Particle Photon IoT Personal Weather Station: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Perlengkapan

• Foton Partikel
• [OPSIONAL] Antena u. FL 2.4GHz
• SparkFun OpenLog
• Perisai Cuaca Foton SparkFun
• Pengukur Cuaca SparkFun
• Dallas DS18B20 Sensor Suhu Tahan Air
• Sensor Kelembaban Tanah SparkFun
• Sensor Cahaya UV SparkFun Qwiic VEML6075
• Panel surya 3,5W
• SparkFun Sunny Buddy
• Layar Stevenson Model 3D Kustom
• Paket solder
• Sekelompok kabel jumper inti tunggal
• Terminal sekrup 2-pin
• Beberapa header pria dan wanita
• 22 baut tahan karat 3mm
• 44 mur stainless 3mm
• 3 batang ulir stainless 6mm
• 9 mur stainless 6mm

Langkah 1: Perangkat Keras

Persiapan

Pelindung CuacaSeperti yang dijelaskan dalam panduan pemasangan Sparkfun, potong pad jumper RAW Power Select di bagian belakangnya dari VREG dan solder ke Photon_VIN untuk merutekan ulang saluran listrik yang masuk ke regulator tegangan internal Foton untuk konsumsi daya yang lebih rendah selama tidur, yang mewakili tepat setengah dari penyebaran time. Ini akan membatasi tegangan input antara 3.6 dan 5.5V, tetapi saluran listrik jatuh tepat di sweet spot dengan 3.7V dari baterai LiPo melalui Sunny Buddy.

Juga, pastikan jumper Disable 3.3V tepat di bawah terhubung: jika tidak, sensor on-board tidak akan menerima daya apa pun dari saluran 3.3V, membuatnya terputus secara efektif dari Photon. Jumper ini dimaksudkan untuk diputuskan untuk operasi pada daya eksternal dan USB untuk menghindari konflik, dan itu memang satu-satunya situasi yang memungkinkan sensor on-board menerima daya dan berfungsi dengan baik. Jangan khawatir jika Anda harus menghubungkan kabel USB ke Foton Anda untuk beberapa pemantauan Serial: Saya telah mencobanya sendiri berkali-kali, dan Foton selalu selamat dan sehat tanpa kerusakan. Mungkin saja jangan biarkan berjam-jam seperti itu. Lihat skema perisai jika Anda tertarik dengan detail lebih lanjut.

Memutar perisai, pastikan pad jumper I2C PU di sebelah kanan terhubung. Bus I2C, yang mencakup sensor on-board, memerlukan resistensi pull-up yang terdefinisi dengan baik menurut standar protokol, dan memiliki pull-up lainnya nilai akan mencegah periferal dikenali: sebagai aturan umum, hanya satu pasang resistor pull-up yang harus dihubungkan di bus. Rangkaian sensor akan melibatkan sensor lain di bus -- sensor sinar UV -- tetapi sebagai periferal I2C, itu juga dilengkapi dengan beberapa resistor pull-up, dan saya sarankan untuk melepasnya: setidaknya dalam proyek ini, perisai berpotensi dapat digunakan sendirian, sedangkan sensor UV hampir tidak akan digunakan tanpa perisai.

Menyolder terminal sekrup pada konektor daya dan beberapa jumper wanita pada konektor periferal juga merupakan ide yang bagus, dan salah satu yang saya rekomendasikan untuk modularitas: fitur koneksi dan pemutusan cepat dapat menjadi sangat membantu untuk pemecahan masalah, perbaikan, atau peningkatan. Untuk pengaturan kabel yang lebih pas dan rapi, pastikan untuk menyambungkan kabel samping di bagian belakang seperti yang ditunjukkan pada gambar. Saya juga menyolder jumper pada lubang ekstensi Foton untuk lebih modularitas, tetapi itu tidak diperlukan karena pin tersebut saat ini tidak digunakan.

OpenLogCut dan potong 4 untaian pendek kawat, dan solder ke OpenLog seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ini bukan jumper header, tapi saya menemukan ini menjadi solusi terbaik untuk koneksi yang singkat. Jika Anda berpikir untuk menyolder beberapa pin header laki-laki di papan dan menghubungkannya ke header perempuan perisai, sayangnya tata letak pin yang berbeda pada dua antarmuka mencegah ide bagus ini untuk berjalan.

Sensor Cahaya UVPotong dan rapikan 4 helai kawat lagi, kali ini lebih lama, dan solder ke konektor papan seperti yang ditunjukkan pada gambar. Sekali lagi, ini bukan header jumper, tapi saya memilih untuk menilai kekasaran daripada modularitas dalam koneksi yang, seperti yang satu ini, terkena elemen dan tidak dilindungi oleh selungkup. Saya juga merekomendasikan melilitkan kabel seperti yang saya lakukan untuk koneksi yang lebih bersih dan lebih praktis. Ujung lainnya, sebagai gantinya, adalah tempat untuk header jumper: solder 4 pin jantan untuk memastikan bahwa sambungan tetap aman dan teratur sebagaimana dimaksud pada kabel panjang. Pastikan untuk menghormati urutannya: saat mereka menggunakan perisai, GND VCC SDA SCL.

