Alaska Datalogger: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Alaska er på kanten til at fremme klimaforandringerne. Dens unikke position at have et temmelig uberørt landskab befolket med en række forskellige kulminekanarier muliggør mange forskningsmuligheder. Vores ven Monty er en arkæolog, der hjælper med lejre for børn i indfødte landsbyer spredt rundt i staten--Culturalalaska.com. Han har bygget cache -steder til den historiske konservering af mad med disse børn og ønskede en måde at overvåge temperaturen, som han kunne forlade i cirka 8 måneders vinter. En madcache i Alaska er designet til at forhindre bjørnenes indtræden og kan enten begraves eller sikres i en lille kabine-lignende struktur på pæle. Desværre gør opvarmningen af klimaet mange af disse praktiske køleskabdesign mere til en mikrobølgeovn i sommer-ærligt talt er det virkelig varmt heroppe! Der er mange kommercielle datalogging -maskiner derude, men Alaska havde brug for sit eget DIY -mærke: Vandtæt, To vandtætte sensorer på lange linjer, der kunne være i cachen og en anden til at lægge på overfladen, Noget, der kan bygges til børn med et STEM -program, Minimal vedligeholdelse, langtidsbatteri, let download fra SD -kort, 3D -printbar, genopladelig, ur i realtid og billigt.

Designet kan printes fuldstændigt med enhver 3D -printer, og jeg har lavet designet til printkortet, som du kan bestille og udfylde med let tilgængelige komponenter. Batteriet er generisk 18650, der skal vare et år eller deromkring med 12x/dag aflæsninger, og opladning udføres ved bare at tilslutte strøm til en dag. Det er designet (Fusion 360) omkring O-ringen, der bruges i husets vandrensere, så det er let at skaffe, og med siliciumfedt og stramning af de velplacerede bolte bør give beskyttelse til Alaska-vinteren, hvis den kommer i år ….

Trin 1: Saml dine forbrugsvarer

De vidunderlige designs fra Adafruit udgør de fleste komponenter på tavlen-de er lidt dyrere, men de er meget brugbare og pålidelige. (Jeg har ingen økonomiske forbindelser med nogen virksomhed …) Jeg brugte en Creality CR10 -printer til 3D -delene. De to kontakter er vandtætte.

1. Vktech 5pcs 2M Vandtæt Digital Temperatur Temp Sensor Probe DS18b20 $ 2

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

3. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout $ 5

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger $ 22 Du kan også bruge MO -versionen, men batteriniveaulinjen er på en anden pin, og du skal ændre den i softwaren.

5. IZOKEE 0,96 '' I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED $ 4

6. Robust metal tænd/sluk -kontakt med blå LED -ring - 16 mm blå tænd/sluk $ 5

7. Robust metal trykknap med blå LED -ring - 16 mm blå momentan $ 5

8. En række hurtige forbindelser gør monteringen let

9. 18650 Batteri $ 5

10. Captain O-Ring-Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF udskiftning af vandfilter

Trin 2: Byg det

Husets design er bygget op omkring den let tilgængelige o-ring fra et standard Westinghouse vandfilter til hele huset. Ringen glider ind i en siliciumsmurt rille mellem de to trykte halvdele af kabinettet. Bunden af kabinettet har plads til 18650-batteriet og de to vandtætte kontrolkontakter-der er også et hul til udgang af kablerne til temperaturproberne. De to filer for den øvre og nedre halvdel er nedenfor.

Den nederste sektion afsluttes ved at tage nogle 4 mm eller tilsvarende størrelse nylonbolte og fjerne deres hoveder og cementere dem i de støttesøjler, der er blevet boret for at rumme dem. Brug en passende længde, så nylonmøtrikkerne på toppen bare dækker dem, når de to halvdele er forbundet. Både øvre og nedre sektioner skal udskrives med støtte. Den øverste sektion afsluttes med limning i et rundt plastvindue fremstillet af tynd lexan.

