Arduino Pro-mini andmelogija: 15 sammu

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

Koostage juhised avatud lähtekoodiga pro-mini Arduino andmelogija jaoks

Kohustustest loobumine: Järgmist disaini ja koodi saab tasuta alla laadida ja kasutada, kuid sellel pole absoluutselt mingit garantiid ega garantiid.

Pean kõigepealt tänama ja reklaamima andekaid inimesi, kes on selle andmekoguja ideed inspireerinud ning koodi ja andurite kasutamisele kaasa aidanud. Esiteks, andmete kogumise idee tuli Edward Malloni väga hästi kavandatud ja hästi seletatud (vabandust, et meie õpetus pole nii hea) andmete kogujast: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ arduin…

Teiseks, Catnip Electronics kavandas ja ehitas siin kasutatavad avatud lähtekoodiga mullaniiskuse andurid ning nende käitamiseks mõeldud koodi/raamatukogu. Need on kvaliteetsed andurid ja väga vastupidavad. Allpool on toodud teave selle kohta, kust neid osta ja nende käitamiseks koodi saada (aitäh Ingo Fischer).

Samm: vajalikud materjalid, tööriistad ja seadmed

Pro-mini Arduino plaat. Selle rakenduse jaoks kasutame avatud lähtekoodiga (nagu ka kõik meie osad) Hiinas valmistatud pro-minikloone (5V, 16MHz, ATmega 326 mikroprotsessor) (joonis 1a). Neid tahvleid saab osta Aliexpressis, Ebays ja sarnastel veebisaitidel hinnaga alla 2 USA dollari. Kuid teisi plaate saab kasutada sama lihtsalt (võtke arvesse vajalike andurite pingenõudeid ja programmi mälunõudeid).

SD-kaardi ja reaalajas kella (RTC) logimismoodul, mille on välja andnud Deek-Robot (ID: 8122) (joonis 1b). See moodul sisaldab DS13072 RTC ja micro-sd kaardilugejat. Need plaadid maksavad vähem kui 2 USA dollarit ja on väga vastupidavad.

Arduino nano (jah-“nano”) kruviklemmiga adapter pani välja ka Deek-Roboti, mida saab alla 2 USA dollari eest osta Aliexpressist vms (joonis 1c). Nagu näete, me lihtsalt armastame Aliexpressi.

22-mõõtmeline tahke südamikuga isoleeritud traat (joonis 1d).

Andmekoguja kast (joonis 1e). Kasutame „uurimiskvaliteediga” karpe, kuid odavad plastnõud sobivad enamikus olukordades suurepäraselt.

Akuümbris 4 AA NiMh patareile (joonis 1f). Neid saab osta Aliexpressist ca. Igaüks 0,20 dollarit (jah - 20 senti). Ärge raisake oma raha kallimatele akukarpidele.

6V, umbes 1W päikesepaneel. Saab osta Aliexpressist hinnaga alla 2 USA dollari.

Jootekolb, joodis ja mineviku tüüpi voog.

Kuum liimipüstol.

2. samm: ehitage juhised

Ehitamiseks kuluv aeg: umbes 30 kuni 60 minutit.

Valmistage jootmiseks ette nanoterminali adapter.

Selle demonstratsiooni jaoks valmistame ette nano -kruviklemmi adapteri, et hõlbustada kolme I2C pinnase niiskusanduri ühendamist. Kuid vaid pisut loovust kasutades saab kruviklemmid ette valmistada erineval viisil, et hõlbustada teiste seadmete kasutamist. Kui te ei tea, mis on I2C, vaadake järgmisi veebisaite:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

