Arduino Pro-mini datalogger: 15 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Bygg instruksjoner for åpen kildekode pro-mini Arduino datalogger

Ansvarsfraskrivelse: Følgende design og kode er gratis å laste ned og bruke, men har absolutt ingen garanti eller noen som helst garanti.

Jeg må først takke og promotere de talentfulle menneskene som har inspirert ideen til denne dataloggeren og bidratt til koden og sensorene som ble brukt. For det første kom ideen til dataloggeren fra den meget godt designet og godt forklarte (beklager at opplæringen vår ikke er så god) datalogger av Edward Mallon: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ arduin …

For det andre ble jordfuktsensorene med åpen kildekode som ble brukt her, samt koden/biblioteket for å kjøre dem, designet og bygget av Catnip Electronics. Dette er sensorer av høy kvalitet og veldig robuste. Informasjon om hvor du kan kjøpe dem og få koden for å kjøre dem (takk Ingo Fischer) er gitt nedenfor.

Trinn 1: Materialer, verktøy, utstyr som trengs

Pro-mini Arduino-brett. For denne applikasjonen bruker vi åpen kildekode (som alle våre deler) kinesiskproduserte pro-mini-kloner (5V, 16MHz, ATmega 326 mikroprosessor) (figur 1a). Disse brettene kan kjøpes på Aliexpress, Ebay og lignende nettsteder for mindre enn $ 2US. Andre tavler kan imidlertid brukes like enkelt (vær oppmerksom på spenningskravene til nødvendige sensorer, samt krav til programminne).

SD-kort og sanntidsklokke (RTC) loggingsmodul satt ut av Deek-Robot (ID: 8122) (fig 1b). Denne modulen inkluderer en DS13072 RTC og micro-sd-kortleser. Disse brettene koster mindre enn $ 2US og er veldig robuste.

Arduino nano (ja-"nano") skrueterminaladapter, satte også ut Deek-Robot, som kan kjøpes for mindre enn $ 2US fra Aliexpress eller lignende (fig. 1c). Som du kan se, elsker vi Aliexpress.

22 gage solid-core isolert ledning (fig. 1d).

Dataloggerboks (fig. 1e). Vi bruker bokser av "forskningsgrad", men billig plastvarer fungerer fint i de fleste situasjoner.

Batterihus for 4 AA NiMh -batterier (fig. 1f). Disse kan kjøpes på Aliexpress for ca. $ 0,20 hver (ja - 20 øre). Ikke kast bort pengene dine på dyrere batterikasser.

6V, ca 1W solcellepanel. Kan kjøpes på Aliexpress for mindre enn $ 2US.

Loddejern, loddetinn og fortidstrøm.

Varm limpistol.

Trinn 2: Bygg instruksjoner

Tid som kreves for å bygge: ca. 30 til 60 min.

Forbered nano -terminaladapter for lodding.

I forbindelse med denne demonstrasjonen vil vi forberede nanoskrueterminaladapteren for å lette tilkobling av tre I2C jordfuktighetssensorer. Men med litt kreativitet kan skrueterminalene forberedes på forskjellige måter for å lette andre enheter. Hvis du ikke vet hva I2C er, sjekk ut følgende nettsteder:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

Ideen om å bruke nanoskrueadaptere ble hentet fra Edward Mallons fantastiske dataloggerdesign:

thecavepearlproject.org/2017/06/19/arduino…

Klipp sporene på baksiden av skrueterminalen mellom de store og små pinnene i posisjonene 3, 5, 9, 10 og 11 (teller fra toppen av terminalen) (fig. 2). Disse sporene tilsvarer etikettene “RST”, “A7”, “A3”, “A2” og “A1” på skrueterminalen. Å kutte sporene er mye lettere hvis du har et verktøy av Dremel-typen, men hvis du ikke gjør det, fungerer en liten kniv enkelt. Ikke kutt deg selv! Vær oppmerksom på at etikettene på skrueterminalen og på pro-mini ikke alle er like (nano og pro-mini har noen pins på forskjellige steder). Dette er en av ulempene med dette designet, men det er lett nok å merke etikettplaten på nytt når du er ferdig, hvis du vil.

Skrap forsiktig bort (ved hjelp av en Dremel eller en liten kniv) det tynne laget av epoxy direkte ved siden av store pinner 9, 10 og 11 (merket 'A3', 'A2', 'A1' på nanoterminalen) (fig. 2). Det eksponerte kobberbelegget under epoksyen er jordet til Arduino pro-mini-kortet. Vi vil senere lodde denne utsatte delen til de tilstøtende pinnene, og dermed gi tre jordede skrueterminaler.

Trinn 3: Bygg instruksjoner

Klipp åtte 8 cm lange lengder av isolert 22 gauge ledning og strip ca. 5 mm isolasjon fra den ene enden og 3 mm fra den andre enden. Vi anbefaler å bruke solid kjernetråd.

