چگونه می توان با استفاده از کلیدهای نی ، سنسور جلوه هال و برخی ضایعات در Nodemcu بادسنج خود را بسازید. - قسمت 1 - سخت افزار: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

معرفی

از زمان شروع کار با آردوینو و فرهنگ ساز ، من دوست داشتم دستگاه های مفیدی را با استفاده از قطعات ناخواسته و ضایعات مانند درب بطری ، قطعات PVC ، قوطی های نوشیدنی و غیره بسازم. دوست دارم به هر قطعه یا هر قطعه ای زندگی دوباره بدهم. مواد بخش عمده ای از مواد مورد استفاده در اینجا قراضه از برخی تجهیزات برداشته شده و بازیافت می شوند

وقتی پروژه ایستگاه هواشناسی را برای خودم شروع کردم ، متوجه شدم که اندازه گیری شدت و جهت باد بسیار آسان یا ارزان نخواهد بود. پس از چندین ماه ، این پروژه را به شما ارائه می دهم که بیشتر از مواد بازیافتی و قطعات الکترونیکی بسیار ارزان استفاده می کند که به راحتی در هر فروشگاه الکترونیکی یافت می شود.

این پست دارای 2 قسمت است

قسمت 1 - ساخت دستگاه های بادسنج و جهت پره باد.

قسمت 2 - طرح با استفاده از Arduino IDE برای Esp8266 Nodemcu و انتقال به ThingSpeak.

برای آگاهی از راه حل نهایی ، ویدیو را مشاهده کنید.

چگونه می توان بادسنج خود را با استفاده از سنسور جلوه Hall و کلیدهای نی ایجاد کرد

شرح پروژه

بادسنج دستگاهی است که می تواند سرعت باد و جهت آن را اندازه گیری کند. با استفاده از سنسور جلوه هال می توانیم تعداد چرخش فنجان ها را در یک بازه زمانی مشخص کنیم. شدت باد متناسب با سرعت چرخش محور است. با برخی معادلات فیزیک ساده ، می توانید سرعت خطی باد را در آن لحظه تعیین کنید. همه آنها را در قسمت 2 توضیح می دهیم.

و جهت باد را از طریق شیشه جلو با آهنربای نئودیمیوم و کلیدهای نی اندازه گیری می کنیم. نقاط پره در جهت باد و آهن ربای متصل به آن ، سوئیچ های نی را به یکدیگر متصل می کند تا جریان الکتریکی از اتصال (یا اتصالات) عبور کند. مدارهایی که دارای جریان مثبت هستند جهت باد را مانند قطب نما نشان می دهند.

ما 8 مدار داریم که 16 جهت را شبیه سازی می کند: 4 کاردینال و 4 نقطه وثیقه هنگامی که 1 سوئیچ فعال است (N ، NE ، E ، SE ، S ، SW ، W ، NW) و هنگامی که 2 سوئیچ به طور همزمان فعال می شوند ، 8 وثیقه فرعی داریم. نقاط (NNE ، ENE ، ESE ، SSE ، SSW ، WSW ، WNW ، NNW).

سرعت و جهت باد با یک طرح در nodemcu محاسبه و تعیین می شود. اما این در قسمت 2 توضیح داده می شود. حالا بیایید به مونتاژ سخت افزار برویم.

سلب مسئولیت: این بادسنج نباید برای اهداف حرفه ای استفاده شود. فقط برای مصارف دانشگاهی یا خانگی است.

توجه: انگلیسی زبان طبیعی من نیست. اگر خطاهای دستوری را پیدا کردید که مانع درک پروژه می شود ، لطفاً به من اطلاع دهید تا آنها را اصلاح کنم. خیلی ممنونم.