Idee kasutada nano-kruviadaptereid võeti Edward Malloni imelisest andmete kogumise disainist:

thecavepearlproject.org/2017/06/19/arduino…

Lõika kruviklemmi tagaküljel olevad jäljed suurte ja väikeste tihvtide vahel positsioonidel 3, 5, 9, 10 ja 11 (klemmi ülaosast alates) (joonis 2). Need jäljed vastavad kruviklemmi siltidele “RST”, “A7”, “A3”, “A2” ja “A1”. Jälgede lõikamine on palju lihtsam, kui teil on Dremeli tüüpi tööriist, kuid kui teil seda pole, siis väike nuga töötab hõlpsalt. Ära lõika ennast! Pange tähele, et kruviklemmi ja pro-mini sildid pole kõik ühesugused (nano- ja pro-mini-l on mõned tihvtid erinevates kohtades). See on selle disaini üks ebamugavusi, kuid soovi korral on terminaliplaadi uuesti märgistamine piisavalt lihtne.

Kraapige ettevaatlikult (kasutades Dremeli või väikest nuga) õhuke epoksiidikiht suurte tihvtide 9, 10 ja 11 kõrval (nano -klemmil märge "A3", "A2", "A1") (joonis 2). Epoksiidi all olev katmata vaskkate on maandatud Arduino pro-mini plaadile. Hiljem jootame selle avatud osa külgnevatele tihvtidele, pakkudes seega kolme maandatud kruviklemmi.

3. samm: ehitage juhised

Lõigake kaheksa 8 cm pikkust isoleeritud 22-mõõtmelist traati ja eemaldage ühest otsast umbes 5 mm ja teisest otsast 3 mm isolatsioon. Soovitame kasutada tahke südamikuga traati.

Võtke neli neist juhtmetest, painutage üks ots 90 kraadi (ots 5 mm või avatud traadiga) ja jootke * risti * (st ühendage kõik tihvtid rohke joodise ja vooluga) järgmistesse punktidesse:

Juhe 1: suured tihvtid 3, 4 ja 5 (nano -klemmil märge „RST”, „5V”, „A7”). Muudame need kolm kruviklemmi kolmeks VCC klemmiks (joonis 3).

4. samm: ehitage juhised

Juhe 2: suured tihvtid 9, 10 ja 11 (nano -klemmil märgistusega „A3”, „A2”, „A1”), samuti varem paljastatud vaskkate. Kasutage palju jootet. Ärge muretsege, kui see tundub segane. Muudame need kolm kruviklemmi kolmeks maandusklemmiks (-) (joonis 4).

Samm: ehitage juhised

Juhe 3: suured tihvtid 13, 14 ja 15 (nano -klemmil märge „REF”, „3V3”, „D13”). Muudame need kolm kruviklemmi I2C -side jaoks kolmeks A5 SCL -klemmiks (joonis 5).

6. samm: ehitage juhised

Juhe 4: suured tihvtid 28, 29 ja 30 (nano -klemmil märgistusega „D10”, „D11”, „D12”). Muudame need kolm kruviklemmi kolmeks A4 SDA klemmiks I2C side jaoks (joonis 6).

Samm: ehitage juhised

Jootke üks traat iga väikese (ma ütlen veelkord - väikese) tihvti 9, 10 ja 11 külge (nano -klemmil märge "A3", "A2", "A1") (joonis 7).

8. samm: ehitage juhised

Jootma

ülejäänud traat suure tihvti 22 juurde (nano -klemmil märge „D4”) (joonis 8).

9. samm: ehitage juhised

Jootke iga juhtme vaba ots Deek-Roboti andmekoguja kilbil vastavatesse tihvtide aukudesse (joonis 9):

suur tihvt 'RST+5V+A7' 5V tihvti ava külge

suur tihvt 'A3+A2+A1' GND tihvti ava külge

väike tihvt 'A3' SCK tihvti ava külge

väike tihvt 'A2' MISO tihvti ava külge

väike tihvt „A1” MOSI tihvti ava külge

suur tihvt 'REF+3V3+D13' SCL -i tihvti ava külge

suur tihvt 'D10+D11+D12' SDA tihvti ava külge

ja suur tihvt 'D4' CS tihvti ava külge

Samm: koostage juhised

Pange tähele, et siin pakume nanomärgiseid ainult ühendamise hõlbustamiseks. Need sildid ei vasta pro-mini plaadi tihvtidele, kui see on kruviklemmi sisse pandud.