Ta fire av disse ledningene, bøy den ene enden 90 grader (enden med 5 mm eller eksponert ledning) og loddetinn * over * (det vil si å feste alle pinnene med rikelig lodd og fluss) til følgende punkter:

Tråd 1: store pinner 3, 4 og 5 (merket 'RST', '5V', 'A7' på nanoterminalen). Vi vil endre disse tre skrueterminalene til tre VCC -terminaler (fig. 3).

Trinn 4: Bygg instruksjoner

Wire 2: store pinner 9, 10 og 11 (merket 'A3', 'A2', 'A1' på nanoterminalen) samt det eksponerte kobberbelegget som ble avslørt tidligere. Bruk rikelig med loddetinn. Ikke bekymre deg hvis det ser rotete ut. Vi vil modifisere disse tre skrueterminalene til tre jordklemmer (-) terminaler (fig. 4).

Trinn 5: Bygg instruksjoner

Tråd 3: store pinner 13, 14 og 15 (merket 'REF', '3V3', 'D13' på nanoterminalen). Vi vil modifisere disse tre skrueterminalene til tre A5 SCL -terminaler for I2C -kommunikasjon (fig. 5).

Trinn 6: Bygg instruksjoner

Tråd 4: store pinner 28, 29 og 30 (merket 'D10', 'D11', 'D12' på nanoterminalen). Vi vil modifisere disse tre skrueterminalene til tre A4 SDA -terminaler for I2C -kommunikasjon (fig. 6).

Trinn 7: Bygg instruksjoner

Lodd en ledning til hver av de små (jeg sier igjen - små) pinnene 9, 10 og 11 (merket 'A3', 'A2', 'A1' på nanoterminalen) (fig. 7).

Trinn 8: Bygg instruksjoner

Lodding

den gjenværende ledningen til den store pinnen 22 (merket 'D4' på nanoterminalen) (fig. 8).

Trinn 9: Bygg instruksjoner

Lodd den frie enden av hver ledning inn i de tilhørende tapphullene på Deek-Robot dataloggerskjerm (fig. 9):

stor pinne 'RST+5V+A7' til 5V pinnehull

stor pinne 'A3+A2+A1' til GND -pinnehullet

liten pinne 'A3' til SCK -pinnehullet

liten pinne 'A2' til MISO -pinnehullet

liten pinne 'A1' til MOSI -pinnehullet

stor pinne 'REF+3V3+D13' til SCL -pinnehullet

stor pinne 'D10+D11+D12' til SDA -pinnehullet

og stor pinne 'D4' til CS -pinnehullet

Trinn 10: Bygg instruksjoner

Vær oppmerksom på at vi tilbyr nanotiketter her for enkel tilkobling. Disse etikettene tilsvarer ikke pinnene på pro-mini-kortet når de er satt inn i skrueterminalen.

Lodd to 6 cm lange ledninger inn i hullene A4 og A5 fra undersiden av pro-mini-kortet (fig. 10).

Trinn 11: Bygg instruksjoner

Loddestifter til pro-mini-kortet og sett det inn i den ferdige skrueterminalen. Ikke glem å sette inn A5- og A4 -ledningene i terminalene D12 (A4) og D13 (A5) på nanokortet. Husk alltid at pinnene på Arduino- og skrueterminaletikettene ikke vil passe nøyaktig (pro-mini- og nanotavler har forskjellige pinnearrangementer).

Sett inn et CR 1220-batteri og micro-sd-kort i loggerkortet. Vi bruker SD -kort med kapasitet mindre enn 15 GB, siden vi har hatt problemer med kort med større kapasitet. Vi bruker formatene til FAT32.

Til slutt dekker du alle loddede skjøter og fester alle ledninger til terminalbordet med varmt lim.

Brettet er nå klart til bruk. Det ferdige brettet skal nå se slik ut: Fig. 11.

Trinn 12: Konfigurere dataloggeren for feltbruk

For å forhindre at dataloggeren tipper over i dataloggerboksen, samt gir enkel tilgang til kommunikasjonsnålene, anbefaler vi å lage en stabiliserende plattform. Plattformen holder også elektronikken minst noen få centimeter fra bunnen av esken, i tilfelle flom. Vi bruker 1,5 mm akrylark og kobler det til dataloggeren med 4 mm bolter, muttere og skiver (fig. 12).

Trinn 13:

Vi bruker jordfuktsensorer med åpen kildekode I2C-type. Vi kjøper dem fra Catnip Electronics (nettstedet nedenfor). De kan kjøpes på Tindie og koster ca $ 9US for standardmodellen og ca $ 22US for den robuste modellen. Vi har brukt den robuste versjonen i feltforsøk. De er veldig robuste og tilbyr lignende ytelse som mye dyrere kommersielle alternativer (vi vil ikke sette noen på Front Street, men du kjenner sannsynligvis de vanlige mistenkte).

Catnip Electronics I2C -sensor som er omtalt i denne opplæringen:

kjøp her:

arduino bibliotek:

arduino bibliotek på Github:

Fest den gule ledningen fra I2C -sensoren til en av A5 -skrueterminalene. Fest den grønne ledningen fra I2C -sensoren til en av A4 -terminalene. Røde og svarte ledninger fra sensoren går til henholdsvis VCC og jordterminaler.

