Arduino Pro-mini Data-logger: 15 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

دستورالعمل هایی را برای دیتا لاگر Pro-mini pro-mini Arduino ایجاد کنید

سلب مسئولیت: طرح و کد زیر برای بارگیری و استفاده رایگان است ، اما هیچگونه ضمانت و ضمانتی ندارد.

ابتدا باید از افراد با استعدادی که ایده ایجاد این داده ثبت را الهام گرفته اند و در کد و حسگرهای مورد استفاده مشارکت داشته اند ، تشکر و قدردانی کنم. اولا ، ایده ثبت اطلاعات از طراحی بسیار خوب و کاملاً توضیح داده شده (متأسفانه آموزش ما خوب نیست) داده ثبت کننده ادوارد مالون: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ آردوین…

ثانیاً ، سنسورهای رطوبت خاک منبع باز در اینجا و همچنین کد/کتابخانه برای اجرای آنها توسط Catnip Electronics طراحی و ساخته شده است. اینها سنسورهای با کیفیت بالا و بسیار مقاوم هستند. اطلاعات مربوط به محل خرید و دریافت کد اجرای آنها (با تشکر اینگو فیشر) در زیر آمده است.

مرحله 1: مواد ، ابزار ، تجهیزات مورد نیاز

برد آردوینو طرفدار مینی. برای این برنامه ، ما از کلونهای pro-mini ساخت چین (5V ، 16MHz ، ریزپردازنده ATmega 326) منبع باز (مانند همه قسمتهای ما) استفاده می کنیم (شکل 1a). این تابلوها را می توانید در Aliexpress ، Ebay و وب سایت های مشابه با قیمت کمتر از 2 دلار خریداری کنید. با این حال ، از تخته های دیگر می توان به همین سادگی استفاده کرد (به ولتاژ سنسورهای مورد نیاز و همچنین الزامات حافظه برنامه توجه داشته باشید).

کارت SD و ماژول ثبت زمان واقعی (RTC) که توسط Deek-Robot (ID: 8122) ارائه شده است (شکل 1b). این ماژول شامل DS13072 RTC و کارت خوان micro-sd است. این تخته ها کمتر از 2 دلار هزینه دارند و بسیار قوی هستند.

آردوینو آردوینو (بله-"نانو") ، Deek-Robot را نیز خاموش می کند ، که می تواند با کمتر از 2 دلار از Aliexpress یا موارد مشابه خریداری شود (شکل 1c). همانطور که می بینید ، ما فقط Aliexpress را دوست داریم.

22 عایق سیم عایق با هسته جامد (شکل 1d).

جعبه ثبت اطلاعات (شکل 1e). ما از جعبه های "درجه تحقیقی" استفاده می کنیم ، اما ظروف پلاستیکی ارزان قیمت در اکثر موارد بسیار خوب عمل می کند.

قاب باتری برای 4 باتری AA NiMh (شکل 1f). اینها را می توان تقریباً در Aliexpress خریداری کرد. 0.20 دلار هر کدام (بله - 20 سنت). پول خود را برای کیف های گران قیمت باتری هدر ندهید.

پنل خورشیدی 6 ولت ، حدود 1 وات با کمتر از 2 دلار در Aliexpress قابل خرید است.

آهن لحیم کاری ، لحیم کاری و شار قبلی.

چسب حرارتی تفنگی.

مرحله 2: ایجاد دستورالعمل

زمان مورد نیاز برای ساخت: حدود 30 تا 60 دقیقه

نانو آداپتور پایانه را برای لحیم کاری آماده کنید.

به منظور این نمایش ، ما آداپتور پایانه نانو پیچ را برای سهولت اتصال سه سنسور رطوبت خاک I2C آماده می کنیم. با این حال ، فقط با کمی خلاقیت ، پایانه های پیچ را می توان به روش های مختلف برای تسهیل سایر دستگاه ها آماده کرد. اگر نمی دانید I2C چیست ، وب سایت های زیر را بررسی کنید:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/fa/Reference/Wire

ایده استفاده از آداپتورهای پیچ نانو از طراحی فوق العاده دیتا لاگر ادوارد مالون گرفته شده است:

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

آثار پشت پایانه پیچ را بین پایه های بزرگ و کوچک در موقعیتهای 3 ، 5 ، 9 ، 10 و 11 (شمارش از بالای ترمینال) برش دهید (شکل 2). این آثار با برچسب های "RST" ، "A7" ، "A3" ، "A2" و "A1" در پایانه پیچ مطابقت دارد. اگر ابزار "Dremel" دارید ، برش آثار بسیار ساده تر است ، اما اگر ندارید ، یک چاقوی کوچک به راحتی کار می کند. خودتو قطع نکن! توجه داشته باشید که برچسب های پایانه پیچ و طرفدار مینی همه یکسان نیستند (نانو و طرفدار مینی دارای پین در مکان های مختلف هستند). این یکی از ناراحتی های این طرح است ، اما اگر بخواهید بعد از اتمام کار ، می توانید برچسب ترمینال را دوباره برچسب گذاری کنید.

