Arduino Pro-mini Regjistruesi i të dhënave: 15 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Ndërtoni udhëzime për regjistrues të të dhënave pro-mini Arduino me burim të hapur

Përgjegjësia: Dizajni dhe kodi i mëposhtëm është falas për tu shkarkuar dhe përdorur, por nuk vjen me asnjë garanci ose garanci.

Së pari duhet të falënderoj dhe promovoj njerëzit e talentuar që kanë frymëzuar idenë për këtë regjistrues të të dhënave dhe kanë kontribuar në kodin dhe sensorët e përdorur. Së pari, ideja për regjistruesin e të dhënave erdhi nga regjistruesi i të dhënave shumë mirë i projektuar dhe i shpjeguar mirë (më falni që mësimi ynë nuk është aq i mirë) i Edward Mallon: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ arduin…

Së dyti, sensorët e lagështisë së tokës me burim të hapur të përdorur këtu, si dhe kodi/biblioteka për drejtimin e tyre, janë projektuar dhe ndërtuar nga Catnip Electronics. Këta janë sensorë me cilësi të lartë dhe shumë të thyer. Informacioni se ku mund t'i blini dhe merrni kodin për t'i drejtuar (faleminderit Ingo Fischer) jepen më poshtë.

Hapi 1: Materialet, mjetet, pajisjet e nevojshme

Pllakë Pro-mini Arduino. Për këtë aplikacion, ne përdorim klone pro-mini me prodhim kinez (siç janë të gjitha pjesët tona) (5V, 16MHz, mikroprocesor ATmega 326) (Fig. 1a). Këto borde mund të blihen në Aliexpress, Ebay dhe faqe të ngjashme në internet për më pak se 2 dollarë. Sidoqoftë, bordet e tjera mund të përdoren po aq lehtë (merrni parasysh kërkesat e tensionit të sensorëve të nevojshëm, si dhe kërkesat e kujtesës së programit).

Moduli i regjistrimit të kartës SD dhe orës në kohë reale (RTC) të nxjerrë nga Deek-Robot (ID: 8122) (Fig 1b). Ky modul përfshin një DS13072 RTC dhe lexues të kartave micro-sd. Këto borde kushtojnë më pak se 2 dollarë dhe janë shumë të fuqishëm.

Arduino nano (po-"nano") vidhos-terminali përshtatës, gjithashtu nxorri Deek-Robot, i cili mund të blihet për më pak se 2 dollarë nga Aliexpress ose të ngjashme (Fig. 1c). Siç mund ta shihni, ne thjesht e duam Aliexpress.

22 gage tela të izoluar me bërthamë të fortë (Fig. 1d).

Kutia e regjistruesit të të dhënave (Fig. 1e). Ne përdorim kuti "të shkallës kërkimore", por pajisjet e lira plastike funksionojnë mirë në shumicën e situatave.

Kuti baterie për 4 bateri AA NiMh (Fig. 1f). Këto mund të blihen në Aliexpress për ca. 0.20 dollarë secila (po - 20 cent). Mos i humbni paratë tuaja në bateri më të shtrenjta.

Panel diellor 6V, rreth 1W. Mund të blihet në Aliexpress për më pak se 2 dollarë.

Hekuri i saldimit, saldimi dhe fluksi i tipit të kaluar.

Armë me zam të nxehtë.

Hapi 2: Ndërtoni udhëzime

Koha e nevojshme për ndërtim: rreth 30 deri në 60 min.

Përgatitni përshtatësin nano terminal për bashkim.

Për qëllimin e kësaj demonstrate, ne do të përgatisim përshtatësin terminal të vidave nano për të lehtësuar lidhjen e tre sensorëve të lagështisë së tokës I2C. Sidoqoftë, vetëm me pak krijimtari, terminalet e vidave mund të përgatiten në mënyra të ndryshme për të lehtësuar pajisjet e tjera. Nëse nuk e dini se çfarë është I2C, shikoni faqet e internetit të mëposhtme:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

Ideja për të përdorur përshtatës nano vidë u mor nga modeli i mrekullueshëm i regjistruesit të të dhënave të Edward Mallon:

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

Pritini gjurmët në pjesën e pasme të terminalit të vidhave midis kunjave të mëdhenj dhe të vegjël në pozicionet 3, 5, 9, 10 dhe 11 (duke numëruar nga maja e terminalit) (Fig. 2). Këto gjurmë korrespondojnë me etiketat "RST", "A7", "A3", "A2", & "A1" në terminalin e vidhave. Prerja e gjurmëve është shumë më e lehtë nëse keni një mjet të tipit 'Dremel', por nëse nuk e bëni, një thikë e vogël do të funksionojë lehtë. Mos e prish veten! Vini re se etiketat në terminalin e vidave dhe në pro-mini nuk janë të gjitha të njëjta (nano dhe pro-mini kanë disa kunja në vende të ndryshme). Kjo është një nga shqetësimet e këtij dizajni, por është mjaft e lehtë për të ri-etiketuar tabelën e terminalit kur të keni mbaruar, nëse dëshironi.

