Cara Membuat Anemometer Sendiri Menggunakan Reed Switch, Sensor Efek Hall, dan Beberapa Memo di Nodemcu. - Bagian 1 - Perangkat Keras: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

pengantar

Sejak saya mulai mempelajari Arduino dan Budaya Pembuat, saya suka membuat perangkat yang berguna menggunakan potongan sampah dan bekas seperti tutup botol, potongan PVC, kaleng minuman, dll. bahan. Sebagian besar bahan yang digunakan di sini adalah skrap yang dikeluarkan dari beberapa peralatan dan didaur ulang

Ketika saya memulai proyek stasiun cuaca untuk diri saya sendiri, saya menyadari bahwa pengukuran intensitas dan arah angin tidak akan mudah atau murah. Setelah beberapa bulan, saya mempersembahkan kepada Anda proyek ini yang sebagian besar menggunakan bahan daur ulang dan komponen elektronik yang sangat murah dengan mudah ditemukan di toko elektronik mana pun.

Postingan ini terdiri dari 2 bagian.

Bagian 1 - Konstruksi perangkat Anemometer dan Arah Wind Vane.

Bagian 2 - Sketsa menggunakan Arduino IDE untuk Esp8266 Nodemcu dan transmisi ke ThingSpeak.

Lihat video untuk mengetahui solusi akhir.

Cara membuat Anemometer Anda sendiri menggunakan Hall Effect Sensor dan Reed Switches

Deskripsi Proyek

Anemometer adalah alat yang mampu mengukur kecepatan angin dan arahnya. Dengan menggunakan sensor Hall Effect, kita akan dapat menghitung berapa banyak putaran yang diberikan cangkir dalam periode waktu tertentu. Intensitas angin sebanding dengan kecepatan putaran sumbu. Dengan beberapa persamaan fisika sederhana, Anda dapat menentukan kecepatan linier angin, pada saat itu. Kami akan menjelaskan semuanya di bagian 2.

Dan arah angin akan kita ukur melalui kaca depan dengan magnet neodymium dan saklar buluh. Baling-baling menunjuk ke arah angin dan magnet yang melekat padanya akan menghubungkan sakelar buluh yang memungkinkan arus listrik melewati sambungan (atau sambungan). Sirkuit yang memiliki arus positif menunjukkan arah angin, seperti kompas.

Kami memiliki 8 sirkuit yang akan meniru 16 arah: 4 kardinal dan 4 poin kolateral ketika 1 sakelar diaktifkan (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) dan ketika 2 sakelar diaktifkan secara bersamaan, kami memiliki 8 subkolateral titik (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

Kecepatan dan arah angin akan dihitung dan ditentukan dengan sketsa di nodemcu. Tapi ini akan dijelaskan di bagian 2. Sekarang mari kita ke perakitan perangkat keras.

Penafian: Anemometer ini tidak boleh digunakan untuk tujuan profesional. Ini hanya untuk penggunaan akademis atau rumah.

Catatan: Bahasa Inggris bukan bahasa alami saya. Jika Anda menemukan kesalahan tata bahasa yang menghalangi Anda untuk memahami proyek ini, beri tahu saya untuk memperbaikinya. Terima kasih banyak.

Langkah 1: Daftar Bahan

baling baling angin

8 x Saklar Buluh

8 x 10 k ohm resistor

pipa pvc 10cm

2 tutup PVC diameter 5 cm

1 tutup PVC diameter 2,5 cm

1 CD4051 Analog Multiplexer

1 piring plastik

20 x 20 potongan plastik kuat

1 Magnet neodymium (Dimensi magnet harus memungkinkan dua sakelar dihubungkan secara bersamaan. Milik saya 0,5 x 0,5 cm dan berfungsi dengan baik.)

