ADS1115 InstESRE Pyranometer: 14 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

En pyranometer mäter solens strålning (effekt/yta, i princip "ljusstyrka") på en yta. Trots liknande namn skiljer det sig helt från en pyrometer, så sluta här om det är det du letar efter.

Denna instruktionsbok beskriver hur man bygger och testar en modifierad version av pyranometersatsen som erbjuds av Dr. David Brooks från Institute for Earth Science Research and Education (InstESRE):

www.instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm

Denna version av InstESRE-pyranometern har gränssnitt med en Arduino med en ADS1115 analog-till-digital-omvandlare (ADC) och stöder också temperaturkorrigering med en TMP36-temperatursensor som är samlokaliserad med fotodioden.

IV Swinger 2 IV -kurvspåraren stöder denna pyranometerdesign som en valfri sensor, och det var motivationen för ändringarna. Men eftersom andra användare av InstESRE -pyranometern kan tycka att den är användbar, beskriver denna instruktion designen oberoende av IV Swinger 2 -projektet.

Följande GitHub -arkiv innehåller dokumentationen och programvaran:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Ladda ner och läs dokumentet innan du fortsätter. Dokumentet innehåller en textversion av stegen i denna instruktionsbok och kan användas som en checklista under konstruktionen. Det beskriver också hur man beställer satsen från Dr. Brooks och vilka ytterligare delar man ska köpa. De upprepas inte i denna instruktionsbok.

Steg 1: Samla verktyg

Jag använde verktygen som visas på bilden.

Steg 2: Förbered hölje

• För in tätningen i hålet i slutet av höljet. Använd ett litet trubbigt föremål som en liten skruvmejsel. Var försiktig så att du inte skär av hylsan. (Genomföringen är det O-formade objektet i mjukt gummi.) _
• Sprid en liten mängd superlim runt insidan av det större av de två hålen i höljet. Sätt i bubblanivån från insidan av fodralet. Se till att bubblanivåns axelsäten sitter fast mot fodralets ovansida. Lägg höljet åt sidan, upp och ner, så att limmet torkar i flera minuter. [OBS: bubblanivån behövs inte för IV Swinger 2 -applikationen, och den visas inte på bilderna.] _

Steg 3: Förbered fotodiod och diffusor

• Se till att PDB-C139 fotodiodledarna är raka och parallella med varandra, justera om det behövs. _
• Sätt in PDB-C139 fotodiod i LED-hållaren. Det ska snäppa på plats. Använd INTE något superlim. _
• Med fotodiodledarna PDB-C139 pekande uppåt och med den längre ledningen till vänster och den kortare till höger böjer sig MYCKET LÄTT båda ledningarna bort från dig. _
• Sätt in fotodiodenheten i höljet från toppen. Återigen, använd INTE något superlim. Se till att diodens ovansida är ren och dammfri. _
• Ta upp Teflon -diffusorskivan med en pappershandduk eller pappershandduk och gnid försiktigt båda ytorna för att ta bort damm eller skräp som kan finnas där. Fäst skivan i urtagningen högst upp på höljet. Använd INTE något superlim. Om det är en mycket lös passform måste du använda lite superlim senare, men INTE ÄNNU. _
• Vänd enheten upp och ner (kablarna pekar uppåt, en längre till vänster). Se till att diffusordisken inte ramlade ut. Använd 4 tejpbitar för att hålla den på en hård, slät arbetsyta. Tejpen ska vara under rörets bearbetade kant. Linda en bit tejp till runt röret. _

Steg 4: Lägg till TMP36 (valfritt)

• För in TMP36 i hålet på fotodiodkablarnas närsida, med den platta sidan av TMP36 mot ledningarna och den rundade sidan mot rörets vägg. Tryck ner den i ändarna av dess ledningar. Det ska passa fint med minimal avböjning av fotodiodledningarna. _
• Ta bort TMP36, applicera superlim på dess övre, plana sida och den rundade sidan och sätt in den omedelbart i hålet i samma position. Använd bara tillräckligt med lim så att det ska hålla fast vid LED -hållaren, diodledningarna och insidan av röret, men använd inte så mycket att det kan flyta runt fotodioden. Se till att trycka in det i hålet snabbt, så att limmet inte tar tag i det innan det är helt in. _
• Justera de två fotodiodledningarna och de tre TMP36 -avledningarna så att de alla pekar så rakt upp som möjligt.