Jootke kaks 6 cm pikkust traati pro-mini tahvli alaosast A4 ja A5 nõelaaugudesse (joonis 10).

11. samm: ehitage juhised

Jootke tihvtid pro-mini plaadi külge ja sisestage see valmis kruviklemmi. Ärge unustage sisestada A5 ja A4 juhtmeid nanoplaadi D12 (A4) ja D13 (A5) klemmidesse. Pidage alati meeles, et Arduino tihvtid ja kruviklemmide sildid ei joondu täpselt (pro-mini ja nano plaadid on erineva paigutusega).

Sisestage CR 1220 aku ja micro-sd-kaart loggerplaadile. Kasutame SD -kaarte, mille maht on alla 15 GB, kuna meil on olnud probleeme suurema mahutavusega kaartidega. Vormindame kaarte FAT32 -ga.

Lõpuks katke kõik joodetud vuugid ja kinnitage kõik juhtmed kuuma liimiga klemmiplaadi külge.

Tahvel on nüüd kasutamiseks valmis. Valmis plaat peaks nüüd välja nägema selline: joonis 11.

Samm 12: Andmekoguja seadistamine põllule

Selleks, et teie andmelogija ei saaks andmekoguja kasti ümber kukkuda ja et oleks lihtne juurdepääs sidetihvtidele, soovitame teha stabiliseerimisplatvormi. Samuti hoiab platvorm elektroonikat üleujutuse korral kasti põhjast vähemalt mõne sentimeetri kaugusel. Kasutame 1,5 mm akrüüllehte ja ühendame selle andmelogijaga 4 mm poltide, mutrite ja seibidega (joonis 12).

13. samm:

Kasutame avatud lähtekoodiga I2C mahtuvustüüpi pinnase niiskusandureid. Me ostame neid Catnip Electronicsist (veebisait allpool). Neid saab osta Tindiest ja need maksavad standardmudeli jaoks umbes 9 USA dollarit ja vastupidava mudeli jaoks umbes 22 USA dollarit. Oleme välikatsetes kasutanud karmi versiooni. Need on väga vastupidavad ja pakuvad sarnast jõudlust kui palju kallimad kaubanduslikud alternatiivid (me ei pane kedagi Front Streetile, kuid ilmselt teate tavalisi kahtlusaluseid).

Selles õpetuses toodud Catnip Electronics I2C andur:

osta siit:

arduino raamatukogu:

arduino raamatukogu Githubis:

Kinnitage kollane juhe I2C andurilt ühe A5 kruviklemmi külge. Kinnitage roheline juhe I2C andurilt ühele A4 klemmile. Anduri punased ja mustad juhtmed lähevad vastavalt VCC ja maandusklemmidele.

Asetage neli laetud NiMh akut akuümbrisesse. Kinnitage punane (+) juhe andmelogija RAW-tihvti külge (st pro-mini-plaadi RAW-tihvt) (kuid vaadake allpool jaotist „energiasääst”). Kinnitage must (-) juhe andmelogija ühe maandusnõela külge.

Pikaajaliseks välitingimustes kasutamiseks kinnitage logijale 6V 1W päikesepaneel. Päikesepaneeli kasutatakse andmekoguja käivitamiseks ja aku laadimiseks päeva jooksul ning see töötab isegi pilves taeva all (kuigi lumi on probleem).

Esiteks jootke ~ 2A Schottky diood päikesepaneeli positiivsele klemmile. See hoiab ära voolu tagasivoolu päikesepaneelile, kui päikesekiirgust pole. Ärge unustage seda teha, vastasel juhul saate patareid tühjaks.