10 warna berbeda kabel

1 PCB Umum

1 bantalan bola dengan diameter tabung aluminium yang sama

1 tabung aluminium kira-kira 20 cm

1 tabung aluminium kira-kira 10 cm

1 klem selang

massa epoksi

Lem Instan - cyanoacrylate dan natrium bikarbonat

Alat pengukur jurusan angin

2 bola pingpong

4 batang kayu atau aluminium kira-kira 12 cm

1 bantalan bola

1 tabung aluminium kira-kira 5 cm

3 buah kabel warna yang berbeda

1 sensor aula SS49E

1 magnet neodymium

Massa Epoksi dan Lem Instan - cyanoacrylate dan natrium bikarbonat

2 keran plastik kira-kira berdiameter 3 hingga 5 cm

1 tutup PVC dan pipa PVC 5 cm

1 tutup PVC diameter 2,5 cm

• Nodemcu
• Kotak Plastik untuk Proyek Elektronik
• Solder Besi
• 1 Pipa PVC kira-kira 2 meter dan Konektor PVC "T"
• 1 koneksi PVC 90 derajat
• Catu daya 5V (saya menggunakan panel surya)

Langkah 2: Merakit Wind Vane Rosetta

Sakelar Buluh dan Resistor dipasang pada PCB

Potong PCB generik berbentuk lingkaran dengan diameter sedikit lebih kecil dari CAP PVC karena jika sudah jadi akan pas di dalamnya.

Tekuk kaki sakelar buluh 90 derajat agar pas dengan PCB dengan hati-hati agar tidak merusak kaca pelindung. Idealnya adalah 3 mm dari kaca. Pasang setiap saklar buluh sesuai dengan diagram. Beri nomor masing-masing dari 0 sampai 7 sebagai diagram. Identifikasi yang benar akan menjadi penting saat menghubungkan terminal ke multiplekser. Gunakan besi solder untuk menyoldernya di piring.

Posisikan setiap resistor sebagai diagram di mana salah satu terminal disolder di salah satu terminal saklar buluh dan yang lainnya akan sama untuk semua resistor, diposisikan di tengah PCB.

Solder kabel tembaga yang menghubungkan semua terminal eksternal sakelar buluh, meninggalkan dua yang terakhir tanpa koneksi. Seperti sebuah cincin. Urutan pengelasan tidak masalah.

Di persimpangan setiap resistor dan kabel solder saklar buluh dari setiap warna. Mereka 8 berbeda. Solder kabel merah ke cincin tembaga sakelar buluh sebagai positif dan kabel hitam ke persimpangan semua resistor di tengah "rosetta", sebagai negatif.

Lihat diagram dan berhati-hatilah untuk menjaga penomoran kabel untuk koneksi ke multiplexer.

Uji koneksi sebelum perakitan

Sebelum melanjutkan dengan perakitan, saya sarankan untuk menguji koneksi. Gunakan led, baterai 18650 apa saja 3,7 V, magnet neodymium, dan kabel dengan cakar buaya. Hubungkan baterai ke terminal VCC dan GND dan kabel buaya di GND dengan ujung negatif dari led (gunakan yang biru yang tidak memerlukan resistor). Hubungkan kabel lainnya ke kutub positif led dan yang lainnya ke setiap kabel yang terhubung ke sakelar. Sekarang lewati magnet melalui tepi luar sakelar yang terhubung. Jika led menyala, tidak apa-apa. Jika tidak menyala, periksa lasannya. Untuk menguji dua koneksi sekaligus gunakan kabel lain dan led lain secara bersamaan. Saat melewati magnet di antara dua sakelar, kedua LED harus menyala. Kedua LED harus menyala secara bersamaan sehingga sinyal listrik dapat mewakili titik sub-jaminan kompas seperti ENE, ESE, SSW, NNW, dll.

Langkah 3: Koneksi ke dan Dari Multiplexer CD4051

CD4051 Analog Multiplexer

Multiplexer adalah rangkaian kombinasional dengan beberapa input dan output data tunggal. Mereka dilengkapi dengan input kontrol yang mampu memilih satu, dan hanya satu, dari input data untuk memungkinkan transmisi mereka dari input yang dipilih ke output tersebut.

Jika Anda tidak mengetahui pengoperasian CD4051, saya sarankan membaca lembar data yang dapat Anda temukan di web. Singkatnya, 4051 memiliki 8 input analog yang diberi nomor dari 0 hingga 7, 3 dan pin A, B, dan C yang digabungkan memungkinkan untuk membaca input dan menentukan output analog mana yang terhubung. Pada setiap pembacaan, perangkat lunak menganalisis koneksi mana yang memiliki arus positif dan akan menunjukkan arah angin yang sesuai. Ini akan dijelaskan secara rinci di bagian 2 dari posting. Lihat diagram untuk melihat bagaimana rosetta terhubung ke multiplexer.

