Hogyan építsünk saját szélmérőt Reed kapcsolók, Hall Effect érzékelő és néhány törmelék segítségével a Nodemcu -n. - 1. rész - Hardver: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Bevezetés

Amióta az Arduino és a Maker Culture tanulmányaival kezdtem, szerettem hasznos eszközöket építeni szemét- és törmelékdarabok felhasználásával, mint például palackdugók, PVC -darabok, italosdobozok stb. Szeretek második életet adni minden darabnak anyag. Az itt használt anyagok nagy részét egyes berendezésekből eltávolítják és újrahasznosítják

Amikor saját időjárás -állomás projektjét kezdtem el, rájöttem, hogy a szél intenzitásának és irányának mérése nem lesz túl egyszerű vagy olcsó. Néhány hónap múlva bemutatom nektek ezt a projektet, amely többnyire újrahasznosított anyagokat és nagyon olcsó elektronikus alkatrészeket használ, amelyek könnyen megtalálhatók bármely elektronikus áruházban.

Ez a bejegyzés 2 részből áll.

1. rész - Az eszközök felépítése Anemometer és Wind Vane Direction.

2. rész - A vázlat az Arduino IDE használatával az Esp8266 Nodemcu számára, és továbbítás a ThingSpeakhez.

Nézze meg a videót, hogy megtudja a végső megoldást.

Hogyan készítsen saját szélmérőt Hall -effektus -érzékelő és nádkapcsoló segítségével

A projekt leírása

Az anemométer olyan eszköz, amely képes mérni a szél sebességét és irányát. Hall -effektus -érzékelő segítségével meg tudjuk számolni, hogy a csészék hány fordulatot tesznek meg egy adott időszakban. A szél erőssége arányos a tengely forgási sebességével. Néhány egyszerű fizikai egyenlettel meghatározhatja a szél lineáris sebességét abban a pillanatban. Mindegyiket a 2. részben ismertetjük.

És a szél irányát egy szélvédőn keresztül fogjuk mérni, neodímium mágnessel és nádkapcsolókkal. A lapát a szél irányába mutat, és a hozzá rögzített mágnes összekapcsolja a nádkapcsolókat, lehetővé téve az elektromos áram áthaladását a csatlakozáson (vagy csatlakozásokon). A pozitív áramú áramkörök a szél irányát jelzik, mint egy iránytű.

8 áramkörünk van, amelyek 16 irányt fognak emulálni: 4 kardinális és 4 fedezeti pont, ha 1 kapcsoló aktiválódik (É, ÉK, E, SE, S, DNY, NY, ÉN), és ha 2 kapcsoló egyidejűleg aktiválódik, 8 albiztosítékunk van pontok (ÉNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

A szél sebességét és irányát a nodemcu -ban lévő vázlat határozza meg és határozza meg. De ezt a 2. részben fogjuk megmagyarázni. Most menjünk a hardver -összeszereléshez.

Jogi nyilatkozat: Ezt a szélmérőt nem szabad professzionális célokra használni. Csak tanulmányi vagy otthoni használatra alkalmas.

Megjegyzés: Az angol nem a természetes nyelvem. Ha olyan nyelvtani hibákat talál, amelyek akadályozzák a projekt megértésében, kérjük, tudassa velem, hogy kijavítsam azokat. Nagyon szépen köszönöm.

1. lépés: Anyagjegyzék

Szélkakas

8 x Reed kapcsolók

8 x 10 k ohmos ellenállások

10 cm -es PVC cső

2 db PVC kupak, 5 cm átmérőjű

1 db PVC kupak 2,5 cm átmérőjű

1 CD4051 analóg multiplexer

1 db műanyag korong

20 x 20 erős műanyag darab

1 Neodímium mágnes (A mágnes méreteinek lehetővé kell tenni két kapcsoló egyidejű csatlakoztatását. Az enyém 0,5 x 0,5 cm, és jól működik.)