مرحله 1: صورتحساب مواد

باد پره

8 عدد کلید Reed

مقاومتهای 8 * 10 کیلو اهم

لوله پی وی سی 10 سانتی متری

2 سرپوش PVC به قطر 5 سانتیمتر

1 درپوش PVC به قطر 2.5 سانتی متر

1 Multiplexer آنالوگ CD4051

1 عدد دیسک پلاستیکی

قطعه پلاستیکی قوی 20 در 20

1 آهنربای نئودیمیوم (ابعاد آهنربا باید اجازه دهد دو کلید به طور همزمان متصل شوند. اندازه من 0.5 0.5 0.5 سانتی متر است و خوب کار می کند.)

10 رنگ سیم مختلف

1 PCB عمومی

1 بلبرینگ با قطر یکسان لوله های آلومینیومی

1 لوله آلومینیومی تقریباً 20 سانتی متر

1 لوله آلومینیومی تقریباً 10 سانتی متر

1 گیره شلنگ

جرم اپوکسی

چسب فوری - سیانوآکریلات و بی کربنات سدیم

بادسنج

2 توپ پینگ پنگ

4 چوب چوبی یا آلومینیومی تقریباً 12 سانتی متر

1 بلبرینگ

1 لوله آلومینیومی تقریبا 5 سانتی متر

3 قطعه سیم در رنگ های مختلف

سنسور 1 سالن SS49E

1 آهنربای نئودیمیوم

توده اپوکسی و چسب فوری - سیانوآکریلات و بی کربنات سدیم

2 شیر پلاستیکی تقریباً 3 قطر 5 سانتی متر

1 درپوش پی وی سی و لوله پی وی سی 5 سانتی متری

1 درپوش PVC به قطر 2.5 سانتی متر

• نودمکو
• قاب پلاستیکی برای پروژه های الکترونیکی
• آهن لحیم کاری
• 1 لوله PVC تقریباً 2 متر و اتصال PVC "T"
• 1 پی وی سی اتصال 90 درجه
• منبع تغذیه 5 ولت (من از پنل خورشیدی استفاده می کنم)

مرحله 2: مونتاژ Wind Vane Rosetta

سوئیچ و مقاومت Reed نصب شده بر روی PCB

PCB عمومی را به شکل دایره ای با قطر کمی کوچکتر از PVC CAP ببرید زیرا وقتی آماده شد در آن جا می شود.

پاهای سوئیچ نی را در 90 درجه خم کنید تا با احتیاط در PCB قرار گیرد تا شیشه محافظ شکسته نشود. ایده آل 3 میلی متر با شیشه فاصله دارد. مطابق نمودار ، هر سوئیچ نی را نصب کنید. هر کدام را از 0 تا 7 به عنوان نمودار شماره گذاری کنید. هنگام اتصال پایانه ها به مالتی پلکسر ، شناسایی صحیح مهم خواهد بود. برای لحیم کاری آنها روی صفحه از لحیم کاری استفاده کنید.

هر مقاومت را به عنوان نمودار قرار دهید که در آن یکی از پایانه ها در یکی از پایانه های سوئیچ نی لحیم می شود و دیگری در همه مقاومت ها که در مرکز PCB قرار دارند مشترک است.

یک کابل مسی را که همه پایانه های خارجی کلیدهای نی را به هم متصل می کند ، لحیم کنید و دو مورد آخر را بدون اتصال باقی بگذارید. مثل انگشتر. ترتیب جوشکاری مهم نیست.

در محل اتصال هر مقاومت و سوئیچ نی سیم لحیم کاری هر رنگ. آنها 8 متفاوت هستند. سیم قرمز را به حلقه مسی سوئیچ های نی به عنوان مثبت و سیم سیاه را به محل اتصال همه مقاومت ها در مرکز "روزتا" ، به عنوان منفی ، لحیم کنید.

به نمودارها نگاه کنید و مراقب باشید که شماره کابل ها را برای اتصال به مالتی پلکسر حفظ کنید.

