Arduino Pro-mini Məlumat Qeydiyyatçısı: 15 addım

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

Açıq mənbə pro-mini Arduino data logger üçün təlimatlar yaradın

İmtina: Aşağıdakı dizayn və kodu yükləmək və istifadə etmək pulsuzdur, lakin heç bir zəmanət və ya zəmanətlə gəlmir.

Əvvəlcə bu məlumatların qeyd edilməsi ideyasına ilham verən və istifadə olunan koda və sensorlara töhfə verən istedadlı insanlara təşəkkür etməli və tanıtmalıyam. Birincisi, məlumatların qeyd edilməsi ideyası, Edward Mallonun çox yaxşı dizayn edilmiş və yaxşı izah edilmiş (təlimatımız o qədər də yaxşı deyil) məlumat qeydlərindən gəlir: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ arduin…

İkincisi, burada istifadə olunan açıq mənbəli torpaq nəm sensörleri və onları idarə etmək üçün kod/kitabxana, Catnip Electronics tərəfindən hazırlanmış və hazırlanmışdır. Bunlar yüksək keyfiyyətli sensorlardır və çox möhkəmdir. Onları haradan alacağınız və işlədəcəyiniz kodu əldə etməyiniz barədə məlumatlar (təşəkkür edirəm Ingo Fischer) aşağıda verilmişdir.

Addım 1: Lazım olan materiallar, alətlər, avadanlıqlar

Pro-mini Arduino lövhəsi. Bu tətbiq üçün açıq mənbəli (bütün hissələrimizdə olduğu kimi) Çin istehsalı pro-mini klonlardan (5V, 16MHz, ATmega 326 mikroprosessor) istifadə edirik (Şəkil 1a). Bu lövhələri Aliexpress, Ebay və oxşar saytlarda 2 ABŞ dollarından aşağı qiymətə almaq olar. Bununla birlikdə, digər lövhələr də asanlıqla istifadə edilə bilər (lazım olan sensorların gərginlik tələblərini, həmçinin proqram yaddaşının tələblərini nəzərə alın).

SD kart və Deek-Robot (ID: 8122) tərəfindən hazırlanmış real vaxt rejimində (RTC) qeyd modulu (Şəkil 1b). Bu modula DS13072 RTC və micro-sd kart oxuyucusu daxildir. Bu lövhələrin qiyməti 2 ABŞ dollarından aşağıdır və çox möhkəmdir.

Arduino nano (bəli-"nano") vintli terminal adapteri, Aliexpress və ya bənzərlərindən 2 ABŞ dollarından aşağı qiymətə əldə edilə bilən Deek-Robotu da çıxardı (Şəkil 1c). Gördüyünüz kimi, biz sadəcə Aliexpress -i sevirik.

22 gage bərk nüvəli izolyasiya edilmiş tel (Şəkil 1d).

Məlumat qeydiyyat qutusu (Şəkil 1e). "Tədqiqat dərəcəli" qutulardan istifadə edirik, lakin ucuz plastik qablar əksər hallarda yaxşı işləyir.

4 AA NiMh batareya üçün batareya qutusu (Şəkil 1f). Bunları Aliexpress -dən təqribən almaq olar. Hər biri 0,20 dollar (bəli - 20 qəpik). Pulunuzu daha bahalı batareya qutularına sərf etməyin.

6V, təqribən 1W günəş paneli. Aliexpress -dən 2 ABŞ dollarından aşağı qiymətə almaq olar.

Lehimləmə dəmiri, lehim və keçmiş tip axını.

İsti yapışqan silahı.

Addım 2: Təlimatları qurun

Tikinti üçün lazım olan vaxt: təxminən 30-60 dəqiqə.

Lehim üçün nano terminal adapteri hazırlayın.

Bu nümayiş üçün, üç I2C torpaq nəm sensörünün bağlanmasını asanlaşdırmaq üçün nano vintli terminal adapteri hazırlayacağıq. Ancaq bir az yaradıcılıqla, vida terminalları digər cihazları asanlaşdırmaq üçün müxtəlif yollarla hazırlana bilər. I2C -nin nə olduğunu bilmirsinizsə, aşağıdakı veb saytlara baxın:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

Nano vidalı adapterlərdən istifadə etmək fikri Edward Mallonun möhtəşəm məlumat yığma dizaynından götürülmüşdür:

