Particle Photon IoT Personal Weather Station: 4 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Rekvisita

• Partikkelfoton
• [VALGFRITT] 2,4 GHz u. FL -antenne
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• SparkFun værmålere
• Dallas DS18B20 vanntett temperatursensor
• SparkFun jordfuktighetssensor
• SparkFun Qwiic VEML6075 UV lyssensor
• 3,5 W solcellepanel
• SparkFun Sunny Buddy
• Egendefinert 3D -modellert Stevenson -skjerm
• Et loddesett
• En haug med en-kjerne jumper wire
• En 2-pinners skrueterminal
• Noen mannlige og kvinnelige overskrifter
• 22 3 mm rustfrie bolter
• 44 3 mm rustfrie muttere
• 3 6 mm rustfrie gjengestenger
• 9 6 mm rustfrie muttere

Trinn 1: Maskinvaren

Forberedelse

Weather Shield Som beskrevet i Sparkfun's tilkoblingsguide, kutt RAW Power Select -gummiputen på ryggen fra VREG og lodd den til Photon_VIN for å omdirigere den innkommende strømledningen til Photons interne spenningsregulator for lavere strømforbruk under søvn, som representerer nøyaktig halvparten av distribusjonen Dette vil begrense inngangsspenningen mellom 3,6 og 5,5 V, men strømledningen faller rett på det søte stedet med sine 3,7 V fra LiPo -batteriet gjennom Sunny Buddy.

Sørg også for at 3.3V Disable-jumperen rett nedenfor er tilkoblet: ellers vil de innebygde sensorene ikke motta strøm fra 3.3V-linjen, noe som gjør dem effektivt frakoblet Photon. Denne jumperen er ment å være koblet fra for drift på både ekstern og USB-strøm for å unngå konflikter, og det er faktisk den eneste situasjonen som gjør at innebygde sensorer kan motta strøm og fungere skikkelig. Ikke bekymre deg hvis du må koble en USB -kabel til Photon for litt seriell overvåking: Jeg har prøvd det selv mange ganger, og Photon har alltid overlevd i god behold uten skader. Bare ikke la det stå på timer og timer slik. Sjekk skjoldets skjema hvis du er interessert i flere detaljer.

Når du snur rundt skjoldet, må du kontrollere at I2C PU-gummiputen til høyre er tilkoblet. I2C-bussen, som inkluderer innebygde sensorer, krever en veldefinert opptrekksmotstand etter protokollstandard, og at den har annen opptrekkbarhet verdi vil forhindre at det eksterne utstyret blir gjenkjent: Som en tommelfingerregel skal bare ett par opptrekkmotstander kobles til bussen. Sensorsuiten vil involvere en annen sensor på bussen-UV-lyssensoren-men som en I2C-perifer, følger også den med et par opptrekkmotstander, og jeg anbefaler å koble dem fra i stedet: i hvert fall i dette prosjektet, skjold kan potensielt brukes helt alene, mens UV -sensoren neppe vil bli brukt uten skjoldet.

Lodding av en skrueterminal på strømkontaktene og noen kvinnelige hoppere på periferikontaktene er også en god idé, og en jeg anbefaler for modulære funksjoner: hurtig- og frakoblingsfunksjonen kan vise seg å være veldig nyttig for feilsøking, reparasjoner eller oppgraderinger. For en bedre passform og ryddigere kabelhåndtering, må du sørge for å koble sidene på baksiden som vist på bildene. Jeg loddet også hoppere på Photons forlengelseshull for enda mer modularitet, men det er ikke nødvendig da disse pinnene for øyeblikket ikke brukes.

Klipp og klipp 4 korte trådtråder, og lodd dem til OpenLog som vist på bildene. Det er ikke jumperoverskrifter, men jeg fant dette som den beste løsningen for en så kort tilkobling. Hvis du tenker på å lodde noen mannlige toppnål på brettet og koble dem til skjoldets kvinnelige overskrifter, forhindrer dessverre de forskjellige pin -oppsettene på de to grensesnittene at denne gode ideen ikke er levedyktig.

UV -lyssensor Klipp og trimm 4 flere trådtråder, mye lengre denne gangen, og lodd dem til brettets kontakter som vist på bildene. Igjen er det ikke jumperoverskrifter, men jeg valgte å verdsette robusthet fremfor modularitet i forbindelsene som, som denne er utsatt for elementene og ikke beskyttet av kapslingen. Jeg anbefaler også å tvinne ledningene som jeg gjorde for en renere og mer praktisk tilkobling. Den andre enden, i stedet, er stedet for jumperoverskrifter: lodd 4 hanpinner for å sikre at tilkoblingen holdes sikret og bestilt etter hensikten over de lange ledningene. Sørg for å respektere ordren: når de går på skjoldet, GND VCC SDA SCL.

