Cara Membangun Anemometer Anda Sendiri Menggunakan Suis Reed, Sensor Kesan Hall dan Beberapa Skrap pada Nodemcu. - Bahagian 1 - Perkakasan: 8 Langkah (dengan Gambar)

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

Pengenalan

Sejak saya memulakan kajian Arduino dan Pembuat Budaya, saya suka membina alat yang berguna dengan menggunakan barang sampah dan sekerap seperti penutup botol, kepingan PVC, tin minuman, dan lain-lain. Saya suka memberi kehidupan kedua kepada sekeping atau apa sahaja bahan. Sebilangan besar bahan yang digunakan di sini dibuang dari beberapa peralatan dan dikitar semula

Semasa saya memulakan projek stesen cuaca sendiri, saya menyedari bahawa pengukuran intensiti dan arah angin tidak akan sangat mudah atau murah. Setelah beberapa bulan saya menyampaikan kepada anda projek ini yang menggunakan kebanyakan bahan kitar semula dan bahagian elektronik yang sangat murah yang mudah dijumpai di mana-mana kedai elektronik.

Catatan ini mempunyai 2 bahagian.

Bahagian 1 - Pembinaan Anemometer dan Arah Angin Angin.

Bahagian 2 - Sketsa menggunakan Arduino IDE untuk Esp8266 Nodemcu dan penghantaran ke ThingSpeak.

Lihat video untuk mengetahui penyelesaian terakhir.

Cara membina Anemometer anda sendiri menggunakan Hall Effect Sensor dan Reed Switches

Huraian Projek

Anemometer adalah alat yang mampu mengukur kelajuan angin dan arahnya. Dengan menggunakan sensor Hall Effect, kita akan dapat mengira berapa putaran cawan yang diberikan dalam jangka masa tertentu. Keamatan angin berkadar dengan kelajuan putaran paksi. Dengan beberapa persamaan fizik sederhana, anda dapat menentukan halaju laju angin pada saat itu. Kami akan menerangkan semuanya di bahagian 2.

Dan arah angin kita akan mengukur melalui kaca depan dengan magnet neodymium dan suis buluh. Baling-baling menunjuk ke arah angin dan magnet yang melekat padanya akan menghubungkan suis buluh yang membolehkan arus elektrik melalui sambungan (atau sambungan). Litar yang mempunyai arus positif menunjukkan arah angin, seperti kompas.

Kami mempunyai 8 litar yang akan meniru 16 arah: 4 titik kardinal dan 4 cagaran apabila 1 suis diaktifkan (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) dan apabila 2 suis diaktifkan secara serentak, kami mempunyai 8 sub cagaran mata (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

Kelajuan dan arah angin akan dikira dan ditentukan oleh lakaran di nodemcu. Tetapi ini akan dijelaskan di bahagian 2. Sekarang mari kita pergi ke pemasangan perkakasan.

Penafian: Anemometer ini tidak boleh digunakan untuk tujuan profesional. Ia hanya untuk kegunaan akademik atau rumah.

Catatan: Bahasa Inggeris bukan bahasa semula jadi saya. Sekiranya anda menemui kesalahan tatabahasa yang menghalang anda memahami projek ini, beritahu saya untuk membetulkannya. Terima kasih banyak-banyak.

Langkah 1: Bil Bahan

Baling Angin

8 x Suis Reed

Perintang 8 x 10 k ohm

Paip PVC 10 cm

2 penutup PVC berdiameter 5 cm

1 penutup PVC diameter 2.5 cm

1 CD4051 Analog Multiplexer

1 cakera plastik

Sekeping plastik kuat 20 x 20

1 Magnet Neodymium (Dimensi magnet mesti membenarkan dua suis disambungkan secara serentak. Tambang adalah 0.5 x 0.5 cm dan ia berfungsi dengan baik.)

