Piranometro ADS1115 InstESRE: 14 passaggi (con immagini)

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

Un piranometro misura l'irraggiamento del sole (potenza/area, fondamentalmente "luminosità") su una superficie. Nonostante i nomi simili, è completamente diverso da un pirometro, quindi fermati qui se è quello che stai cercando.

Questo Instructable descrive come costruire e testare una versione modificata del kit piranometro offerto dal Dr. David Brooks dell'Institute for Earth Science Research and Education (InstESRE):

www.instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm

Questa versione del piranometro InstESRE si interfaccia con un Arduino utilizzando un convertitore analogico-digitale (ADC) ADS1115 e supporta anche la correzione della temperatura utilizzando un sensore di temperatura TMP36 posizionato insieme al fotodiodo.

Il tracciatore di curve IV Swinger 2 IV supporta questo design del piranometro come sensore opzionale, e questa è stata la motivazione per le modifiche. Tuttavia, poiché altri utenti del piranometro InstESRE potrebbero trovarlo utile, questo Instructable descrive il progetto indipendentemente dal progetto IV Swinger 2.

Il seguente repository GitHub contiene la documentazione e il software:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Si prega di scaricare e leggere il documento prima di procedere. Il documento contiene una versione di solo testo dei passaggi di questo Instructable e può essere utilizzato come lista di controllo durante la costruzione. Descrive anche come ordinare il kit dal Dr. Brooks e quali parti aggiuntive acquistare. Questi non vengono ripetuti in questo Instructable.

Passaggio 1: raccogliere gli strumenti

Ho usato gli strumenti mostrati nella foto.

Passaggio 2: preparare l'allegato

• Inserire l'anello di tenuta nel foro all'estremità della custodia. Utilizzare un piccolo oggetto smussato come un piccolo cacciavite. Fare attenzione a non tagliare il gommino. (Il gommino è l'articolo a forma di O in gomma morbida.)_
• Stendere una piccola quantità di supercolla intorno all'interno del più grande dei due fori nella parte superiore della custodia. Inserire la livella a bolla dall'interno della custodia. Assicurati che la spalla della livella a bolla sia posizionata saldamente contro la parte superiore della custodia. Mettere da parte la custodia, capovolta, per far asciugare la colla per alcuni minuti.[NOTA: la livella a bolla non è necessaria per l'applicazione IV Swinger 2, e non è mostrata nelle foto.]_

Passaggio 3: preparare il fotodiodo e il diffusore

• Assicurarsi che i cavi del fotodiodo PDB-C139 siano diritti e paralleli tra loro, effettuando le regolazioni se necessario. _
• Inserire il fotodiodo PDB-C139 nel supporto LED. Dovrebbe scattare in posizione. NON utilizzare alcuna supercolla. _
• Con i cavi del fotodiodo PDB-C139 rivolti verso l'alto e con il cavo più lungo a sinistra e il più corto a destra, piega MOLTO LEGGERMENTE entrambi i cavi lontano da te. _
• Inserire il gruppo del fotodiodo dall'alto nel tubo dell'alloggiamento. Ancora una volta, NON utilizzare alcuna supercolla. Assicurati che la parte superiore del diodo sia pulita e priva di polvere. _
• Prendi il disco del diffusore in teflon con un tovagliolo di carta o un fazzoletto e strofina delicatamente entrambe le superfici per rimuovere polvere o detriti che potrebbero esserci. Agganciare il disco nella sua rientranza nella parte superiore del tubo di alloggiamento. NON utilizzare supercolla. Se la vestibilità è molto ampia, dovrai usare della supercolla DOPO, ma NON ANCORA. _
• Capovolgere il gruppo sottosopra (i cavi rivolti verso l'alto, uno più lungo a sinistra). Assicurati che il disco del diffusore non sia caduto. Usa 4 pezzi di nastro adesivo per tenerlo fermo su una superficie di lavoro dura e liscia. Il nastro dovrebbe trovarsi al di sotto del bordo lavorato del tubo. Avvolgi un altro pezzo di nastro adesivo attorno al tubo. _

Passaggio 4: aggiungere TMP36 (opzionale)

