ADS1115 InstESRE Pyranometer: 14 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Et pyranometer måler solens bestråling (effekt/område, dybest set "lysstyrke") på en overflade. På trods af de lignende navne er det helt anderledes end et pyrometer, så stop lige her, hvis det er det, du leder efter.

Denne instruktionsbog beskriver, hvordan man bygger og tester en modificeret version af pyranometersættet, der tilbydes af Dr. David Brooks fra Institute for Earth Science Research and Education (InstESRE):

www.instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm

Denne version af InstESRE-pyranometeret har grænseflader med en Arduino ved hjælp af en ADS1115 analog-til-digital-konverter (ADC) og understøtter også temperaturkorrektion ved hjælp af en TMP36 temperatursensor, der er placeret sammen med fotodioden.

IV Swinger 2 IV -kurvesporeren understøtter dette pyranometer -design som en valgfri sensor, og det var motivationen for ændringerne. Men da andre brugere af InstESRE pyranometer kan finde det nyttigt, beskriver denne instruktionsbog designet uafhængigt af IV Swinger 2 -projektet.

Følgende GitHub -lager indeholder dokumentation og software:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Download og læs dokumentet, før du fortsætter. Dokumentet indeholder kun en tekstversion af trinene i denne instruktionsbog og kan bruges som tjekliste under konstruktionen. Det beskriver også, hvordan man bestiller sættet fra Dr. Brooks, og hvilke yderligere dele man skal købe. Disse gentages ikke i denne instruks.

Trin 1: Saml værktøjer

Jeg brugte værktøjerne vist på billedet.

Trin 2: Forbered kabinet

• Sæt tappen ind i hullet for enden af kassen. Brug en lille stump genstand, f.eks. En lille skruetrækker. Vær forsigtig med ikke at skære gennemføringen. (Gennemføringen er den bløde gummi O-formede genstand.) _
• Spred en lille mængde superlim omkring indersiden af det største af de to huller i toppen af kassen. Indsæt bobleniveauet inde fra kassen. Sørg for, at bobleniveauets skuldersæder sidder godt fast mod toppen af sagen. Læg kassen til side, på hovedet, så limen tørrer i flere minutter. [BEMÆRK: bobleniveauet er ikke nødvendigt til IV Swinger 2 -applikationen, og det vises ikke på billederne.] _

Trin 3: Forbered fotodiode og diffusor

• Sørg for, at PDB-C139-fotodiodeledningerne er lige og parallelle med hinanden, og foretag om nødvendigt justeringer. _
• Indsæt PDB-C139 fotodiode i LED-holderen. Det skal smække på plads. Brug IKKE nogen superlim. _
• Med PDB-C139 fotodiodekablerne peger opad og med den længere ledning til venstre og den kortere til højre, bøjer MEGET LIDT begge ledninger væk fra dig. _
• Indsæt fotodiodenheden i husrøret fra toppen. Igen, brug IKKE nogen superlim. Sørg for, at toppen af dioden er ren og støvfri. _
• Tag Teflon -diffusordisken op med et køkkenrulle eller serviet og gnid forsigtigt begge overflader for at fjerne støv eller snavs, der kan være der. Snap disken i dens fordybning øverst på husrøret. Brug IKKE nogen superlim. Hvis det er en meget løs pasform, skal du bruge noget superlim senere, men IKKE ENDNU. _
• Vend forsamlingen på hovedet (ledningerne peger opad, en længere til venstre). Sørg for, at diffusordisken ikke faldt ud. Brug 4 stykker tape til at holde det nede på en hård, glat arbejdsflade. Tapen skal være under rørets bearbejdede kant. Sæt et stykke tape mere rundt om røret. _

Trin 4: Tilføj TMP36 (valgfrit)

• Indsæt TMP36 i hullet på fotodiodeledernes nærside, med den flade side af TMP36 mod ledningerne og den afrundede side mod rørets væg. Tryk den ned i enderne af dens elektroder. Det skal passe fint med minimal afbøjning af fotodiodelederne. _
• Fjern TMP36, påfør superlim på den øverste, flade side og den afrundede side, og sæt det straks tilbage i hullet i samme position. Brug kun nok lim, så den skal klæbe til LED -holderen, diodeledningerne og indersiden af røret, men brug ikke så meget, at den muligvis kan flyde rundt om fotodioden. Sørg for at trykke det hurtigt ind i hullet, så limen ikke griber det, før det er helt inde. _
• Juster de to fotodiodeledninger og de tre TMP36 -ledninger, så de alle peger så lige op som muligt_