لایه نازک اپوکسی را که به طور مستقیم در مجاورت پین های بزرگ 9 ، 10 و 11 قرار دارد (با برچسب "A3" ، "A2" ، "A1" در ترمینال نانو) با دقت بردارید (با استفاده از چاقوی درمل یا چاقوی کوچک) (شکل 2) به پوشش مسی نمایان شده در زیر اپوکسی روی برد آردوینو Pro-mini متصل می شود. بعداً این قسمت نمایان شده را به پین های مجاور می چسبانیم ، بنابراین سه پایانه پیچ متصل به زمین ارائه می دهیم.

مرحله 3: ایجاد دستورالعمل

هشت طول 8 سانتی متری از سیم عایق 22 گیج عایق را بریده و 5 میلی متر عایق را از یک سر و 3 میلی متر از سر دیگر آن جدا کنید. توصیه می کنیم از سیم جامد استفاده کنید.

چهار عدد از این سیم ها را بردارید ، یک سر آن را 90 درجه خم کنید (انتهای آن با 5 میلی متر یا سیم نمایان) و * را در * بچسبانید (یعنی همه پین ها را با لحیم و شار زیاد وصل کنید) به نقاط زیر:

سیم 1: پین های بزرگ 3 ، 4 و 5 (برچسب 'RST' ، '5V' ، 'A7' در ترمینال نانو). ما این سه پایانه پیچ را به سه پایانه VCC تغییر خواهیم داد (شکل 3).

مرحله 4: دستورالعمل ها را بسازید

سیم 2: پین های بزرگ 9 ، 10 و 11 (برچسب "A3" ، "A2" ، "A1" در نانو ترمینال) و همچنین پوشش مسی که قبلاً در معرض آن قرار گرفته بود. از لحیم کاری زیاد استفاده کنید. اگر به هم ریخته به نظر می رسد نگران نباشید. ما این سه پایانه پیچ را به سه پایانه زمینی (-) تبدیل می کنیم (شکل 4).

مرحله 5: تهیه دستورالعمل

سیم 3: پین های بزرگ 13 ، 14 و 15 (برچسب 'REF' ، '3V3' ، 'D13' در ترمینال نانو). ما این سه پایانه پیچ را به سه پایانه A5 SCL برای ارتباطات I2C تغییر خواهیم داد (شکل 5).

مرحله 6: دستورالعمل ها را بسازید

سیم 4: پین های بزرگ 28 ، 29 و 30 (برچسب "D10" ، "D11" ، "D12" در ترمینال نانو). ما این سه پایانه پیچ را به سه پایانه A4 SDA برای ارتباطات I2C تغییر خواهیم داد (شکل 6).

مرحله 7: ایجاد دستورالعمل

یک سیم به هر یک از پین های کوچک (دوباره می گویم - کوچک) 9 ، 10 و 11 (روی برچسب های نانو ترمینال A3 ، A2 ، A1) بچسبانید (شکل 7).

مرحله 8: دستورالعمل ها را بسازید

لحیم کاری

سیم باقی مانده به پین بزرگ 22 (برچسب 'D4' در نانو ترمینال) (شکل 8).

مرحله 9: دستورالعمل ها را بسازید

انتهای آزاد هر سیم را به سوراخ های مربوط به آن روی سپر اطلاعات ثبت Deek-Robot لحیم کنید (شکل 9):

پین بزرگ 'RST+5V+A7' به سوراخ پین 5 ولت

پین بزرگ 'A3+A2+A1' به سوراخ پین GND

پین کوچک A3 به سوراخ پین SCK

پین کوچک "A2" به سوراخ پین MISO

پین کوچک 'A1' به سوراخ پین MOSI

پین بزرگ 'REF+3V3+D13' به سوراخ پین SCL

پین بزرگ "D10+D11+D12" به سوراخ پین SDA

و پین بزرگ "D4" به سوراخ پین CS

مرحله 10: دستورالعمل ها را بسازید

لطفاً توجه داشته باشید که ما برچسب های نانو را در اینجا فقط برای سهولت اتصال ارائه می دهیم. این برچسب ها هنگامی که در ترمینال پیچ قرار می گیرند ، با پین های روی برد مینی طرفدار مطابقت ندارند.