• Inserire il TMP36 nel foro sul lato vicino dei cavi del fotodiodo, con il lato piatto del TMP36 verso i cavi e il lato arrotondato verso la parete del tubo. Premilo verso il basso per le estremità dei suoi cavi. Dovrebbe adattarsi bene con una deflessione minima dei cavi del fotodiodo. _
• Rimuovere il TMP36, applicare la supercolla sul lato superiore, piatto e arrotondato e reinserirlo immediatamente nel foro nella stessa posizione. Usa solo una quantità di colla sufficiente in modo che si attacchi al supporto del LED, ai cavi del diodo e all'interno del tubo, ma non usarne così tanta che potrebbe scorrere intorno al fotodiodo. Assicurati di premerlo rapidamente nel foro, in modo che la colla non lo afferri prima che sia completamente dentro. _
• Regolare i due cavi del fotodiodo e i tre cavi TMP36 in modo che puntino tutti il più in alto possibile_

Passaggio 5: incollare il tubo del sensore sulla custodia

• Applicare un po' di supercolla sul bordo lavorato del tubo e quindi abbassare immediatamente la custodia su di essa, in modo che il tubo sia incollato nel foro nella custodia. La dimensione lunga della custodia dovrebbe essere in linea con le file di cavi che passano attraverso il foro e il foro finale con l'anello di tenuta dovrebbe essere alla tua destra. Assicurarsi che il tubo sia completamente inserito nel foro. _
• Usa del nastro adesivo per tenere la custodia in posizione in modo che sia livellata e il tubo sia perpendicolare ad essa._

Passaggio 6: aggiungere la scheda ADS1115

• Applicare una goccia di supercolla sul retro della scheda ADS1115 proprio nel mezzo. Velocemente, ma con attenzione, abbassare la scheda ADS1115 con il cavo del fotodiodo più lungo che passa attraverso il foro A0 e quello più corto che passa attraverso il foro A1. I tre cavi TMP36 saranno lungo il bordo della scheda ADS1115 e potrebbero deviare leggermente. Regolare la posizione della scheda ADS1115 in modo che i fori A0 e A1 siano centrati sul foro del tubo e tenere la scheda in posizione per circa un minuto in modo che aderisca alla custodia._
• Lascialo intatto per un paio d'ore in modo che la colla si sarà asciugata. Non procedere con i seguenti passaggi fino a quel momento._

Passaggio 7: aggiungere resistenza di carico

• Tagliare entrambi i cavi della resistenza a 1 cm. Piegare 2 mm all'estremità di ciascun cavo ad angolo retto e inserire tali estremità da 2 mm nei fori A0 e A1 della scheda ADS1115, accanto ai cavi del fotodiodo. Il motivo della lunghezza di 2 mm è che non c'è possibilità che le estremità possano toccare i cavi TMP36 o l'altro cavo del fotodiodo sotto la scheda._
• Saldare il resistore e il fotodiodo porta ai fori A0 e A1._
• Tagliare i cavi del fotodiodo._

Passaggio 8: saldare il cavo centrale TMP36 ad A2 (opzionale)

• Piegare delicatamente i due cavi esterni TMP36 lontano dal bordo della scheda ADS1115._
• Con le pinze a becco lungo, piegare con cautela il cavo TMP36 centrale verso il foro A2 e saldarlo al foro. Potrebbe essere necessario un piccolo pezzo di filo di collegamento spelato nel foro per saldarlo se il cavo non è abbastanza lungo da entrare effettivamente nel foro. Assicurarsi che questo cavo non entri in contatto con il giunto di saldatura A1 o con il moncone del cavo del fotodiodo._

Passaggio 9: preparare il cavo

• Staccare l'intero gruppo dal piano di lavoro_

• Scuotilo per assicurarti che il disco del diffusore in teflon non cada. Se lo fa, metti da parte il disco per ora.

  _

• Tagliare l'estremità femmina del cavo. Spingi l'estremità tagliata attraverso l'anello di tenuta nella custodia e tirala attraverso. Non preoccuparti di tirarlo troppo lontano, sarai in grado di estrarlo più tardi. Usa una goccia di detersivo per i piatti se è difficile farla passare._
• Tagliare via la guaina esterna del cavo sull'estremità tagliata per esporre i quattro fili interni, facendo attenzione a non danneggiare l'isolamento sui fili interni. Tagliare via almeno 2 cm di guaina._
• Spelare 8 mm di isolamento dai quattro fili interni e attorcigliare le estremità di ciascuno._
• "Stagnare" le estremità attorcigliate riscaldando con il saldatore e applicando un po' di saldatura ai trefoli._
• Utilizzare un multimetro digitale (DMM) per determinare la connettività tra i fili interni e le quattro parti della spina da 3,5 mm all'altra estremità del cavo. Annotare i colori:Colore:Suggerimento: _ [+5V]Anello 1: _ [SCL]Anello 2: _ [SDA]Manica: _ [GND]NOTA: questi colori quasi sicuramente NON corrisponderanno ai colori nello schema dei collegamenti, quindi questo è molto importante._
• Estrarre il cavo attraverso il passacavo in gomma finché l'isolamento dei fili interni raggiunge appena il foro VDD della scheda ADS1115. _