10 wayar warna yang berbeza

1 PCB Generik

1 galas bebola dengan diameter tiub aluminium yang sama

1 tiub aluminium lebih kurang 20 cm

1 tiub aluminium lebih kurang 10 cm

1 pengapit hos

Jisim Epoksi

Gam Segera - sianakrilat dan natrium bikarbonat

Anemometer

2 bola ping pong

4 batang kayu atau aluminium lebih kurang 12 cm

1 galas bebola

1 tiub aluminium kira-kira 5 cm

3 keping wayar berbeza warna

Sensor 1 dewan SS49E

1 magnet neodymium

Jisim Epoksi dan Gam Segera - sianakrilat dan natrium bikarbonat

2 ketuk plastik kira-kira 3 berdiameter 5 cm

1 penutup PVC dan paip PVC 5 cm

1 penutup PVC diameter 2.5 cm

• Nodemcu
• Sarung Plastik untuk Projek Elektronik
• Besi pematerian
• 1 Pipa PVC kira-kira 2 meter dan Penyambung PVC "T"
• 1 sambungan 90 darjah PVC
• Bekalan kuasa 5V (saya menggunakan panel solar)

Langkah 2: Memasang Wind Vane Rosetta

Suis Reed dan Perintang dipasang pada PCB

Potong PCB generik dalam bentuk bulatan dengan diameter yang sedikit lebih kecil daripada PVC CAP kerana apabila sudah siap, ia akan sesuai dengannya.

Bengkokkan kaki suis buluh dalam 90 darjah untuk memasukkannya ke dalam PCB dengan hati-hati agar tidak memecahkan kaca pelindung. Yang ideal adalah 3 mm dari kaca. Pasang setiap suis buluh mengikut rajah. Nomborkan masing-masing dari 0 hingga 7 sebagai rajah. Pengenalpastian yang betul akan penting semasa menyambungkan terminal ke multiplexer. Gunakan besi pematerian untuk menyoldernya di atas pinggan.

Posisikan setiap perintang sebagai rajah di mana salah satu terminal disolder di salah satu terminal suis buluh dan yang lain akan umum bagi semua perintang, yang diletakkan di tengah PCB.

Memateri kabel tembaga yang menghubungkan semua terminal luaran suis reed, meninggalkan dua yang terakhir tanpa sambungan. Seperti cincin. Urutan kimpalan tidak menjadi masalah.

Di persimpangan setiap perintang dan wayar solder suis buluh setiap warna. Mereka 8 berbeza. Pateri wayar merah ke cincin tembaga suis buluh sebagai positif dan wayar hitam ke persimpangan semua perintang di tengah "rosetta", sebagai negatif.

Lihat gambar rajah dan berhati-hati untuk menjaga penomboran kabel untuk sambungan ke multiplexer.

Uji sambungan sebelum pemasangan

Sebelum meneruskan pemasangan, saya cadangkan untuk menguji sambungannya. Gunakan bateri yang dipimpin, 18650 3.7 V, magnet dan kabel neodymium dengan cakar buaya. Sambungkan bateri ke terminal VCC dan GND dan kabel buaya di GND dengan hujung yang lain di bahagian negatif dipimpin (gunakan biru yang tidak memerlukan perintang). Sambungkan kabel yang lain ke positif yang dipimpin dan yang lain ke setiap kabel yang disambungkan ke suis. Sekarang lulus magnet melalui tepi luar suis yang disambungkan. Sekiranya lampu menyala, tidak mengapa. Sekiranya tidak menyala, periksa kimpalan. Untuk menguji dua sambungan pada masa yang sama gunakan kabel lain dan yang lain dipimpin secara serentak. Semasa melewati magnet di antara dua suis, kedua LED harus menyala. Adalah penting bahawa kedua-dua LED menyala pada masa yang sama supaya isyarat elektrik dapat mewakili titik sub-cagaran kompas seperti ENE, ESE, SSW, NNW, dll.

Langkah 3: Sambungan ke dan Dari CD4051 Multiplexer

Multiplekser Analog CD4051

Multiplexer adalah rangkaian kombinasi dengan beberapa input dan output data tunggal. Mereka dilengkapi dengan input kontrol yang mampu memilih satu, dan hanya satu, dari input data yang memungkinkan transmisi mereka dari input terpilih ke output tersebut.

Sekiranya anda tidak mengetahui pengoperasian CD4051, saya cadangkan membaca lembaran data yang anda dapati di web. Ringkasnya, 4051 mempunyai 8 input analog bernombor 0 hingga 7, 3 dan pin A, B, dan C yang digabungkan memungkinkan untuk membaca input dan menentukan output analog mana yang dihubungkan. Pada setiap bacaan, perisian menganalisis sambungan mana dengan arus positif dan akan menunjukkan arah angin yang sesuai. Perkara ini akan dijelaskan secara terperinci di bahagian 2 jawatan tersebut. Lihat rajah untuk melihat bagaimana rosetta disambungkan ke multiplexer.