Trin 5: Limsensor til rør

• Påfør noget superlim på den bearbejdede kant af røret, og sænk derefter straks sagen over det, så røret limes ind i hullet i sagen. Den lange dimension af sagen skal være på linje med de rækker ledninger, der kommer gennem hullet, og endehullet med tappen skal være til højre for dig. Sørg for, at røret sidder helt i hullet. _
• Brug noget tape til at holde sagen på plads, så den er plan og røret er vinkelret på det._

Trin 6: Tilføj ADS1115 Board

• Påfør en klat superlim på bagsiden af ADS1115 -pladen lige i midten. Hurtigt, men forsigtigt, sænk ADS1115 -kortet ned med den længere fotodiodeledning, der kommer gennem hul A0 og den kortere, der kommer gennem hul A1. De tre TMP36 -elektroder vil være langs kanten af ADS1115 -kortet og kan afbøje lidt. Juster placeringen af ADS1115 -kortet, så A0- og A1 -hullerne er centreret over rørhullet, og hold brættet på plads i cirka et minut, så det klæber til sagen._
• Lad dette stå uberørt i et par timer, så limen er sikker på at være tørret. Fortsæt ikke med følgende trin før da._

Trin 7: Tilføj belastningsmodstand

• Skær begge ledninger af modstanden til 1 cm. Bøj 2 mm for enden af hver elektrode i en ret vinkel, og indsæt disse 2 mm ender i hullerne A0 og A1 på ADS1115 -kortet, sammen med fotodiodekablerne. Årsagen til 2 mm længden er, så der er ingen mulighed for, at enderne kan røre TMP36 -ledningerne eller den anden fotodiodeledning under brættet._
• Loddemodstand og fotodiode fører til hullerne A0 og A1._
• Trim fotodiodekablerne._

Trin 8: Loddemetal TMP36 mellemledning til A2 (valgfrit)

• Bøj forsigtigt de to ydre TMP36 -ledninger væk fra kanten af ADS1115 -kortet._
• Med en langnæsetang skal du forsigtigt bøje den midterste TMP36-ledning mod A2-hullet og lodde den til hullet. Du skal muligvis bruge et lille stykke afisoleret tilslutningstråd i hullet til lodning, hvis ledningen ikke er ret lang nok til faktisk at gå ind i hullet. Sørg for, at denne ledning ikke kommer i kontakt med A1 loddetappen eller fotodiodens ledestub._

Trin 9: Forbered kabel

• Fjern hele samlingen fra arbejdsfladen_

• Ryst den for at sikre, at Teflon -diffusordisken ikke falder ud. Hvis det gør det, skal du sætte disken til side for nu.

  _

• Skær hunenden af kablet. Skub snitenden gennem tappen ind i kassen og træk den igennem. Bare rolig om at trække det for langt, du vil kunne trække det tilbage senere. Brug en dråbe opvaskemiddel, hvis det er svært at skubbe igennem._
• Skær den ydre kabelbeklædning væk på den afskårne ende for at afsløre de fire ledninger indeni, og pas på ikke at beskadige isoleringen på de indre ledninger. Skær mindst 2 cm af beklædningen væk._
• Fjern 8 mm af isoleringen fra de fire indre tråde og vrid enderne på hver._
• “Tin” de snoede ender ved at opvarme med loddejernet og påføre noget loddemiddel på trådene._
• Brug et digitalt multimeter (DMM) til at bestemme forbindelsen mellem de indre ledninger og de fire dele af 3,5 mm stikket i den anden ende af kablet. Skriv farverne ned: Farve: Tip: _ [+5V] Ring 1: _ [SCL] Ring 2: _ [SDA] Ærme: _ [GND] BEMÆRK: disse farver vil næsten bestemt IKKE matche farverne i forbindelsesdiagrammet, så dette er meget vigtigt._
• Træk kablet tilbage gennem gummigennemføringen, indtil isoleringen af de indre ledninger lige når VDD -hullet på ADS1115 -pladen. _

