Өз алдынча маалыматты камтыган анемометр: 11 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Мен маалыматтарды чогултууну жана анализдөөнү жакшы көрөм. Мен ошондой эле электрондук гаджеттерди жасаганды жакшы көрөм. Бир жыл мурун Arduino өнүмдөрүн тапканымда дароо эле "экологиялык маалыматтарды чогулткум келет" деп ойлогом. Бул Портлендде, ЖЕ шамалдуу күн болгондуктан, мен шамалдын маалыматын тартууну чечтим. Мен анемометрлер үчүн кээ бир көрсөтмөлөрдү карап чыктым жана аларды абдан пайдалуу деп таптым, бирок инженердик өзгөрүүлөрдү жасашым керек болчу. Биринчиден, мен түзмөктүн бир жума бою сыртта иштөөсүн кааладым. Экинчиден, мен шамалдын кичинекей соккусун жаздырышын кааладым, бул жердеги бир нече долбоорлор үчүн катуу шамал керек болчу. Акырында, мен маалыматтарды жазгым келди. Мен мүмкүн болушунча аз инерция жана каршылык менен чынында жеңил ротордун дизайнына барууну чечтим. Бул үчүн мен бардык пластикалык бөлүктөрдү (анын ичинде винил таякчаларды), шариктүү подшипниктерди жана оптикалык сенсорлорду колдондум. Башка конструкцияларда магниттик сенсорлор же чыныгы DC моторлору колдонулган, бирок экөө тең роторду жайлатат, оптика бир аз көбүрөөк күч колдонот, бирок механикалык каршылык көрсөтпөйт. Маалыматтарды каттоочу бул жөн эле 8 мбит флеш -чипи бар Atmega328P. Мен SDге барууну ойлодум, бирок баасын, электр энергиясын керектөөнү жана татаалдыгын төмөн кармагым келди. Мен ар бир секундда эки байттык айланууну эсепке алган жөнөкөй программа жаздым. 8 мегабит менен мен бир жумага жакын маалыматтарды чогулта алам деп ойлодум. Менин баштапкы дизайнымда, мен 4 С клеткасына муктаж болом деп ойлогом, бирок бир жумадан кийин алар дагы эле толук заряддалган, ошондуктан мен энергия керектөөнүн чоңдугу боюнча өчүрүлгөн болушум керек. Мен сызыктуу регуляторлорду колдонгон жокмун, бардык чыңалуу рельстерин 6Вга чейин кууп чыктым (кээ бир бөлүктөрү 3.3V деп бааланса да. Yay overdesign!). Дайындарды жүктөө үчүн менде флешти окуган жана arduino сериялык мониторуна ыргыткан татаал системам бар болчу, мен Excelге кесип, чаптадым. Флэшти стандартка чыгаруу үчүн USB колдонмо командалык сабын кантип жазууну билүүгө аракет кылган жокмун, бирок кээде муну түшүнүшүм керек болот. Жыйынтык таң калыштуу болду, мен дагы бир отчет үчүн сактап жаткан абдан кызыктуу тенденцияларды байкай алдым. Жакшы ийгилик!

1 -кадам: Роторду куруңуз

Мен ротор чөйчөктөрү үчүн бир нече ар кандай идеяларды сынап көрдүм: пасха жумурткасы, стол тенниси боюнча топтор, пластикалык чөйчөктөр жана бош балатынын кооздук топтору. Мен бир нече роторлорду куруп, баарын шамалдын ылдамдыгын камсыз кылган чач кургаткыч менен сынап көрдүм. Төрт прототиптин ичинен орнамент снаряддары эң жакшы иштеген. Алар ошондой эле жабыштырууну жеңилдеткен жана поликарбонат цемент менен жакшы иштеген катуу пластиктен жасалган бул кичинекей өтмөктөргө ээ болушкан. Мен кичинекей, орто жана чоң бир нече түрдүү валдын узундугун сынап көрдүм (чоңураак өлчөмдөр өтө көп бурулган жана шамалдын ылдамдыгына жакшы жооп бербейт), ошондуктан кичинекей чоңдуктар менен бардым. Баары тунук пластик болгондуктан, мен үч бычакты түшүрүү үчүн ыңгайлуу кичинекей басып чыгардым. Материалдар: Жасалгалар "48/6300 DYO CLEAR ORNAMENT" приоритети, Oriental Trading Company компаниясынан келген, $ 6 плюс 3 $ жеткирүү. Пластикалык шахталар жана структуралык диск жергиликтүү TAP Plastics дүкөнүнөн келген, болжол менен $ 4 бөлүктөрү.