Trin 3: Tilslut det

Samlingen af printkortet er ret ligetil. Jeg designede tavlen i Eagle og sendte det til PCBway til fremstilling-ærligt talt det billigste nogensinde. Hvis du vil bug-wire det, der let kan gøres, skal du bare følge kredsløbsdiagrammet på Brd-filen. Den lille LED -skærm er fastgjort via I2C -forbindelserne på kortet sammen med strøm og jord. Hjertet i systemet er TPL5111, der er forbundet direkte til batteriet og forbliver tændt hele tiden. Den har en valgbar timer (variabel modstand), der vækker systemet hver anden time til hvert sekund ved at aktivere aktiveringspinden på Feather -modulet. RTC kommunikerer med den samme I2C-bus som LED'en-de har forskellige adresser. Fjeren er også forbundet til 18650 batteriet med JST -kabel gennem tænd/sluk -kontakten for at slukke al strøm til systemet. Dette tillader indbygget opladning af fjer, når batteriet er lavt, ved at tilslutte en mikro -USB til fjer. Når du uploader ny software til Feather, skal du huske at starte TPL5111 ved at trykke på dens knap, ellers vil Feather ikke besvare USB -boot -opkaldet. Trykknappen er designet til kun at levere LED -skærmen strøm, når den trykkes, og også til at sende et højt signal til TPL5111, der gør det muligt for fjeren at tænde, så længe du har trykket på knappen. Dette gøres for at begrænse den tid, skærmen er på - den bruges kun til at kontrollere status for temp -sonder, batteriniveau og tid/dato og størrelsesfil, som du bygger. Det sidste stykke ledninger er de to sonder, der placeres gennem det sidste udboringspunkt på den nederste halvdel. Disse blev forbundet med JST 3 -polede stik for at gøre fjernelsen lettere. Jeg forsømte at placere 4,7K modstanden på kortet for at forbinde data- og spændingsstift på temp sensorbussen. Så dette skal gøres på et af sensorforbindelsespunkterne på tavlen-de er mærket, så det skal være let. De går begge til den samme GPIO -pin på fjeren, så kun en modstandsforbindelse er nødvendig.

Trin 4: Programmer det

Programmet er meget let at forstå. SD -biblioteket er til brug af SD -kortfilen, der er indbygget i fjerbrættet. OneWire og Dallas Temp-bibliotekerne er til at få en-tråds aflæsninger fra temp-sonderne. DonePin skal meddele TPL5111, at al datalæsning er gennemført, og det er ok at deaktivere Featherboard. VBatpin er stiften på fjeren, der har en spændingsdeler på den for at aflæse værdien af Lipo -batteriet. Asciiwire -biblioteket skal køre LED -skærmen. OneWireBus er GPIO pin 6 i dette tilfælde. SD -filsystemet til denne Datalogger opretter en fil ANALOG02. TXT til at akkumulere alle data. Det åbner den samme fil hver gang og tilføjer bare til den. For at slippe af med gamle data skal du tage chippen ud af SD-kortholderen og downloade den til en computer-f.eks. I EXCEll-regnearket. Dette gøres let med DATA -importafsnittet i regnearket. Filerne fjernes derefter fra chippen, og når fjeren åbner den igen, bygger den en ny. Dernæst kommer tid/dato -indstillingen for RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); fjern kommentartegnene for at indstille din RTC til din opstartstid, og omprogrammer derefter chippen med denne linje kommenteret, så næste gang computeren starter, bruger den ikke den samme starttid igen i stedet for at lade batteriet bakket tidstager fylde den in. Sektionen loop () åbner SD -filen, får dato/klokkeslæt, læser og konverterer begge sensorer, beregner batteriniveauet og skriver det til SD -kortet. Det gør derefter donePin højt for at lukke sekvensen.

Trin 5: Brug det

Batteriet er fuldt opladet ved at sætte fjeren i et MicroUSB -stik. Opladnings-LED'en lyser, indtil den er fuldt opladet-den er langsom. Et nyt SD -kort uden ANALOG02. TXT er placeret i chipholderen. Dækslet er installeret, og de fem møtrikker skrues ned mod gummipakningen. Tænd / sluk -knappen tændes, og efter ca. 4 sekunder holdes trykknappen inde. Den viser hurtigt først en standardtemp, og efter en skærmklar viser den T1 og T2 som output af temp -sonderne. Du kan varme en op med din hånd, så den kan mærkes som T1 og T2. Skærmen viser også timen, minut, sek, dag, måned og år for læsningen samt batteriniveauet og hvor stor din fil er på dette tidspunkt. Denne kontrol er udført for at sikre, at alt kører godt, før det forlades i 8 måneder. Slip knappen, og placer sonderne, hvor du vil have, at temperaturmålingerne skal udføres. De er vandtætte og det er forhåbentlig din maskine. Denne maskines første udflugt vil være i Iliamna Alaska, hvor den vil være under jorden til næste april. Ved tidlig test viste dette størrelsesbatteri sig at være godt nok i mindst 1 1/2 år ved 12 aflæsninger om dagen alt på grund af kraftmarskalkningen af TPL5111. Global opvarmning undersøgelser er meget vigtige for alle at være involveret i-komme ud og gøre nogle videnskab!