Sambungan ke Nodemcu

Kami memerlukan 8 kabel untuk menghubungkan Nodemcu. Lihat rajah.

1 pasang wayar positif (merah) dan tanah (hitam) yang membekalkan arus ke rosetta

1 pasang kabel positif (merah) dan tanah (hitam) yang membekalkan arus ke CD4051

1 kabel untuk output analog A0 (kelabu)

1 kabel untuk input digital pin A = D5 (biru)

1 kabel untuk input digital pin B = D4 (hijau)

1 kabel untuk input digital pin C = D3 (kuning)

Saya menggunakan kabel telefon 10-wayar dengan pelbagai warna untuk memudahkan pemasangan terakhir.

Kenal pasti setiap kabel dengan alamat yang sesuai untuk memudahkan pemasangan terakhir.

Langkah 4: Pasang Segala-galanya di Pangkalan PVC

Memasang sokongan

Ambil CAP diameter 5 cm PVC, sekeping tiub PVC dan diameter CAP 2.5 cm dan tempelkan semuanya dengan gam segera mengikut foto. Anda juga boleh membuat lubang dengan diameter tiub untuk memperbaiki hubungan antara kepingan. Setelah semua kepingan dilekatkan, oleskan lebih banyak gam di tepi yang terpaku pada setiap bahagian dan tutup dengan baking soda. Semasa mengeringkan gam, anda akan mempunyai kekerasan yang sangat baik.

Anda juga harus melekatkan silikon di tepi CAP yang memungkinkan untuk menutup penyatuan antara 2 CAP dan memudahkan pemasangan rosetta. Biarkan kering sebelum meneruskan.

Masukkan rosetta dengan hati-hati yang sudah terpasang pada bahagian sokongan dan ia pas dengan betul pada tepi CAP. Ingat bahawa kita akan menaikkan CAP kedua di atas ini. Lihat foto dengan penyelesaian terakhir. Dan sila kenal pasti setiap kabel untuk memudahkan hubungan dengan nodemcu.

Langkah 5: Memasang Vane

Pemasangan struktur baling-baling

Buat penunjuk dengan jisim epoksi dengan bentuk yang ditunjukkan dalam foto. Apabila kering dengan betul timbang sekepingnya dan simpan nilainya.

Ambil sekeping plastik dan potong secara simetri untuk bahagian belakang baling-baling yang berfungsi mengarahkan angin. Timbang juga dan simpan nilainya.

Ambil salah satu tiub aluminium dan tempelkan penunjuk dan bilah cuaca dengan gam segera dengan semua kepingan berbaris di tengah. Lakukan perkara yang sama seperti sebelumnya dengan baking soda untuk meningkatkan kekerasan setiap bahagian yang dilekatkan.

Ambil tiub aluminium kedua dan mari kita tentukan di mana ia akan tersekat di tiub lain. Untuk mengekalkan keseimbangan kepingan, jarak dengan berat punggung harus sama dengan jarak dengan berat penunjuk. (Lihat pengiraan yang ditunjukkan dalam rajah.) Pengukuran jarak harus dilakukan lebih kurang ke pusat jisim setiap kepingan. Gunakan gam segera dan baking soda.

Buat lubang di tengah CAP dengan diameter galas bebola. Gunakan gam segera untuk melekatkannya pada penutup. Penting untuk memilih bebola yang mempunyai diameter dalaman tiub aluminium menegak baling-baling yang sama.

Akhirnya, ambil cakera plastik dengan diameter kira-kira 4.5 cm dan tempelkan sekeping kecil logam di pinggirnya. Lihat foto Dengan cara ini anda akan dapat "melekatkan" magnet neodymium dan menyesuaikannya semasa anda mengkalibrasi instrumen. Ia boleh dipindahkan ke beberapa arah untuk meneka bacaan ukuran.

Letakkan cakera plastik dengan bahagian logam yang tersangkut ke arah yang sama dengan penunjuk tiub aluminium mendatar. Ini penting bagi magnet untuk menunjukkan arah yang sama dengan baling-baling.

Untuk memudahkan pemasangan anemometer terakhir dan menyelaraskan utara baling-baling dengan geografi utara cetak angin naik dan tampal di penutup atas CAP. Cakera akan tersekat di tiub aluminium, tetapi pertama, masukkan tiub aluminium ke dalam galas bebola dan masukkan tiub aluminium ke dalam cakera. Laraskan ketinggian sehingga jarak antara magnet dan tepi CAP antara 1 dan 1.5 cm. Itu mesti cukup bagi magnet untuk menghubungkan suis buluh dengan betul. Pasangkan cakera dengan gam segera dan kalsium bikarbonat mendatar mungkin.

