Alaska Datalogger: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Alaska berada di ambang kemajuan perubahan iklim. Posisinya yang unik memiliki lanskap yang cukup tak tersentuh yang diisi dengan berbagai kenari tambang batu bara memungkinkan banyak kemungkinan penelitian. Teman kami Monty adalah seorang Arkeolog yang membantu dengan kamp untuk anak-anak di Desa Asli yang tersebar di seluruh negara bagian--Culturalalaska.com. Dia telah membangun situs cache untuk pelestarian sejarah makanan dengan anak-anak ini dan menginginkan cara pemantauan suhu yang bisa dia tinggalkan selama sekitar 8 bulan musim dingin. Tempat penyimpanan makanan di Alaska dirancang untuk mencegah beruang masuk dan dapat dikubur atau diamankan dalam struktur kecil seperti kabin di tiang. Sayangnya pemanasan iklim membuat banyak dari desain lemari es yang praktis ini lebih seperti microwave musim panas ini - jujur saja, di sini sangat panas! Ada banyak mesin datalogging komersial di luar sana tetapi Alaska membutuhkan merek DIY sendiri: Tahan air, Dua sensor tahan air pada garis panjang yang bisa berada di dalam cache dan satu lagi untuk diletakkan di permukaan, Sesuatu yang dapat dibangun untuk anak-anak dengan program STEM, Minimal pemeliharaan, Baterai jangka panjang, Unduhan mudah dari kartu SD, dapat dicetak 3D, dapat diisi ulang, Jam waktu nyata, dan murah.

Desainnya benar-benar dapat dicetak dengan printer 3D apa pun dan saya telah melakukan desain untuk PCB yang dapat Anda pesan dan isi dengan komponen yang mudah didapat. Baterainya adalah 18650 generik yang dapat bertahan sekitar satu tahun atau lebih dengan pembacaan 12x/hari dan pengisian daya dilakukan hanya dengan mencolokkan daya selama sehari. Ini dirancang (Fusion 360) di sekitar cincin-O yang digunakan di pemurni air rumah sehingga mudah diperoleh dan dengan pelumas silikon dan pengencangan baut yang ditempatkan dengan baik harus memberikan perlindungan untuk musim dingin Alaska jika datang tahun ini….

Langkah 1: Kumpulkan Persediaan Anda

Desain yang indah dari Adafruit membuat sebagian besar komponen di papan - mereka sedikit lebih mahal tetapi mereka sangat bisa diterapkan dan dapat diandalkan. (Saya tidak memiliki ikatan keuangan dengan perusahaan mana pun…) Saya menggunakan printer Creality CR10 untuk komponen 3D. Kedua sakelar itu adalah varietas tahan air.

1. Vktech 5pcs 2M Tahan Air Digital Suhu Sensor Suhu Probe DS18b20 $2

2. Adafruit DS3231 Presisi RTC Breakout [ADA3013] $14

3. Adafruit TPL5111 Timer Daya Rendah Breakout $5

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger $22 Anda juga dapat menggunakan versi MO tetapi garis level baterai berada pada pin yang berbeda dan Anda harus mengubahnya di perangkat lunak.

5. IZOKEE 0.96'' I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED $4

6. Sakelar Nyala/Mati Logam Kasar dengan Cincin LED Biru - Nyala/Mati Biru 16mm $5

7. Tombol Tekan Logam Kasar dengan Cincin LED Biru - Biru Sesaat 16mm $5

8. Berbagai koneksi cepat untuk memudahkan perakitan

9. Baterai 18650 $5

10. Captain O-Ring - Penggantian Filter Air Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF

Langkah 2: Bangun Ini

Desain housing dibangun di sekitar o-ring yang mudah tersedia dari filter air seluruh rumah Westinghouse standar. Cincin tergelincir ke dalam alur yang dilumasi silikon di antara dua bagian penutup yang dicetak. Bagian bawah selungkup memiliki ruang untuk baterai 18650 dan dua sakelar kontrol tahan air--ada juga lubang untuk keluarnya kabel untuk probe suhu. Dua file untuk bagian atas dan bawah ada di bawah.

Bagian bawah dilengkapi dengan mengambil beberapa baut nilon berukuran 4 mm atau setara dan melepaskan kepala mereka dan menyemennya ke dalam pilar pendukung yang telah dibor untuk menampungnya. Gunakan panjang yang sesuai sehingga mur tutup nilon di bagian atas hanya akan menutupinya saat kedua bagian disambungkan. Bagian atas dan bawah harus dicetak dengan penyangga. Bagian atas dilengkapi dengan menempelkan jendela plastik bundar yang terbuat dari lexan tipis.