10 különböző színű vezeték

1 Általános PCB

1 golyóscsapágy, azonos átmérőjű alumíniumcsövekkel

1 alumínium cső kb 20 cm

1 alumínium cső kb 10 cm

1 tömlőbilincs

Epoxi mise

Azonnali ragasztó - cianoakrilát és nátrium -hidrogén -karbonát

Szélmérő

2 pingpong labda

4 db fa vagy alumínium bot kb. 12 cm

1 golyóscsapágy

1 db alumínium cső kb 5 cm

3 db különböző színű vezeték

1 csarnok érzékelő SS49E

1 db neodímium mágnes

Epoxi massza és azonnali ragasztó - cianoakrilát és nátrium -hidrogén -karbonát

2 db műanyag csap, kb. 3-5 cm átmérőjű

1 db PVC kupak és 5 cm -es PVC cső

1 db PVC kupak 2,5 cm átmérőjű

• Nodemcu
• Műanyag tok elektronikus projektekhez
• Forrasztópáka
• 1 db PVC cső kb. 2 méter és "T" PVC csatlakozó
• 1 PVC 90 fokos csatlakozás
• 5V -os tápegység (napelemet használok)

2. lépés: A Wind Vane Rosetta összeszerelése

NYÁK -ra szerelt nádkapcsolók és ellenállások

Vágja le az általános PCB -t kör alakban, amelynek átmérője valamivel kisebb, mint a PVC CAP, mert ha kész, akkor belefér.

Hajlítsa meg a nádkapcsoló lábait 90 fokban, hogy óvatosan illeszkedjenek a NYÁK -ba, nehogy összetörje a védőüveget. Az ideális 3 mm -re van az üvegetől. Szerelje be az egyes nádkapcsolókat az ábra szerint. Mindegyiket 0 -tól 7 -ig számozzuk diagramként. A helyes azonosítás fontos lesz, amikor a terminálokat a multiplexerhez csatlakoztatja. A forrasztópáka segítségével forraszthatja őket a lemezre.

Helyezze el az egyes ellenállásokat a diagram szerint, amelyben az egyik kapcsot forrasztják a nádkapcsoló egyik csatlakozójába, a másikat pedig az összes ellenállásnál közösen, a NYÁK közepén helyezve el.

Forrasztjon egy rézkábelt, amely összeköti a nádkapcsolók összes külső kapcsát, az utolsó kettőt pedig csatlakozás nélkül hagyja. Mint egy gyűrű. A hegesztési sorrend nem számít.

Az egyes ellenállások és az egyes színű nádkapcsoló forrasztóvezetékeinek találkozásánál. 8 különböző. Forrasztani egy piros vezetéket a nádkapcsolók rézgyűrűjéhez pozitívként, és egy fekete vezetéket az összes ellenállás találkozásához a "rosetta" közepén, negatívként.

Nézze meg az ábrákat, és ügyeljen arra, hogy tartsa be a kábelek számozását a multiplexerhez való csatlakoztatáshoz.

Szerelés előtt ellenőrizze a csatlakozásokat

Mielőtt folytatná az összeszerelést, javaslom a csatlakozók tesztelését. Használjon LED -et, bármilyen 18650 -es 3,7 V -os akkumulátort, neodímium mágnest és krokodil karmú kábeleket. Csatlakoztassa az akkumulátort a VCC és GND kivezetésekhez, a GND -ben lévő krokodilkábelt pedig úgy, hogy a másik vége a led negatívjában legyen (használjon kéket, amely nem igényel ellenállást). Csatlakoztassa a másik kábelt a LED pozitív oldalához, a másikat pedig a kapcsolókhoz csatlakoztatott összes kábelhez. Most vezesse át a mágnest a csatlakoztatott kapcsoló külső szélén. Ha a led világít, akkor nincs gond. Ha nem kapcsol be, ellenőrizze a hegesztéseket. Két csatlakozás egyidejű teszteléséhez használjon egyidejűleg egy másik kábelt és egy másik vezetéket. Amikor a mágnest két kapcsoló között átadja, a két LED -nek világítania kell. Alapvető fontosságú, hogy mindkét LED egyszerre világítson, hogy az elektromos jel az iránytű albiztosítási pontjait, például ENE, ESE, SSW, NNW stb.

3. lépés: Csatlakozás a CD4051 multiplexerhez és onnan

CD4051 analóg multiplexer

A multiplexerek kombinált áramkörök, több bemenettel és egyetlen adatkimenettel. Ezek vezérlő bemenetekkel vannak felszerelve, amelyek képesek kiválasztani egy és csak egy adatbevitelt, hogy lehetővé tegyék a kiválasztott bemenetről az említett kimenetre történő átvitelüket.

Ha nem ismeri a CD4051 működését, javaslom, hogy olvassa el a weboldalon található adatlapot. Összefoglalva, a 4051 8 analóg bemenettel rendelkezik, 0 -tól 7 -ig számozva, 3, valamint az A, B és C érintkezőkkel, amelyek együttesen lehetővé teszik a bemenetek leolvasását és a csatlakoztatott analóg kimenet meghatározását. A szoftver minden leolvasáskor elemzi, hogy mely csatlakozók vannak pozitív árammal, és jelzi a megfelelő szélirányt. Ezt részletesen kifejtjük a bejegyzés 2. részében. Nézze meg az ábrát, hogy a rosetta hogyan csatlakozik a multiplexerhez.