Passaggio 10: cavi di saldatura e cavo di collegamento a ADS1115

• Tagliare le seguenti lunghezze di cavo di collegamento (necessario solo per TMP36)

  • Nero, 2,5 cm
  • Rosso, 2,5 cm Striscia 6 mm da ciascuna estremità di ciascuna._
• Saldare il filo del cavo collegato alla punta della spina (+5 V) al foro VDD, insieme a un'estremità del filo rosso da 2,5 cm._
• Saldare il filo del cavo che è collegato al manicotto della spina (GND) al foro GND, insieme a un'estremità del filo nero da 2,5 cm._
• Saldare il filo del cavo che è collegato alla spina Ring 1 (SCL) al foro SCL._
• Saldare il filo del cavo che è collegato alla spina Ring 2 (SDA) al foro SDA. _

Fase 11: Saldare i cavi di alimentazione/massa TMP36 (opzionale)

• Saldare l'altra estremità del filo nero da 2,5 cm (dal foro GND) al cavo TMP36 a destra. Assicurati che non entri in contatto con il cavo centrale._
• Saldare l'altra estremità del filo rosso da 2,5 cm (dal foro VDD) al cavo TMP36 a sinistra. Assicurati che non entri in contatto con il cavo centrale._

Passaggio 12: tagliare e saldare i fili al jack

• Taglia quattro fili di collegamento. Rendili abbastanza lunghi per qualsiasi custodia in cui inserirai Arduino (9 cm per IV Swinger 2):

  • Nero: _
  • Rosso: _
  • Blu: _
  • Verde: _ Striscia di 1 cm dalla fine di ciascuno._
• Inserire la spina del cavo nel jack da 3,5 mm._
• Utilizzare il multimetro digitale per determinare quale connessione a saldare sul retro del jack da 3,5 mm è collegata al foro VDD sulla scheda ADS1115. Attorcigliare il filo ROSSO a quella connessione a saldare sul jack._
• Utilizzare il multimetro digitale per determinare quale connessione a saldare sul retro del jack da 3,5 mm è collegata al foro GND sulla scheda ADS1115. Attorcigliare il filo NERO a quella connessione a saldare sul jack._
• Utilizzare il multimetro digitale per determinare quale connessione a saldare sul retro del jack da 3,5 mm è collegata al foro SCL sulla scheda ADS1115. Attorcigliare il filo BLU a quella connessione a saldare sul jack._
• Utilizzare il multimetro digitale per determinare quale connessione a saldare sul retro del jack da 3,5 mm è collegata al foro SDA sulla scheda ADS1115. Attorcigliare il filo VERDE a quella connessione a saldare sul jack._

• Utilizzare DMM per confermare le connessioni. Verificare la continuità dall'estremità del cavo di collegamento al foro ADS1115. Allo stesso tempo, verifica che non ci sia CONTINUITÀ agli altri tre.

  • Rosso a VDD: _
  • Nero a GND: _
  • Blu a SCL: _
  • Da verde a SDA: _
• Saldare tutti e quattro i cavi di collegamento al jack da 3,5 mm_

Passaggio 13: assemblaggio finale

• Metti la fascetta attorno al cavo e usa le pinze per stringerlo vicino al passacavo all'interno della custodia. Ordinare._
• Avvitare il coperchio alla custodia._
• Utilizzare il pezzettino di carta abrasiva fine incluso nel kit e abradere delicatamente la superficie del Teflon con un movimento circolare, quanto basta per togliere la "lucentezza" dal disco._
• Se il disco del diffusore in teflon non si è incastrato saldamente nel suo alloggiamento, utilizzare una PICCOLA quantità di supercolla attorno all'incavo per trattenerlo. Assicurarsi di non lasciare la colla sul fotorilevatore! Uno stuzzicadenti può essere utile per applicare la supercolla, ma muoviti velocemente. Usa un piccolo morsetto per tenerlo fermo mentre la colla si asciuga._
• Collegati ad Arduino: collega i quattro fili dal retro del jack da 3,5 mm ad Arduino come mostrato nelle foto._

Passaggio 14: esecuzione di test e calibrazione

Il documento nel repository GitHub descrive come caricare ed eseguire i test. Descrive anche ciò che è necessario per calibrare il piranometro.