دو سیم 6 سانتی متری را از قسمت زیرین تخته طرفدار مینی به سوراخ های A4 و A5 بچسبانید (شکل 10).

مرحله 11: دستورالعمل ها را بسازید

لحیم را به برد طرفدار مینی محکم کرده و آن را در ترمینال پیچ تکمیل شده وارد کنید. فراموش نکنید که سیم های A5 و A4 را به پایانه های D12 (A4) و D13 (A5) روی برد نانو وارد کنید. همیشه به یاد داشته باشید که پایه های برچسب های ترمینال آردوینو و پیچ دقیقاً تراز نمی شوند (صفحات طرفدار مینی و نانو دارای تنظیمات مختلف پین هستند).

یک باتری CR 1220 و یک کارت micro-sd را در برد logger قرار دهید. ما از کارت های SD با ظرفیت کمتر از 15 گیگابایت استفاده می کنیم ، زیرا در کارت های با ظرفیت بیشتر مشکل داشتیم. ما از فرمت کارت ها به FAT32 استفاده می کنیم.

در نهایت ، تمام اتصالات لحیم شده را بپوشانید و همه سیمها را با چسب حرارتی روی صفحه ترمینال محکم کنید.

در حال حاضر برد آماده استفاده است. تخته کامل شده باید به این شکل باشد: شکل 11.

مرحله 12: راه اندازی Data-logger برای استفاده میدانی

برای جلوگیری از سرریز شدن دیتا لاگر در جعبه دیتا لاگر و همچنین دسترسی آسان به پین های ارتباطی ، توصیه می کنیم یک پلت فرم تثبیت کننده ایجاد کنید. این سکو همچنین در صورت جاری شدن سیل ، قطعات الکترونیکی را حداقل چند سانتی متر از پایین جعبه نگه می دارد. ما از ورق اکریلیک 1.5 میلی متری استفاده می کنیم و آن را با پیچ و مهره ها ، مهره ها و واشرهای 4 میلی متری به دیتا لاگر وصل می کنیم (شکل 12).

مرحله 13:

ما از سنسورهای رطوبت خاک نوع خازنی I2C استفاده می کنیم. ما آنها را از Catnip Electronics (وب سایت زیر) خریداری می کنیم. آنها را می توان در Tindie خریداری کرد و برای مدل استاندارد 9 دلار آمریکا و برای مدل ناهموار حدود 22 دلار هزینه دارد. ما از نسخه ناهموار در آزمایشات میدانی استفاده کرده ایم. آنها بسیار قوی هستند و عملکرد مشابهی را به عنوان جایگزین های تجاری بسیار گران قیمت ارائه می دهند (ما هیچ کس را در خیابان جلو قرار نمی دهیم ، اما احتمالاً شما مظنونین معمولی را می شناسید).

سنسور Catnip Electronics I2C در این آموزش نشان داده شده است:

اینجا خرید کنید:

کتابخانه آردوینو:

کتابخانه آردوینو در Github:

سیم زرد را از سنسور I2C به یکی از پایانه های پیچ A5 وصل کنید. سیم سبز را از سنسور I2C به یکی از پایانه های A4 وصل کنید. سیمهای قرمز و سیاه از سنسور به ترتیب به پایانه های VCC و زمین می روند.

چهار باتری NiMh شارژ شده را در جعبه باتری قرار دهید. سیم قرمز (+) را به پین RAW در دیتا لاگر وصل کنید (یعنی پین RAW روی برد مینی طرفدار) (اما قسمت "صرفه جویی در مصرف برق" را در زیر ببینید). سیم سیاه (-) را به یکی از پایه های پایه روی دیتا لاگر وصل کنید.

برای استفاده طولانی مدت از میدان ، یک پنل خورشیدی 6 ولت 1 واتی را به چوب وصل کنید. از پنل خورشیدی برای اجرای دیتا لاگر و شارژ بسته باتری در طول روز استفاده می شود و حتی در آسمان ابری نیز کار می کند (اگرچه برف یک مشکل است).

ابتدا یک دیود Schottky 2A ~ را روی پایانه مثبت پنل خورشیدی لحیم کنید. این امر باعث می شود که در صورت عدم وجود تابش خورشیدی ، جریان دوباره به داخل پنل خورشیدی بازگردد. فراموش نکنید که این کار را انجام دهید وگرنه در مدت زمان کوتاهی شارژ باتری دارید.