Trin 10: Loddekabeltråde og tilslutningstråd til ADS1115

• Klip følgende længder af tilslutningstråd (kun påkrævet tilTMP36)

  • Sort, 2,5 cm
  • Rød, 2,5 cm Strip 6 mm fra hver ende af hver._
• Lod lodledningen, der er forbundet til stikket Tip (+5V) til VDD -hullet, sammen med den ene ende af den 2,5 cm røde ledning._
• Lod den kabeltråd, der er forbundet til stikhylsteret (GND) til GND -hullet, sammen med den ene ende af den 2,5 cm sorte ledning._
• Lod den kabeltråd, der er forbundet til stikket Ring 1 (SCL) til SCL -hullet._
• Lod den kabeltråd, der er forbundet til stikringen 2 (SDA) til SDA -hullet. _

Trin 11: Loddemetal TMP36 Strøm-/jordledninger (valgfrit)

• Lod den anden ende af den 2,5 cm sorte ledning (fra GND -hullet) til TMP36 -ledningen til højre. Sørg for, at den ikke kommer i kontakt med midterledningen._
• Lod den anden ende af den 2,5 cm røde ledning (fra VDD -hullet) til TMP36 -ledningen til venstre. Sørg for, at den ikke kommer i kontakt med midterledningen._

Trin 12: Klip og lod lodninger til Jack

• Klip fire tilslutningstråde. Gør dem lange nok til det kabinet, du skal sætte Arduino i (9 cm til IV Swinger 2):

  • Sort: _
  • Rød: _
  • Blå: _
  • Grøn: _ Strip 1 cm fra enden af hver._
• Sæt kabelstikket i 3,5 mm stikket._
• Brug DMM til at bestemme hvilken loddetilslutning på bagsiden af 3,5 mm -stikket er forbundet til VDD -hullet på ADS1115 -kortet. Drej den RØDE ledning til den loddetilslutning på stikket._
• Brug DMM til at bestemme hvilken loddetilslutning på bagsiden af 3,5 mm -stikket er forbundet til GND -hullet på ADS1115 -kortet. Drej den SORT ledning til den loddetilslutning på stikket._
• Brug DMM til at bestemme, hvilken loddetilslutning på bagsiden af 3,5 mm -stikket er forbundet til SCL -hullet på ADS1115 -kortet. Drej den BLÅ ledning til den loddetilslutning på stikket._
• Brug DMM til at bestemme, hvilken loddetilslutning på bagsiden af 3,5 mm -stikket er forbundet til SDA -hullet på ADS1115 -kortet. Drej den GRØNNE ledning til den loddetilslutning på stikket._

• Brug DMM til at bekræfte forbindelserne. Test kontinuitet fra enden af tilslutningskablet til ADS1115 -hullet. Test samtidig, at der INGEN KONTINU er til de tre andre.

  • Rød til VDD: _
  • Sort til GND: _
  • Blå til SCL: _
  • Grøn til SDA: _
• Lod alle fire tilslutningskabler til 3,5 mm jack_

Trin 13: Endelig samling

• Sæt kabelbinderen rundt om kablet, og brug en tang til at trække det tæt ved siden af tappen på indersiden af kabinettet. Trimme._
• Skru dækslet på sagen._
• Brug det lille stykke fint slibepapir, der følger med sættet, og slib forsigtigt overfladen af teflon med en cirkulær bevægelse, lige nok til at fjerne "glansen" fra disken._
• Hvis Teflon -diffusordisken ikke klikker tæt ind i dens fordybning, skal du bruge en TINY mængde superlim omkring fordybningen for at holde den i. Sørg for ikke at få lim på fotodetektoren! En tandstikker kan være nyttig til påføring af superlim, men bevæger sig hurtigt. Brug en lille klemme til at holde den inde, mens limen tørrer._
• Opret forbindelse til Arduino: Tilslut de fire ledninger fra bagsiden af 3,5 mm stikket til Arduino som vist på billederne._

Trin 14: Kørselstest og kalibrering

Dokumentet i GitHub -depotet beskriver, hvordan testene indlæses og køres. Det beskriver også, hvad der kræves for at kalibrere pyranometeret.