Langkah 3: Kawat Itu

Perakitan PCB cukup mudah. Saya merancang papan di Eagle dan mengirimkannya ke PCBway untuk pembuatan - jujur itu yang termurah yang pernah ada. Jika Anda ingin bug-wire yang mudah dilakukan ikuti saja diagram rangkaian pada file Brd. Layar LED kecil terpasang melalui koneksi I2C di papan bersama dengan daya dan ground. Inti dari sistem ini adalah TPL5111 yang terhubung langsung ke baterai dan tetap menyala sepanjang waktu. Ini memiliki pengatur waktu yang dapat dipilih (resistor variabel) yang membangunkan sistem setiap 2 jam hingga setiap detik dengan mengaktifkan pin pengaktifan pada modul Feather. RTC berkomunikasi dengan bus I2C yang sama dengan LED--mereka memiliki alamat yang berbeda. Feather juga terhubung ke baterai 18650 dengan kabel JST melalui sakelar hidup/mati untuk mematikan semua daya ke sistem. Hal ini memungkinkan pengisian daya bawaan oleh Feather saat baterai hampir habis dengan mencolokkan micro USB ke dalam Feather. Setiap kali Anda mengunggah perangkat lunak baru ke Feather, Anda harus ingat untuk memulai TPL5111 dengan menekan tombolnya jika tidak, Feather tidak akan menjawab panggilan boot USB. Tombol tekan dirancang untuk memberikan daya ke layar LED hanya saat ditekan dan juga untuk mengirim sinyal tinggi ke TPL5111 yang memungkinkan Feather menyala selama Anda menekan tombol. Ini dilakukan untuk membatasi jumlah waktu layar menyala -- ini hanya digunakan untuk memeriksa status pemeriksaan suhu, tingkat baterai dan waktu/tanggal serta ukuran file yang Anda buat. Bagian terakhir dari kabel adalah dua probe yang ditempatkan melalui tempat bor terakhir di bagian bawah. Ini terhubung dengan konektor 3 pin JST untuk memudahkan pelepasan. Saya lalai menempatkan resistor 4.7K di papan untuk menghubungkan pin Data dan Tegangan pada bus sensor suhu. Jadi ini harus dilakukan pada salah satu titik koneksi sensor di papan - mereka diberi label sehingga mudah. Keduanya masuk ke pin GPIO yang sama pada Feather sehingga hanya satu koneksi resistor yang diperlukan.

Langkah 4: Program Ini

Programnya sangat mudah dipahami. Perpustakaan SD adalah untuk memanfaatkan file kartu SD yang dibangun ke dalam papan bulu. Pustaka OneWire dan Dallas Temp adalah untuk mendapatkan pembacaan satu kawat dari probe suhu. DonePin adalah untuk memberi tahu TPL5111 bahwa semua pembacaan data telah selesai dan tidak apa-apa untuk menonaktifkan Featherboard. VBatpin adalah pin pada bulu yang memiliki pembagi tegangan di atasnya untuk membaca nilai baterai Lipo. Pustaka Asciiwire adalah untuk menjalankan layar LED. OneWireBus adalah GPIO pin 6 dalam hal ini. Sistem file SD untuk Datalogger ini menyiapkan file ANALOG02. TXT untuk mengumpulkan semua data. Ini membuka file yang sama setiap kali dan hanya menambahkannya. Untuk membuang data lama, Anda harus mengeluarkan chip dari dudukan kartu SD dan mengunduhnya ke komputer--misalnya ke lembar bentang EXCEll. Ini mudah dilakukan dengan bagian impor DATA pada spreadsheet. File-file tersebut kemudian dihapus dari chip dan ketika Feather membukanya lagi, ia membangun yang baru. Berikutnya adalah pengaturan waktu/tanggal untuk RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F(_TIME_))); hapus karakter komentar untuk mengatur RTC Anda ke waktu boot Anda dan kemudian memprogram ulang chip dengan baris ini dikomentari sehingga saat berikutnya komputer melakukan boot, ia tidak menggunakan waktu boot yang sama lagi alih-alih membiarkan pencatat waktu yang didukung baterai untuk mengisinya masuk. Bagian loop() membuka file SD, mendapatkan tanggal/waktu, membaca dan mengonversi kedua sensor, menghitung level baterai dan menulisnya ke kartu SD. Itu kemudian membuat donePin tinggi untuk mematikan urutan.

Langkah 5: Menggunakannya

Baterai terisi penuh dengan mencolokkan Feather ke colokan MicroUSB. LED Pengisian Daya akan menyala hingga terisi penuh -- lambat. Kartu SD baru tanpa ANALOG02. TXT ditempatkan di dudukan chip. Penutup dipasang dan lima mur disekrup ke gasket karet. Tombol daya dihidupkan dan setelah sekitar 4 detik tombol tekan ditahan. Ini akan dengan cepat menampilkan suhu default pertama dan setelah layar bersih akan menampilkan T1 dan T2 sebagai output dari probe suhu. Anda dapat menghangatkannya dengan tangan Anda sehingga dapat diberi label sebagai T1 dan T2. Layar juga akan menampilkan Jam, Menit, Detik, Hari, Bulan dan Tahun pembacaan serta tingkat baterai dan seberapa besar file Anda saat ini. Pengecekan ini dilakukan untuk memastikan semuanya berjalan dengan baik sebelum meninggalkannya selama 8 bulan. Lepaskan tombol dan letakkan probe di tempat Anda ingin pengukuran suhu dilakukan. Mereka tahan air dan mudah-mudahan mesin Anda. Tamasya awal mesin ini akan berada di Iliamna Alaska di mana ia akan berada di bawah tanah hingga April mendatang. Pada pengujian awal, baterai ukuran ini ternyata cukup baik untuk setidaknya 1 1/2 tahun pada 12 pembacaan per hari semua karena pengaturan daya TPL5111. Studi pemanasan global sangat penting bagi semua orang untuk terlibat - keluar dan lakukan sains!