Saya juga merekomendasikan melapisi kontak yang disolder dan LED Daya dengan isolator cair: pelapis konformal dirancang khusus untuk ini, tetapi cat kuku bening akan membantu dalam keadaan darurat, dan itulah yang saya gunakan. Meskipun "atap" PMMA akan menutupi papan, itu masih akan terkena elemen, dan Anda lebih suka aman daripada menyesal. Pastikan untuk tidak menutupi sensor sinar UV itu sendiri -- chip hitam di tengah papan -- terutama jika Anda menggunakan lapisan konformal: sebagian besar senyawa adalah UV-fluorescent, yang berarti mereka menyerap sebagian cahaya yang sensor mencoba menangkap, sehingga mengganggu pembacaannya. PMMA, di sisi lain, adalah salah satu bahan paling transparan UV yang umum tersedia, dan akan cukup melindungi sensor dari elemen sambil tetap menjaga pengaruhnya pada pengukurannya seminimal mungkin.

Soil Moisture SensorPotong ujung kabel 3-untai, dan solder ke konektor papan seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dan, di ujung yang lain, solder 3 pin jantan untuk koneksi yang lebih baik. Sekali lagi, pastikan untuk mematuhi urutan: GND A1 D5. Untuk sensor ini juga, pastikan untuk melapisi kontak dan sirkuit on-board dengan isolator cair: tidak seperti sensor sinar UV, tidak akan tertutup oleh apa pun dan akan benar-benar terkena unsur-unsur, sehingga tingkat perlindungan yang baik diperlukan.

Sensor Suhu TanahPotong ujung kabel dan, sekali lagi, solder ke 3 pin jantan dengan urutan: GND D4 VCC. Kabel dengan ujung tertutup biasanya diberi kode warna: BLACK=GND WHITE=SIG RED=VCC.

Sunny BuddySaya menyolder beberapa header jumper wanita ke konektor Load sekunder di papan, tetapi akhirnya tidak menggunakannya, jadi itu tidak perlu.

Antena EksternalCukup tempelkan antena di bagian bawah bagian dasar, atau di tempat lain yang sesuai dengan faktor bentuknya.

Kalibrasi

Sensor Kelembaban TanahIni adalah sensor yang paling perlu dikalibrasi, dan penting untuk mengkalibrasinya ke tanah yang akan dipantau setelah digunakan.

Untuk membantu itu, saya telah menyusun sebuah program sederhana bernama kalibrator.ino: cukup kompilasi dan flash ke Photon Anda, dan siapkan monitor serial, misalnya dengan monitor serial partikel perintah Particle CLI atau dengan layar /dev/ ttyACM0. Letakkan sensor sekitar tiga perempat dari jalannya di dalam tanah yang ingin Anda kalibrasi, dalam kondisi yang benar-benar kering seperti yang ditunjukkan pada gambar pertama, dan catat pembacaan mentah ini di bidang smCal0 dari file kalibrasi.h. Kemudian, basahi tanah sebanyak yang Anda bisa, sampai jenuh dengan air seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua, dan catat pembacaan mentah ini di bidang smCal100 file yang sama.

Sunny Buddy Elemen lain yang memerlukan kalibrasi adalah Sunny Buddy: meskipun bukan sensor, desain MPPT (Maximum Power Point Transfer) perlu dikalibrasi ke titik transfer daya maksimum. Untuk melakukannya, sambungkan ke panel surya Anda di tempat yang cerah. hari, ukur tegangan pada bantalan SET dan GND, dan atur potensiometer terdekat dengan obeng hingga tegangan itu sekitar 3V.

Langkah 2: Perangkat Lunak

Anda dapat menemukan semua kode, diperbarui dan didokumentasikan di repo GitHub-nya.

Langkah 3: Majelis

Mari kita mulai menyatukan semuanya dengan layar Stevenson, mulai merakit dari atas ke bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pertama dan terpenting adalah penutup atas, dengan dudukan terpisah untuk sensor sinar UV dan panel surya untuk disatukan dan dibaut masuk. Selanjutnya, untuk mengisinya, pasang panel surya di raknya dan tutup sensor sinar UV dengan atap PMMA-nya. Kemudian, penutup yang tersisa dapat dipasang ke bagian atas dengan batang berulir: lubang mungkin perlu diyakinkan, tetapi sedikit gesekan dapat membantu menyatukan semuanya.

Setelah layar Stevenson dipasang, gabungkan bagian dasar dengan pengukur hujan dan isi dengan sirkuitnya, dengan memasang komponen pada papan mereka dan menghubungkannya seperti yang ditunjukkan pada gambar. Selanjutnya, periferal seperti antena eksternal, sensor suhu dan kelembaban tanah, dan OpenLog dapat dihubungkan. Kemudian, Anda dapat memasang pengukur angin di tiangnya seperti yang ditunjukkan dalam panduan perakitan SparkFun, dan memasang pengukur hujan dan bagian dasar sekitar tiga perempat dari jalan ke atas.

Anda kemudian dapat melanjutkan untuk merutekan kabel yang berasal dari panel surya, sensor sinar UV, dan pengukur hujan dan angin melalui lubang di antara penutup dan memasang layar Stevenson pada bagian dasar. Setelah batang diamankan dengan beberapa mur di masing-masingnya, stasiun cuaca pribadi Anda selesai dan siap untuk digunakan di lapangan!

Langkah 4: Penerapan + Kesimpulan

Setelah Anda menyelesaikannya, Anda dapat duduk, bersantai, dan menikmati melihat data cuaca hiper-lokal langsung Anda di semua platform berikut!

• Bicaralah
• CuacaBawah Tanah
• CuacaAwan

Tautan khusus di atas adalah untuk data cuaca saya, tetapi jika Anda membuat proyek ini juga, harap sertakan tautan ke perangkat Anda juga -- Saya sangat ingin melihat jaringan buatan orang ini berkembang!