Kuidas luua oma anemomeetrit, kasutades pilliroo lüliteid, Halli efekti andurit ja mõnda Nodemcu sissekannet. - 1. osa - riistvara: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Sissejuhatus

Kuna ma alustasin Arduino ja Maker Culture'i õpingutega, on mulle meeldinud ehitada kasulikke seadmeid, kasutades rämps- ja vanaraua tükke, nagu pudeli korgid, PVC tükid, joogipurgid jne. materjali. Suur osa siin kasutatavatest materjalidest eemaldatakse mõnest seadmest ja võetakse ringlusse

Kui ma omaenda ilmajaama projekti alustasin, mõistsin, et tuule tugevuse ja suuna mõõtmine ei oleks väga lihtne ega odav. Mõne kuu pärast esitlen teile seda projekti, mis kasutab enamasti ringlussevõetud materjale ja väga odavaid elektroonilisi osi, mida on lihtne leida igas elektroonikapoes.

Sellel postitusel on 2 osa.

Osa 1 - Seadmete ehitamine Anemomeeter ja tuule suund.

Osa 2 - Esk8266 Nodemcu jaoks mõeldud eskiis Arduino IDE abil ja edastamine ThingSpeakile.

Lõpliku lahenduse leidmiseks vaadake videot.

Kuidas ehitada oma anemomeeter Halli efekti anduri ja pilliroo lülitite abil

Projekti kirjeldus

Anemomeeter on seade, mis on võimeline mõõtma tuule kiirust ja selle suunda. Hall -efekti anduri abil saame lugeda, mitu pööret tassid teatud aja jooksul teevad. Tuule tugevus on võrdeline telje pöörlemiskiirusega. Mõne lihtsa füüsika võrrandi abil saate määrata tuule lineaarse kiiruse sel hetkel. Me selgitame neid kõiki teises osas.

Ja tuule suunda mõõdame läbi neodüümmagneti ja pilliroo lülititega tuuleklaasi. Laba osutab tuule suunas ja selle külge kinnitatud magnet ühendab pilliroo lülitid, mis võimaldavad elektrivoolul ühendust (või ühendusi) läbida. Positiivse vooluga ahelad näitavad tuule suunda nagu kompass.

Meil on 8 vooluahelat, mis jäljendavad 16 suunda: 4 kardinaalset ja 4 tagatispunkti, kui 1 lüliti on aktiveeritud (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) ja kui 2 lülitit aktiveeritakse samaaegselt, on meil 8 alamtagatist punktid (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

Tuule kiirus ja suund arvutatakse ja määratakse nodemcu visandiga. Kuid seda selgitatakse 2. osas. Nüüd läheme riistvara kokkupanekule.

Vastutusest loobumine: seda anemomeetrit ei tohiks kasutada professionaalsetel eesmärkidel. See on mõeldud ainult akadeemiliseks või koduseks kasutamiseks.

Märkus: inglise keel pole minu loomulik keel. Kui leiate grammatilisi vigu, mis takistavad teil projektist aru saada, andke mulle teada, et need parandada. Tänan sind väga.

Samm: materjalide arve

Tuul Vane

8 x pilliroo lülitid

8 x 10 k oomi takistid

10 cm PVC toru

2 PVC korki läbimõõduga 5 cm

1 PVC kork, läbimõõt 2,5 cm

1 CD4051 analoog multiplekser

1 plastikust ketas

20 x 20 tugevast plastikust tükk

1 neodüümmagnet (magneti mõõtmed peavad võimaldama kahte lülitit samaaegselt ühendada. Minu oma on 0,5 x 0,5 cm ja see toimib hästi.)