Plasser fire ladede NiMh -batterier i batterikassen. Fest den røde (+) ledningen til RAW-pinnen på dataloggeren (dvs. RAW-pinnen på pro-mini-kortet) (men se avsnittet "strømsparing" nedenfor). Fest den svarte (-) ledningen til en av jordpinnene på dataloggeren.

For langvarig feltbruk, fest et 6V 1W solcellepanel til loggeren. Solcellepanelet vil bli brukt til å kjøre dataloggeren og lade batteripakken i løpet av dagen, og fungerer selv under overskyet himmel (selv om snø er et problem).

Først lodder du en ~ 2A Schottky -diode på den positive terminalen på solcellepanelet. Dette forhindrer at strøm strømmer tilbake til solcellepanelet når det ikke er solstråling. Ikke glem å gjøre dette, ellers får du tomme batterier på kort tid.

Fest (+) terminalen fra solcellepanelet (dvs. dioden) til RAW-pinnen på loggeren (dvs. RAW-pinnen på pro-mini) og (-) terminalen fra solcellepanelet til en av bakken terminaler på loggeren.

Denne oppsettet tillater den innebygde spenningsregulatoren i pro-mini-kortet å regulere spenningen som kommer fra både solcellepanelet og batteripakken. Nå … Jeg vil si at dette ikke er et ideelt oppsett for lading av NiMh-batterier (vanskelig selv under perfekte forhold). Solcellepanelene vi bruker slipper imidlertid ut ca 150mA under solforhold, noe som tilsvarer ca 0,06 C (C = kapasiteten til batteripakken), noe som har vist seg for oss å være en enkel, sikker og pålitelig lademetode for våre tømmerhoggere. Vi har hatt dem løpende på denne måten i feltet i opptil et år i Colorado. Se imidlertid ansvarsfraskrivelse - våre loggere har absolutt ingen garanti eller garanti. Hver gang du bruker batterier eller solcellepaneler i feltet, risikerer du å starte en brann. Vær forsiktig. Bruk dette designet på egen risiko!

Fest dataloggeren og batteripakken i en værbestandig boks (fig. 13).

Trinn 14: Strømsparing

Vi deaktiverer ofte strøm-LED-ene fra både pro-mini- og dataloggerkortene. Sporene til disse lysdiodene kan kuttes forsiktig med et barberblad (se lenken nedenfor). Hver LED bruker ca 2,5mA strøm ved 5V (lenke nedenfor). Imidlertid vil denne mengden strømtap for mange applikasjoner være ubetydelig, og forskeren kan ganske enkelt la strøm -LED -ene stå slik de er.

www.instructables.com/id/Arduino-low-Proje…

Vi driver også biblioteket 'LowPower.h' (ved 'rocketscream', lenken nedenfor), som er veldig enkel å bruke og reduserer strømforbruket betydelig mellom loggingintervaller.

github.com/rocketscream/Low-Power

Etter å ha fjernet strøm-LED-ene fra pro-mini og dataloggingskortet og kjørt LowPower.h-biblioteket (se 'kode' nedenfor), bruker loggeren ca. 1mA strøm ved 5V mens du sover. Ved å kjøre tre I2C -sensorer samtidig, bruker loggeren i hvilemodus (mellom prøvetaking iterasjoner) ca 4,5mA ved 5V, og ca 80mA ved prøvetaking. Imidlertid, fordi prøvetaking skjer veldig raskt og ganske sjelden, bidrar ikke strømforsyningen på 80mA til en meningsfull batteridrift.

Mer strøm kan spares når du ikke bruker solcellepaneler ved å koble (+) batteripolen direkte til VCC -pinnen på loggeren. Imidlertid unngår du å koble direkte til VCC, i stedet for RAW-pinnen, den innebygde spenningsregulatoren, og strømmen til sensorene vil ikke være på langt nær så konstant som den ville ha blitt ført gjennom regulatoren. For eksempel vil spenningen avta når batteriet tømmes i løpet av dager og uker, og i mange tilfeller vil dette resultere i betydelig variasjon i sensoravlesningene (avhengig av hvilke sensorer du bruker). Ikke koble et solcellepanel direkte til VCC.

Trinn 15: Kode

Vi inkluderer to skisser for kjøring av dataloggeren med tre I2C jordfuktighetssensorer. Den første skissen 'logger_sketch' vil prøve fra hver sensor og logge kapasitans- og temperaturdata til SD -kortet hvert 30. minutt (men kan enkelt endres av brukeren). Den andre skissen 'ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress' lar brukeren tilordne forskjellige I2C-adresser til hver av sensorene slik at de kan brukes samtidig av dataloggeren. Adressene i logger_sketch kan endres på linje 25, 26 og 27. Bibliotekene som trengs for å kjøre sensoren, finnes på Github.