Pasang dua keping dengan mengarahkan utara angin naik sejajar dengan suis nombor 0 (mewakili utara) dan gunakan penjepit untuk bergabung dengannya. Jangan gunakan gam kerana anda perlu menyesuaikan dan menentukur berkali-kali sebelum siap sepenuhnya.

Lihat gambar untuk melihat penyelesaian terakhir.

Langkah 6: Menghidupkan Anemometer

Memasang sokongan

Ambil 2 penutup plastik dan lekatkan dengan gam segera. Bor 4 lubang pada penutup seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Masukkan tongkat kayu atau aluminium di setiap lubang. Potong 2 bola ping pong di tengah dan tempelkan masing-masing pada hujung batang, semuanya dengan bahagian cekung untuk sisi yang sama. Pengukuran anggaran ditunjukkan dalam rajah.

Buat lubang di tengah CAP 2.5 cm dengan diameter bebola. Gunakan gam segera untuk melekatkannya pada penutup. Gunakan juga baking soda dengan berhati-hati.

Masukkan tiub aluminium ke dalam bebola pada ketinggian yang serasi (lihat foto). Sekiranya tidak diselaraskan dengan betul, pasangkan tetes lem dengan berhati-hati.

Memasang Modul Dewan

Di pinggir CAP, buat lubang kecil untuk melewati kepala sensor Hall.

Lekatkan magnet neodymium ke sisi penutup plastik mengikut foto.

Gunakan 3 wayar berwarna berbeza untuk menyambungkan modul sensor.

Masukkan modul Hall dan arahkan sensor menghadap magnet pada jarak 2 hingga 4 mm. Uji apakah putaran batang tidak memukul magnet dengan sensor.

Gunakan bateri 3.7 V untuk menguji apakah modul bertindak balas terhadap pendekatan magnet dengan memutar led ke setiap kenalan. Sekiranya lampu menyala, semuanya baik-baik saja. Sekiranya tidak, gerakkan sensor lebih dekat ke magnet sehingga LED menyala.

Sekiranya semuanya baik-baik saja, betulkan modul dalam sokongan menggunakan pelekat.

Akhirnya, hujung batang yang lain akan tersekat di penutup plastik dengan gam segera dan baking soda, menyesuaikan ketinggian yang betul.

Mengenal pasti wayar

Kenal pasti semua kabel - VCC, GND, dan Signal - untuk memudahkan hubungan dengan nodemcu.

Langkah 7: Menyatukan Semua

Sekarang anda boleh memasang kedua peranti bersama-sama menggunakan sambungan "T" dan sekeping tiub PVC seperti yang ditunjukkan dalam foto. Jangan gunakan gam kerana jika ada keperluan untuk penyesuaian atau penyelenggaraan tidak mungkin. Saya membuat lubang kecil dan menggunakan skru untuk menahannya. Pasangkan kabel 2 peranti melalui tiub. Oleh kerana anemometer akan dipasang di bumbung rumah, saya juga membuat kabel 3 meter untuk menghubungkannya ke nodemcu yang akan dipasang di dalam rumah.

Langkah 8: Menghubungkan Nodemcu dan Pemasangan

Diagram menunjukkan sambungan yang betul bagi setiap kabel. Untuk menguji operasi, saya menggunakan skrin OLED 0.96 untuk membaca pengukuran dan mengesahkan bahawa betul, sambungkan OLED dengan cara ini:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC dan GND

Untuk memasang di siling, satu-satunya penjagaan adalah memastikan keseluruhan peranti berada pada tahap yang betul. Untuk itu gunakan tahap gelembung dan banyak skru besar. Dan jangan lupa alamat utara anemometer anda untuk geografi utara kompas anda. Jika tidak, arah angin tidak akan sesuai dengan kenyataan.

Dan itu sahaja. Dalam catatan seterusnya, saya akan menerangkan lakaran yang akan dimuat di nodemcu menggunakan Arduino IDE.

Sekiranya anda mempunyai keraguan, jangan ragu untuk menghubungi saya.

Salam

Hadiah Utama dalam Cabaran IoT