Fshini me kujdes (duke përdorur një Dremel ose thikë të vogël) shtresën e hollë të epoksisë drejtpërdrejt ngjitur me kunjat e mëdha 9, 10 dhe 11 (të etiketuara 'A3', 'A2', 'A1' në nano terminal) (Fig. 2) Me Veshja e ekspozuar e bakrit nën epoksi është e bazuar në bordin Arduino pro-mini. Më vonë do ta bashkojmë këtë pjesë të ekspozuar në kunjat ngjitur, duke siguruar kështu tre terminale vidë të tokëzuar.

Hapi 3: Ndërtoni udhëzime

Pritini tetë gjatësi prej 8 centimetrash të telave të izoluar me matës 22 dhe shiritin rreth 5 mm izolim nga njëri skaj dhe 3 mm nga skaji tjetër. Ne ju rekomandojmë të përdorni tela me bërthamë të fortë.

Merrni katër prej këtyre telave, përkulni një fund 90 gradë (fundi me 5 mm ose tela të ekspozuar) dhe ngjiteni * përgjatë * (domethënë, bashkoni të gjitha kunjat me saldim dhe fluks të shumtë) në pikat e mëposhtme:

Tela 1: kunjat e mëdha 3, 4 dhe 5 (të etiketuar 'RST', '5V', 'A7' në nano terminal). Ne do t'i modifikojmë këto tre terminale vidhos në tre terminale VCC (Fig. 3).

Hapi 4: Ndërtoni udhëzime

Tela 2: kunjat e mëdha 9, 10 dhe 11 (të etiketuar 'A3', 'A2', 'A1' në nano terminal) si dhe veshja e ekspozuar e bakrit që ishte ekspozuar më herët. Përdorni shumë saldim. Mos u shqetësoni nëse duket e çrregullt. Ne do t'i modifikojmë këto tre terminale të vidhave në tre terminale terren (-) terminale (Fig. 4).

Hapi 5: Ndërtoni udhëzime

Tela 3: kunjat e mëdha 13, 14 dhe 15 (të etiketuar 'REF', '3V3', 'D13' në nano terminal). Ne do t'i modifikojmë këto tre terminale vidë në tre terminale A5 SCL për komunikimet I2C (Fig. 5).

Hapi 6: Ndërtoni udhëzime

Tela 4: kunjat e mëdha 28, 29 dhe 30 (të etiketuar 'D10', 'D11', 'D12' në nano terminal). Ne do t'i modifikojmë këto tre terminale vidë në tre terminale A4 SDA për komunikimet I2C (Fig. 6).

Hapi 7: Ndërtoni udhëzime

Lidhni një tel në secilën prej kunjave të vegjël (them përsëri - të vegjël) 9, 10 dhe 11 (të etiketuar 'A3', 'A2', 'A1' në nano terminal) (Fig. 7).

Hapi 8: Ndërtoni udhëzime

Saldator

tela e mbetur te kunja e madhe 22 (e etiketuar 'D4' në nano terminal) (Fig. 8).

Hapi 9: Ndërtoni udhëzime

Ngjiteni skajin e lirë të secilit tel në vrimat e tij përkatëse të kunjave në mburojën e regjistruesit të të dhënave Deek-Robot (Fig. 9):

kunja e madhe 'RST+5V+A7' në vrimën e kunjit 5V

kunja e madhe 'A3+A2+A1' në vrimën e kunjit GND

kunja e vogël 'A3' në vrimën e kunjit SCK

kunja e vogël 'A2' në vrimën e kunjit MISO

kunja e vogël 'A1' në vrimën e kunjit MOSI

kunja e madhe 'REF+3V3+D13' në vrimën e kunjit SCL

kunja e madhe 'D10+D11+D12' në vrimën e kunjit SDA

dhe kunja e madhe 'D4' në vrimën e kunjit CS

Hapi 10: Ndërtoni udhëzime

Ju lutemi vini re se ne ofrojmë etiketat nano këtu vetëm për lehtësinë e lidhjes. Këto etiketa nuk do të korrespondojnë me kunjat në bordin pro-mini sapo të futet në terminalin e vidave.

