Arduino Pro-mini adatgyűjtő: 15 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Utasítások készítése a nyílt forráskódú pro-mini Arduino adatgyűjtőhöz

Jogi nyilatkozat: Az alábbi kialakítás és kód ingyenesen letölthető és használható, de egyáltalán nem vállal garanciát vagy garanciát.

Először is köszönetet kell mondanom és népszerűsítenem kell azokat a tehetséges embereket, akik inspirálták az adatgyűjtő ötletét, és hozzájárultak a használt kódhoz és érzékelőkhöz. Először is, az adatgyűjtő ötlete Edward Mallon nagyon jól megtervezett és jól megmagyarázott (sajnálom, hogy a bemutatónk nem olyan jó) adatgyűjtőjétől származik: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ arduin…

Másodszor, az itt használt nyílt forráskódú talajnedvesség-érzékelőket, valamint az azok működtetéséhez szükséges kódot/könyvtárat a Catnip Electronics tervezte és építette. Ezek kiváló minőségű és nagyon strapabíró érzékelők. Az alábbiakban tájékoztatást adunk arról, hogy hol lehet megvásárolni őket, és beszerezni a futtatáshoz szükséges kódot (köszönöm Ingo Fischer).

Lépés: Szükséges anyagok, eszközök, eszközök

Pro-mini Arduino tábla. Ehhez az alkalmazáshoz nyílt forráskódú (mint minden alkatrészünk) kínai gyártású pro-mini klónokat használunk (5V, 16MHz, ATmega 326 mikroprocesszor) (1a. Ábra). Ezeket a táblákat az Aliexpressen, az Ebay -en és hasonló weboldalakon lehet megvásárolni, kevesebb mint 2 dollárért. Más táblák azonban ugyanolyan könnyen használhatók (vegye figyelembe a szükséges érzékelők feszültségigényét, valamint a program memóriaigényét).

SD kártya és valós idejű óra (RTC) naplózó modul, amelyet a Deek-Robot (ID: 8122) adott ki (1b. Ábra). Ez a modul tartalmaz egy DS13072 RTC-t és micro-sd kártyaolvasót. Ezek a táblák kevesebb, mint 2 USD -ba kerülnek, és nagyon robusztusak.

Az Arduino nano (igen-„nano”) csavaros kapocs adapter szintén kihelyezte a Deek-Robotot, amelyet 2 USD-nál kevesebbért lehet megvásárolni az Aliexpress-től vagy hasonlóktól (1c. Ábra). Mint láthatja, egyszerűen szeretjük az Aliexpress -t.

22 méteres tömörmagos szigetelt huzal (1d. Ábra).

Adatgyűjtő doboz (1e. Ábra). „Kutatási minőségű” dobozokat használunk, de az olcsó műanyag edények a legtöbb esetben tökéletesen működnek.

Elemtartó 4 db AA NiMh elemhez (1f. Ábra). Ezek megvásárolhatók az Aliexpress -en kb. 0,20 dollár (igen - 20 cent). Ne pazarolja a pénzét drágább elemtartókra.

6V, kb 1W napelem. Aliexpress -en vásárolható meg, kevesebb mint 2 dollárért.

Forrasztópáka, forrasztópáka és múlt típusú fluxus.

Ragasztópisztoly.

2. lépés: Utasítások készítése

Az elkészítéshez szükséges idő: kb. 30-60 perc.

Készítse elő a nanokapocs adaptert a forrasztáshoz.

E bemutatás céljából előkészítjük a nano csavaros csatlakozó adaptert, amely megkönnyíti három I2C talajnedvesség -érzékelő csatlakoztatását. Azonban egy kis kreativitással a csavaros sorkapcsokat különféle módon lehet előkészíteni, hogy megkönnyítsék a többi eszközt. Ha nem tudja, mi az I2C, nézze meg az alábbi webhelyeket:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

A nanocsavaros adapterek használatának ötlete Edward Mallon csodálatos adatgyűjtő tervezéséből származik:

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

Vágja le a nyomokat a csavaros csatlakozó hátoldalán a nagy és kis csapok között a 3., 5., 9., 10. és 11. pozícióban (a terminál tetejétől számítva) (2. ábra). Ezek a nyomok megfelelnek az „RST”, „A7”, „A3”, „A2” és „A1” címkéknek a csavaros csatlakozón. A nyomok levágása sokkal könnyebb, ha rendelkezik „Dremel” típusú szerszámmal, de ha nincs, akkor egy kis kés könnyen működik. Ne vágja magát! Ne feledje, hogy a csavaros csatlakozón és a pro-mini-n lévő címkék nem egyformák (a nano és a pro-mini különböző helyeken van néhány csap). Ez az egyik kényelmetlensége ennek a kialakításnak, de elég egyszerű, ha befejezte, ha szeretné, újra címkézni a sorkapocs kártyát.

Óvatosan kaparja le (Dremel vagy kis kés segítségével) a vékony epoxi réteget közvetlenül a 9, 10 és 11 nagy csapok mellett („A3”, „A2”, „A1” felirattal a nanocsatlakozón) (2. ábra). Az epoxi alatt látható rézbevonat az Arduino pro-mini táblához van földelve. Ezt a kitett részt később a szomszédos csapokhoz forrasztjuk, így három földelt csavaros csatlakozót biztosítunk.

3. lépés: Utasítások készítése

Vágjon le 8 darab 8 cm hosszú szigetelt 22-es drótot, és csavarjon le kb. 5 mm-es szigetelést az egyik végéről és 3 mm-re a másik végétől. Javasoljuk, hogy szilárd magot használjon.

Vegyünk négy ilyen vezetéket, hajlítsuk egyik végüket 90 fokban (a végét 5 mm -es vagy szabad huzallal), és forrasztjuk * át * (azaz összekötjük az összes csapot nagy mennyiségű forrasztóval és fluxussal) a következő pontokhoz:

1. vezeték: nagy 3, 4 és 5 érintkezők („RST”, „5V”, „A7” felirattal a nanocsatlakozón). Ezt a három csavaros kapocsot három VCC sorkapcsokká alakítjuk át (3. ábra).

4. lépés: Utasítások készítése

2. vezeték: nagy 9, 10 és 11 csapok („A3”, „A2”, „A1” feliratú a nanocsatlakozón), valamint a korábban felfedett rézbevonat. Használjon sok forrasztót. Ne aggódjon, ha zavarosnak tűnik. Ezt a három csavaros kapocsot három földelő (-) csatlakozóvá alakítjuk (4. ábra).

5. lépés: Utasítások készítése

3. vezeték: nagy 13, 14 és 15 csapok („REF”, „3V3”, „D13” felirattal a nanocsatlakozón). Ezt a három csavaros terminált három A5 SCL terminálra módosítjuk az I2C kommunikációhoz (5. ábra).

6. lépés: Utasítások készítése

4. vezeték: nagy 28, 29 és 30 csapok („D10”, „D11”, „D12” felirattal a nanocsatlakozón). Ezt a három csavaros csatlakozót három A4 -es SDA terminálra módosítjuk az I2C kommunikációhoz (6. ábra).

7. lépés: Utasítások készítése

Forrasztjon egy vezetéket a kicsi (még egyszer mondom - kicsi) 9, 10 és 11 csapokhoz („A3”, „A2”, „A1” felirattal a nanocsatlakozón) (7. ábra).

8. lépés: Utasítások készítése

Forrasztó

a fennmaradó vezetéket a 22 nagy csaphoz („D4” jelzéssel a nanocsatlakozón) (8. ábra).

9. lépés: Utasítások készítése

Forrasztja minden vezeték szabad végét a megfelelő tűlyukakba a Deek-Robot adatgyűjtő pajzsán (9. ábra):

nagy csap "RST+5V+A7" az 5V -os tűlyukhoz

nagy 'A3+A2+A1' csap a GND csap furatához

kis 'A3' csap az SCK csap furatához

kicsi „A2” csap a MISO tűlyukhoz

kis 'A1' csap a MOSI tűlyukhoz

nagy 'REF+3V3+D13' csap az SCL csap furatához

nagy „D10+D11+D12” csap az SDA csap furatához

és a nagy „D4” csap a CS csap furatához

10. lépés: Utasítások készítése

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a nano címkéket itt csak a könnyű csatlakoztatás érdekében adjuk meg. Ezek a címkék nem felelnek meg a pro-mini tábla csapjainak, miután behelyezték a csavaros csatlakozóba.

