mana pun …) Saya menggunakan pencetak Creality CR10 untuk bahagian 3D. Kedua-dua suis adalah pelbagai kalis air.

1. Probe Sensor Suhu Digital Kalis Air 2k 2pcs Vktech Probe DS18b20 $ 2

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

3. Adafruit TPL5111 Breakout Pemasa Kuasa Rendah $ 5

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger $ 22 Anda juga boleh menggunakan versi MO tetapi garis aras bateri berada pada pin yang berbeza dan anda mesti mengubahnya dalam perisian.

5. IZOKEE 0.96 I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED $ 4

6. Suis Hidup / Mati Logam Berkarat dengan Cincin LED Biru - Biru Hidup / Mati 16mm $ 5

7. Butang Logam Berkarat dengan Cincin LED Biru - Momen Biru 16mm $ 5

8. Pelbagai sambungan cepat untuk memudahkan pemasangan

9. 18650 Bateri $ 5

10. Kapten O-Ring - Penggantian Penapis Air Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF

Langkah 2: Bina

Reka bentuk perumahan dibina di sekitar cincin o yang mudah didapati dari penapis air rumah Westinghouse standard. Cincin itu tergelincir ke dalam alur pelincir silikon di antara kedua bahagian bercetak. Bahagian bawah kandang mempunyai ruang untuk bateri 18650 dan dua suis kawalan kalis air - ada juga lubang untuk keluar kabel untuk probe temp. Kedua-dua fail untuk bahagian atas dan bawah terdapat di bawah.

Bahagian bawah dilengkapkan dengan mengambil beberapa baut nilon berukuran 4 mm atau setara dan mengeluarkan kepalanya dan menyisipkannya ke tiang sokongan yang telah digerudi untuk menampungnya. Gunakan panjang yang sesuai sehingga penutup topi nilon di bahagian atas hanya menutupnya apabila kedua-dua bahagian bergabung. Kedua-dua bahagian atas dan bawah mesti dicetak dengan sokongan. Bahagian atas dilengkapkan dengan menempel pada tingkap plastik bulat yang terbuat dari lexan nipis.

Langkah 3: Wire It

Pemasangan PCB agak mudah. Saya merancang papan di Eagle dan menghantarnya ke PCBway untuk pembuatan - jujur ia adalah yang paling murah yang pernah ada. Sekiranya anda ingin melakukan kutu bug, ia mudah dilakukan ikuti rajah litar pada fail Brd. Skrin LED kecil dipasang melalui sambungan I2C di papan bersama dengan kuasa dan tanah. Inti sistem adalah TPL5111 yang disambungkan terus ke bateri dan kekal sepanjang masa. Ia mempunyai pemasa yang dapat dipilih (resistor berubah-ubah) yang membangunkan sistem setiap 2 jam hingga setiap saat dengan mengaktifkan pin aktif pada modul Feather. RTC berkomunikasi dengan bas I2C yang sama dengan LED - mereka mempunyai alamat yang berbeza. Feather juga dihubungkan ke bateri 18650 dengan kabel JST melalui suis hidup / mati untuk mematikan semua kuasa ke sistem. Ini membolehkan pengecasan terpasang oleh Feather ketika bateri rendah dengan memasukkan USB mikro ke dalam bulu. Setiap kali anda memuat naik perisian baru ke Feather, anda mesti ingat untuk memulakan TPL5111 dengan menekan butangnya jika tidak Feather tidak akan menjawab panggilan boot USB. Tombol tekan direka untuk memberikan daya ke layar LED hanya ketika ditekan dan juga untuk mengirim isyarat tinggi ke TPL5111 yang memungkinkan Feather menyala selama anda menekan butang. Ini dilakukan untuk mengehadkan jumlah waktu layar dihidupkan - ia hanya digunakan untuk memeriksa status prob temp, tahap bateri dan waktu / tarikh dan fail ukuran yang anda buat. Bahagian pendawaian terakhir adalah dua prob yang diletakkan melalui titik gerudi terakhir di bahagian bawah. Ini dihubungkan dengan penyambung 3 pin JST untuk memudahkan penyingkiran. Saya lalai meletakkan perintang 4.7K di papan untuk menyambungkan pin Data dan Voltan pada bas sensor suhu. Oleh itu, ini mesti dilakukan pada salah satu titik sambungan sensor di papan - mereka dilabelkan supaya mudah. Mereka berdua pergi ke pin GPIO yang sama pada Feather sehingga hanya satu sambungan perintang yang diperlukan.