Kinnitage päikesepaneelilt (+dioodilt) (+) terminal logija RAW-tihvtiga (st pro-mini RAW-tihvt) ja (-) klemm päikesepaneelilt ühele maapinnast loggeri terminalid.

See seadistus võimaldab pro-mini-plaadi sisseehitatud pingeregulaatoril reguleerida nii päikesepaneelilt kui ka akupakist tulevat pinget. Nüüd… Ma ütlen, et see pole ideaalne seade NiMh akude laadimiseks (raske isegi ideaalsetes tingimustes). Siiski kasutavad meie päikesepaneelid päikese käes umbes 150 mA, mis vastab umbes 0,06 C (C = aku mahutavus), mis on meie jaoks osutunud lihtsaks, ohutuks ja usaldusväärseks laadimismeetodiks meie metsameeste jaoks. Meil on neid niimoodi põllul kuni aasta Colorados jooksnud. Palun vaadake siiski lahtiütlemist - meie logijatel pole absoluutselt mingit garantiid ega garantiid. Iga kord, kui kasutate põllul patareisid või päikesepaneele, on teil tulekahju tekkimise oht. Ole ettevaatlik. Kasutage seda disaini omal vastutusel!

Kinnitage andmekoguja ja aku ilmastikukindlasse kasti (joonis 13).

14. samm: energia säästmine

Sageli keelame toite LED-id nii pro-mini kui ka andmelogija tahvlitel. Nende valgusdioodide jälgi saab habemenuga hoolikalt lõigata (vt linki allpool). Iga LED tarbib 5 V juures umbes 2,5 mA voolu (link allpool). Kuid paljude rakenduste puhul on see voolukadu tühine ja teadlane võib toite LED -id lihtsalt jätta.

www.instructables.com/id/Arduino-low-Proje…

Käitame ka teeki „LowPower.h” („rocketscream”; allpool toodud link), mida on väga lihtne kasutada ja mis vähendab oluliselt energiakulu logimisintervallide vahel.

github.com/rocketscream/Low-Power

Pärast toite LED-ide eemaldamist pro-minilt ja andmesalvestusplaadilt ning LowPower.h raamatukogu käivitamist (vt allpool olevat koodi) kulutab logija ca. 1 mA voolu 5 V juures magades. Kolme I2C anduri samaaegne kasutamine unerežiimis (proovivõtu iteratsioonide vahel) salvestab energiatarve 5 V juures umbes 4,5 mA ja proovivõtmisel umbes 80 mA. Kuna proovivõtmine toimub aga väga kiiresti ja üsna harva, ei aita 80 mA voolutugevus märkimisväärselt kaasa aku tühjenemisele.

Kui päikesepaneele ei kasutata, saate rohkem energiat säästa, ühendades (+) aku klemmi otse logija VCC tihvtiga. Kuid otse VCC-ga ühendamine, mitte RAW-tihvt, väldib pardal olevat pingeregulaatorit ja andurite vool ei ole peaaegu sama konstantne, kui see oleks juhitud läbi regulaatori. Näiteks pinge väheneb, kui aku tühjeneb päevade ja nädalate jooksul ning paljudel juhtudel põhjustab see andurite näitude olulist muutumist (sõltuvalt sellest, milliseid andureid kasutate). Ärge ühendage päikesepaneeli otse VCC -ga.

15. samm: kood

Kaasame kaks visandit andmekoguja töötamiseks koos kolme I2C pinnase niiskuseanduriga. Esimene visand 'logger_sketch' võtab proovi igalt andurilt ning logib mahtuvuse ja temperatuuri andmed SD -kaardile iga 30 minuti järel (kuid kasutaja saab seda hõlpsalt muuta). Teine visand „ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress” võimaldab kasutajal määrata igale andurile erinevaid I2C-aadresse, nii et andmekoguja saaks neid samaaegselt kasutada. Logger_sketchi aadresse saab muuta ridadel 25, 26 ja 27. Anduri käitamiseks vajalikud teegid leiate Githubist.