Alaska Datalogger: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Alaska är på gränsen till klimatförändringarna. Dess unika position att ha ett ganska orört landskap befolkat med en mängd olika kolgruvor kanarier möjliggör många forskningsmöjligheter. Vår vän Monty är en arkeolog som hjälper till med läger för barn i ursprungsbyar utspridda i staten--Culturalalaska.com. Han har byggt cacheplatser för historisk bevarande av mat med dessa barn och ville ha ett sätt att övervaka temperaturen som han kunde lämna i cirka 8 månader av vintern. En matcache i Alaska är utformad för att förhindra björninträde och kan antingen begravas eller säkras i en liten stuga-liknande struktur på stolpar. Tyvärr gör uppvärmningen av klimatet många av de här praktiska kylskåpdesignerna mer som en mikrovågsugn i sommar-ärligt talat är det riktigt varmt här uppe! Det finns många kommersiella dataloggmaskiner där ute men Alaska behövde sitt eget DIY -märke: Vattentät, Två vattentäta sensorer på långa rader som kan ligga i cachen och en annan att lägga på ytan, Något som kan byggas för barn med ett STEM -program, Minimal underhåll, långsiktigt batteri, enkel nedladdning från SD -kort, 3D -utskrivbar, laddningsbar, realtidsklocka och billig.

Designen är helt utskrivbar med alla 3D -skrivare och jag har gjort designen för kretskortet som du kan beställa och fylla med lättillgängliga komponenter. Batteriet är generiskt 18650 som ska hålla i ungefär ett år med 12x/dag avläsningar och laddning görs genom att bara koppla in lite ström under en dag. Den är utformad (Fusion 360) runt O-ringen som används i husvattenrenare så att den är lätt att få tag på och med kiselfett och åtdragning av de välplacerade bultarna bör ge skydd för Alaska-vintern om den kommer i år ….

Steg 1: Samla dina tillbehör

De underbara mönstren från Adafruit utgör de flesta komponenterna på tavlan-de är lite dyrare men de är mycket användbara och pålitliga. (Jag har inga ekonomiska band med något företag …) Jag använde en Creality CR10 -skrivare för 3D -delarna. De två omkopplarna är vattentäta.

1. Vktech 5st 2M Vattentät Digital Temperatur Temp Sensor Probe DS18b20 $ 2

2. Adafruit DS3231 Precision RTC Breakout [ADA3013] $ 14

3. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout $ 5

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger $ 22 Du kan också använda MO -versionen men batterinivålinjen är på en annan pin och du måste ändra den i programvaran.

5. IZOKEE 0,96 '' I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED $ 4

6. Robust metall på/av -omkopplare med blå LED -ring - 16 mm blå på/av $ 5

7. Robust metallknapp med blå LED -ring - 16 mm blå tillfällig $ 5

8. En mängd snabba anslutningar för att göra monteringen enkel

9. 18650 batteri $ 5

10. Kapten O-ring-byte av vattenfilter WHKF-DWHV, WHKF-DWH & WHKF-DUF

Steg 2: Bygg det

Husets konstruktion är byggd kring den lättillgängliga o-ringen från ett vanligt Westinghouse vattenfilter för hela huset. Ringen glider in i ett kiselsmört spår mellan de två tryckta halvorna av höljet. Botten av höljet har plats för 18650-batteriet och de två vattentäta manöverbrytarna-det finns också ett hål för utloppet av kablarna för temp-sonderna. De två filerna för den övre och nedre halvan är nedan.

Bottenpartiet kompletteras med att ta några 4 mm eller motsvarande nylonbultar och ta bort huvudet och cementera dem i stödpelarna som har borrats för att rymma dem. Använd en lämplig längd så att nylonlockmuttrarna på toppen bara täcker dem när de två halvorna är sammanfogade. Både övre och nedre sektioner måste skrivas ut med stöd. Den övre delen kompletteras med limning i ett runt plastfönster av tunn lexan.