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

Vida terminalının arxasındakı böyük və kiçik sancaqlar arasındakı izləri 3, 5, 9, 10 və 11 mövqelərində kəsin (terminalın yuxarı hissəsindən sayılır) (Şəkil 2). Bu izlər vida terminalındakı "RST", "A7", "A3", "A2" və "A1" etiketlərinə uyğundur. 'Dremel' tipli bir alətiniz varsa izləri kəsmək çox daha asandır, amma yoxsa kiçik bir bıçaq asanlıqla işləyəcək. Özünü kəsmə! Vida terminalındakı və pro-mini üzərindəki etiketlərin eyni olmadığını unutmayın (nano və pro-mini-nin fərqli yerlərdə bəzi pinləri var). Bu dizaynın əlverişsizliyindən biridir, ancaq istədiyiniz halda bitirdikdən sonra terminal lövhəsini yenidən etiketləmək kifayət qədər asandır.

Diqqətlə (Dremel və ya kiçik bıçaqla) 9, 10 və 11 böyük sancaqlara bitişik olan nazik epoksi qatını (nano terminalda 'A3', 'A2', 'A1' ilə etiketləyin) (Şəkil 2). Epoksi altındakı açıq mis örtük Arduino pro-mini lövhəsinə yapışdırılmışdır. Daha sonra bu açıq hissəni bitişik sancaqlara lehimləyəcəyik və bununla da üç torpaqlanmış vintli terminal təmin edəcəyik.

Addım 3: Təlimatları qurun

İzolə edilmiş 22 ölçü telindən 8 sm uzunluğunda səkkiz uzunluqlu tel kəsin və bir ucundan 5 mm, digər ucundan isə 3 mm ca izolyasiya edin. Bərk nüvəli tel istifadə etməyi məsləhət görürük.

Bu teldən dördünü götürün, bir ucunu 90 dərəcə bükün (ucu 5 mm və ya açıq tellə) və * boyunca * lehimləyin (yəni bütün pinləri bol lehim və axını ilə birləşdirərək) aşağıdakı nöqtələrə bağlayın:

Tel 1: 3, 4 və 5 böyük sancaqlar (nano terminaldə 'RST', '5V', 'A7' yazılmışdır). Bu üç vida terminalını üç VCC terminalına dəyişdirəcəyik (Şəkil 3).

Addım 4: Təlimatları qurun

Tel 2: 9, 10 və 11 böyük sancaqlar (nano terminaldə 'A3', 'A2', 'A1' ilə etiketlənir) və əvvəllər açılmış mis örtük. Çoxlu lehim istifadə edin. Səliqəsiz görünsə narahat olmayın. Bu üç vida terminalını üç torpaq terminalına (-) bağlayacağıq (Şəkil 4).

Addım 5: Təlimatları qurun

Tel 3: böyük sancaqlar 13, 14 və 15 (nano terminaldə 'REF', '3V3', 'D13' yazılmışdır). Bu üç vida terminalını I2C rabitəsi üçün üç A5 SCL terminalına dəyişdirəcəyik (Şəkil 5).

Addım 6: Təlimatları qurun

Tel 4: 28, 29 və 30 böyük sancaqlar (nano terminaldə 'D10', 'D11', 'D12' etiketli). Bu üç vida terminalını I2C rabitəsi üçün üç A4 SDA terminalına dəyişdirəcəyik (Şəkil 6).

Addım 7: Təlimatları qurun

Kiçik (bir daha deyirəm - kiçik) pinlərin hər birinə bir tel lehimləyin (nano terminalda 'A3', 'A2', 'A1' yazılmışdır) (Şəkil 7).

Addım 8: Təlimatları qurun

Lehim

qalan tel 22 nolu böyük pinə (nano terminalda 'D4' yazılmışdır) (Şəkil 8).

Addım 9: Təlimatları qurun

Hər bir telin sərbəst ucunu Deek-Robot məlumat yığma qalxanındakı müvafiq deliklərə lehimləyin (Şəkil 9):

böyük pin 'RST+5V+A7' 5V pin çuxuruna

böyük pin 'A3+A2+A1' GND pin çuxuruna

kiçik pin 'A3' SCK pin çuxuruna

kiçik pin 'A2' MISO pin çuxuruna

kiçik pin 'A1' MOSI pin çuxuruna

böyük pin 'REF+3V3+D13' SCL pin çuxuruna

böyük pin 'D10+D11+D12' SDA pin çuxuruna

və böyük pin 'D4' CS pin çuxuruna

Addım 10: Təlimatları qurun

Unutmayın ki, burada nano etiketləri yalnız əlaqə asanlığı üçün təqdim edirik. Bu etiketlər, vida terminalına daxil edildikdən sonra pro-mini lövhədəki pinlərə uyğun gəlmir.

