Персональная метеостанция Particle Photon IoT: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Запасы

• Фотон частиц
• [ДОПОЛНИТЕЛЬНО] u. FL антенна 2,4 ГГц
• SparkFun OpenLog
• Погодозащитный экран SparkFun Photon
• Погодометры SparkFun
• Водонепроницаемый датчик температуры Dallas DS18B20
• Датчик влажности почвы SparkFun
• УФ-датчик SparkFun Qwiic VEML6075
• Солнечная панель 3,5 Вт
• SparkFun Солнечный приятель
• Пользовательский 3D-смоделированный экран Стивенсона
• Набор для пайки
• Связка одножильной перемычки
• 2-контактный винтовой зажим
• Некоторые мужские и женские заголовки
• 22 болта из нержавеющей стали диаметром 3 мм
• 44 гайки из нержавеющей стали 3 мм
• 3 стержня с резьбой из нержавеющей стали диаметром 6 мм
• 9 гаек из нержавеющей стали диаметром 6 мм

Шаг 1. Аппаратное обеспечение

Подготовка

Weather Shield Как указано в руководстве по подключению Sparkfun, отрежьте перемычку RAW Power Select на ее задней стороне от VREG и припаяйте ее к Photon_VIN, чтобы перенаправить входящую линию питания к внутреннему регулятору напряжения Photon для снижения энергопотребления во время сна, что составляет ровно половину времени развертывания. Это ограничит входное напряжение в диапазоне от 3,6 до 5,5 В, но линия электропередачи находится в идеальном месте с ее 3,7 В от LiPo батареи через Sunny Buddy.

Кроме того, убедитесь, что перемычка отключения 3,3 В, расположенная справа внизу, подключена: в противном случае встроенные датчики не будут получать питание от линии 3,3 В, что приведет к их отключению от Photon. Эта перемычка предназначена для отключения для работы на как внешнее, так и USB-питание, чтобы избежать конфликтов, и это действительно единственная ситуация, которая позволяет встроенным датчикам получать питание и работать должным образом. Не волнуйтесь, если вам нужно подключить USB-кабель к Photon для некоторого последовательного мониторинга: я сам пробовал это много раз, и Photon всегда оставался живым и невредимым. Только, может быть, не стоит оставлять его так много часов подряд. Если вам интересно подробностей, ознакомьтесь со схемой щита.

Обернув экран, убедитесь, что перемычка I2C PU справа подключена. Шина I2C, которая включает в себя встроенные датчики, требует четко определенного сопротивления подтягивания в соответствии со стандартом протокола и любых других подтягиваний. Это значение предотвратит распознавание периферийных устройств: как правило, к шине должна быть подключена только одна пара подтягивающих резисторов. Набор датчиков будет включать в себя еще один датчик на шине - датчик ультрафиолетового излучения - но как периферийное устройство I2C, которое также поставляется с парой подтягивающих резисторов, и я рекомендую вместо них отключить их: по крайней мере, в этом проекте Экран потенциально можно использовать в одиночку, в то время как УФ-датчик вряд ли будет использоваться без экрана.

Припайка винтовой клеммы к разъемам питания и некоторых перемычек-перемычек на периферийных разъемах также является хорошей идеей, и я рекомендую ее для модульности: функция быстрого подключения и отключения может оказаться действительно полезной для устранения неполадок, ремонта или обновления. Для лучшей подгонки и более аккуратной прокладки кабелей обязательно подключите боковые сзади, как показано на рисунках. Я также припаял перемычки к отверстиям расширения Photon для еще большей модульности, но это не требуется, поскольку эти контакты в настоящее время не используются.

OpenLogCut и обрежьте 4 короткие жилы провода и припаяйте их к OpenLog, как показано на рисунках. Это не перемычки, но я счел это лучшим решением для такого короткого соединения. Если вы думаете о том, чтобы припаять несколько штырей штекерных разъемов на плате и подключить их к разъемам-розеткам щита, к сожалению, разное расположение контактов на двух интерфейсах не позволяет этой замечательной идее быть жизнеспособной.

Датчик ультрафиолетового излученияОтрежьте и обрежьте еще 4 жилы провода, на этот раз намного длиннее, и припаяйте их к разъемам платы, как показано на рисунках. Опять же, это не перемычки, но я решил ценить надежность, а не модульность в соединениях, которые, как и этот, подвергается воздействию элементов и не защищен корпусом. Я также рекомендую скручивать провода, как я это делал, для более чистого и практичного соединения. Другой конец, вместо этого, является местом для перемычек: припаяйте 4 штыря, чтобы обеспечить надежное соединение и упорядочить их по длинным проводам. Обязательно соблюдайте порядок: как они идут на щите, GND VCC SDA SCL.