Jeg anbefaler også å belegge de loddede kontaktene og strøm -LED -en med en væskeisolator: konformt belegg er spesielt designet for dette, men klart neglelakk vil gjøre det raskt, og det er det jeg brukte. Til tross for PMMA "taket" som vil dekke brettet, vil det fortsatt bli utsatt for elementene, og du vil heller være trygg enn å beklage. Pass på at du ikke dekker selve UV-lyssensoren-den svarte brikken i midten av brettet-spesielt hvis du bruker et konformt belegg: de fleste forbindelser er UV-fluorescerende, noe som betyr at de absorberer en del av lyset sensoren prøver å fange, og forstyrrer derfor avlesningene. PMMA, derimot, er et av de mest UV-gjennomsiktige materialene som vanligvis er tilgjengelig, og vil beskytte sensoren tilstrekkelig fra elementene samtidig som den holder sin innflytelse på målingene til et minimum.

Jordfuktighetssensor Trim endene på 3-strengs kabelen, og lodd dem til brettets kontakter som vist på bildene. Og i den andre enden lodder du 3 hannpinner for en bedre tilkobling. Igjen, sørg for å respektere rekkefølgen: GND A1 D5. For denne sensoren må du også belegge kontaktene og innebygde kretser med væskeisolatoren: I motsetning til UV-lyssensoren vil den ikke bli dekket av noe og vil bli fullstendig utsatt for elementene, så et godt beskyttelsesnivå er nødvendig.

Jordtemperaturføler Trim endene på kabelen og lodd dem igjen til 3 hannpinner i rekkefølgen: GND D4 VCC. De lukkede ledningene er konvensjonelt fargekodede: SVART = GND HVIT = SIGRØDT = VCC.

Sunny Buddy Jeg loddet et par kvinnelige jumperhoder til de sekundære lastkontaktene på brettet, men det endte med at jeg ikke brukte dem, så det er ikke nødvendig.

Ekstern antenne Bare fest antennen på undersiden av bunnstykket, eller et annet sted som passer til formfaktoren.

Kalibrering

Jordfuktighetssensor Dette er sensoren som må kalibreres mest, og det er viktig å kalibrere den til jorda den vil overvåke når den er implementert.

For å hjelpe deg med det, har jeg satt sammen et enkelt program som heter calibrator.ino: bare kompiler og flash det til Photon, og gjør en seriell skjerm klar, for eksempel med Particle CLI -kommandoen partikkel seriell skjerm eller med skjerm /dev / ttyACM0. Sett sensoren omtrent tre fjerdedeler av veien inne i jorda du vil kalibrere den for, i en helt tørr tilstand som vist på det første bildet, og registrer denne råavlesningen i smCal0-feltet i kalibrering.h-filen. Deretter våter du jorden så mye du kan, til den er mettet med vann som vist på det andre bildet, og registrerer denne råavlesningen i den samme filens smCal100 -felt.

Sunny Buddy Et annet element som krever kalibrering er Sunny Buddy: selv om det ikke er en sensor, må MPPT (Maximum Power Point Transfer) -designet kalibreres til det punktet med maksimal kraftoverføring. For å gjøre det, koble det til solcellepanelet på en solrik dag, måle spenningen over SET- og GND -putene, og justere potensiometeret i nærheten med en skrutrekker til spenningen er omtrent 3V.

Trinn 2: Programvaren

Du kan finne all koden, oppdatert og dokumentert på sin GitHub -repo.

Trinn 3: Forsamlingen

La oss begynne å sette alt sammen med Stevenson-skjermen, begynne å montere ovenfra og ned som vist på bildene. Først og fremst er toppdekselet, med sine splittede stativer for UV-lyssensoren og solcellepanelet som skal settes sammen og boltes i. Deretter monterer du solcellepanelet på stativet for å fylle det og dekker UV -lyssensoren med PMMA -taket. Deretter kan de resterende dekslene settes sammen til toppstykket med gjengestengene: hullene kan trenge litt overbevisning, men litt friksjon kan hjelpe dem alle sammen.

Når Stevenson -skjermen er montert, kobler du bunnstykket med regnmåleren og fyller det med kretsene ved å montere komponentene på brettene og koble dem som vist på bildene. Deretter kan periferiutstyret som den eksterne antennen, jordtemperatur- og fuktighetssensorene og OpenLog kobles til. Deretter kan du sette sammen vindmålere på stangen som vist i SparkFuns monteringsguide, og montere regnmåler og grunnstykke omtrent tre fjerdedeler av veien opp.

Du kan deretter fortsette å føre kablene fra solcellepanelet, UV -lyssensoren og regn- og vindmålere gjennom en åpning mellom dekslene og montere Stevenson -skjermen på bunnstykket. Når stengene er festet med et par nøtter på hver, er din egen personlige værstasjon komplett og klar til å settes ut på feltet!

Trinn 4: Distribusjon + konklusjoner

Når du har fullført det, kan du lene deg tilbake, slappe av og nyte å se live hyper-lokale værdata på alle følgende plattformer!

• ThingSpeak
• VærUnderground
• WeatherCloud

De spesifikke koblingene ovenfor er til værdataene mine, men hvis du også gjør dette prosjektet, vennligst inkluder også koblingene til enhetene dine-jeg ville virkelig elske å se dette menneskeskapte nettverket utvide!