رصدخانه ساده داخلی: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

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

این پروژه به شما نشان می دهد که چگونه می توانید با برخی از سنسورهای موجود و به آسانی یک رصدخانه ساده بسازید. در واقع ، من این را برای یکی از شاگردانم ساختم. دانش آموز می خواهد ببیند نور خورشید چگونه بر دما و رطوبت اتاق تأثیر می گذارد. مقادیر فیزیکی مورد علاقه در این پروژه عبارتند از (1) شدت نور ، (2) رطوبت ، (3) دما و (4) فشار هوا. با داشتن این اطلاعات ، می توانید سیستم ها یا دستگاه های دیگری را برای کنترل تهویه مطبوع ، مرطوب کننده یا بخاری برای ایجاد محیط راحت اتاق بسازید.

مرحله 1: آماده سازی سنسورها

می توانید مدار را با سنسورهای زیر بسازید یا به سادگی بردهای ماژول آن سنسورها یا برد ماژول را خریداری کنید.

1. سنسور نور محیط TEMT6000 (PDF Datasheet)

2. فشار و دما BMP085 یا BMP180 (*آنها محصولات قدیمی هستند ، ممکن است لازم باشد جایگزین های دیگری نیز بیابید) (سند یادگیری از Adafruit)

3. سنسور دما و رطوبت DHT11 (سند یادگیری از Adafruit)

4. سنسور نور UV GUVA-S12SD (Datasheet PDF)

برای استفاده از حسگرها ، پیوندهای مرجعی را ضمیمه کرده ام. ممکن است برخی از آموزشها و منابع مفید را در اینترنت پیدا کنید.

مرحله 2: آماده سازی پردازنده اصلی

من برد Arduino Uno را برای تست سیستم و کدنویسی انتخاب کرده ام. با این حال ، متوجه شدم که atmega328P حافظه کافی برای ذخیره و اجرای کد در صورت اضافه شدن سنسورهای دیگر ندارد. بنابراین ، توصیه می کنم در صورت نیاز به بیش از 4 سنسور می توانید از برد آردوینو atmega2560 استفاده کنید.

میکرو کنترلر (MCU):

· برد Atmega328P برای آردوینو

· یا برد Atmega2560 برای آردوینو

مرحله 3: آماده سازی سیستم

من می خواهم برخی از خصوصیات فیزیکی را در فضای باز و داخل ساختمان اندازه گیری کنم. در نهایت ، سنسورهای زیر را به یک برد Atmega2560 وصل کردم.

محیط داخلی:

1. فشار و دما BMP180 x 1 عدد

2. سنسور دما و رطوبت DHT11 x 1 عدد

محیط بیرون:

1. سنسور نور محیط TEMT6000 x 1 عدد

2. فشار و دما BMP085 x 1 عدد

3. سنسور دما و رطوبت DHT11 x 1 عدد

4. سنسور نور UV GUVA-S12SD x 1 عدد

ممکن است متوجه شوید که من از سنسورهای مختلف برای اندازه گیری فشار استفاده کردم. فقط به این دلیل است که هنگام ساختن مدار ، ماژول BMP180 را ندارم. توصیه می کنم در صورت نیاز به اندازه گیری دقیق و مقایسه عادلانه ، از سنسورهای مشابه استفاده کنید.

مرحله 4: آماده سازی ثبت اطلاعات

علاوه بر این ، من می خواهم دستگاه اطلاعات را بدون اتصال به کامپیوتر ذخیره کند. من یک ماژول ثبت اطلاعات با یک ساعت زمان واقعی اضافه کردم. موارد زیر موارد مربوط به ورود اطلاعات و اتصال سیم است.

· کارت SD

· باتری سکه ای CR1220

· ماژول ثبت اطلاعات برای آردوینو (سند یادگیری از Adafruit)

مرحله 5: آماده سازی ابزارها

موارد زیر برخی از ابزارها یا دستگاههایی هستند که برای ایجاد مدار مورد نیاز است.

