Particle Photon IoT Stazione meteorologica personale: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Forniture

• Fotone particellare
• [OPZIONALE] Antenna u. FL a 2,4 GHz
• SparkFun OpenLog
• Scudo meteo fotonico SparkFun
• Metri meteorologici SparkFun
• Sensore di temperatura impermeabile Dallas DS18B20
• Sensore di umidità del suolo SparkFun
• Sensore di luce UV SparkFun Qwiic VEML6075
• Pannello solare da 3,5 W
• SparkFun Sunny Buddy
• Schermo Stevenson modellato in 3D personalizzato
• Un kit di saldatura
• Un mucchio di ponticelli unipolari
• Un terminale a vite a 2 pin
• Alcune intestazioni maschili e femminili
• 22 bulloni in acciaio inossidabile da 3 mm
• 44 dadi in acciaio inossidabile da 3 mm
• 3 barre filettate in acciaio inossidabile da 6 mm
• 9 dadi in acciaio inossidabile da 6 mm

Passaggio 1: l'hardware

Preparazione

Weather Shield Come indicato nella guida al collegamento di Sparkfun, tagliare il ponticello RAW Power Select sul retro da VREG e saldarlo a Photon_VIN per reindirizzare la linea di alimentazione in ingresso al regolatore di tensione interno di Photon per un consumo energetico inferiore durante il sonno, che rappresenta esattamente la metà della distribuzione tempo. Ciò limiterà la tensione di ingresso tra 3,6 e 5,5 V, ma la linea di alimentazione cade proprio nel punto debole con i suoi 3,7 V dalla batteria LiPo attraverso il Sunny Buddy.

Inoltre, assicurati che il jumper 3.3V Disable proprio sotto sia collegato: in caso contrario, i sensori di bordo non riceveranno alcuna alimentazione dalla linea 3.3V, rendendoli effettivamente scollegati dal Photon. Questo jumper è pensato per essere scollegato per il funzionamento su alimentazione sia esterna che USB per evitare conflitti, e questa è infatti l'unica situazione che consente ai sensori di bordo di ricevere alimentazione e funzionare correttamente. Non preoccuparti se devi collegare un cavo USB al tuo Photon per un monitoraggio seriale: l'ho provato personalmente molte volte e il Photon è sempre sopravvissuto sano e salvo senza danni. Magari non lasciarlo per ore e ore in questo modo. Dai un'occhiata allo schema dello scudo se sei interessato a maggiori dettagli.

Girando lo schermo, assicurati che il jumper pad I2C PU sulla destra sia collegato. Il bus I2C, che include i sensori di bordo, richiede una resistenza di pull-up ben definita dallo standard di protocollo e avere qualsiasi altro pull-up valore impedirà il riconoscimento delle periferiche: come regola generale, sul bus deve essere collegata una sola coppia di resistori di pull-up. La suite di sensori coinvolgerà un altro sensore sul bus - il sensore di luce UV - ma come periferica I2C, anche questo viene fornito con la sua coppia di resistori di pull-up, e consiglio invece di scollegarli: almeno in questo progetto, il shield può essere potenzialmente utilizzato da solo, mentre il sensore UV difficilmente verrà utilizzato senza lo shield.

Anche saldare un terminale a vite sui connettori di alimentazione e alcuni ponticelli femmina sui connettori periferici è una buona idea, che consiglio per la modularità: la funzione di connessione e disconnessione rapida può rivelarsi davvero utile per la risoluzione dei problemi, le riparazioni o gli aggiornamenti. Per una migliore vestibilità e una gestione più ordinata dei cavi, assicurati di collegare quelli laterali sul retro come mostrato nelle immagini. Ho anche saldato i ponticelli sui fori di estensione del Photon per una modularità ancora maggiore, ma non è necessario in quanto quei pin non sono attualmente utilizzati.

OpenLogTagliare e tagliare 4 fili corti e saldarli all'OpenLog come mostrato nelle immagini. Non sono intestazioni jumper, ma ho trovato che questa è la soluzione migliore per una connessione così corta. Se stai pensando di saldare alcuni pin dell'intestazione maschio sulla scheda e collegarli alle intestazioni femminili dello scudo, sfortunatamente i diversi layout dei pin sulle due interfacce impediscono che questa grande idea sia praticabile.

Sensore di luce UVTaglia e taglia altri 4 fili di filo, questa volta molto più lunghi, e saldali ai connettori della scheda come mostrato nelle immagini. questi, sono esposti alle intemperie e non protetti dall'involucro. Consiglio anche di intrecciare i fili come ho fatto io per una connessione più pulita e pratica. L'altra estremità, invece, è il posto per le intestazioni dei ponticelli: saldare 4 pin maschi per garantire che la connessione sia mantenuta sicura e ordinata come previsto sui fili lunghi. Assicurati di rispettare l'ordine: man mano che vanno sullo scudo, GND VCC SDA SCL.