10 erinevat värvi juhet

1 Üldine PCB

1 kuullaager sama läbimõõduga alumiiniumtorudest

1 alumiiniumtoru umbes 20 cm

1 alumiiniumtoru umbes 10 cm

1 voolikuklamber

Epoksü mass

Kiirliim - tsüanoakrülaat ja naatriumvesinikkarbonaat

Anemomeeter

2 pingpongi palli

4 puidust või alumiiniumist pulka umbes 12 cm

1 kuullaager

1 alumiiniumtoru umbes 5 cm

3 tükki erinevat värvi juhtmeid

1 saali andur SS49E

1 neodüümmagnet

Epoksümass ja kiirliim - tsüanoakrülaat ja naatriumvesinikkarbonaat

2 plastikust kraani läbimõõduga umbes 3-5 cm

1 PVC kork ja 5 cm PVC toru

1 PVC kork, läbimõõt 2,5 cm

• Nodemcu
• Plastikust ümbris elektrooniliste projektide jaoks
• Jootekolb
• 1 PVC toru umbes 2 meetrit ja "T" PVC pistik
• 1 PVC ühendus 90 kraadi
• 5V toide (ma kasutan päikesepaneeli)

2. etapp: Wind Vane Rosetta kokkupanek

PCB -le paigaldatud pilliroo lülitid ja takistid

Lõika üldine trükkplaat ringina, mille läbimõõt on pisut väiksem kui PVC CAP, sest kui see on valmis, mahub see sinna.

Painutage pilliroo lüliti jalgu 90 kraadi, et need sobiksid trükkplaadile ettevaatlikult, et mitte katta kaitseklaasi. Ideaal on klaasist 3 mm kaugusel. Paigaldage iga pilliroo lüliti vastavalt skeemile. Arvutage igaüks diagrammina 0 kuni 7. Klemmide multiplekseriga ühendamisel on oluline õige identifitseerimine. Nende jootmiseks plaadile kasutage jootekolvi.

Asetage iga takisti diagrammina, kus üks klemmidest on joodetud pilliroo lüliti ühe klemmi külge ja teine on ühine kõigile PCB keskele paigutatud takistitele.

Jootke vaskkaabel, mis ühendab pilliroo lülitite kõik välisklemmid, jättes kaks viimast ilma ühenduseta. Nagu sõrmus. Keevitamise järjekord pole oluline.

Iga takisti ja pilliroo lüliti iga värvi jootetraadi ristmikul. Neid on 8 erinevat. Jootke punane juhe pilliroo vaskrõnga külge positiivse ja must traat kõigi "rosetta" keskel asuvate takistite ristmiku külge negatiivina.

Vaadake skeeme ja olge ettevaatlik, et hoida multiplekseriga ühendamiseks mõeldud kaablite numeratsiooni.

Kontrollige ühendusi enne kokkupanekut

Enne kokkupanekuga jätkamist soovitan ühendusi testida. Kasutage LED -i, mis tahes 18650 aku 3,7 V, neodüümmagnetit ja krokodilliküünistega kaableid. Ühendage aku klemmidega VCC ja GND ning GND krokodillikaabliga, mille teine ots on LED -i miinuses (kasutage sinist, mis ei vaja takistit). Ühendage teine kaabel LED -i positiivse külge ja teine iga lülititega ühendatud kaabliga. Nüüd laske magnet läbi ühendatud lüliti välisserva. Kui LED süttib, on kõik korras. Kui see ei lülitu sisse, kontrollige keevisõmblusi. Kahe ühenduse samaaegseks testimiseks kasutage samaaegselt teist kaablit ja teist juhtmestikku. Magnetit kahe lüliti vahel juhtides peaksid kaks LED -i süttima. On hädavajalik, et mõlemad LED-id süttiksid korraga, et elektrisignaal saaks kujutada kompassi alamtagatispunkte nagu ENE, ESE, SSW, NNW jne.

Samm 3: Ühendused CD4051 multiplekseriga ja sealt

CD4051 analoog multiplekser

Multiplekserid on kombineeritud ahelad, millel on mitu sisendit ja üks andmeväljund. Need on varustatud juhtsisenditega, mis on võimelised valima ühe ja ainult ühe andmesisendist, et võimaldada nende edastamist valitud sisendist nimetatud väljundisse.

Kui te ei tea CD4051 toimimist, soovitan lugeda andmelehte, mille leiate veebist. Kokkuvõtteks võib öelda, et 4051 -l on 8 analoogsisendit, mis on nummerdatud vahemikus 0 kuni 7, 3 ning tihvtid A, B ja C, mis koos võimaldavad lugeda sisendeid ja määratleda, millist analoogväljundit ühendatakse. Tarkvara analüüsib igal lugemisel, millised ühendused on positiivse vooluga, ja näitab vastavat tuule suunda. Seda selgitatakse üksikasjalikult postituse 2. osas. Vaadake diagrammilt, kuidas rosetta on multiplekseriga ühendatud.