2 -кадам: Жогорку базаны куруңуз

Айлануу инерциясын азайтуу үчүн, мен Макмастер Каррдын сайылган нейлон таягын колдондум. Мен подшипниктерди колдонгум келди, бирок машинанын подшипниктери роторду жайлатуучу майга толгон, ошондуктан мен эч кандай скейтборддун подшипниктерин сатып алдым. Алар CPVC ички диаметри 3/4 "түтүк адаптеринин ичине туура келген. Мен конструкцияны чогултканымда гана, коньки подшипниктеринин пландардык жүктү көтөрөрүн түшүндүм, мен вертикалдуу жүктөмдү колдонуп жаттым, ошондуктан мен подшипникти колдонушум керек болчу, бирок алар жөн эле жакшы иштешти, жана, балким, прецессия моментинен сүрүлүүнү башкарууга жардам беришти. Мен валдын түбүнө оптикалык сенсорду тиркөөнү пландадым, ошондуктан мен CPVC муфтасын чоңураак базага орноттум. Home Depot - бул аралаштыруу үчүн кызыктуу жер CPVC/PVC фитингдерине дал келүү. Акыры мен 3/4 "жиптүү CPVC бириктиргичин PVC 3/4" менен 1-1/2 "редукторго толтура алдым. Баарын туура келтирүү үчүн көп ойноо керек болчу, бирок ал электроника үчүн жетиштүү орун калтырды. Материалдар: 98743A235-Black Threaded Nylon Rod (5/16 "-18 жип) 94900A030-Black Nylon Hex Nuts (5/16" -18 жип) Арзан скейтборд подшипниктери 3/4 "сайылган CPVC адаптери 3/4" ден 1ге чейин -1/2 "3/4 жипке ПВХ редуктору" Эскертүү: ПВХ менен CPVC кошкучтарынын өлчөмдөрү бирдей эмес, балким кокусунан туура эмес колдонууну болтурбоо үчүн; жөнөкөй PVC 3/4 "кадимки адаптер менен алмаштыруу иштебейт, бирок, жип адаптеринин ТУРЛАРЫ бирдей, бул таптакыр кызыктай. CPVC бириктирүүчү жиптерин PVC адаптеринин втулкасына туташтырат. Адаптер… втулка… муфт … Мен, балким, бул терминдердин баарын аралаштырып жатам, бирок Home Depot сантехникалык өтмөгүндө 15 мүнөт сизди оңдоп кетет.

3 -кадам: Оптикалык үзгүч

Ротор бурулганда анын айлануусу оптикалык үзгүч менен эсептелет. Мен дискти колдонууну ойлодум, бирок бул жарык берүү булагын жана детекторду тигинен тиркелишим керек дегенди билдирет, аны чогултуу өтө кыйын болот. Анын ордуна мен горизонталдык орнотууну тандап, столдун түбүндө катуу жыгач полун коргоо үчүн кичине чөйчөктөрдү таптым. Мен алты сегменти боёп, скотч менен чаптадым, бул мага он эки (дээрлик) бирдиктүү кырын же ротордун айлануусуна 12 кенени берет. Мен дагы көп нерсе кылууну ойлодум, бирок детектордун ылдамдыгын же анын оптикалык көрүнүшүн жакшы билчү эмесмин. Башкача айтканда, эгер мен өтө кууш болсом, анда LED диаметри четтеп, сенсорду иштетиши мүмкүн. Бул мен издебеген дагы бир изилдөө тармагы, бирок изилдөө үчүн жакшы болмок. Мен боёлгон чөйчөктү гайкага чаптап, валдын учуна бекитип койгом. Материалдар: Home Depot Black боегунан креслонун бутун коргоочу чөйчөк нерсе

4 -кадам: Роторду тиркеңиз

Бул учурда ал абдан сонун көрүнө баштады. Нейлон жаңгактары чынында тайгак, ошондуктан мен көптөгөн кулпуларды колдонууга туура келди (эгер сиз мурунку сүрөттөрдөн байкабасаңыз). Мен ошондой эле эки жаңгакты тең кулпулай алгыдай кылып, ротордун астындагы капкакка батыш үчүн атайын жалпак ачкыч жасоого туура келди.