Consiglio anche di rivestire i contatti saldati e il LED di alimentazione con un isolante liquido: il rivestimento conforme è progettato specificamente per questo, ma lo smalto trasparente andrà bene in un pizzico, ed è quello che ho usato. Nonostante il "tetto" in PMMA che coprirà il pannello, sarà comunque esposto agli elementi e preferiresti prevenire che curare. Assicurati di non coprire il sensore di luce UV stesso - il chip nero al centro della scheda - specialmente se stai usando un rivestimento conforme: la maggior parte dei composti sono fluorescenti UV, il che significa che assorbono una parte della luce il sensore sta cercando di acquisire, interferendo quindi con le sue letture. Il PMMA, d'altra parte, è uno dei materiali più trasparenti ai raggi UV comunemente disponibili e proteggerà sufficientemente il sensore dagli elementi pur mantenendo al minimo la sua influenza sulle sue misurazioni.

Sensore di umidità del suoloTagliare le estremità del cavo a 3 fili e saldarle ai connettori della scheda come mostrato nelle immagini. E, all'altra estremità, saldare 3 pin maschi per una migliore connessione. Anche in questo caso, assicurati di rispettare l'ordine: GND A1 D5. Anche per questo sensore, assicurati di rivestire i contatti e la circuiteria di bordo con l'isolante liquido: a differenza del sensore di luce UV, non sarà coperto da nulla e sarà completamente esposto alle intemperie, quindi è necessario un buon livello di protezione.

Sensore di temperatura del suoloTagliare le estremità del cavo e, di nuovo, saldarle a 3 pin maschi nell'ordine: GND D4 VCC. I fili chiusi sono convenzionalmente codificati a colori: NERO=GND WHITE=SIG RED=VCC.

Sunny BuddyI ha saldato un paio di connettori femmina per ponticelli ai connettori di carico secondari sulla scheda, ma alla fine ha finito per non usarli, quindi non è necessario.

Antenna esternaAttacca semplicemente l'antenna sul lato inferiore del pezzo di base, o in qualsiasi altro posto che si adatta al suo fattore di forma.

Calibrazione

Sensore di umidità del suolo Questo è il sensore che deve essere calibrato di più ed è importante calibrarlo sul terreno che verrà monitorato una volta utilizzato.

Per aiutare con questo, ho messo insieme un semplice programma chiamato calibrator.ino: basta compilarlo e installarlo sul tuo Photon, e preparare un monitor seriale, ad esempio con il comando Particle CLI particella monitor seriale o con screen /dev/ ttyACM0. Metti il sensore a circa tre quarti del suo percorso all'interno del terreno per cui vuoi calibrarlo, in una condizione completamente asciutta come mostrato nella prima immagine, e registra questa lettura grezza nel campo smCal0 del file calibrazione.h. Quindi, bagna il terreno il più possibile, finché non è saturo di acqua come mostrato nella seconda immagine, e registra questa lettura grezza nel campo smCal100 di quello stesso file.

Sunny BuddyUn altro elemento che richiede calibrazione è il Sunny Buddy: pur non essendo un sensore, il suo design MPPT (Maximum Power Point Transfer) deve essere calibrato a quel punto di massimo trasferimento di potenza. Per farlo, collegalo al tuo pannello solare su una soleggiata giorno, misurare la tensione attraverso i pad SET e GND e regolare il potenziometro vicino con un cacciavite fino a quando tale tensione è di circa 3V.

Passaggio 2: il software

Puoi trovare tutto il codice, aggiornato e documentato sul suo repository GitHub.

Fase 3: L'Assemblea

Iniziamo a montare il tutto con lo schermo Stevenson, iniziando l'assemblaggio dall'alto verso il basso come mostrato nelle immagini. Innanzitutto c'è il coperchio superiore, con i suoi supporti divisi per il sensore di luce UV e il pannello solare da montare e avvitare in. Quindi, per popolarlo, montare il pannello solare sul suo rack e coprire il sensore di luce UV con il suo tetto in PMMA. Quindi, i restanti coperchi possono essere assemblati al pezzo superiore con le barre filettate: i fori potrebbero aver bisogno di essere convincenti, ma un po' di frizione può aiutare a tenerli tutti insieme.

Una volta che lo schermo Stevenson è assemblato, unisci il pezzo base con il pluviometro e popolalo con i suoi circuiti, montando i componenti sulle loro schede e collegandoli come mostrato nelle immagini. Successivamente, è possibile collegare le periferiche come l'antenna esterna, i sensori di temperatura e umidità del suolo e l'OpenLog. Quindi, è possibile montare i misuratori del vento sul loro palo come mostrato nella guida di montaggio di SparkFun e montare il pluviometro e il pezzo di base a circa tre quarti della sua salita.

Puoi quindi procedere a far passare i cavi provenienti dal pannello solare, dal sensore di luce UV e dai misuratori di pioggia e vento attraverso un'apertura tra le coperture e montare lo schermo Stevenson sul pezzo di base. Una volta che le aste sono fissate con un paio di dadi su ciascuna, la tua stazione meteorologica personale è completa e pronta per essere schierata sul campo!

Passaggio 4: distribuzione + conclusioni

Una volta completato, puoi sederti, rilassarti e divertirti a vedere i tuoi dati meteo iperlocali in tempo reale su tutte le seguenti piattaforme!

• CosaParla
• MeteoSotterraneo
• MeteoNuvola

I link specifici sopra sono ai miei dati meteorologici, ma se realizzi anche questo progetto, includi anche i link ai tuoi dispositivi: mi piacerebbe davvero vedere questa rete creata dalle persone espandersi!