قبل از مونتاژ اتصالات را آزمایش کنید

قبل از شروع مونتاژ ، پیشنهاد می کنم اتصالات را آزمایش کنید. از لامپ led ، باتری 18650 3.7 V ، آهنربای نئودیمیوم و کابل هایی با پنجه تمساح استفاده کنید. باتری را به پایانه های VCC و GND و کابل تمساح در GND با انتهای دیگر منفی منفی led وصل کنید (از یک کابل آبی استفاده کنید که نیازی به مقاومت ندارد). کابل دیگر را به مثبت led و دیگری را به هر کابل متصل به سوئیچ ها وصل کنید. حالا آهنربا را از لبه بیرونی کلید متصل عبور دهید. اگر led روشن شود ، مشکلی نیست. اگر روشن نشد ، جوش ها را بررسی کنید. برای آزمایش همزمان دو اتصال ، از کابل دیگر و led دیگر به طور همزمان استفاده کنید. هنگام عبور آهنربا بین دو سوئیچ ، دو LED باید روشن شود. ضروری است که هر دو LED به طور همزمان روشن شوند تا سیگنال الکتریکی بتواند نقاط فرعی قطب نما مانند ENE ، ESE ، SSW ، NNW و غیره را نشان دهد.

مرحله 3: اتصال به CD4051 Multiplexer

CD4051 مولتی پلکسر آنالوگ

مولتی پلکسرها مدارهای ترکیبی با چندین ورودی و خروجی داده واحد هستند. آنها مجهز به ورودی های کنترلی هستند که قادر به انتخاب یک و تنها یکی از ورودی های داده هستند تا امکان انتقال آنها از ورودی انتخاب شده به خروجی مذکور را فراهم کنند.

اگر از عملکرد CD4051 اطلاع ندارید ، توصیه می کنم برگه داده ای را که می توانید در وب پیدا کنید بخوانید. به طور خلاصه ، 4051 دارای 8 ورودی آنالوگ با شماره های 0 تا 7 ، 3 و پایه های A ، B و C است که به طور ترکیبی به شما اجازه می دهد ورودی ها را بخوانید و مشخص کنید که کدام خروجی آنالوگ در حال اتصال است. در هر قرائت ، نرم افزار تجزیه و تحلیل می کند که کدام اتصالات با جریان مثبت هستند و جهت مربوط به باد را نشان می دهد. این موضوع در قسمت 2 پست به تفصیل توضیح داده شده است. برای مشاهده نحوه اتصال رزتا به مالتی پلکسر به نمودار توجه کنید.

اتصال به Nodemcu

برای اتصال Nodemcu به 8 کابل نیاز داریم. نمودار را ببینید.

1 جفت سیم مثبت (قرمز) و زمینی (مشکی) که جریان را به رزتا می دهند

1 جفت کابل مثبت (قرمز) و زمینی (مشکی) که جریان را برای CD4051 تأمین می کند

1 کابل برای خروجی آنالوگ A0 (خاکستری)

1 کابل برای ورودی دیجیتال پین A = D5 (آبی)

1 کابل برای ورودی دیجیتال پین B = D4 (سبز)

1 کابل برای ورودی دیجیتال پین C = D3 (زرد)

من برای تسهیل مونتاژ نهایی از یک کابل تلفن 10 سیم با رنگ های مختلف استفاده کردم.

برای تسهیل مونتاژ نهایی ، هر یک از کابل ها را با آدرس مربوطه مشخص کنید.

مرحله 4: همه چیز را در پایه PVC نصب کنید

نصب پشتیبانی

CAP قطر 5 سانتی متر PVC ، یک تکه لوله PVC و CAP قطر 2.5 سانتی متر را بردارید و مطابق عکس همه آنها را با چسب فوری بچسبانید. همچنین می توانید سوراخی با قطر لوله ایجاد کنید تا ارتباط بین قطعات را بهبود ببخشید. بعد از چسباندن همه قطعات ، چسب بیشتری روی لبه های چسبیده هر قطعه بمالید و بلافاصله با جوش شیرین بپوشانید. هنگام خشک کردن چسب ، سختی بسیار خوبی خواهید داشت.

شما همچنین باید سیلیکون را روی لبه CAP بچسبانید که باعث می شود اتحاد بین 2 CAP بسته شود و اتصالات روزتا را تسهیل کند. بگذارید قبل از ادامه خشک شوند.