Forrasztjon két 6 cm hosszú vezetéket az A4-es és A5-ös lyukakba a pro-mini tábla aljáról (10. ábra).

11. lépés: Utasítások készítése

Forrasztja a csapokat a pro-mini kártyához, és helyezze be a kész csavaros kapocsba. Ne felejtse el behelyezni az A5 és A4 vezetékeket a nano kártya D12 (A4) és D13 (A5) csatlakozóiba. Mindig ne feledje, hogy az Arduino és a csavaros kapocscímkék csapjai nem pontosan illeszkednek (a pro-mini és a nano táblák különböző tűelrendezésűek).

Helyezzen be egy CR 1220 elemet és micro-sd kártyát a naplózó táblába. 15 GB -nál kisebb kapacitású SD -kártyákat használunk, mivel nagyobb kapacitású kártyákkal volt gondunk. A kártyákat FAT32 formátumra használjuk.

Végül fedje le az összes forrasztott kötést és rögzítse az összes vezetéket a kapocslaphoz forró ragasztóval.

A tábla most használatra kész. A kész táblának most így kell kinéznie: 11. ábra.

12. lépés: Az adatgyűjtő beállítása terepi használatra

Annak érdekében, hogy az adatgyűjtő ne boruljon fel az adatgyűjtő dobozba, és könnyen hozzáférhessen a kommunikációs csapokhoz, javasoljuk egy stabilizáló platform létrehozását. A platform az elektronikát is legalább néhány centiméterre tartja a doboz aljától, árvíz esetén. 1,5 mm-es akrillemezt használunk, és 4 mm-es csavarokkal, anyákkal és alátétekkel csatlakoztatjuk az adatgyűjtőhöz (12. ábra).

13. lépés:

Nyílt forrású I2C kapacitás típusú talajnedvesség-érzékelőket használunk. A Catnip Electronics -től vásároljuk őket (az alábbi weboldal). Megvásárolhatók a Tindie -n, és körülbelül 9 USD -ba kerülnek a standard modellhez, és körülbelül 22 USD -ba a strapabíró modellhez. A terepkísérletekben a strapabíró verziót használtuk. Nagyon robusztusak, és hasonló teljesítményt kínálnak, mint sokkal drágább kereskedelmi alternatívák (senkit nem helyezünk a Front Streetre, de valószínűleg ismeri a szokásos gyanúsítottakat).

Az oktatóanyagban bemutatott Catnip Electronics I2C érzékelő:

vásároljon itt:

arduino könyvtár:

arduino könyvtár a Githubon:

Csatlakoztassa az I2C érzékelő sárga vezetékét az egyik A5 csavaros csatlakozóhoz. Csatlakoztassa az I2C érzékelő zöld vezetékét az egyik A4 -es csatlakozóhoz. Az érzékelő vörös és fekete vezetékei a VCC, illetve a földelőkapcsokhoz mennek.

Helyezzen négy feltöltött NiMh akkumulátort az elemtartóba. Csatlakoztassa a piros (+) vezetéket az adatgyűjtő RAW-tűjéhez (azaz a pro-mini kártya RAW-tűjéhez) (de lásd az alábbi „energiatakarékos” részt). Csatlakoztassa a fekete (-) vezetéket az adatgyűjtő egyik földelőcsapjához.

Hosszú távú szántóföldi használathoz csatlakoztasson egy 6 V-os 1 W-os napelemet a naplózóhoz. A napelemet az adatgyűjtő futtatására és az akkumulátor feltöltésére használják napközben, és felhős ég alatt is működik (bár a hó problémát jelent).

Először forrasztjon egy ~ 2A Schottky diódát a napelem pozitív pólusára. Ez megakadályozza az áram visszaáramlását a napelembe, ha nincs napsugárzás. Ne felejtse el ezt megtenni, különben hamarosan lemerülnek az elemek.

Csatlakoztassa a (+) csatlakozót a napelemről (azaz a diódáról) a naplózó RAW csapjához (azaz a RAW csap a pro-mini-hez), és a (-) terminált a napelemről az egyik földhöz terminálok a naplózón.

