Gecə Göyü Müşahidəçiləri üçün Portativ Hava İstasyonu: 7 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

İşıq çirklənməsi dünyanın bir çox problemlərindən biridir. Bu problemi həll etmək üçün gecə səmasının süni işıqla nə qədər çirkləndiyini bilmək lazımdır. Dünyada müəllimləri olan bir çox tələbə, işıq çirkliliyini bahalı sensorlar ilə ölçməyə çalışır. Taşınabilir luxmeterimi (əvvəlki təlimatlar Portable Luxmeter layihəsini daha ətraflı yoxlamaq üçün) TSL2591 sensoru olan hava stansiyasına dəyişmək qərarına gəldim. Bu sensor gecə çirkliliyini ölçmək üçün kifayət qədər həssasdır. Ayrıca, temperatur və rütubət ölçüsü üçün HTU21D əlavə edirəm.

Addım 1: Gecə çirklənməsi nədir və necə ölçülür

Gecə çirklənməsi lampalardan, avtomobillərdən, evlərdən, şəhərdəki nəhəng lcd panellərdən və insan tərəfindən hazırlanan hər bir işıqdan gəlir. Bu işıq süni zəng. Müşahidəçilər üçün şəhərdən ulduzları görmək üçün süni işıq əsas problemdir və şəhər xaricinə getməlidirlər. İnsan üçün yüksək işıq çirklənməsi zərərlidir. Həm də ağaclar, otlar və heyvanlar üçün.

Yerinizin işıq çirkliliyini yoxlamaq üçün burada işıq çirklənməsi xəritəsini görə bilərsiniz

Bu yalnız modeldir və real dəyərlər dəyişə bilər. O lüksmetr yaratmağımın səbəbi də budur.

İşıq çirkliliyini ölçmək üçün yalnız lüksü ölçürəm və böyüklüyünü/ arsec2 hesablayıram.

Lüksdən candela'ya qədər hər bir metr üçün hesablaya bilərəm:

1 cd/m2 = 1 lüks

Kvadrat başına sanksiya (mag/arcsec2) gecə səmasının fonunu təsvir edir (səthin parlaqlığını çağırır).

Viki haqqında daha çox məlumat: Səthin parlaqlığı

Cd/m2 -ni mag/arcsec2 ilə hesablamaq üçün düstur:

[mag/arcsec2 dəyər] Log10 ([cd/m2 dəyər]/108000)/-0,4

unihedron.com/projects/darksky/magconv.php

Addım 2: BOM

Bu layihə üçün sizə lazımdır:

1. WEMOS D1 Mini və ya hər hansı bir mikro nəzarətçi

(Wemos istifadə edirəm, çünki ən kiçikdir, usb portu ilə Arduino Nanonu sınaya bilərsiniz)

WEMOS D1 MINI (Yanwen İqtisadi Hava Poçtu)

WEMOS D1 MINI (AliExpress Standart Göndərmə)

WEMOS D1 MINI 10 ədəd (Çin Postu Qeydiyyatlı Hava Poçtu - Pulsuz Göndərmə)

proqramlaşdırma və kodu wemosa yükləmək üçün usb kabeli

2. TSL2591 Sensoru

TSL2591 (Yanwen İqtisadi Hava Poçtu)

TSL2591 (Çin Post Qeydli Hava Poçtu)

TSL2591 (Çin Post Qeydli Hava Poçtu)

3. HTU21D temperatur və rütubət sensoru

HTU21D (Cainiao Super İqtisadiyyat)

HTU21D (Yanwen İqtisadi Hava Poçtu - pulsuz çatdırılma)

4. OLED ekran 0.96 (128 x 64)

OLED ekran

OLED ekran

OLED ekran

5. 18650 batareya

18650 lityum ion batareya

18650 lityum ion batareya

batareya 18650 tutacaq

6. TP4056 şarj modulu

tp4056

tp4056

7. keçid düymələri və ya daldırma tullanan

swtich qırmızı daldırma

süpürgəçilər, çox fərqli

8. çörək taxtası və dupont kabelləri

kiçik çörək taxtası

çörək taxtası dəsti

9. halda, ağacdan + lentdən yaradıram

qırmızı bant

Prusa 3D printer, inşallah plastikdən korpus edəcəyəm: D.

Addım 3: Dövrə

Dövrə olduqca sadədir:

Bütün i2c modullarını (TSL2591, OLED, HTU21D) wemosdakı SCL və SDA pinlərinə qoşun (SDA -> D2, SCL -> D1).

Onları wemosdan 3.3 V ilə gücləndirin.

Batareyanın artı terminalını wemosdakı 5V pininə və tp4056 şarj modulundakı batareya + pinini batareyanın artı terminalına qoşun.

Bütün əsasları bir -birinə bağlayın.

Addım 4: HTU21D Sensoru

0.3 ° C dəqiqliklə ölçən yeni bir temperatur sensoru alıram!