روزتا را که روی قطعه نگهدارنده نصب شده است با دقت وارد کنید و محکم در لبه CAP قرار گیرد. به یاد داشته باشید که ما CAP دوم را بالاتر از این نصب می کنیم. با راه حل نهایی به عکس نگاه کنید. و لطفاً هر یک از کابل ها را برای تسهیل ارتباط با nodemcu مشخص کنید.

مرحله 5: نصب پره

نصب ساختار پره

با شکل نشان داده شده در عکس ، یک اشاره گر با جرم اپوکسی بسازید. هنگامی که به درستی خشک شد قطعه را وزن کنید و مقدار را ذخیره کنید.

تکه پلاستیک را برداشته و به صورت متقارن قسمت پشتی پره را که جهت هدایت باد است برش دهید. وزن کنید و مقدار را ذخیره کنید.

یکی از لوله های آلومینیومی را بردارید و اشاره گر و پره هوا را با چسب فوری و همه قطعات در وسط ردیف کنید. همان کاری را که قبلاً با جوش شیرین انجام دادید ، سختی هر قسمت از قسمت چسب دار را افزایش دهید.

لوله دوم آلومینیومی را بردارید و بگذارید تعیین کنیم که در لوله دیگر کجا گیر کرده است. برای حفظ تعادل قطعه ، فاصله وزن پشت باید برابر با فاصله وزن اشاره گر باشد. (محاسبات نشان داده شده در نمودار را ببینید.) اندازه گیری فاصله باید کم و بیش به مرکز جرم هر قطعه انجام شود. از چسب فوری و جوش شیرین استفاده کنید.

در مرکز CAP با قطر بلبرینگ سوراخ ایجاد کنید. از چسب فوری برای چسباندن آن روی درب استفاده کنید. انتخاب بلبرینگ با قطر داخلی یکسان لوله آلومینیومی عمودی پره بسیار مهم است.

در نهایت ، دیسک پلاستیکی با قطر تقریبی 4.5 سانتی متر را بردارید و یک تکه فلز کوچک را روی لبه بچسبانید. عکس را مشاهده کنید به این ترتیب شما قادر خواهید بود آهنربای نئودیمیوم را "بچسبانید" و هنگام تنظیم دستگاه ، آن را تنظیم کنید. برای حدس زدن قرائت اندازه گیری ها می توان آن را در چند جهت حرکت داد.

دیسک پلاستیکی را با قسمت فلزی در همان جهت اشاره گر لوله آلومینیومی افقی قرار دهید. این برای آهنربا مهم است که همان جهت پره را نشان دهد.

برای تسهیل مونتاژ نهایی بادسنج و تراز کردن شمال پره با جغرافیای شمالی ، یک گل باد و چسب روی کلاهک بالای CAP چاپ کنید. دیسک در لوله آلومینیومی گیر می کند ، اما ابتدا لوله آلومینیومی را وارد بلبرینگ کرده و لوله آلومینیومی را داخل دیسک قرار دهید. ارتفاع را طوری تنظیم کنید که فاصله بین آهن ربا و لبه CAP بین 1 تا 1.5 سانتی متر باشد. این باید برای آهنربای کافی باشد تا سوئیچ نی را به درستی وصل کند. دیسک را با چسب فوری و بی کربنات کلسیم تا جای ممکن به صورت افقی بچسبانید.

دو قطعه را با هدایت شمال گل رز باد با تراز کلید 0 (نمایانگر شمال) سوار کرده و از گیره برای اتصال آنها استفاده کنید. از چسب استفاده نکنید زیرا قبل از اینکه کاملاً آماده باشید مجبور خواهید بود بارها متناسب و کالیبراسیون کنید.

عکسها را ببینید تا راه حل نهایی را ببینید.