Ühendused Nodemcuga

Nodemcu ühendamiseks vajame 8 kaablit. Vaadake diagrammi.

1 paar positiivset (punane) ja maandusjuhet (must), mis toovad rosetile voolu

1 paar positiivset (punast) ja maandusjuhet (musta), mis toovad CD4051 voolu

1 kaabel analoogväljundile A0 (hall)

1 kaabel tihvti A digitaalseks sisendiks = D5 (sinine)

1 kaabel tihvti B digitaalse sisendi jaoks = D4 (roheline)

1 kaabel tihvti C = D3 digitaalse sisendi jaoks (kollane)

Lõpliku kokkupaneku hõlbustamiseks kasutasin erinevat värvi 10-juhtmelist telefonikaablit.

Lõpliku kokkupaneku hõlbustamiseks tuvastage kõik kaablid vastava aadressiga.

Samm: kõikide PVC -aluse paigaldamine

Toe paigaldamine

Võtke 5 cm läbimõõduga PVC, PVC -toru tükk ja 2,5 cm läbimõõduga CAP ja liimige need kõik vastavalt fotole kiirliimiga. Tükkide vahelise ühenduse parandamiseks võite teha ka toru läbimõõduga augu. Pärast kõigi tükkide liimimist kandke iga tüki liimitud servadele rohkem liimi ja katke kohe söögisoodaga. Liimi kuivatamisel on teil väga hea kõvadus.

Samuti peaksite kleepima silikooni ÜPP servale, mis võimaldab tihendada kahe ÜPP vahelist ühendust ja hõlbustab rosetta paigaldamist. Enne jätkamist laske neil kuivada.

Sisestage ettevaatlikult juba toele kinnitatud rosetta ja see sobib tihedalt vastu ÜPP serva. Pidage meeles, et selle kohale paigaldame teise ÜPP. Vaadake lõpplahendusega fotot. Ja palun tuvastage kõik kaablid, et hõlbustada ühendamist nodemcu -ga.

Samm: Vane paigaldamine

Laba konstruktsiooni paigaldamine

Tehke fotol näidatud kujuga osuti epoksümassiga. Kui see on korralikult kuiv, kaaluge tükk ja salvestage väärtus.

Võtke plasttükk ja lõigake see sümmeetriliselt tuule tagumise osa jaoks, mis suunab tuult. Kaaluge ka ja salvestage väärtus.

Võtke üks alumiiniumtorudest ja kleepige kursor ja tuulelipp kiirliimiga nii, et kõik tükid oleksid keskel. Tehke sama, mida enne söögisoodat, et suurendada iga liimitud osa kõvadust.

Võtke teine alumiiniumtoru ja määrame, kuhu see teises torus kinni jääb. Tüki tasakaalu säilitamiseks peaks kaugus selja kaalu järgi olema võrdne kaugusega osuti kaalu järgi. (Vt diagrammil näidatud arvutusi.) Kauguse mõõtmised tuleks teha enam -vähem iga tüki massikeskusega. Kasutage kiirliimi ja söögisoodat.

Tehke ÜPP keskele kuullaagri läbimõõduga auk. Kasutage kiirliimi, et see kaanele kleepida. Oluline on valida kuullaager, mille siseläbimõõt on sama, mis labade vertikaalsel alumiiniumtorul.

Lõpuks võtke plastketas, mille läbimõõt on ligikaudu 4,5 cm, ja kleepige servale väike metallitükk. Vaadake fotot Sel viisil saate instrumendi kalibreerimisel neodüümmagnetit "kleepida" ja reguleerida. Mõõtmiste näitude äraarvamiseks saab seda mitmes suunas liigutada.

Asetage plastketas nii, et metallosa oleks kinni horisontaalse alumiiniumtoru osuti samas suunas. See on oluline, et magnet näitaks sama suunda kui labad.