پایانه (+) را از پنل خورشیدی (یعنی دیود) به پین RAW روی لاگر (یعنی پین RAW در طرفدار مینی) و پایانه (-) را از پنل خورشیدی به یکی از زمین متصل کنید. پایانه های روی لوگر

این تنظیم اجازه می دهد تا تنظیم کننده ولتاژ داخلی در برد مینی پرو ولتاژ ناشی از پنل خورشیدی و باتری را تنظیم کند. در حال حاضر … من می گویم که این یک تنظیم ایده آل برای شارژ باتری های NiMh نیست (حتی در شرایط ایده آل دشوار است). با این حال ، صفحات خورشیدی مورد استفاده ما 150mA در شرایط کامل آفتاب قرار می دهند که برابر با 0.06 C (C = ظرفیت باتری) است ، که برای ما ثابت کرده است که یک روش شارژ ساده ، ایمن و قابل اعتماد است برای چوب برهای ما ما آنها را به این شکل در میدان تا یک سال در کلرادو اجرا کرده ایم. با این حال ، لطفاً سلب مسئولیت را ببینید - چوب برهای ما بدون هیچگونه ضمانت یا گارانتی ارائه می شوند. هر زمان که از باتری یا پنل های خورشیدی در میدان استفاده می کنید ، خطر شروع آتش سوزی وجود دارد. مراقب باش. از این طرح با مسئولیت خود استفاده کنید!

ضبط کننده اطلاعات و بسته باتری را در یک جعبه ضد آب و هوا ایمن کنید (شکل 13).

مرحله 14: صرفه جویی در مصرف انرژی

ما اغلب LED های روشنایی را از بردهای pro-mini و data-logger غیرفعال می کنیم. آثار این LED ها را می توان با تیغ با دقت برش داد (پیوند زیر را ببینید). هر LED حدود 2.5mA جریان در 5V مصرف می کند (پیوند زیر). با این حال ، برای بسیاری از کاربردها این میزان از دست دادن قدرت ناچیز خواهد بود و محقق می تواند LED های روشنایی را همانطور که هستند رها کند.

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

ما همچنین کتابخانه 'LowPower.h' (توسط 'rocketscream' ؛ پیوند زیر ارائه شده است) را اجرا می کنیم ، که استفاده از آن بسیار آسان است و مصرف برق بین فواصل ورود به سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

github.com/rocketscream/Low-Power

پس از حذف LED های روشنایی از طرف pro-mini و برد ثبت اطلاعات و اجرای کتابخانه LowPower.h (به کد زیر مراجعه کنید) ، logger حدوداً مصرف می کند. جریان 1 میلی آمپر در 5V هنگام خواب. با استفاده از سه سنسور I2C به طور همزمان ، لاگر در حالت خواب (بین تکرارهای نمونه برداری) حدود 4.5 میلی آمپر در 5 ولت و حدود 80 میلی آمپر هنگام نمونه برداری مصرف می کند. با این حال ، از آنجا که نمونه برداری بسیار سریع و بسیار نادر اتفاق می افتد ، جریان فعلی 80 میلی آمپر به طور قابل توجهی به تخلیه باتری کمک نمی کند.

هنگامی که از پانل های خورشیدی استفاده نمی کنید با اتصال ترمینال باتری (+) به پین VCC روی لاگر ، می توانید انرژی بیشتری ذخیره کنید. با این حال ، اتصال مستقیم به VCC ، به جای پین RAW ، از تنظیم کننده ولتاژ داخلی جلوگیری می کند ، و جریان به سنسورها تقریباً مانند زمانی که از طریق رگولاتور هدایت می شود ، ثابت نخواهد بود. به عنوان مثال ، با خالی شدن باتری در طول روزها و هفته ها ، ولتاژ کاهش می یابد و در بسیاری از موارد ، این امر منجر به تغییرات معنی داری در قرائت سنسور می شود (بسته به سنسورهایی که استفاده می کنید). پنل خورشیدی را مستقیماً به VCC وصل نکنید.

مرحله 15: کد

ما دو طرح برای اجرای دیتا لاگر با سه سنسور رطوبت خاک I2C داریم. اولین طرح 'logger_sketch' از هر سنسور نمونه گیری شده و داده های ظرفیت و دما را هر 30 دقیقه به کارت sd وارد می کند (اما به راحتی توسط کاربر قابل تغییر است). طرح دوم "ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress" به کاربر اجازه می دهد آدرس های مختلف I2C را به هر یک از سنسورها اختصاص دهد تا بتواند به طور همزمان توسط ثبت کننده داده استفاده شود. آدرس های 'logger_sketch' را می توان در خطوط 25 ، 26 و 27 تغییر داد. کتابخانه های مورد نیاز برای اجرای حسگر را می توان در Github یافت.