Alaska Datalogger: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Alaska er på kanten av klimaendringene. Den unike posisjonen til å ha et ganske uberørt landskap befolket med en rekke kullgruve -kanarifugler muliggjør mange forskningsmuligheter. Vår venn Monty er en arkeolog som hjelper til med leirer for barn i innfødte landsbyer spredt rundt i staten--Culturalalaska.com. Han har bygget cache -steder for historisk bevaring av mat med disse barna og ønsket en måte å overvåke temperaturen på som han kunne forlate i omtrent 8 måneder om vinteren. En matbuffer i Alaska er designet for å forhindre at bjørn kommer inn og kan enten begraves eller sikres i en liten hytte-lignende struktur på stolper. Dessverre gjør oppvarmingen av klimaet mange av disse hendige kjøleskapdesignene mer som en mikrobølgeovn i sommer-ærlig talt er det veldig varmt her oppe! Det er mange kommersielle datalogging -maskiner der ute, men Alaska trengte sitt eget DIY -merke: Vanntett, To vanntette sensorer på lange linjer som kan ligge i cachen og en annen å legge på overflaten, Noe som kan bygges for barn med et STEM -program, Minimal vedlikehold, langtidsbatteri, enkel nedlasting fra SD -kort, 3D -utskrivbar, oppladbar, sanntidsklokke og billig.

Designet er helt utskrivbart med hvilken som helst 3D -skriver, og jeg har designet designet for kretskortet som du kan bestille og fylle ut med lett tilgjengelige komponenter. Batteriet er generisk 18650 som skal vare et år eller så med 12x/dag avlesninger og lading gjøres ved å bare koble til litt strøm for en dag. Den er designet (Fusion 360) rundt O-ringen som brukes i husrensere, så den er lett å få tak i, og med silisiumfett bør stramming av de godt plasserte boltene gi beskyttelse for Alaska-vinteren hvis den kommer i år …

Trinn 1: Samle rekvisita

De fantastiske designene fra Adafruit utgjør de fleste komponentene på brettet-de er litt dyrere, men de er veldig gjennomførbare og pålitelige. (Jeg har ingen økonomiske bånd med noen bedrifter …) Jeg brukte en Creality CR10 -skriver for 3D -delene. De to bryterne er vanntette.

1. Vktech 5pcs 2M vanntett digital temperatur temperatur 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 bruke MO -versjonen, men batterinivålinjen er på en annen pin, og du må endre den i programvaren.

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

6. Robust av/på -bryter i metall med blå LED -ring - 16 mm blå på/av $ 5

7. Trykknapp i robust metall med blå LED -ring - 16 mm blå øyeblikkelig $ 5

8. En rekke raske tilkoblinger for å gjøre monteringen enkel

9. 18650 batteri $ 5

10. Captain O-Ring-Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF Utskifting av vannfilter

Trinn 2: Bygg det

Designet på huset er bygget rundt den lett tilgjengelige o-ringen fra et standard Westinghouse vannfilter for hele huset. Ringen glir inn i et silisiumsmurt spor mellom de to trykte halvdelene av kabinettet. Bunnen av kabinettet har plass til 18650-batteriet og de to vanntette kontrollbryterne-det er også et hull for utgangen av kablene for temperaturprober. De to filene for øvre og nedre halvdel er nedenfor.

Den nederste delen fullføres ved å ta noen 4 mm eller tilsvarende størrelse nylonbolter og fjerne hodene og sementere dem i støttestolpene som er boret for å imøtekomme dem. Bruk en passende lengde slik at mutrene i nylonlokket på toppen bare dekker dem når de to halvdelene er forbundet. Både øvre og nedre del må skrives ut med støtte. Den øvre delen kompletteres med liming i et rundt plastvindu laget av tynn lexan.