مرحله 6: ضبط بادسنج

نصب پشتیبانی

2 درپوش پلاستیکی را برداشته و با چسب فوری بچسبانید. همانطور که در نمودار نشان داده شده است 4 سوراخ در درب ها ایجاد کنید. در هر سوراخ چوب یا چوب آلومینیومی بچسبانید. 2 توپ پینگ پنگ را از وسط برش دهید و هر کدام را در انتهای میله ها بچسبانید ، همه قسمت مقعر را برای یک طرف قرار دهید. اندازه گیری های تقریبی در نمودار نشان داده شده است.

در مرکز CAP با قطر بلبرینگ 2.5 سانتی متر سوراخ ایجاد کنید. از چسب فوری برای چسباندن آن روی درب استفاده کنید. از جوش شیرین نیز با احتیاط استفاده کنید.

لوله آلومینیومی را در بلبرینگ در ارتفاع سازگار وارد کنید (عکس را ببینید). اگر به درستی تنظیم نشده است ، قطره چسب را با دقت بریزید.

نصب ماژول Hall

در لبه CAP ، یک سوراخ کوچک ایجاد کنید تا از سر سنسور Hall عبور کنید.

مطابق عکس ، آهنربای نئودیمیوم را در کنار کلاه های پلاستیکی بچسبانید.

برای اتصال ماژول سنسور از 3 سیم رنگ مختلف استفاده کنید.

ماژول Hall را وارد کنید و سنسور را رو به آهنربا در فاصله 2 تا 4 میلی متر قرار دهید. بررسی کنید که آیا چرخش محور با سنسور به آهنربا ضربه نمی زند.

از یک باتری 3.7 ولت برای بررسی اینکه آیا ماژول با چرخاندن لامپ به هر مخاطب به نزدیک شدن آهنربا پاسخ می دهد ، استفاده کنید. اگر led روشن شود ، همه چیز خوب است. در غیر این صورت ، سنسور را به آهنربا نزدیک کنید تا LED روشن شود.

اگر همه چیز خوب است ، ماژول موجود در پشتیبانی را با استفاده از قطره چسب ثابت کنید.

در نهایت ، انتهای دیگر میله با چسب فوری و جوش شیرین در درب پلاستیکی گیر کرده و ارتفاع مناسب را تنظیم می کند.

شناسایی سیم ها

برای تسهیل اتصال با nodemcu ، تمام کابل ها - VCC ، GND و Signal را شناسایی کنید.

مرحله 7: همه را با هم ترکیب کنید

اکنون می توانید دو دستگاه را با هم با استفاده از اتصال "T" و یک تکه لوله PVC مطابق عکس نشان دهید. از چسب استفاده نکنید زیرا در صورت نیاز به تعدیل یا تعمیر و نگهداری امکان پذیر نخواهد بود. من سوراخ های کوچکی ایجاد کردم و از پیچ برای محکم نگه داشتن آنها استفاده کردم. کابل های 2 دستگاه را از لوله عبور دهید. از آنجا که بادسنج بر روی سقف خانه نصب می شود ، من همچنین کابل های 3 متری را برای اتصال آن به nodemcu که در داخل خانه نصب می شود ، ساختم.

مرحله 8: اتصال Nodemcu و نصب

نمودارها اتصال صحیح هر کابل را نشان می دهند. برای آزمایش عملکرد ، از یک صفحه نمایش OLED 0.96 اینچی برای خواندن اندازه گیری ها و تأیید صحت آنها استفاده کردم ، OLED را به این روش وصل کنید:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC و GND

برای نصب روی سقف تنها مراقبت این است که کل دستگاه را در سطح صحیح نگه دارید. برای این کار از سطح حباب و پیچ های بزرگ زیادی استفاده کنید. و فراموش نکنید که شمال بادسنج خود را برای شمال جغرافیایی قطب نما خود خطاب کنید. در غیر این صورت ، جهت باد با واقعیت مطابقت نخواهد داشت.

و این همه. در پست بعدی ، من طرح را برای بارگذاری در nodemcu با استفاده از Arduino IDE توضیح خواهم داد.

اگر شک دارید ، در تماس با من دریغ نکنید.

با احترام

جایزه بزرگ در چالش IoT