Csatlakozások a Nodemcu -hoz

A Nodemcu csatlakoztatásához 8 kábelre lesz szükségünk. Lásd a diagramot.

1 pár pozitív (piros) és földelt (fekete) vezeték, amelyek árammal látják el a rosettát

1 pár pozitív (piros) és földelt (fekete) kábel, amelyek áramot szolgáltatnak a CD4051 -nek

1 kábel A0 analóg kimenethez (szürke)

1 kábel az A tű digitális bemenetéhez = D5 (kék)

1 kábel a B érintkező digitális bemenetéhez = D4 (zöld)

1 kábel a C = D3 tű digitális bemenetéhez (sárga)

A végső összeszerelés megkönnyítése érdekében 10 vezetékes, különböző színű telefonkábelt használtam.

A végső összeszerelés megkönnyítése érdekében azonosítsa az egyes kábeleket a megfelelő címmel.

4. lépés: Minden felszerelése a PVC állványra

A tartó felszerelése

Vegyük az 5 cm átmérőjű PVC -t, egy darab PVC csövet és a 2,5 cm átmérőjű KAP -ot, és ragasztjuk fel mindet a fotó szerint instant ragasztóval. A darabok közötti kapcsolat javítása érdekében lyukat is készíthet a cső átmérőjével. Az összes darab ragasztása után vigyen fel több ragasztót az egyes darabok ragasztott széleire, és azonnal fedje le szódabikarbónával. A ragasztó szárításakor nagyon jó keménységű lesz.

Ragassza fel a szilikonot is a KAP szélére, amely lehetővé teszi a 2 KAP közötti egyesülés lezárását és megkönnyíti a rosetta felszerelését. Hagyja megszáradni, mielőtt folytatja.

Óvatosan helyezze be a már a tartóelemre szerelt rosettát, és szorosan illeszkedjen a KAP széléhez. Ne feledje, hogy e fölé egy második KAP -ot fogunk felszerelni. Nézze meg a fotót a végső megoldással. Kérjük, azonosítsa az összes kábelt, hogy megkönnyítse a csatlakozást a nodemcu -val.

5. lépés: A Vane felszerelése

A lapát szerkezetének felszerelése

Készítsen mutatót epoxi masszával a képen látható formával. Ha megfelelően megszáradt, mérje le a darabot, és mentse el az értéket.

Fogja meg a műanyagdarabot, és vágja szimmetrikusan a lapát hátsó részére, amely a szél irányítására szolgál. Mérje meg és mentse az értéket.

Fogja meg az egyik alumíniumcsövet, és ragassza a mutatót és a szélvédőt azonnali ragasztóval úgy, hogy az összes darab középen legyen. Tegye ugyanazt, mint korábban a szódabikarbónával, hogy növelje az egyes ragasztott részek keménységét.

Vegyük a második alumíniumcsövet, és határozzuk meg, hogy hol ragad a másik csőben. A darab egyensúlyának fenntartása érdekében a hát súlya szerinti távolságnak meg kell egyeznie a mutató súlyával mért távolsággal. (Lásd a diagramon látható számításokat.) A távolságméréseket többé -kevésbé el kell végezni az egyes darabok tömegközéppontjától. Használjon instant ragasztót és szódabikarbónát.

Készítsen lyukat a KAP közepére a golyóscsapágy átmérőjével. Azonnali ragasztóval ragassza fel a fedélre. Fontos, hogy olyan golyóscsapágyat válasszon, amelynek belső átmérője megegyezik a lapát függőleges alumíniumcsövével.

Végül vegye be a hozzávetőlegesen 4,5 cm átmérőjű műanyag korongot, és ragasszon egy kis fémdarabot a szélére. Tekintse meg a fotót. Így rögzítheti a neodímium mágnest, és beállíthatja a műszer kalibrálásakor. A mérések leolvasásához több irányba mozgatható.

Helyezze a műanyag korongot úgy, hogy a fém alkatrész ugyanabba az irányba ragadjon, mint a vízszintes alumínium csőmutató. Ez fontos, hogy a mágnes ugyanazt az irányt jelezze, mint a lapát.