5 -кадам: Төмөнкү базаны куруңуз

Төмөнкү база батареяларды камтыйт жана колдоо структурасын камсыз кылат. Мен Polycase аттуу компаниядан суу өткөрбөй турган абдан сонун кутучаны таптым. Бул чындыгында жылмакай, мөөрү бекем жана бурамалар түбүндө кененирээк, ошондуктан алар үстүнөн оңой эле түшпөйт. Мен ПВХнын жогорку втулкасына PVC түгөйүн колдондум. Бул астынкы түгөй 1-1/2 "ПВХ кошкучу. Ротордун үстүңкү басымы бул бириктирүү аркылуу астынкы базага туура келет. Кийинчерээк көрүп тургандай, мен бул бөлүктөрдү бири-бирине чапташкан жокмун, анткени мен кааладым керек болсо, аны ачып, тууралоолорду киргизе аласыз, ошондой эле схемаларды бекитүүдө монтаждоо оңоюраак болот. Материалдар: Polycaseтен суу өткөрбөй турган кутуча, # WP-23F пункту, $ 12.50 Threaded 1-1/2 "PVC муфтасы

6 -кадам: Оптикалык сенсорду куруу

Сенсор механизми 940nm LED жана Шмитт-триггер кабылдагычы. Мен сүйүүнү жакшы көрөм, Шмитт триггер схемасы, ал менин бардык муктаждыктарымды канааттандырат жана CMOS/TTL шайкеш сигналын жөнөтөт. Жалгыз минус? 5V иштөө. Ооба, мен бүт дизайнды 6Вга чейин кууп чыктым, бирок бул бөлүк болбогондо 3.3Вга чейин бармакмын. Идея, бул схема ротор чөйчөгүнүн астына орнотулат, ал бурулганда нурду үзүп, ар бир четине логикалык өтүүлөрдү пайда кылат. Бул кантип орнотулганын жакшы элестете албайм. Мен негизинен төмөнкү пластикалык ПВХ кошкучуна эки пластикалык ордун жабыштырып, аларды жогору жактан бурап алдым. Такташ үчүн тактайдын четин майдалоого туура келди. Бул үчүн менде схема жок, бул абдан оңой: жөн гана Винден 1k каршылыгын иштетип, светодиод дайыма күйүп турушу үчүн жана детектордун чыккычы пиндин үстүндө. Материалдар: 1 940nm LED 1k каршылыгы 1 OPTEK OPL550 сенсору 1 үч зымдуу сайгыч (ургаачы) 1 1,5 "x1.5" микросхемасы Ар кандай узундуктагы зымдар Жылуулукту кысуучу түтүктөр, эгерде сиз зымдарыңыздын топтомун жактырсаңыз.

7 -кадам: Маалыматтарды каттоочу түзүңүз

Arduino прототиптөө тактасы шассиге туура келгендей чоң болгон. Мен EagleCADты кичирээк платаны жайгаштыруу үчүн колдондум жана бир катмар жоголуп кетти … бир нече боштукту жоюу үчүн керек болгон төрт чиркин зым бар.

(Мен муну 50 мВт иштөөчү кубаттуулукта өлчөдүм деп ойлогом жана батареялардын ватт-саатына таянып, мен бир жуманын ичинде 5В төмөн түшүп кетет деп ойлогом, бирок менин кубаттуулук өлчөөм же математикам туура эмес болгон, анткени 4 C-клетка сакталган Узак убакытка созулат.) Туура макет: жөн эле резонатор, ATmega328, флеш -чип, мүчүлүштүктөрдү оңдоочу LED, мүчүлүштүктөрдү оңдоочу LED, электр менен жабдуу капкагы жана бул жөнүндө. DorkBoard деп аталган бир нерсе бар, аны мен деле колдоно алмакмын, бул негизинен DIP розеткасынын өлчөмүндөгү ATMega328 dev платасына керектүү нерсенин баары. Мен бирин сатып алууну ойлодум, бирок менин дискреттик мамилем болжол менен 50% арзаныраак болду. Бул жерде dorkboard шилтемеси:

Бул жерде такта кантип иштээринин негизги идеясы (баштапкы код кийинчерээк киргизилет): Jumper "мүчүлүштүктөрдү оңдоо" режимине коюлган: оптикалык сенсордун чыгуусуна өзгөрүү маанисинин үзүлүшүн тиркеп, детектор менен бирдикте сыноо LEDин жаркырат. Бул мүчүлүштүктөрдү оңдоо үчүн абдан пайдалуу болду. Jumper "жазуу" режимине коюлду: ошол эле үзүүнү эсептегичке тиркеп, негизги циклде 1000 мссекти кечиктириңиз. 1000 мсек аяктагандан кийин 256 байттык флеш баракчасына # четтеринин санын жазыңыз, жана баракча толгондо, аны жазып, эсептөөнү баштапкы абалга келтириңиз. Жөнөкөй, туурабы? Аябай көп. Мага Winbond флеш түзмөктөрү абдан жагат, мен 90 -жылдары флешти кайра иштеп чыккам, ошондуктан аларды кайра программалоо кызыктуу болду. SPI интерфейси эң сонун. Колдонуу ушунчалык жөнөкөй. Мен схемалар менен баштапкы коддорго өздөрү сүйлөөгө уруксат берем. Мен EagleCAD кереметтүү экенин айттымбы? Чын эле ошондой. YouTubeда сонун сабактар бар.