Steg 5: Limsensor till röret

• Applicera lite lim på rörets bearbetade fälg och sänk sedan omedelbart om det så att röret limmas i hålet i höljet. Lådets långa dimension ska vara i linje med raderna av ledningar som kommer genom hålet och ändhålet med hylsan ska vara till höger. Se till att röret sitter helt i hålet. _
• Använd lite tejp för att hålla höljet på plats så att det är plant och röret är vinkelrätt mot det._

Steg 6: Lägg till ADS1115 Board

• Applicera en klick superlim på baksidan av ADS1115 -kortet mitt i mitten. Snabbt, men försiktigt, sänk ner ADS1115 -kortet med den längre fotodiodledningen som kommer genom hål A0 och den kortare som kommer genom hålet A1. De tre TMP36 -avledningarna kommer att ligga längs kanten på ADS1115 -kortet och kan avböjas något. Justera placeringen av ADS1115 -kortet så att A0- och A1 -hålen är centrerade över rörhålet och håll kortet på plats i ungefär en minut så att det fastnar på höljet._
• Lämna detta orört i ett par timmar så att limet kommer att ha torkat. Fortsätt inte med följande steg förrän då._

Steg 7: Lägg till lastmotstånd

• Skär båda ledningarna på motståndet till 1 cm. Böj 2 mm i slutet av varje ledning i en rätt vinkel och sätt in de 2 mm ändarna i hål A0 och A1 på ADS1115 -kortet, bredvid fotodiodledarna. Anledningen till 2 mm längd är så att det inte finns någon möjlighet att ändarna kan vidröra TMP36 -ledningarna eller den andra fotodiodledningen under kortet._
• Löd motståndet och fotodioden leder till hål A0 och A1._
• Trimma fotodiodkablarna._

Steg 8: Lödning TMP36 mellanledare till A2 (valfritt)

• Böj försiktigt de två yttre TMP36 -ledningarna bort från kanten på ADS1115 -kortet._
• Med en långnosad tång, böj försiktigt den mellersta TMP36-ledningen mot A2-hålet och löd den till hålet. Du kan behöva en liten bit av avskalad anslutningstråd i hålet för att löda om ledningen inte är tillräckligt lång för att faktiskt gå in i hålet. Se till att denna ledning inte kommer i kontakt med A1 -lödförbandet eller fotodiodkabeln._

Steg 9: Förbered kabeln

• Ta bort hela enheten från arbetsytan_

• Skaka den för att se till att Teflon -diffusordisken inte faller ut. Om det gör det, ställ disken åt sidan för tillfället.

  _

• Klipp av honänden från kabeln. Skjut snittänden genom hylsan in i höljet och dra igenom den. Oroa dig inte för att dra den för långt, du kommer att kunna dra ut den senare. Använd en droppe diskmedel om det är svårt att trycka igenom._
• Klipp bort den yttre kabelmanteln på den avskurna änden för att avslöja de fyra trådarna inuti, var försiktig så att du inte skadar isoleringen på de inre trådarna. Klipp bort minst 2 cm av manteln._
• Ta bort 8 mm av isoleringen från de fyra inre trådarna och vrid ändarna på varje._
• "Tina" de tvinnade ändarna genom att värma med lödkolven och applicera lite löd på trådarna._
• Använd en digital multimeter (DMM) för att bestämma anslutningen mellan de inre trådarna och de fyra delarna av 3,5 mm -kontakten i andra änden av kabeln. Skriv ner färgerna: Färg: Tips: _ [+5V] Ring 1: _ [SCL] Ring 2: _ [SDA] Ärm: _ [GND] OBS: dessa färger kommer nästan säkert INTE att matcha färgerna i anslutningsdiagrammet, så det här är väldigt viktigt._
• Dra tillbaka kabeln genom gummitätningen tills isoleringen av de inre trådarna precis når VDD -hålet på ADS1115 -kortet. _

