Balai Cerap Dalaman Mudah: 9 Langkah (dengan Gambar)

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

Projek ini akan menunjukkan kepada anda bagaimana membuat balai cerap ringkas dengan beberapa sensor yang ada dan mudah diperoleh. Memang, saya membina ini untuk salah seorang pelajar saya. Pelajar ingin mengetahui bagaimana cahaya matahari mempengaruhi suhu dan kelembapan bilik. Kuantiti fizikal yang berminat dalam projek ini adalah (1) intensiti cahaya, (2) kelembapan, (3) suhu dan (4) tekanan udara. Dengan maklumat tersebut, anda dapat membuat sistem atau peranti lain untuk mengawal penghawa dingin, pelembap udara atau pemanas untuk membuat persekitaran bilik yang selesa.

Langkah 1: Menyiapkan Sensor

Anda boleh membina litar dengan sensor berikut atau hanya membeli papan modul sensor atau papan modul tersebut.

1. Sensor Cahaya Ambient TEMT6000 (Lembaran Data PDF)

2. Tekanan dan Suhu BMP085 atau BMP180 (* mereka adalah produk lama, anda mungkin perlu mencari alternatif lain) (dokumen pembelajaran dari Adafruit)

3. Sensor Suhu dan Kelembapan DHT11 (dokumen pembelajaran dari Adafruit)

4. Sensor cahaya UV GUVA-S12SD (Lembaran Data PDF)

Untuk penggunaan sensor, saya telah melampirkan beberapa pautan rujukan. Anda mungkin mendapat beberapa tutorial dan rujukan yang berguna di internet.

Langkah 2: Menyiapkan Pemproses Utama

Saya telah memilih papan Arduino Uno untuk menguji sistem dan pengekodan. Walau bagaimanapun, saya mendapati bahawa atmega328P tidak mempunyai cukup memori untuk menyimpan dan menjalankan kodnya sekiranya lebih banyak sensor ditambahkan. Oleh itu, saya mengesyorkan agar anda dapat menggunakan board Arduino atmega2560 apabila anda memerlukan lebih daripada 4 sensor.

Pengawal mikro (MCU):

· Papan Atmega328P untuk Arduino

· Atau papan Atmega2560 untuk Arduino

Langkah 3: Menyiapkan Sistem

Saya ingin mengukur beberapa ciri fizikal di luar dan di dalam rumah. Akhirnya, saya menyambungkan sensor berikut ke papan Atmega2560.

Persekitaran dalaman:

1. Tekanan dan Suhu BMP180 x 1 pcs

2. Sensor Suhu dan Kelembapan DHT11 x 1 pcs

Persekitaran luar:

1. Sensor Cahaya Ambient TEMT6000 x 1 pcs

2. Tekanan dan Suhu BMP085 x 1 pcs

3. Sensor Suhu dan Kelembapan DHT11 x 1 pcs

4. Sensor cahaya UV GUVA-S12SD x 1 pcs

Anda mungkin mendapati bahawa saya menggunakan sensor yang berbeza untuk mengukur tekanan. Ini kerana saya tidak mempunyai papan modul BMP180 semasa saya membina litar. Saya mengesyorkan agar anda menggunakan sensor yang sama sekiranya anda memerlukan pengukuran yang tepat dan perbandingan yang adil.

Langkah 4: Menyiapkan Pembalakan Data

Di samping itu, saya mahu peranti menyimpan data tanpa menyambung ke komputer. Saya menambah modul log data dengan jam masa nyata. Berikut adalah item untuk log data dan sambungan wayar.

· Kad SD

· Bateri duit syiling CR1220

· Modul log data untuk Arduino (dokumen pembelajaran dari Adafruit)

Langkah 5: Menyiapkan Alatan

Berikut adalah beberapa alat atau alat yang diperlukan untuk membina litar.