Я также рекомендую покрыть припаянные контакты и индикатор питания жидким изолятором: конформное покрытие специально предназначено для этого, но в крайнем случае подойдет прозрачный лак для ногтей, и я его использовал. Несмотря на «крышу» из ПММА, которая покроет плату, она все равно будет подвергаться воздействию элементов, и вы скорее будете в безопасности, чем пожалеете. Не закрывайте сам датчик ультрафиолетового излучения - черную микросхему в середине платы - особенно, если вы используете конформное покрытие: большинство составов являются УФ-флуоресцентными, что означает, что они поглощают некоторую долю света. датчик пытается захватить, поэтому мешает его показаниям. ПММА, с другой стороны, является одним из наиболее широко доступных УФ-прозрачных материалов, который в достаточной степени защищает датчик от элементов, сохраняя при этом минимальное влияние на его измерения.

Датчик влажности почвы Обрежьте концы трехжильного кабеля и припаяйте их к разъемам платы, как показано на рисунках. А на другом конце припаяйте 3 штыря для лучшего соединения. Опять же, обязательно соблюдайте порядок: GND A1 D5. Для этого датчика также не забудьте покрыть контакты и бортовую схему жидким изолятором: в отличие от УФ-датчика, он ничем не будет закрыт. и будет полностью подвержен воздействию элементов, поэтому необходим хороший уровень защиты.

Датчик температуры почвы Обрежьте концы кабеля и снова припаяйте их к 3 штыревым контактам в следующем порядке: GND D4 VCC. Замкнутые провода обычно имеют цветовую кодировку: ЧЕРНЫЙ = ЗЕМЛЯ БЕЛЫЙ = СИГНАЛ КРАСНЫЙ = VCC.

Sunny Buddy: Я припаял пару перемычек-перемычек к вторичным разъемам нагрузки на плате, но в конечном итоге не использовал их, так что в этом нет необходимости.

Внешняя антенна: просто прикрепите антенну к нижней стороне основания или в любом другом месте, которое соответствует ее форм-фактору.

Калибровка

Датчик влажности почвы Это датчик, который требует наибольшей калибровки, и важно откалибровать его для почвы, которую он будет контролировать после развертывания.

Чтобы помочь с этим, я собрал простую программу под названием calibrator.ino: просто скомпилируйте и запрограммируйте ее на свой Photon и подготовьте последовательный монитор, например, с помощью команды Particle CLI, последовательного монитора частиц или с помощью screen / dev / ttyACM0. Поместите датчик примерно на три четверти в почву, для которой вы хотите его откалибровать, в полностью сухом состоянии, как показано на первом рисунке, и запишите это необработанное показание в поле smCal0 файла Calibration.h. Затем намочите почву как можно больше, пока она не пропитается водой, как показано на втором рисунке, и запишите это исходное значение в поле smCal100 того же файла.

Sunny Buddy Еще один элемент, требующий калибровки, - это Sunny Buddy: хотя он и не является датчиком, его конструкция MPPT (Maximum Power Point Transfer) должна быть откалибрована до точки максимальной передачи мощности. Для этого подключите его к солнечной панели в солнечную погоду. день, измерьте напряжение на контактах SET и GND и поверните ближайший потенциометр с помощью отвертки, пока напряжение не станет около 3 В.

Шаг 2: Программное обеспечение

Вы можете найти весь обновленный и задокументированный код в репозитории GitHub.

Шаг 3: Сборка

Давайте начнем собирать все это вместе с экраном Стивенсона, начиная сборку сверху вниз, как показано на рисунках. Прежде всего, это верхняя крышка с ее разделенными стойками для датчика ультрафиолетового излучения и солнечной панели, которые нужно собрать вместе и закрепить болтами. дюйм. Затем, чтобы заполнить его, установите солнечную панель на стойку и накройте датчик ультрафиолетового излучения крышей из ПММА. Затем оставшиеся крышки можно прикрепить к верхней части с помощью стержней с резьбой: отверстия могут потребовать некоторой убедительности, но небольшое трение может помочь удержать их все вместе.

После сборки экрана Стивенсона соедините базовую часть с датчиком дождя и заполните его схемами, установив компоненты на их платы и соединив их, как показано на рисунках. Затем можно подключить периферийные устройства, такие как внешняя антенна, датчики температуры и влажности почвы и OpenLog. Затем вы можете собрать ветромеры на их опоре, как показано в руководстве по сборке SparkFun, и установить датчик дождя и датчик базовая часть примерно на три четверти вверх.

Затем вы можете проложить кабели, идущие от солнечной панели, датчика ультрафиолетового излучения и датчиков дождя и ветра, через отверстие между крышками и установить экран Стивенсона на основание. После того, как штанги будут закреплены парой гаек на каждой, ваша личная метеостанция будет готова к использованию в полевых условиях!

Шаг 4: развертывание + выводы

Выполнив это, вы можете сесть, расслабиться и наслаждаться просмотром ваших гиперлокальных данных о погоде в реальном времени на всех следующих платформах!

• ThingSpeak
• ПогодаПодземный
• WeatherCloud

Конкретные ссылки выше относятся к моим данным о погоде, но если вы тоже создадите этот проект, включите также ссылки на свои устройства - мне бы очень хотелось, чтобы эта созданная людьми сеть расширялась!