Langkah 4: Programkannya

Program ini sangat mudah difahami. Perpustakaan SD adalah untuk menggunakan fail kad SD yang dimasukkan ke dalam papan bulu. Perpustakaan OneWire dan Dallas Temp adalah untuk mendapatkan bacaan satu wayar dari prob temp. DonePin adalah untuk memberitahu TPL5111 bahawa semua pembacaan data telah selesai dan adalah baik untuk menonaktifkan Featherboard. VBatpin adalah pin pada bulu yang mempunyai pembahagi voltan di atasnya untuk membaca nilai bateri Lipo. Perpustakaan Asciiwire adalah untuk menjalankan skrin LED. OneWireBus adalah GPIO pin 6 dalam kes ini. Sistem fail SD untuk Datalogger ini menyediakan fail ANALOG02. TXT untuk mengumpulkan semua data. Ia membuka fail yang sama setiap masa dan hanya menambahnya. Untuk menyingkirkan data lama, anda mesti mengeluarkan cipnya dari pemegang kad SD dan memuat turunnya ke komputer - contohnya ke dalam lembaran spread EXCEll. Ini mudah dilakukan dengan bahagian import DATA pada hamparan. Fail kemudian dikeluarkan dari cip dan apabila Feather membukanya lagi, ia akan membina fail baru. Seterusnya datang tetapan masa / tarikh untuk RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); keluarkan watak komen untuk menetapkan RTC anda ke waktu boot anda dan kemudian memprogram semula cip dengan baris ini dikomentari sehingga pada saat komputer boot lagi, ia tidak menggunakan masa boot yang sama lagi dan bukannya membiarkan penjaga masa yang disokong baterinya untuk mengisinya masuk. Bahagian gelung () membuka fail SD, mendapatkan tarikh / masa, membaca dan menukar kedua-dua sensor, mengira tahap bateri dan menulisnya ke kad SD. Ia kemudian menjadikan selesaiPin tinggi untuk mematikan urutan.

Langkah 5: Menggunakannya

Bateri diisi penuh dengan memasukkan Feather ke palam MicroUSB. Charge LED akan menyala sehingga dicas sepenuhnya - perlahan. Kad SD segar tanpa ANALOG02. TXT diletakkan di dalam pemegang cip. Penutup dipasang dan kelima ditutup dengan gasket getah. Butang kuasa dihidupkan dan setelah kira-kira 4 saat butang tekan ditahan. Ia akan dengan cepat menampilkan suhu lalai pertama dan setelah layar kosong, ia akan menunjukkan T1 dan T2 sebagai output dari prob temp. Anda boleh memanaskannya dengan tangan sehingga boleh dilabel sebagai T1 dan T2. Skrin juga akan menunjukkan bacaan Jam, Minit, Detik, Hari, Bulan dan Tahun serta tahap bateri dan seberapa besar fail anda pada ketika ini. Pemeriksaan ini dilakukan untuk memastikan semuanya berjalan dengan baik sebelum meninggalkannya selama 8 bulan. Lepaskan butang dan letakkan probe di mana anda mahu pengukuran suhu dilakukan. Ia tahan air dan diharapkan mesin anda. Jelajah awal mesin ini akan berada di Iliamna Alaska di mana ia akan berada di bawah tanah sehingga April depan. Pada pengujian awal, bateri ukuran ini didapati cukup baik untuk sekurang-kurangnya 1 1/2 tahun pada 12 bacaan sehari kerana semua kekuatan TPL5111. Kajian pemanasan global sangat penting bagi semua orang untuk terlibat - keluar dan lakukan sains!