• ابزار بسته بندی 30AWG
• آهن لحیم کاری
• سیم لحیم کاری (بدون سرب)
• تخته نان
• هدرهای 2.54 میلی متری
• سیم های بلوز
• سیم پیچیدن (30AWG)
• چسب گرم
• چاپ سه بعدی (در صورت نیاز به کیف برای دستگاه خود)
• Arduino IDE (برای برنامه ریزی برد کنترل کننده میکرو به این مورد نیاز داریم)

مرحله 6: ساعت واقعی DS1307 (RTC) را بر روی ماژول ثبت اطلاعات بازنشانی کنید

من می خواهم از داده ها برای آزمایش علمی استفاده کنم. بنابراین ، زمان اندازه گیری صحیح برای تجزیه و تحلیل داده ها مهم است. استفاده از تابع تاخیر () در برنامه نویسی خطای اندازه گیری را در تغییر زمان ایجاد می کند. برعکس ، من نمی دانم چگونه می توان اندازه گیری دقیق زمان واقعی را فقط بر روی پلت فرم آردوینو انجام داد. برای جلوگیری از خطای زمان نمونه برداری یا به حداقل رساندن خطای اندازه گیری ، می خواهم هر نمونه اندازه گیری را با یک رکورد زمان تهیه کنم. خوشبختانه ماژول ثبت داده ها دارای ساعت زمان واقعی (RTC) است. ما می توانیم از آن برای خروج زمان نمونه گیری داده ها استفاده کنیم.

برای استفاده از RTC ، دستورالعمل (پیوند) را برای تنظیم مجدد RTC دنبال می کنم. توصیه می کنم ابتدا این کار را با برد Arduino Uno انجام دهید. به این دلیل است که هنگام استفاده از برد Atmega2560 باید مدار را تغییر دهید (اتصال I2C متفاوت است). پس از تنظیم RTC ، نباید باتری cr1220 را خارج کنید. در همین حال ، لطفاً قبل از ثبت اطلاعات ، وضعیت باتری را بررسی کنید.

مرحله 7: اتصال

اندازه گیری داخلی و خارجی را جدا کرده ام. بنابراین ، من دو سرصفحه برای اتصال دو گروه مختلف حسگر ایجاد کرده ام. من از فضای خالی در ماژول ثبت اطلاعات برای نصب هدرها استفاده کردم. برای تکمیل اتصال مدار ، از لحیم کاری و بسته بندی استفاده می کنم. فرایند بسته بندی تمیز و مفید است ، در حالی که اتصال لحیم کاری محکم و محکم است. می توانید یک روش راحت برای ساخت مدار انتخاب کنید. اگر از برد Atmega2560 استفاده می کنید ، مطمئن شوید که یک اتصال پرش برای پین های SDA و SCL ایجاد کرده اید. اتصال RTC روی سپر ثبت اطلاعات باید دوباره متصل شود.

برای اتصال سنسورها ، هدرها را روی ماژول های سنسور لحیم کردم و سپس از سیم پیچ برای اتصال همه سنسورها به هدرها استفاده کردم. هنگامی که از ماژول های خروجی سنسور استفاده می کنید ، توصیه کردم که ولتاژ کار را با دقت بررسی کنید. برخی از ماژول های حسگر هر دو ورودی 5 ولت و 3.3 ولت را می پذیرند ، اما برخی از آنها فقط از 5 ولت یا 3.3 ولت استفاده نمی کنند. جدول زیر ماژول های حسگر مورد استفاده و ولتاژ کار را نشان می دهد.

جدول. ماژول سنسور و ولتاژ کار

مرحله 8: برنامه نویسی MCU

خوشبختانه ، می توانم نمونه های کاربردی را برای همه سنسورها پیدا کنم. اگر تازه از آنها استفاده می کنید ، می توانید آنها را در اینترنت بارگیری کنید یا با استفاده از مدیر کتابخانه در Arduino IDE آنها را نصب کنید.

من خروجی سیستم را برای هر نمونه برنامه ریزی کردم. رشته خروجی داده می شود و در کارت SD نصب شده ذخیره می شود. در صورت نیاز به مشاهده داده ها ، دستگاه را خاموش کرده و سپس کارت SD را جدا کنید. سپس ، می توانید کارت SD را روی کارت خوان نصب کنید. فایل به صورت یک فایل csv ذخیره می شود. پس از بارگیری فایل داده در رایانه ، می توانید آن را توسط یک برنامه متنی یا یک برنامه کاربرگ مشاهده کنید.

(می توانید کد منبع را در فایل پیوست بارگیری کنید.)

مرحله 9: آن را آزمایش کرده و از آن استفاده کنید

این مهم است که شما معنای داده ها را درک کنید. فرکانس نمونه برداری یکی از پارامترهای مهم است. فاصله زمانی اندازه گیری فعلی 1 دقیقه است ، ممکن است لازم باشد آن را تغییر دهید.

علاوه بر این ، می بینید که اندازه گیری درجه حرارت DHT11 دقیق نیست. اگر به مقدار دقیق تری نیاز دارید ، فقط می توانید از دماسنج سنسورهای فشار BMP استفاده کنید.

ممنون که اینو خوندی!