Particle Photon IoT Personal Weather Station: 4 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Forbrugsvarer

• Partikel foton
• [VALGFRIT] 2,4 GHz u. FL -antenne
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• SparkFun vejrmålere
• Dallas DS18B20 vandtæt temperatursensor
• SparkFun Jordfugtighedssensor
• SparkFun Qwiic VEML6075 UV -lyssensor
• 3,5 W solpanel
• SparkFun Sunny Buddy
• Tilpasset 3D -modelleret Stevenson -skærm
• Et loddesæt
• En flok single-core jumper wire
• En 2-polet skrueterminal
• Nogle overskrifter til mænd og kvinder
• 22 3 mm rustfrie bolte
• 44 3 mm rustfrie møtrikker
• 3 6 mm rustfrie gevindstænger
• 9 6 mm rustfrie møtrikker

Trin 1: Hardware

Forberedelse

Weather Shield Som beskrevet i Sparkfun's tilslutningsguide, skal du skære RAW Power Select -jumperpuden på ryggen fra VREG og lodde den til Photon_VIN for at omdirigere den indgående elledning til Photons interne spændingsregulator for lavere strømforbrug under søvn, hvilket repræsenterer præcis halvdelen af implementeringen Dette vil begrænse indgangsspændingen mellem 3,6 og 5,5 V, men strømledningen falder lige i det søde sted med sine 3,7 V fra LiPo -batteriet gennem Sunny Buddy.

Sørg også for, at 3.3V Deaktiver jumperen lige nedenfor er tilsluttet: ellers vil de indbyggede sensorer ikke modtage strøm fra 3.3V-ledningen, hvilket gør dem effektivt frakoblet fotonet. Denne jumper er beregnet til at blive afbrudt til drift på både ekstern og USB-strøm for at undgå konflikter, og det er faktisk den eneste situation, der tillader indbyggede sensorer at modtage strøm og fungere korrekt. Bare rolig, hvis du skal tilslutte et USB -kabel til din Photon for noget seriel overvågning: Jeg har selv prøvet det mange gange, og Photon har altid overlevet i god behold uden skader. Bare lad det ikke ligge timer og timer sådan. Tjek skjoldets skema, hvis du er interesseret i flere detaljer.

Når du drejer rundt om skjoldet, skal du sørge for, at I2C PU-jumperpuden til højre er tilsluttet. I2C-bussen, der inkluderer indbyggede sensorer, kræver en veldefineret pull-up-modstand efter protokolstandard og have enhver anden pull-up værdi forhindrer periferienheder i at blive genkendt: Som en tommelfingerregel skal der kun tilsluttes et par pull-up-modstande på bussen. Sensorsuiten vil involvere en anden sensor i bussen-UV-lyssensoren-men som en I2C-perifer, følger også den med sine par pull-up-modstande, og jeg anbefaler at afbryde dem i stedet: i det mindste i dette projekt er skjold kan potentielt bruges helt alene, mens UV -sensoren næppe vil blive brugt uden afskærmningen.

Lodning af en skrueterminal på strømforbindelserne og nogle hunhoppere på de perifere stik er også en god idé, og en jeg anbefaler til modularitet: Hurtig til- og frakoblingsfunktionen kan vise sig virkelig nyttig til fejlfinding, reparationer eller opgraderinger. For en bedre pasform og mere ryddeligt kabelhåndtering, skal du sørge for at forbinde siderne på bagsiden som vist på billederne. Jeg lodde også jumpere på Photons forlængerhuller for endnu mere modularitet, men det er ikke påkrævet, da disse ben ikke bruges i øjeblikket.

OpenLogCut og trim 4 korte tråde, og lod dem til OpenLog som vist på billederne. Det er ikke jumperhoveder, men jeg fandt dette at være den bedste løsning til så kort en forbindelse. Hvis du tænker på at lodde nogle mandlige headerstifter på brættet og forbinde dem med skjoldets kvindelige overskrifter, forhindrer desværre de forskellige pinlayouts på de to grænseflader desværre ikke, at denne gode idé er levedygtig.

UV -lyssensor Klip og klip 4 flere trådtråde, meget længere denne gang, og lod dem til tavlens stik som vist på billederne. Det er igen ikke jumperhoveder, men jeg valgte at værdsætte robusthed frem for modularitet i forbindelserne, som f.eks. denne, er udsat for elementerne og ikke beskyttet af kabinettet. Jeg anbefaler også at sno trådene som jeg gjorde for en renere og mere praktisk forbindelse. Den anden ende er i stedet stedet for jumperhoveder: lodde 4 hanstifter for at sikre, at forbindelsen holdes sikret og bestilt efter hensigten over de lange ledninger. Sørg for at respektere ordren: når de går på skjoldet, GND VCC SDA SCL.