Steg 10: Lödkabeltrådar och anslutningstråd till ADS1115

• Klipp av följande längder av anslutningstråd (behövs endast förTMP36)

  • Svart, 2,5 cm
  • Röd, 2,5 cm Strip 6 mm från varje ände av varje._
• Löd kabelkabeln som är ansluten till kontakten Tips (+5V) till VDD -hålet, tillsammans med ena änden av den 2,5 cm röda tråden._
• Löd kabelkabeln som är ansluten till plugghylsan (GND) till GND -hålet, tillsammans med ena änden av den 2,5 cm svarta tråden._
• Löd kabelkabeln som är ansluten till kontaktringen 1 (SCL) till SCL -hålet._
• Löd kabelkabeln som är ansluten till kontaktringen 2 (SDA) till SDA -hålet. _

Steg 11: Lödning TMP36 Ström-/jordledare (tillval)

• Löd den andra änden av den 2,5 cm svarta tråden (från GND -hålet) till TMP36 -kabeln till höger. Se till att den inte kommer i kontakt med mittkabeln._
• Löd den andra änden av den 2,5 cm röda tråden (från VDD -hålet) till TMP36 -kabeln till vänster. Se till att den inte kommer i kontakt med mittkabeln._

Steg 12: Klipp och löd trådarna till Jack

• Klipp fyra anslutningskablar. Gör dem tillräckligt långa för vilket hölje du ska lägga in Arduino (9 cm för IV Swinger 2):

  • Svart: _
  • Röd: _
  • Blå: _
  • Grön: _Strip 1 cm från slutet av varje._
• Sätt i kabelkontakten i 3,5 mm -uttaget._
• Använd DMM för att avgöra vilken lödanslutning på baksidan av 3,5 mm -uttaget som är anslutet till VDD -hålet på ADS1115 -kortet.
• Använd DMM för att avgöra vilken lödanslutning på baksidan av 3,5 mm -uttaget som är anslutet till GND -hålet på ADS1115 -kortet. Vrid den SVARTa kabeln till den lödanslutningen på uttaget.
• Använd DMM för att avgöra vilken lödanslutning på baksidan av 3,5 mm -uttaget som är anslutet till SCL -hålet på ADS1115 -kortet. Vrid den BLÅ kabeln till den lödanslutningen på uttaget._
• Använd DMM för att avgöra vilken lödanslutning på baksidan av 3,5 mm -uttaget som är anslutet till SDA -hålet på ADS1115 -kortet. Vrid den GRÖNA kabeln till den lödanslutningen på uttaget._

• Använd DMM för att bekräfta anslutningarna. Testa kontinuiteten från slutet av anslutningstråden till ADS1115 -hålet. Testa samtidigt att det INGEN KONTINU är för de tre andra.

  • Röd till VDD: _
  • Svart till GND: _
  • Blå till SCL: _
  • Grön till SDA: _
• Löd alla fyra anslutningskablarna till 3,5 mm -uttaget_

Steg 13: Slutmontering

• Sätt buntbandet runt kabeln och dra den tätt intill hylsan på insidan av höljet med en tång. Trim._
• Skruva fast locket på fodralet._
• Använd den lilla bit fina slippapper som medföljer satsen och slipa försiktigt ytan på teflon med en cirkelrörelse, tillräckligt för att ta bort "glansen" från skivan._
• Om Teflon -diffusordisken inte fastnade hårt i urtagningen, använd en MYCKET mängd superlim runt urtagningen för att hålla den i. Se till att inte få något lim på fotodetektorn! En tandpetare kan vara användbar för att applicera superlim, men flytta snabbt. Använd en liten klämma för att hålla fast den medan limmet torkar._
• Anslut till Arduino: Anslut de fyra ledningarna från baksidan av 3,5 mm -uttaget till Arduino som visas på bilderna._

Steg 14: Körtest och kalibrering

Dokumentet i GitHub -förvaret beskriver hur du laddar och kör testerna. Den beskriver också vad som krävs för att kalibrera pyranometern.