Steg 3: Wire It

Montering av kretskortet är ganska enkelt. Jag konstruerade brädan i Eagle och skickade den till PCBway för tillverkning-ärligt talat det billigaste någonsin. Om du vill bug-wire det som enkelt görs följer du bara kretsschemat på Brd-filen. Den lilla LED -skärmen fästs via I2C -anslutningarna på kortet tillsammans med ström och jord. Hjärtat i systemet är TPL5111 som är ansluten direkt till batteriet och stannar hela tiden. Den har en valbar timer (variabelt motstånd) som väcker systemet varannan timme till varannan sekund genom att aktivera aktiveringsstiftet på fjädermodulen. RTC kommunicerar med samma I2C-buss som lysdioden-de har olika adresser. Fjädern är också ansluten till 18650 -batteriet med JST -kabel via strömbrytaren för att stänga av all ström till systemet. Detta möjliggör inbyggd laddning av fjädern när batteriet är lågt genom att ansluta ett mikro -USB till fjädern. När du laddar upp ny programvara till Feather måste du komma ihåg att starta TPL5111 genom att trycka på dess knapp annars svarar Feather inte på USB -startsamtalet. Tryckknappen är utformad för att ge ström till LED -skärmen endast när den trycks in och även för att skicka en hög signal till TPL5111 som gör att fjädern kan slås på så länge du har knappen intryckt. Detta görs för att begränsa den tid skärmen är på - den används endast för att kontrollera status för temp -sonder, batterinivå och tid/datum och storleksfilen som du bygger. Den sista kabeldelen är de två sonderna som placeras genom den sista borrningsplatsen på den nedre halvan. Dessa var anslutna med JST 3 -poliga kontakter för att göra borttagningen enklare. Jag försummade att placera 4,7K -motståndet på kortet för att ansluta data- och spänningsstiftet på temp -sensorbussen. Så detta måste göras på en av sensoranslutningspunkterna på kortet-de är märkta så det ska vara enkelt. De går båda till samma GPIO -stift på fjädern så bara en motståndsanslutning är nödvändig.

Steg 4: Programmera det

Programmet är mycket lätt att förstå. SD -biblioteket är för att använda SD -kortfilen som är inbyggd i fjäderbrädet. OneWire- och Dallas Temp-biblioteken är till för att få avläsningarna från en tråd från temp-sonderna. DonePin ska meddela TPL5111 att all dataläsning har slutförts och det är ok att avaktivera fjäderbrädan. VBatpin är stiftet på fjädern som har en spänningsdelare för att läsa värdet på Lipo -batteriet. Asciiwire -biblioteket ska köra LED -skärmen. OneWireBus är GPIO pin 6 i det här fallet. SD -filsystemet för denna Datalogger skapar en fil ANALOG02. TXT för att samla all data. Den öppnar samma fil varje gång och lägger bara till den. För att bli av med gamla data måste du ta ut chipet ur SD-korthållaren och ladda ner det till en dator-till exempel i EXCEll-kalkylbladet. Detta görs enkelt med DATA -importavsnittet i kalkylbladet. Filerna tas sedan bort från chipet och när fjädern öppnar det igen bygger det en ny. Därefter kommer inställningen för tid/datum för RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F (_ TIME_))); ta bort kommentarstecknen för att ställa in din RTC till din starttid och programmera sedan om chipet med den här raden kommenterad så att nästa gång datorn startar använder den inte samma starttid igen istället för att låta den batteridrivna tidtagaren fylla den in. Loop () -delen öppnar SD -filen, hämtar datum/tid, läser och konverterar båda sensorerna, beräknar batterinivån och skriver den till SD -kortet. Det gör sedan donePin högt för att stänga av sekvensen.

Steg 5: Använda den

Batteriet är fulladdat genom att ansluta fjädern till en MicroUSB -kontakt. Laddningslampan tänds tills den är fulladdad-den är långsam. Ett nytt SD -kort utan ANALOG02. TXT placeras i chiphållaren. Locket installeras och de fem muttrarna skruvas ned mot gummipackningen. Strömknappen slås på och efter cirka 4 sekunder hålls tryckknappen intryckt. Den visar snabbt en standardtemp och efter en skärmsläckning visar den T1 och T2 som utsignaler från tempproberna. Du kan värma upp en med handen så att den kan märkas som T1 och T2. Skärmen visar också timme, minut, sekund, dag, månad och år för avläsningen samt batterinivån och hur stor din fil är vid denna tidpunkt. Denna kontroll görs för att se till att allt går bra innan du lämnar det i 8 månader. Släpp knappen och placera sonderna där du vill att temperaturmätningarna ska göras. De är vattentäta och så förhoppningsvis är din maskin. Maskinens första utflykt kommer att vara i Iliamna Alaska, där den kommer att vara under jorden till nästa april. Vid tidig testning visade sig att det här batteriet var tillräckligt bra i minst 1 1/2 år vid 12 avläsningar per dag, allt på grund av kraftmarskalkning av TPL5111. Globala uppvärmningsstudier är mycket viktiga för alla att vara med-gå ut och gör lite vetenskap!