8 -кадам: Электрониканы тиркеңиз

Дагы, менде бул жерде көп жакшы сүрөттөр жок, бирок эгер сиз ПВХнын ичине жабыштырылган эки пластикалык тирешүүнү элестетсеңиз, анда эки такта тең сайылган. Бул жерде түбүнө туташкан карагай тактайынын атылышы. Детектор тактасы корпустун ичинде.

9 -кадам: Калибрлөө

Мен чийки ротордун санын MPHге айландыруу үчүн жырткычты калибрлөө үчүн сыноочу жабдык жасадым. Ооба, бул 2х4. Мен анемометрди бир четине, ал эми экинчи жагына мүчүлүштүктөрдү оңдоп койгом. ЖК дисплейде ротордун саны көрсөтүлгөн. Процесс мындайча өттү: 1) Трафиксиз узун түз жолду табыңыз. 2) 2х4тү терезеден мүмкүн болушунча алысыраак кармагыла, 3) iPhone же Android түзмөгүңүздө үн жазууну күйгүзүңүз 4) Тандалган колдогу түзмөгүңүздө санарип GPS спидометрин күйгүзүңүз 5) Бир нече ылдамдыкта айдап барыңыз. жаздыргычыңызга ылдамдык жана орточо ротордун саны 6) Кыйрабаңыз 7)? 8) Кийинчерээк, унаа айдап бара жатканда, телефонуңуздун билдирүүсүн кайра ойнотуңуз жана маалыматтарды Excelге киргизиңиз жана сызыктуу же экспоненциалдуу же полиномдуу R-квадраттык мааниге 99% туура келет деп үмүттөнөм Бул конверсия # кийинчерээк колдонулат. Түзмөк чийки маалыматтарды гана тартып алат, мен аны Excelде MPH (же KPH) кылып кайра иштеттим. (Мен зайтун боёгучун боёп алганымды айттым беле? Мен муну "Тактикалык маалыматтарды анемометр" деп атамакмын, бирок ошондо "Тактика" "кара" дегенди эстээрин эстедим.)

10 -кадам: Шамалдын айрым маалыматтарын чогулткула

Бул дээрлик баары. Менимче, бир нече сүрөттөр жок, мис. төмөнкү базага тыгылган төрт С-клеткасы көрсөтүлгөн эмес. Мен пружина кармагычты батыра албадым, ошондуктан аккумуляторлордун өздөрүнө алып келүүнү аяктадым. Мен муну кургандан бир жыл өткөндөн кийин жазып жатам, жана #2 версиясында мен АА батарейкаларын колдондум, анткени мен энергия керектөөнү одоно ашыра бааладым. ААны колдонуу мага өчүргүчтү кошууга мүмкүндүк берди жана чынында ичинде бош орун бошотту, антпесе ал абдан тыгыз болчу. Жалпысынан дизайнга абдан ыраазы болдум. Төмөндөгү график бир жумалык орточо маалыматтарды көрсөтөт. Батареялар жетинчи күнү өлө баштады. Мен болжол менен 1кГц диапазонунда светодиоддун иштеши менен батареянын иштөө мөөнөтүн жакшырта алмакмын жана ротордун бурчтук ылдамдыгынын салыштырмалуу төмөндүгүнөн эч кандай четин жоготкон эмесмин.

Көңүл ачуу! Эгер жакшыртуу үчүн кандайдыр бир орун көрсөңүз мага кабарлаңыз!

11 -кадам: Булак коду

Тиркелген жалгыз Arduino булак файлы. Мен муну GPL кылдым, анткени, эй, GPL.

EDIT: Мен белгилеп кетким келет, менин 1s кечиктирүүнү () колдонуу коркунучтуу идея жана саат ичинде Жарк этип жазуу жана сенсорду окуу үчүн керектүү убакыт аз көрүнүшү мүмкүн, бирок 7 жылдын ичинде -10s кээ бир олуттуу жылыштарды кошот. Анын ордуна, 1 Гц таймердин үзгүлтүккө учуроосун колдонуңуз (328Pдеги Таймер #1 1 Гцке чейин эң сонун калибрлениши мүмкүн). Коопсуз болуу үчүн, баракты жазуу жана сенсор окуу кандайдыр бир себептерден улам 1 секунддан ашык убакытка созулуп кетсе, тосмого код коюу керек (үлгүлөрдү түшүрүү), бирок таймердин үзгүлтүккө учурашы керек болгон нерселерди жасоонун жолу. так. Ура!