Ez a beállítás lehetővé teszi, hogy a pro-mini panel beépített feszültségszabályozója szabályozza a napelemből és az akkumulátorból érkező feszültséget. Most… azt mondom, hogy ez nem ideális beállítás a NiMh akkumulátorok töltésére (nehéz még tökéletes körülmények között is). Az általunk használt napelemek azonban teljes napsütéses körülmények között körülbelül 150 mA-t bocsátanak ki, ami körülbelül 0,06 C-nak felel meg (C = az akkumulátor kapacitása), ami számunkra bebizonyította, hogy egyszerű, biztonságos és megbízható töltési módszer fakitermelőink számára. Coloradóban akár egy évig is így futottak a mezőn. Azonban kérjük, tekintse meg a felelősséget kizáró nyilatkozatot - naplózóinkra semmilyen garancia és garancia nem vonatkozik. Bármikor, amikor elemeket vagy napelemeket használ a területen, fennáll a tűzveszély kockázata. Légy óvatos. Használja ezt a kialakítást saját felelősségére!

Rögzítse az adatgyűjtőt és az akkumulátort egy időjárásálló dobozban (13. ábra).

14. lépés: Energiatakarékosság

Gyakran letiltjuk a tápellátás LED-jeit mind a pro-mini, mind az adatgyűjtő táblákon. A LED -ek nyomai borotvapengével óvatosan levághatók (lásd az alábbi linket). Minden LED körülbelül 2,5 mA áramot fogyaszt 5 V feszültség mellett (link alább). Sok alkalmazás esetében azonban ez az energiaveszteség elhanyagolható lesz, és a kutató egyszerűen elhagyhatja a tápellátás LED -jeit.

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

Futtatjuk a „LowPower.h” könyvtárat is („rocketscream”; link alább), amely nagyon könnyen használható, és jelentősen csökkenti a naplózási intervallumok közötti energiafogyasztást.

github.com/rocketscream/Low-Power

Miután eltávolította a tápfeszültségjelző LED-eket a pro-mini-ből és az adatgyűjtő tábláról, és futtatta a LowPower.h könyvtárat (lásd az alábbi „kódot”), a naplózó kb. 1 mA áram 5 V -nál alvás közben. Három I2C érzékelőt egyidejűleg futtatva a naplózó alvó üzemmódban (a mintavételi iterációk között) kb. 4,5mA fogyaszt 5 V -nál, és kb. 80mA mintavételkor. Mivel azonban a mintavétel nagyon gyorsan és meglehetősen ritkán történik, a 80 mA áramfelvétel nem járul hozzá jelentős mértékben az akkumulátor lemerüléséhez.

Több energiát takaríthat meg, ha nem használ napelemeket, ha az (+) akkumulátor kivezetését közvetlenül a naplózó VCC csapjához csatlakoztatja. Ha azonban közvetlenül a VCC-hez csatlakozik, nem pedig a RAW-tűhöz, akkor elkerülhető a fedélzeti feszültségszabályozó, és az érzékelőkhöz való áram közel sem lesz olyan állandó, mint ha a szabályozón keresztül vezetnék. Például a feszültség csökken, ahogy az akkumulátor napok és hetek alatt lemerül, és sok esetben ez jelentős eltéréseket eredményez az érzékelő leolvasásában (attól függően, hogy milyen érzékelőket használ). Ne csatlakoztasson napelemeket közvetlenül a VCC -hez.

15. lépés: Kód

Két vázlatot tartalmazunk az adatgyűjtő futtatásához három I2C talajnedvesség-érzékelővel. Az első „logger_sketch” vázlat minden érzékelőből mintát vesz, és 30 percenként naplózza a kapacitás- és hőmérsékletadatokat az SD -kártyára (de a felhasználó könnyen megváltoztathatja). A második „ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress” vázlat lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy különböző I2C címeket rendeljen az egyes érzékelőkhöz, hogy azokat az adatgyűjtő egyidejűleg használhassa. A 'logger_sketch' címei a 25., 26. és 27. sorban módosíthatók. Az érzékelő futtatásához szükséges könyvtárak megtalálhatók a Githubon.