Pro-mini lövhənin altından A4 və A5 pin deliklərinə 6 sm uzunluğunda iki teli lehimləyin (Şəkil 10).

Addım 11: Təlimatları qurun

Pro-mini lövhəyə lehimləyin və tamamlanmış vida terminalına daxil edin. A5 və A4 tellərini nano lövhədəki D12 (A4) və D13 (A5) terminallarına daxil etməyi unutmayın. Həmişə unutmayın ki, Arduino və vida terminal etiketlərindəki sancaqlar tam uyğun gəlmir (pro-mini və nano lövhələrdə fərqli pin tənzimləmələri var).

Qeydiyyat lövhəsinə bir CR 1220 batareyası və micro-sd kartı daxil edin. Daha böyük tutumlu kartlarla problem yaşadığımız üçün tutumu 15 GB -dan az olan SD kartlardan istifadə edirik. Kartları FAT32 formatında istifadə edirik.

Nəhayət, bütün lehimli birləşmələri örtün və bütün telləri terminal lövhəsinə isti yapışqan ilə bağlayın.

Lövhə artıq istifadəyə hazırdır. Tamamlanmış lövhə indi belə görünməlidir: Şəkil 11.

Addım 12: Sahə istifadəsi üçün məlumat qeydini qurun

Məlumat qeyd edicinizin məlumat yığma qutusuna yuvarlanmasının qarşısını almaq və ünsiyyət sancaqlarına asan giriş təmin etmək üçün stabilizasiya platforması yaratmağı məsləhət görürük. Platforma, daşqın vəziyyətində elektronikanı qutunun altından ən azı bir neçə santimetr məsafədə saxlayır. 1.5 mm akril təbəqədən istifadə edirik və 4 mm boltlar, qoz-fındıq və yuyucularla məlumatları qeyd edənə bağlayırıq (Şəkil 12).

Addım 13:

Açıq mənbəli I2C kapasitans tipli torpaq nəm sensorlarından istifadə edirik. Onları Catnip Electronics -dən alırıq (aşağıda veb sayt). Tindie -dən alına bilər və standart model üçün təxminən 9 ABŞ dolları, möhkəm model üçün isə 22 ABŞ dollarına başa gələ bilər. Sahə təcrübələrində möhkəm versiyadan istifadə etdik. Çox möhkəmdirlər və daha bahalı kommersiya alternativləri kimi oxşar performans təklif edirlər (heç kəsi Front Street -ə qoymayacağıq, amma yəqin ki, adi şübhəliləri tanıyırsınız).

Bu təlimatda göstərilən Catnip Electronics I2C sensoru:

buradan satın alın:

arduino kitabxanası:

Githubdakı arduino kitabxanası:

I2C sensorundan sarı teli A5 vida terminallarından birinə bağlayın. I2C sensorundan yaşıl teli A4 terminallarından birinə bağlayın. Sensordan gələn qırmızı və qara tellər müvafiq olaraq VCC və torpaq terminallarına keçir.

Dörd doldurulmuş NiMh batareyanı batareya qutusuna yerləşdirin. Qırmızı (+) teli məlumat qeydçisindəki RAW pininə (yəni pro-mini lövhədəki RAW pininə) bağlayın (ancaq aşağıda "enerji qənaəti" bölməsinə baxın). Qara (-) teli məlumat qeydçisindəki torpaq pinlərindən birinə bağlayın.

Uzunmüddətli sahə istifadəsi üçün, loggerə 6V 1W günəş paneli əlavə edin. Günəş paneli məlumat yığma cihazını işə salmaq və gün ərzində batareya paketini doldurmaq üçün istifadə ediləcək və hətta buludlu səmalarda da işləyir (qar problem olsa da).

Birincisi, günəş panelinin müsbət terminalında ~ 2A Schottky diodunu lehimləyin. Bu, günəş radiasiyası olmadıqda cərəyanın günəş panelinə geri axmasının qarşısını alacaq. Bunu etməyi unutmayın, yoxsa qısa müddətdə ölü batareyalarınız olacaq.

Günəş panelindən (yəni dioddan) (+) terminalını qeyd cihazındakı RAW pininə (yəni pro-mini üzərindəki RAW pininə) və (-) terminalını günəş panelindən torpağın birinə bağlayın. loggerdəki terminallar.