• Alat pembungkus 30AWG
• Besi pematerian
• Kawat pematerian (Tanpa plumbum)
• Papan roti
• Tajuk 2.54 mm
• Wayar pelompat
• Kawat pembungkus (30AWG)
• Gam panas
• Percetakan 3D (Sekiranya anda memerlukan casing untuk peranti anda)
• Arduino IDE (Kami memerlukan ini untuk memprogram papan pengawal Mikro)

Langkah 6: Tetapkan semula DS1307 Real Time Clock (RTC) pada Mod Logging Data

Saya ingin menggunakan data untuk eksperimen saintifik. Oleh itu, masa pengukuran yang betul penting untuk analisis data. Menggunakan fungsi delay () dalam pengaturcaraan akan menyebabkan kesalahan pengukuran dalam pergeseran waktu. Sebaliknya, saya tidak tahu bagaimana membuat pengukuran masa nyata yang tepat pada platform Arduino sahaja. Untuk mengelakkan ralat masa pengambilan sampel atau meminimumkan ralat pengukuran, saya ingin mengambil setiap sampel pengukuran dengan catatan masa. Nasib baik, modul log data mempunyai jam masa nyata (RTC). Kita dapat menggunakannya untuk mengeluarkan waktu untuk pengambilan sampel data.

Untuk menggunakan RTC, saya mengikuti arahan (pautan) untuk menetapkan semula RTC. Saya cadangkan untuk melakukan ini dengan papan Arduino Uno terlebih dahulu. Ini kerana anda harus mengubah litar ketika papan Atmega2560 digunakan (sambungan I2C berbeza). Selepas anda menetapkan RTC, anda tidak boleh mengeluarkan bateri cr1220. Sementara itu, periksa keadaan bateri sebelum data log.

Langkah 7: Sambungan

Saya telah memisahkan ukuran dalaman dan luaran. Oleh itu, saya telah membuat dua tajuk untuk menghubungkan dua kumpulan sensor yang berbeza. Saya menggunakan ruang kosong pada modul log data untuk memasang header. Untuk menyelesaikan sambungan litar, saya menggunakan pematerian dan pembungkus. Proses pembalut bersih dan berguna, sementara sendi pematerian kuat dan terjamin. Anda boleh memilih kaedah yang selesa untuk membina litar. Sekiranya anda menggunakan papan Atmega2560, pastikan anda telah membina sambungan lompat untuk pin SDA dan SCL. Sambungan RTC pada perisai pencatatan data mesti disambungkan semula.

Untuk menyambungkan sensor, saya menyisipkan tajuk pada modul sensor dan kemudian saya menggunakan pembungkus wayar untuk menghubungkan semua sensor ke tajuk. Semasa anda menggunakan modul sensor keluar, saya mengesyorkan agar anda memeriksa voltan operasi dengan berhati-hati. Beberapa modul sensor menerima input 5V dan 3.3 V tetapi ada yang terhad untuk menggunakan 5V atau 3.3V sahaja. Jadual berikut menunjukkan modul sensor yang digunakan dan voltan operasi.

Jadual. Modul sensor dan voltan operasi

Langkah 8: Memprogram MCU

Nasib baik, saya dapat mencari contoh aplikasi untuk semua sensor. Sekiranya anda baru menggunakannya, anda boleh memuat turunnya di internet atau memasangnya dengan menggunakan pengurus perpustakaan di Arduino IDE.

Saya memprogram sistem menghasilkan rentetan untuk setiap sampel. Rentetan akan dikeluarkan dan disimpan dalam kad SD yang dipasang. Sekiranya anda perlu melihat data, matikan peranti dan kemudian lepaskan kad SD. Kemudian, anda boleh memasang kad SD ke pembaca kad. Fail tersebut akan disimpan sebagai fail csv. Setelah memuat turun fail data ke komputer, anda dapat melihatnya dengan program teks atau program lembaran kerja.

(Anda boleh memuat turun kod sumber dalam fail yang dilampirkan.)

Langkah 9: Uji dan Gunakan

Penting untuk anda memahami maksud data. Kekerapan pensampelan adalah salah satu parameter penting. Selang masa pengukuran semasa adalah 1 min, anda mungkin perlu mengubahnya.

Di samping itu, anda akan dapati ukuran suhu DHT11 tidak tepat. Sekiranya anda memerlukan nilai yang lebih tepat, anda hanya boleh menggunakan bacaan suhu sensor tekanan BMP.

Terima kasih kerana membaca ini!