Koneksi ke Nodemcu

Kita akan membutuhkan 8 kabel untuk menghubungkan Nodemcu. Lihat diagramnya.

1 pasang kabel positif (merah) dan ground (hitam) yang memasok arus ke rosetta

1 pasang kabel positif (merah) dan ground (hitam) yang mensuplai arus ke CD4051

1 kabel untuk output analog A0 (abu-abu)

1 kabel untuk input digital pin A = D5 (biru)

1 kabel untuk input digital pin B = D4 (hijau)

1 kabel untuk input digital pin C = D3 (kuning)

Saya menggunakan kabel telepon 10-kawat dengan warna berbeda untuk memfasilitasi perakitan akhir.

Identifikasi masing-masing kabel dengan alamat yang sesuai untuk memfasilitasi perakitan akhir.

Langkah 4: Memasang Semuanya di Stand PVC

Memasang dukungan

Ambil CAP PVC diameter 5 cm, potongan tabung PVC dan CAP diameter 2,5 cm dan rekatkan semuanya dengan lem instan sesuai foto. Anda juga dapat membuat lubang dengan diameter tabung untuk meningkatkan sambungan antar potongan. Setelah semua bagian direkatkan, oleskan lem lagi pada bagian tepi masing-masing bagian yang direkatkan dan segera tutupi dengan baking soda. Saat mengeringkan lem, Anda akan memiliki kekerasan yang sangat baik.

Anda juga harus menempelkan silikon di tepi CAP yang memungkinkan untuk menyegel penyatuan antara 2 CAP dan memfasilitasi pemasangan rosetta. Biarkan mengering sebelum melanjutkan.

Masukkan dengan hati-hati rosetta yang sudah terpasang pada bagian penopang dan pas di tepi CAP. Ingat bahwa kita akan memasang CAP kedua di atas ini. Lihat foto dengan solusi akhir. Dan tolong identifikasi masing-masing kabel untuk memudahkan koneksi dengan nodemcu.

Langkah 5: Memasang Baling-Baling

Memasang struktur baling-baling

Buat penunjuk dengan massa epoksi dengan bentuk yang ditunjukkan pada foto. Ketika sudah benar-benar kering, timbang potongannya dan simpan nilainya.

Ambil potongan plastik dan potong secara simetris untuk bagian belakang baling-baling yang berfungsi untuk mengarahkan angin. Timbang juga dan simpan nilainya.

Ambil salah satu tabung aluminium dan tempelkan penunjuk dan baling-baling cuaca dengan lem instan dengan semua bagian berbaris di tengah. Lakukan hal yang sama seperti yang Anda lakukan sebelumnya dengan baking soda untuk meningkatkan kekerasan setiap bagian yang direkatkan.

Ambil tabung aluminium kedua dan mari kita tentukan di mana ia akan menempel di tabung lainnya. Untuk menjaga keseimbangan bidak, jarak dengan berat punggung harus sama dengan jarak dengan berat penunjuk. (Lihat perhitungan yang ditunjukkan pada diagram.) Pengukuran jarak harus dilakukan kurang lebih ke pusat massa masing-masing bagian. Gunakan lem instan dan soda kue.

Buat lubang di tengah CAP dengan diameter bantalan bola. Gunakan lem instan untuk menempelkannya pada tutupnya. Penting untuk memilih bantalan bola yang memiliki diameter internal yang sama dengan tabung aluminium vertikal baling-baling.

Terakhir, ambil cakram plastik dengan diameter kira-kira 4,5 cm dan tempelkan sepotong kecil logam di tepinya. Lihat foto Dengan cara ini Anda akan dapat "menempel" magnet neodymium dan menyesuaikannya saat Anda mengkalibrasi instrumen. Itu dapat dipindahkan ke beberapa arah untuk menebak pembacaan pengukuran.

Posisikan cakram plastik dengan bagian logam yang menempel pada arah yang sama dengan penunjuk tabung aluminium horizontal. Ini penting agar magnet menunjukkan arah yang sama dengan baling-baling.

Untuk memfasilitasi perakitan akhir anemometer dan menyelaraskan utara baling-baling dengan geografi utara, cetak mawar angin dan tempel di tutup atas CAP. Disk akan terjebak di tabung aluminium, tetapi pertama-tama, masukkan tabung aluminium ke bantalan bola dan masukkan tabung aluminium ke dalam disk. Sesuaikan ketinggian sehingga jarak antara magnet dan tepi CAP adalah antara 1 dan 1,5 cm. Itu harus cukup bagi magnet untuk menghubungkan saklar buluh dengan benar. Tempelkan cakram dengan lem instan dan kalsium bikarbonat sedatar mungkin.