Bu quruluş, mini-lövhədə quraşdırılmış gərginlik tənzimləyicisinin həm günəş panelindən, həm də batareya paketindən gələn gərginliyi tənzimləməsinə imkan verir. İndi… deyim ki, bu, NiMh batareyalarının doldurulması üçün ideal bir qurğu deyil (mükəmməl şəraitdə belə çətindir). Bununla birlikdə, istifadə etdiyimiz günəş panelləri, sadə, təhlükəsiz və etibarlı bir şarj üsulu olduğunu sübut edən, təxminən 0,06 C (C = batareya paketinin tutumu) uyğun olan tam günəş şəraitində təxminən 150mA söndürür. qeyd edənlərimiz üçün. Koloradoda bir ilə qədər sahələrdə bu şəkildə qaçmağa məcbur olduq. Lakin, zəhmət olmasa, imtinaya baxın - qeydçilərimiz heç bir zəmanət və ya zəmanətlə gəlmir. Sahədə hər dəfə batareyalar və ya günəş panelləri istifadə etdiyiniz zaman yanğın riski var. Ehtiyatlı ol. Bu dizaynı öz riski ilə istifadə edin!

Məlumat qeydiyyatçısını və batareya paketini hava şəraitinə davamlı bir qutuya bağlayın (Şəkil 13).

Addım 14: Gücün Qorunması

Tez-tez həm pro-mini, həm də məlumat qeyd edən lövhələrdən güc LEDlərini söndürürük. Bu LED -lərin izləri bir tıraş bıçağı ilə diqqətlə kəsilə bilər (aşağıdakı linkə baxın). Hər bir LED 5V -də təxminən 2,5mA cərəyan istehlak edir (aşağıdakı link). Bununla birlikdə, bir çox tətbiq üçün bu qədər enerji itkisi əhəmiyyətsiz olacaq və tədqiqatçı sadəcə güc LED -lərini olduğu kimi tərk edə bilər.

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

İstifadəsi çox asan olan və giriş aralıqları arasındakı enerji istehlakını əhəmiyyətli dərəcədə azaldan 'LowPower.h' kitabxanasını da ('rocketscream' tərəfindən; aşağıda verilmişdir) idarə edirik.

github.com/rocketscream/Low-Power

Pro-mini-dən və məlumat qeyd lövhəsindən güc LED-lərini çıxardıqdan və LowPower.h kitabxanasını işlədikdən sonra (aşağıda 'kod' a baxın), logger ca. Yuxuda olarkən 5V -də 1mA cərəyan. Eyni anda üç I2C sensoru işlədərkən, yuxu rejimində (nümunə götürmə aralığında) logger 5V -də təxminən 4.5mA və nümunə götürərkən təxminən 80mA istehlak edir. Nümunə götürmə çox tez və nadir hallarda baş verdiyindən, 80mA cərəyan batareyanın boşalmasına əhəmiyyətli dərəcədə kömək etmir.

(+) Batareya terminalını birbaşa qeyd cihazındakı VCC pininə qoşaraq günəş panellərindən istifadə etməyəndə daha çox enerji qənaət edilə bilər. Bununla birlikdə, RAW pinindən deyil, birbaşa VCC-yə qoşulmaq, təyyarədəki gərginlik tənzimləyicisinin qarşısını alır və sensorlardakı cərəyan tənzimləyicidən keçdiyi qədər sabit olmayacaq. Məsələn, batareya günlər və həftələr ərzində boşaldıqca gərginlik azalacaq və bir çox hallarda bu, sensor oxunuşlarında (hansı sensorlardan istifadə etdiyinizə görə) əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb olacaq. Günəş panelini birbaşa VCC -yə qoşmayın.

Addım 15: Kod

Üç I2C torpaq nəm sensoru olan məlumat qeydçisini işə salmaq üçün iki eskiz daxildir. İlk eskiz 'logger_sketch' hər bir sensordan nümunə götürəcək və tutum və temperatur məlumatlarını sd kartına hər 30 dəqiqədən bir daxil edəcək (lakin istifadəçi tərəfindən asanlıqla dəyişdirilə bilər). İkinci eskiz 'ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress', istifadəçiyə hər bir sensora fərqli I2C ünvanlarını təyin etməyə imkan verəcək ki, onlar eyni zamanda məlumat qeyd edən tərəfindən istifadə olunsun. 'Logger_sketch'dəki ünvanlar 25, 26 və 27 -ci sətirlərdə dəyişdirilə bilər. Sensoru işə salmaq üçün lazım olan kitabxanalar Github -da tapıla bilər.