Jeg anbefaler også at belægge de loddede kontakter og Power LED med en væskeisolator: konform belægning er specielt designet til dette, men klar neglelak vil gøre det i klemme, og det er det, jeg brugte. På trods af PMMA "taget", der dækker brættet, vil det stadig blive udsat for elementerne, og du vil hellere være sikker end undskyld. Sørg for ikke at dække selve UV-lyssensoren-den sorte chip i midten af brættet-især hvis du bruger konform belægning: de fleste forbindelser er UV-fluorescerende, hvilket betyder, at de absorberer en del af lyset, sensoren forsøger at fange, og derfor forstyrrer dens aflæsninger. PMMA er på den anden side et af de mest UV-gennemsigtige materialer, der er almindeligt tilgængelige, og vil tilstrækkeligt beskytte sensoren mod elementerne, mens den stadig holder dens indflydelse på dens målinger på et minimum.

Jordfugtighedssensor Trim enderne af det 3-strengede kabel, og lod dem til tavlens stik som vist på billederne. Og i den anden ende loddes 3 hanstifter for en bedre forbindelse. Igen, sørg for at respektere rækkefølgen: GND A1 D5. Også for denne sensor skal du sørge for at belægge kontakterne og det indbyggede kredsløb med væskeisolatoren: I modsætning til UV-lyssensoren dækkes den ikke af noget og vil blive helt udsat for elementerne, så der er brug for et godt beskyttelsesniveau.

Jordtemperaturføler Trim enderne af kablet, og lod dem igen til 3 hanstifter i rækkefølgen: GND D4 VCC. De lukkede ledninger er konventionelt farvekodede: SORT = GND HVID = SIG RØD = VCC.

Sunny Buddy Jeg loddet et par kvindelige jumperhoveder til de sekundære Load -stik på brættet, men endte med at ikke bruge dem, så det er ikke nødvendigt.

Ekstern antenne Stick antennen på bundstykkets underside eller et andet sted, der passer til dens formfaktor.

Kalibrering

Jordfugtighedssensor Dette er den sensor, der skal kalibreres mest, og det er vigtigt at kalibrere den til jorden, den vil overvåge, når den er implementeret.

For at hjælpe med det har jeg sammensat et simpelt program ved navn calibrator.ino: bare kompilér og flash det til din Photon, og få en seriel skærm klar, for eksempel med Particle CLI -kommandoen partikel seriel skærm eller med skærm /dev / ttyACM0. Sæt sensoren cirka tre fjerdedele af sin vej inde i jorden, du vil kalibrere den for, i en helt tør tilstand som vist på det første billede, og optag denne rå aflæsning i smCal0-feltet i kalibrering.h-filen. Våd derefter jorden så meget du kan, indtil den er mættet med vand som vist på det andet billede, og optag denne rå læsning i den samme fils smCal100 -felt.

Sunny Buddy Et andet element, der kræver kalibrering, er Sunny Buddy: Selvom det ikke er en sensor, skal dets MPPT (Maximum Power Point Transfer) -design kalibreres til det punkt med maksimal effektoverførsel. For at gøre det skal du slutte det til dit solpanel på en solrig dag, måles spændingen over SET- og GND -puderne, og finjusteres det nærliggende potentiometer med en skruetrækker, indtil spændingen er omkring 3V.

Trin 2: Softwaren

Du kan finde al koden, opdateret og dokumenteret på dens GitHub -repo.

Trin 3: Forsamlingen

Lad os begynde at sætte det hele sammen med Stevenson-skærmen, begynde at samle ovenfra og ned som vist på billederne. Først og fremmest er topdækslet, med dets splitstativer til UV-lyssensoren og solpanelet, der skal sættes sammen og boltes i. Derefter skal du montere solpanelet på stativet for at udfylde det og dække UV -lyssensoren med sit PMMA -tag. Derefter kan de resterende dæksler samles til topstykket med gevindstængerne: hullerne kan have brug for noget overbevisende, men lidt friktion kan hjælpe med at holde dem alle sammen.

Når Stevenson -skærmen er samlet, skal du slutte bundstykket med regnmåleren og udfylde det med dets kredsløb ved at montere komponenterne på deres plader og forbinde dem som vist på billederne. Derefter kan periferiudstyr som den eksterne antenne, jordtemperatur- og fugtfølere og OpenLog tilsluttes. Derefter kan du sammensætte vindmålere på deres stang som vist i SparkFuns monteringsvejledning og montere regnmåleren og bundstykke cirka tre fjerdedele af vejen op.

Du kan derefter fortsætte med at føre kablerne fra solpanelet, UV -lyssensoren og regn- og vindmålere gennem en åbning mellem dækslerne og montere Stevenson -skærmen på bundstykket. Når stængerne er fastgjort med et par nødder på hver, er din helt egen personlige vejrstation færdig og klar til at blive indsat på feltet!

Trin 4: Implementering + konklusioner

Når du har gennemført det, kan du læne dig tilbage, slappe af og nyde at se dine live hyper-lokale vejrdata på alle følgende platforme!

• ThingSpeak
• Vejret Undergrund
• WeatherCloud

De specifikke links ovenfor er til mine vejrdata, men hvis du også laver dette projekt, skal du også inkludere links til dine enheder-jeg ville virkelig elske at se dette menneskeskabte netværk udvide!