Pasang kedua bagian dengan mengarahkan angin ke utara sejajar dengan sakelar nomor 0 (mewakili utara) dan gunakan penjepit untuk menyatukannya. Jangan gunakan lem karena Anda harus menyesuaikan dan mengkalibrasi berkali-kali sebelum benar-benar siap.

Lihat foto untuk melihat solusi akhir.

Langkah 6: Memasang Anemometer

Memasang dukungan

Ambil 2 tutup plastik dan rekatkan dengan lem instan. Bor 4 lubang di tutupnya seperti yang ditunjukkan pada diagram. Tempelkan tongkat kayu atau aluminium di setiap lubang. Potong 2 bola pingpong di tengah dan tempelkan masing-masing di ujung batang, semua dengan bagian cekung untuk sisi yang sama. Perkiraan pengukuran ditunjukkan dalam diagram.

Buat lubang di tengah CAP 2,5 cm dengan diameter bantalan bola. Gunakan lem instan untuk menempelkannya pada tutupnya. Gunakan soda kue juga dengan sangat hati-hati.

Masukkan tabung aluminium ke bantalan bola pada ketinggian yang sesuai (lihat foto). Jika tidak diatur dengan benar, letakkan setetes lem dengan hati-hati.

Memasang Modul Aula

Di tepi CAP, buat lubang kecil untuk melewati kepala sensor Hall.

Rekatkan magnet neodymium ke sisi tutup plastik sesuai dengan foto.

Gunakan 3 kabel berwarna berbeda untuk menghubungkan modul sensor.

Masukkan modul Hall dan arahkan sensor menghadap magnet pada jarak 2 hingga 4 mm. Uji apakah putaran poros tidak mengenai magnet dengan sensor.

Gunakan baterai 3,7 V untuk menguji apakah modul merespons pendekatan magnet dengan memutar led ke setiap kontak. Jika led menyala, semuanya baik-baik saja. Jika tidak, pindahkan sensor lebih dekat ke magnet hingga LED menyala.

Jika semuanya baik-baik saja, perbaiki modul di penyangga menggunakan setetes lem.

Akhirnya, ujung batang yang lain akan menempel di tutup plastik dengan lem instan dan soda kue, menyesuaikan ketinggian yang benar.

Mengidentifikasi kabel

Identifikasi semua kabel - VCC, GND, dan Signal - untuk memudahkan koneksi dengan nodemcu.

Langkah 7: Menyatukan Semua

Sekarang Anda dapat memasang kedua perangkat bersama-sama menggunakan koneksi "T" dan sepotong tabung PVC seperti yang ditunjukkan pada foto. Jangan gunakan lem karena jika ada kebutuhan untuk beberapa penyesuaian atau perawatan, itu tidak mungkin. Saya membuat lubang kecil dan menggunakan sekrup untuk mengencangkannya. Lewatkan kabel dari 2 perangkat melalui tabung. Sebagai anemometer akan dipasang di atap rumah, saya juga membuat kabel 3 meter untuk menghubungkannya ke nodemcu yang akan dipasang di dalam ruangan.

Langkah 8: Menghubungkan Nodemcu dan Instalasi

Diagram menunjukkan koneksi yang benar dari setiap kabel. Untuk menguji operasi, saya menggunakan layar OLED 0,96 untuk membaca pengukuran dan memverifikasi bahwa itu benar, sambungkan OLED dengan cara ini:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC dan GND

Untuk memasang di langit-langit, satu-satunya perawatan adalah menjaga seluruh perangkat pada tingkat yang benar. Untuk itu gunakan level gelembung dan banyak sekrup besar. Dan jangan lupa untuk menyebutkan utara anemometer Anda untuk utara geografis kompas Anda. Jika tidak, arah angin tidak akan sesuai dengan kenyataan.

Dan itu saja. Pada postingan selanjutnya, saya akan menjelaskan sketsa yang akan dimuat di nodemcu menggunakan Arduino IDE.

Jika Anda memiliki keraguan, jangan ragu untuk menghubungi saya.

Salam

Hadiah Utama dalam Tantangan IoT