Trinn 3: Koble den

Monteringen av kretskortet er ganske grei. Jeg designet brettet i Eagle og sendte det til PCBway for produksjon-ærlig talt det billigste noensinne. Hvis du vil bugge det enkelt, er det bare å følge kretsdiagrammet på Brd-filen. Den lille LED -skjermen er festet gjennom I2C -tilkoblingene på brettet sammen med strøm og jord. Hjertet i systemet er TPL5111 som er koblet direkte til batteriet og forblir på hele tiden. Den har en valgbar timer (variabel motstand) som vekker systemet hver 2. time til hvert sekund ved å aktivere aktiveringsnålen på fjærmodulen. RTC kommuniserer med samme I2C-buss som lysdioden-de har forskjellige adresser. Fjæren er også koblet til 18650 -batteriet med JST -kabel gjennom av/på -bryteren for å slå av all strøm til systemet. Dette tillater innebygd lading av fjæren når batteriet er lavt ved å koble en mikro -USB til fjæren. Når du laster opp ny programvare til Feather, må du huske å starte TPL5111 ved å trykke på knappen, ellers vil ikke fjæren svare på USB -oppstartssamtalen. Trykknappen er designet for å gi strøm til LED -skjermen bare når du trykker på den og også for å sende et høyt signal til TPL5111 som lar fjæren slås på så lenge du har trykket på knappen. Dette gjøres for å begrense tiden skjermen er på - den brukes bare til å kontrollere statusen til temp -prober, batterinivå og tid/dato og størrelsesfilen du bygger. Det siste ledningsstykket er de to sonderne som er plassert gjennom det siste drill -out -stedet på den nedre halvdelen. Disse ble koblet til JST 3 -pinners kontakter for å gjøre fjerningen enklere. Jeg nektet å plassere 4,7K -motstanden på brettet for å koble data- og spenningspinnen på temp -sensorbussen. Så dette må gjøres på et av sensortilkoblingspunktene på brettet-de er merket, så det skal være enkelt. De går begge til den samme GPIO -pinnen på fjæren, så bare en motstandstilkobling er nødvendig.

Trinn 4: Programmer det

Programmet er veldig lett å forstå. SD -biblioteket er for å bruke SD -kortfilen som er innebygd i fjærbrettet. OneWire og Dallas Temp-bibliotekene er for å få en-trådsavlesningene fra temp-sonderne. DonePin skal varsle TPL5111 om at all datalesing er fullført, og det er ok å deaktivere fjærbrettet. VBatpin er pinnen på fjæren som har en spenningsdeler for å lese verdien av Lipo -batteriet. Asciiwire -biblioteket skal kjøre LED -skjermen. OneWireBus er GPIO pin 6 i dette tilfellet. SD -filsystemet for denne dataloggeren setter opp en fil ANALOG02. TXT for å samle alle dataene. Den åpner den samme filen hver gang og legger bare til den. For å bli kvitt gamle data må du ta brikken ut av SD-kortholderen og laste den ned til en datamaskin-for eksempel i EXCEll-regnearket. Dette gjøres enkelt med DATA -importdelen i regnearket. Filene blir deretter fjernet fra brikken, og når fjæren åpner den igjen, bygger den en ny. Deretter kommer tid/dato -innstillingen for RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); fjern kommentarkarakterene for å sette RTC til oppstartstiden, og programmer deretter brikken med denne linjen kommentert, slik at neste gang datamaskinen starter, bruker den ikke samme oppstartstid igjen i stedet for å la batteristøttet tidtaker fylle den in. Loop () -delen åpner SD -filen, får dato/klokkeslett, leser og konverterer begge sensorene, beregner batterinivået og skriver det til SD -kortet. Det gjør deretter donePin høyt for å slå av sekvensen.

Trinn 5: Bruk den

Batteriet er fulladet ved å koble fjæren til en MicroUSB -kontakt. Ladelampen lyser til den er fulladet-den er treg. Et nytt SD -kort uten ANALOG02. TXT er plassert i brikkeholderen. Dekselet er installert og de fem mutrene skrues ned mot gummipakningen. Av / på -knappen slås på, og etter ca. 4 sekunder holdes trykknappen inne. Den viser raskt en standardtemp, og etter at skjermen er klar, viser den T1 og T2 som utganger fra temp -sonderne. Du kan varme opp en med hånden slik at den kan merkes som T1 og T2. Skjermen viser også time, minutt, sek, dag, måned og år for avlesningen, samt batterinivået og hvor stor filen din er på dette tidspunktet. Denne kontrollen er utført for å sikre at alt går bra før du forlater det i 8 måneder. Slipp knappen og plasser sonderne der du vil at temperaturmålingene skal utføres. De er vanntette og det er forhåpentligvis maskinen din. Denne maskinens første utflukt vil være i Iliamna Alaska, hvor den vil være under jorden til neste april. Ved tidlig testing ble dette størrelsesbatteriet funnet å være godt nok i minst 1 1/2 år med 12 avlesninger per dag, alt på grunn av kraftmarskalkingen av TPL5111. Globale oppvarmingsstudier er veldig viktige for alle å være involvert i-gå ut og gjør litt vitenskap!