Un semplice osservatorio al coperto: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo progetto ti mostrerà come realizzare un semplice osservatorio con alcuni sensori esistenti e facilmente acquisibili. In effetti, l'ho costruito per uno dei miei studenti. Lo studente vorrebbe scoprire in che modo la luce solare influenza la temperatura e l'umidità della stanza. Le grandezze fisiche interessate in questo progetto sono (1) intensità luminosa, (2) umidità, (3) temperatura e (4) pressione atmosferica. Con queste informazioni, potresti realizzare altri sistemi o dispositivi per controllare un condizionatore d'aria, un umidificatore o un riscaldatore per creare un ambiente confortevole.

Passaggio 1: preparazione dei sensori

Puoi costruire il circuito con i seguenti sensori o semplicemente acquistare le schede del modulo di quei sensori o della scheda del modulo.

1. Sensore di luce ambientale TEMT6000 (scheda tecnica PDF)

2. Pressione e Temperatura BMP085 o BMP180 (*sono prodotti vecchi, potrebbe essere necessario trovare altre alternative) (documento didattico di Adafruit)

3. Sensore di temperatura e umidità DHT11 (documento didattico di Adafruit)

4. Sensore di luce UV GUVA-S12SD (Scheda tecnica PDF)

Per gli utilizzi dei sensori, ho allegato alcuni link di riferimento. Potresti trovare alcuni tutorial e riferimenti utili su Internet.

Passaggio 2: preparazione del processore principale

Ho scelto la scheda Arduino Uno per testare il sistema e la codifica. Tuttavia, ho scoperto che atmega328P non ha memoria sufficiente per archiviare ed eseguire il codice se vengono aggiunti più sensori. Pertanto, ti consiglio di utilizzare la scheda Arduino atmega2560 quando hai bisogno di più di 4 sensori.

Microcontrollore (MCU):

· Scheda Atmega328P per Arduino

· Oppure scheda Atmega2560 per Arduino

Passaggio 3: preparazione del sistema

Vorrei misurare alcune caratteristiche fisiche all'aperto e al chiuso. Infine, ho collegato i seguenti sensori a una scheda Atmega2560.

Ambiente interno:

1. Pressione e temperatura BMP180 x 1 pz

2. Sensore di temperatura e umidità DHT11 x 1 pz

Ambiente esterno:

1. Sensore di luce ambientale TEMT6000 x 1 pz

2. Pressione e temperatura BMP085 x 1 pz

3. Sensore di temperatura e umidità DHT11 x 1 pz

4. Sensore di luce UV GUVA-S12SD x 1 pz

Potresti scoprire che ho usato diversi sensori per misurare la pressione. È solo perché non ho la scheda del modulo BMP180 quando stavo costruendo il circuito. Ti consiglio di utilizzare gli stessi sensori se hai bisogno di una misurazione precisa e di un confronto equo.

Passaggio 4: preparazione della registrazione dei dati

Inoltre, desidero che il dispositivo memorizzi i dati senza collegarsi a un computer. Ho aggiunto un modulo di registrazione dei dati con un orologio in tempo reale. Di seguito sono riportati gli elementi per la registrazione dei dati e la connessione dei cavi.

· Scheda SD

· Batteria a bottone CR1220

· Modulo di registrazione dati per Arduino (documento didattico di Adafruit)

Passaggio 5: preparazione degli strumenti

I seguenti sono alcuni strumenti o dispositivi che sarebbero necessari per costruire il circuito.

• Strumento di avvolgimento 30AWG
• Saldatore
• Filo di saldatura (senza piombo)
• tagliere
• Intestazioni da 2,54 mm
• Ponticelli
• Avvolgimento fili (30AWG)
• Colla calda
• Stampa 3D (se hai bisogno di una custodia per il tuo dispositivo)
• Arduino IDE (ci serve per programmare la scheda Micro controller)

Passaggio 6: ripristinare l'orologio in tempo reale (RTC) DS1307 sul modulo di registrazione dati

Vorrei utilizzare i dati per esperimenti scientifici. Pertanto, un tempo di misurazione corretto è importante per l'analisi dei dati. L'uso della funzione delay() nella programmazione indurrebbe errori di misurazione nello spostamento temporale. Al contrario, non so fare una misura precisa in tempo reale solo sulla piattaforma Arduino. Per evitare errori di tempo di campionamento o ridurre al minimo l'errore di misurazione, vorrei prendere ogni campione di misurazione con un record di tempo. Fortunatamente, il modulo di registrazione dei dati ha un orologio in tempo reale (RTC). Possiamo usarlo per produrre il tempo per il campionamento dei dati.

Per utilizzare l'RTC, seguo le istruzioni (link) per ripristinare l'RTC. Consiglio di farlo prima con la scheda Arduino Uno. È perché devi modificare il circuito quando viene utilizzata la scheda Atmega2560 (la connessione I2C è diversa). Dopo aver impostato l'RTC, non rimuovere la batteria cr1220. Nel frattempo, controllare le condizioni della batteria prima della registrazione dei dati.

Passaggio 7: connessione

Ho separato la misurazione interna ed esterna. Pertanto, ho realizzato due intestazioni per collegare due diversi gruppi di sensori. Ho usato lo spazio vuoto sul modulo di registrazione dei dati per montare le intestazioni. Per completare la connessione del circuito, utilizzo sia la saldatura che l'avvolgimento. Il processo di avvolgimento è pulito e pratico, mentre il giunto di saldatura è forte e sicuro. Puoi scegliere un metodo comodo per costruire il circuito. Se stai usando la scheda Atmega2560, assicurati di aver costruito una connessione jump per i pin SDA e SCL. La connessione dell'RTC sullo schermo di registrazione dei dati deve essere ricollegata.

Per collegare i sensori, ho saldato le intestazioni sui moduli del sensore e quindi ho utilizzato l'avvolgimento del filo per collegare tutti i sensori alle intestazioni. Quando si utilizzano moduli sensore in uscita, si consiglia di controllare attentamente la tensione di esercizio. Alcuni moduli sensore accettano ingressi sia a 5 V che a 3,3 V, ma alcuni sono limitati all'uso solo di 5 V o 3,3 V. La tabella seguente mostra i moduli sensore utilizzati e la tensione di esercizio.

Tavolo. Modulo sensore e tensione di esercizio

Passaggio 8: programmazione dell'MCU

Fortunatamente riesco a trovare gli esempi applicativi per tutti i sensori. Se sei nuovo ad usarli, puoi scaricarli su Internet o installarli utilizzando il gestore della libreria nell'IDE di Arduino.

Ho programmato l'output del sistema di una stringa per ogni campione. La stringa verrà emessa e archiviata nella scheda SD montata. Se è necessario visualizzare i dati, spegnere il dispositivo e quindi smontare la scheda SD. Quindi, puoi montare la scheda SD su un lettore di schede. Il file verrà archiviato come file CSV. Dopo aver scaricato il file di dati sul computer, è possibile visualizzarlo tramite un programma di testo o un foglio di lavoro.

(Puoi scaricare il codice sorgente nel file allegato.)

Passaggio 9: provalo e usalo

È importante che tu capisca il significato dei dati. La frequenza di campionamento è uno dei parametri importanti. L'intervallo di tempo di misurazione corrente è 1 min, potrebbe essere necessario modificarlo.

Inoltre, troverai che la misurazione della temperatura di DHT11 non è accurata. Se hai bisogno di un valore più preciso, puoi semplicemente utilizzare la lettura della temperatura dei sensori di pressione BMP.

Grazie per aver letto questo!