Bu sensor haqqında bilməli olduğunuz şeylər (sparkfundan):

• I2C interfeysindən istifadə edir
• Tipik rütubət ± 2%
• Tipik temperatur dəqiqliyi ± 0.3 ° C
• Rütubət 0 ilə 100% arasında işləyir, lakin bu sensor su ilə təmasda ola biləcəyi sərt mühitlərdə (yağış kimi) tövsiyə edilmir.
• 3.3V sensor - 5V siqnallarını məhdudlaşdırmaq üçün daxili məntiq səviyyəsi çeviricilərindən və ya 10k rezistorlardan istifadə edin
• I2C avtobusunda bir anda yalnız bir HTU21D sensoru yerləşə bilər

Xülasəm: yaxşı bir sensordur, çünki dəqiqliklə 0.3 ° C və hər ikisi - temperatur və rütubətlə ölçülür. Üstünlüklər I2C müdaxiləsi və mənfi cəhətləri 3.3V -dir, amma mənim vəziyyətimdə heç bir əhəmiyyət kəsb etmir.

Addım 5: TSL2591

Bu sensor, həssaslığı səbəbindən gecə səmasının çirklənməsini ölçmək üçün yaxşıdır (188 mikro lüksə qədər!).

1. mümkün olan ir və tam ölçülü diodlardır. Mən istifadə etmirəm.

2. 5V -dan 3.3 V -a qədər gərginlik tənzimləyicisi

Çip xüsusiyyətləri (adafruitdən):

• İnsan gözünün reaksiyası təxminən
• Son dərəcə geniş dinamik diapazon 1 ilə 600, 000, 000 Sayar
• Lux Aralığı: 188 uLux həssaslığı, 88.000 -ə qədər Lux giriş ölçüsü.
• İstilik aralığı: -30 ilə 80 *C.
• Gərginlik aralığı: bort tənzimləyicisinə 3.3-5V
• İnterfeys: I2C
• Bu lövhə/çip I2C 7 bitlik 0x29 ünvanını istifadə edir (sabit)
• Ölçülər: 19mm x 16mm x 1mm /.75 "x.63" x.04 "Çəki: 1.1g
• Həm ölçmək üçün 2 diod - IR və Tam spektr

Xülasə:

188 uLux perferct, I2C rabitəsi də sadədir. Bəlkə də problem I2C ünvanı (0x29) ilə həll oluna bilər. Göyərtədə tənzimləyicinin olması yaxşıdır və qışda (donda) sensordan istifadə etmək mümkündür.

Addım 6: Kod

Bu kitabxanalara ehtiyacınız var (onları bir zip faylına əlavə edirəm):

• Adafruit-GFX-Kitabxana-ustası
• adafruit_gfx_library_master
• Adafruit_HTU21DF_Kütüphane-master
• Adafruit_Sensor-usta
• Adafruit_TSL2591_Kütüphane ustası

Kod: mənimki istifadə edə və ya özünüz yarada bilərsiniz. Gecə göy ölçüsü üçün maksimum inteqrasiya vaxtını (600 MS) təyin etməyi və maksimuma (GAIN_MAX) qazanmağı unutmayın.

Kodumu istifadə etməyə çalışırsınızsa, ino faylını yükləyin. Kodumu təlimatdan kopyaladığımda kitabxanalarda səhv bir şey var

Yalnız əylənmək üçün yüklənən ay şəklindən istifadə edirəm. İstənilən birini istifadə edə bilərsiniz, sadəcə bu səhifəni istifadə edərək array əldə edin:

javl.github.io/image2cpp/

//https://lastminuteengineers.com/oled-display-arduino-tutorial///https://javl.github.io/image2cpp/ // mcd böyüklüyünə qədər https://unihedron.com/projects/darksky/magconv.php… // HD44780, xarakterə əsaslanan maye kristal ekranlar (LCD) üçün bir nəzarətçidir. https://unihedron.com/projects/darksky/magconv.php… #daxil edin