Az anemométer végső összeszerelésének megkönnyítése és a lapát északi részének az északi földrajzhoz igazítása érdekében nyomjon egy szélrózsát, és illessze be a KAP felső kupakjába. A lemez beragad az alumíniumcsőbe, de először helyezze be az alumíniumcsövet a golyóscsapágyba, és helyezze be az alumíniumcsövet a tárcsába. Állítsa be a magasságot úgy, hogy a mágnes és a CAP széle közötti távolság 1 és 1,5 cm között legyen. Ennek elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a mágnes megfelelően csatlakoztassa a nádkapcsolót. Ragassza fel a lemezt instant ragasztóval és kalcium -hidrogén -karbonáttal, amennyire csak lehetséges.

Szerelje fel a két darabot úgy, hogy a szélrózsa északi részét a 0 kapcsolóhoz igazítja (északot jelöli), és bilincs segítségével csatlakoztassa őket. Ne használjon ragasztót, mert sokszor kell illesztenie és kalibrálnia, mielőtt teljesen készen állna.

Nézze meg a képeket a végső megoldás megtekintéséhez.

6. lépés: A szélmérő kiürítése

A tartó felszerelése

Fogja meg a 2 műanyag fedelet, és ragasztja fel azonnali ragasztóval. Fúrjon 4 lyukat a fedelekbe az ábra szerint. Ragasszon fa vagy alumínium pálcákat minden lyukba. Vágja le a 2 pingponggolyót a közepére, és ragassza mindegyiket a rudak végére, mindezt a homorú résszel azonos oldalra. A hozzávetőleges méréseket a diagram mutatja.

Készítsen egy lyukat a CAP közepén 2,5 cm -re a golyóscsapágy átmérőjével. Azonnali ragasztóval ragassza fel a fedélre. A szódabikarbónát is nagyon óvatosan használja.

Helyezze be az alumíniumcsövet a golyóscsapágyba kompatibilis magasságban (lásd a fotót). Ha nincs megfelelően beállítva, óvatosan tegyen egy ragasztócseppet.

A Hall -modul felszerelése

A KAP szélén készítsen egy kis lyukat, hogy áthaladjon a Hall -érzékelő fején.

Ragassza a neodímium mágnest a fotó szerint a műanyag kupakok oldalára.

Az érzékelőmodul csatlakoztatásához használja a 3 különböző színű vezetéket.

Helyezze be a Hall -modult, és irányítsa az érzékelőt a mágnes felé 2–4 mm távolságra. Ellenőrizze, hogy a tengely forgása nem érinti -e a mágnest az érzékelővel.

Használjon 3,7 V -os elemet annak ellenőrzésére, hogy a modul reagál -e a mágnes megközelítésére azáltal, hogy a LED -et minden érintkezőre fordítja. Ha a led bekapcsol, minden rendben van. Ha nem, helyezze az érzékelőt közelebb a mágneshez, amíg a LED be nem kapcsol.

Ha minden rendben van, rögzítse a modult a tartóba ragasztócsepp segítségével.

Végül a rúd másik vége ragasztóval és szódabikarbónával beragad a műanyag fedélbe, beállítva a megfelelő magasságot.

A vezetékek azonosítása

Azonosítsa az összes kábelt - VCC, GND és Signal -, hogy megkönnyítse a kapcsolatot a nodemcu -val.

7. lépés: Összerakás

Most a két eszközt összekapcsolhatja a "T" csatlakozó és egy darab PVC cső segítségével, amint a képen látható. Ne használjon ragasztót, mert ha valamilyen beállításra vagy karbantartásra van szükség, az nem lehetséges. Kis lyukakat készítettem, és csavarokkal rögzítettem őket. Vezesse át a 2 eszköz kábeleit a csövön. Mivel az anemométert a ház tetejére kell felszerelni, 3 méteres kábeleket is készítettem a beltérben telepítendő nodemcu -hoz.

8. lépés: A Nodemcu csatlakoztatása és a telepítés

Az ábrák az egyes kábelek helyes csatlakoztatását mutatják. A működés teszteléséhez 0,96 -os OLED képernyőt használtam a mérések leolvasásához és annak helyességének ellenőrzéséhez, csatlakoztassa az OLED -et a következő módon:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC és GND

A mennyezetre szereléskor az egyetlen gond az, hogy az egész készüléket a megfelelő szinten tartsa. Ehhez használjon buborékszintet és sok nagy csavart. És ne felejtse el a szélsebességmérő északi részét az iránytű földrajzi északi részére címezni. Ellenkező esetben a szél iránya nem felel meg a valóságnak.

És ennyi. A következő bejegyzésben elmagyarázom az Arduino IDE segítségével a nodemcu -ba betöltendő vázlatot.

Ha kétségei vannak, ne habozzon kapcsolatba lépni velem.

Üdvözlettel

Fődíj az IoT Challenge -ben