Anemomeetri lõpliku kokkupaneku hõlbustamiseks ja tiiva põhja põhjajoonega joondamiseks printige tuuleroos ja kleepige ÜPP ülemisele korgile. Ketas jääb alumiiniumtorusse kinni, kuid kõigepealt sisestage alumiiniumtoru kuullaagrisse ja sisestage alumiiniumtoru ketta sisse. Reguleerige kõrgust nii, et magneti ja ÜPP serva vaheline kaugus oleks 1–1,5 cm. Sellest peab piisama, et magnet saaks pilliroo lülitit õigesti ühendada. Kleepige ketas kiirliimiga ja kaltsiumvesinikkarbonaadiga võimalikult horisontaalselt.

Paigaldage kaks tükki, suunates tuuleroosi põhja põhja joondatud lüliti numbriga 0 (tähistab põhja) ja kasutage nende ühendamiseks klambrit. Ärge kasutage liimi, sest enne täielikku valmisolekut peate mitu korda sobima ja kalibreerima.

Vaata lõpplahendust fotodelt.

6. toiming: anemomeetri väljalülitamine

Toe paigaldamine

Võtke 2 plastikust kaant ja kleepige kiirliimiga. Puurige kaantesse 4 auku, nagu joonisel näidatud. Kleepige igasse auku puidust või alumiiniumist vardad. Lõigake 2 pingpongipalli keskele ja kleepige igaüks varraste otstesse, kõik nõgusa osaga samale küljele. Ligikaudsed mõõtmised on näidatud diagrammil.

Tehke ÜPT keskele 2,5 cm kuullaagri läbimõõduga auk. Kasutage kiirliimi, et see kaanele kleepida. Kasutage ka söögisoodat väga ettevaatlikult.

Sisestage alumiiniumtoru kuullaagrisse sobival kõrgusel (vt foto). Kui see pole õigesti reguleeritud, pange ettevaatlikult liimitilk.

Halli mooduli paigaldamine

Tehke ÜPP servas väike auk, et Halli anduri pea läbida.

Liimige neodüümmagnet foto järgi plastkorkide küljele.

Andurimooduli ühendamiseks kasutage kolme erinevat värvi juhet.

Sisestage Halli moodul ja suunake andur magneti poole 2–4 mm kaugusele. Kontrollige, kas võlli pöörlemine ei taba andurit magnetiga.

Kasutage 3,7 V patareid, et kontrollida, kas moodul reageerib magneti lähenemisele, keerates LED -i igale kontaktile. Kui LED süttib, on kõik korras. Kui ei, siis liigutage andurit magnetile lähemale, kuni LED süttib.

Kui kõik on korras, kinnitage moodul liimitilga abil toesse.

Lõpuks kleepitakse varda teine ots kiirliimi ja söögisoodaga plastkaanesse, reguleerides õiget kõrgust.

Juhtmete tuvastamine

Tuvastage kõik kaablid - VCC, GND ja Signal -, et hõlbustada ühenduse loomist nodemcu -ga.

7. samm: kõik kokku

Nüüd saate need kaks seadet kokku ühendada, kasutades "T" ühendust ja PVC toru tükki, nagu fotol näidatud. Ärge kasutage liimi, sest kui seda on vaja reguleerida või hooldada, pole see võimalik. Tegin väikesed augud ja kasutasin kruvisid, et need kinni hoida. Viige kahe seadme kaablid läbi toru. Kuna anemomeeter paigaldatakse maja katusele, tegin ka 3 -meetrise kaabli, et ühendada see siseruumides paigaldatava nodemcu -ga.

Samm: Nodemcu ühendamine ja installimine

Diagrammid näitavad iga kaabli õiget ühendust. Toimingu testimiseks kasutasin mõõtmiste lugemiseks 0,96 tolli OLED -ekraani ja veendusin nende õigsuses, ühendades OLED -i sel viisil:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC ja GND

Lakke paigaldamisel tuleb hoolitseda selle eest, et kogu seade oleks õigel tasemel. Selleks kasutage mullitaset ja palju suuri kruvisid. Ja ärge unustage pöörduda oma anemomeetri põhja poole kompassi geograafilise põhja poole. Vastasel juhul ei vasta tuule suund tegelikkusele.

Ja see on ka kõik. Järgmises postituses selgitan visandit, mis tuleb Arduino IDE abil nodemcu laadida.

Kui teil on kahtlusi, ärge kartke minuga ühendust võtta.

Lugupidamisega

IoT väljakutse peaauhind