#daxil edin

#include #include #include "Adafruit_HTU21DF.h" #include "Adafruit_TSL2591.h" int counter; // OLED ekran TWI ünvanı #deleine OLED_ADDR 0x3C Adafruit_SSD1306 displey (-1); // - 1 arduino lövhəsində yenidən başladın düyməsi ilə yenidən başlatma ekranı üçün Adafruit_HTU21DF htu = Adafruit_HTU21DF (); Adafruit_TSL2591 tsl = Adafruit_TSL2591 (2591); // sensor identifikatoru üçün nömrəni daxil edin (daha sonra istifadə etməyiniz üçün) uint32_t lum; uint16_t ir, dolu; int ulux; üzən lüks; üzmə istiliyi; üzmək rel_hum; float mag_arcsec2; // vizual mags/arcsecond² [mag/arcsec2 dəyər] = Log10 ([cd/m2 dəyərində/108000)/-0.4 // simvol // Celsius const işarəsiz char dərəcəsi üçün dərəcə PROGMEM = {0xe, 0x11, 0x11, 0x11, 0xe, 0x0, 0x0, 0x0; // exponent 2 const işarəsiz char exponent PROGMEM = {0xe, 0x1b, 0x3, 0x6, 0xc, 0x18, 0x1f, 0x0}; // 'moon_logo', 128x64px const imzasız char intro PROGMEM = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc1, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x0f, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0xff, 0xfd, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x01, 0xff, 0xfd, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x03, 0xff, 0xc0, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xfc, 0x07, 0xff, 0xe0, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x07, 0xff, 0xf8, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x0f, 0xff, 0xf0, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x0f, 0xff, 0x77, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x80, 0x1f, 0xbe, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x80, 0x1f, 0xcc, 0xff, 0xff, 0x8f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x3f, 0xc0, 0xff, 0xff, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0xff, 0xff, 0x8f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x3f, 0xe0, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x00, 0x3f, 0x80, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x3f, 0xf1, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x3f, 0xf9, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x ff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x3f, 0xfb, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x3f, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xe0, 0x18, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x60, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe7, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe1, 0xe7, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x07, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x18, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xx0, 0x38 0xff, 0xff, 0xe0, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x48, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x80, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xc0, 0xc4, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x00, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x60, 0x0f, 0xff, 0xff 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0xf0, 0x03, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x07, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xc0, 0x00, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0xe3, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x00, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf1, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0x43, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfb, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x4f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfb, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x5f, 0xff, 0xff, 0x03, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x3f, 0xff, 0xff, 0x87, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x00, 0xcf, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xb7, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x03, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x01, 0x0f, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x01, 0xfe, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x80, 0x 00, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x00, 0x03, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xfd, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf 0x7f, 0xff, 0xf3, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xc7, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x00, 0x00, 0x00, 0xfc, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00. 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x00, 0x03, 0x00 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x01, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff}; void setup () {// htu21d htu.begin (); // tsl2591 sensor_t sensoru; tsl.getSensor (& sensor); tsl.setGain (TSL2591_GAIN_MAX); // MAX, HIGH MED, LOW, tsl.setTiming (TSL2591_INTEGRATIONTIME_600MS); // 100MS, 200 MS, 300MS, 400MS, 500MS, 600MS // oled display display.begin üçün qurulma (SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR); display.clearDisplay (); display.display (); display.drawBitmap (0, 0, intro, 128, 64, BEYAZ); display.display (); gecikmə (1000); display.setTextSize (1); display.setTextColor (BEYAZ); display.setFont (& FreeSerif9pt7b); display.clearDisplay (); } boşluq döngəsi () {lux = 0; ulux = 0; mag_arcsec2 = 0; temp = 0; rel_hum = 0; gecikmə (100); lum = tsl.getFullLuminosity (); ir = lum >> 16; tam = lum & 0xFFFF; gecikmə (100); lux = tsl.calculateLux (tam, ir); // microlux ulux -da işıq intensiti = lux*1000000; əgər (ulux <0) {ulux = 0; } mag_arcsec2 = log10 (lux/108000)/-0,4; // (log ((ulux/108000)) /(-0.4) temp = htu.readTemperature (); rel_hum = htu.readHumidity (); display_values ();} void display_values () {//display.drawPixel(120, Display.clearDisplay (); display.setCursor (1, 15); display.print (temp); display.drawBitmap (42, 2, dərəcə, 8, 5, BEYAZ); display.setCursor (50, 15); display.print ("C"); display.setCursor (70, 15); display.print (rel_hum); display.setCursor (114, 15); display.print ("%"); display.drawLine (1, 20, 127, 20, BEYAZ); display.drawLine (67, 1, 67, 20, BEYAZ); display.setCursor (1, 35); display.print ("ulux ="); display.setCursor (50, 35); display.print (ulux); display.setCursor (1, 55); display.print ("mag/arsec"); display.drawBitmap (70, 45, exponent, 8, 8, BEYAZ); ekran. setCursor (83, 55); display.print (mag_arcsec2); display.display ();}

Addım 7: İçəridə

Şəxsi qutu yaradıram və gördüyünüz kimi dupont kabelləri olan çörək taxtasından istifadə edirəm.

USB kabel ilə batareyanı doldurmaq üçün TP4056 istifadə edirəm (swtich dip jumper lazımdır).

Açmaq/söndürmək üçün dip jumper istifadə edirəm.

Gün işığı üçün TSL2591 0 və mag/arcsec2 nan göstərir.

Gecə göyü üçün TSL2591 0 ilə 1000 000 microlux (ulux) və müvafiq mag/arcsec2 göstərməlidir

(cca. 14 ilə 22 mag/arsec2).

FullMoon üçün 0.05 lux olan 50k ulux ölçdüm.