Ngjitni dy tela të gjatë 6 cm në vrimat e gropave A4 dhe A5 nga pjesa e poshtme e bordit pro-mini (Fig. 10).

Hapi 11: Ndërtoni udhëzime

Ngjitni kunjat në bordin pro-mini dhe futeni në terminalin e vidave të përfunduara. Mos harroni të futni telat A5 dhe A4 në terminalet D12 (A4) dhe D13 (A5) në bordin nano. Gjithmonë mbani mend se kunjat në etiketat e terminalit Arduino dhe vidë nuk do të përputhen saktësisht (bordet pro-mini dhe nano kanë aranzhime të ndryshme të kunjave).

Futni një bateri CR 1220 dhe një kartë micro-sd në tabelën e regjistrit. Ne përdorim karta SD me kapacitet më të vogël se 15 GB, pasi kemi pasur probleme me kartat me kapacitet më të madh. Ne përdorim formatimin e kartave në FAT32.

Së fundi, mbuloni të gjitha nyjet e ngjitura dhe siguroni të gjitha telat në tabelën e terminalit me zam të nxehtë.

Tabela tani është gati për përdorim. Tabela e përfunduar tani duhet të duket kështu: Fig. 11.

Hapi 12: Konfigurimi i regjistruesit të të dhënave për përdorim në terren

Për të parandaluar që regjistruesi juaj i të dhënave të përmbyset në kutinë e regjistruesit të të dhënave, si dhe të sigurojë qasje të lehtë në kunjat e komunikimit, ne rekomandojmë krijimin e një platforme stabilizuese. Platforma gjithashtu mban elektronikën të paktën disa centimetra nga fundi i kutisë, në rast përmbytjeje. Ne përdorim fletë akrilike 1.5 mm dhe e lidhim atë me regjistruesin e të dhënave me bulona, arra dhe rondele 4 mm (Fig. 12).

Hapi 13:

Ne përdorim sensorë lagështie të tokës me kapacitet të tipit I2C me burim të hapur. Ne i blejmë ato nga Catnip Electronics (faqja e internetit më poshtë). Ato mund të blihen në Tindie dhe kushtojnë rreth 9 dollarë për modelin standard dhe rreth 22 dollarë për modelin e thyer. Ne kemi përdorur versionin e thyer në eksperimentet në terren. Ato janë shumë të fuqishme dhe ofrojnë performancë të ngjashme si alternativa komerciale shumë më të shtrenjta (ne nuk do të vendosim askënd në Front Street, por ju ndoshta i njihni të dyshuarit e zakonshëm).

Sensori Catnip Electronics I2C i paraqitur në këtë udhëzues:

blini këtu:

biblioteka arduino:

biblioteka arduino në Github:

Lidhni tela të verdhë nga sensori I2C në një nga terminalet e vidave A5. Bashkangjit tela jeshile nga sensori I2C në një nga terminalet A4. Telat e kuq dhe të zi nga sensori shkojnë në terminalet VCC, përkatësisht.

Vendosni katër bateri të ngarkuara NiMh në kutinë e baterisë. Bashkangjit tela të kuqe (+) në kunjin RAW në regjistruesin e të dhënave (d.m.th., pinin RAW në bordin pro-mini) (por shikoni pjesën "kursimi i energjisë" më poshtë). Bashkangjit tela të zezë (-) në njërën nga kunjat e tokëzimit në regjistruesin e të dhënave.

Për përdorim afatgjatë në terren, bashkëngjitni një panel diellor 6V 1W te prerësja. Paneli diellor do të përdoret për të drejtuar regjistruesin e të dhënave dhe për të ngarkuar paketën e baterisë gjatë ditës, dhe punon edhe nën qiell të vrenjtur (edhe pse bora është një problem).

Së pari, lidhni një diodë Schottky ~ 2A në terminalin pozitiv të panelit diellor. Kjo do të parandalojë që rryma të rrjedhë përsëri në panelin diellor kur nuk ka rrezatim diellor. Mos harroni ta bëni këtë, përndryshe do të keni bateri të mbaruara në një kohë të shkurtër.

Bashkangjisni terminalin (+) nga paneli diellor (p.sh. diodën) në kunjin RAW në regjistrues (p.sh. kunja RAW në pro-mini) dhe terminalin (-) nga paneli diellor në një nga tokat terminalet në logger.

Ky konfigurim lejon që rregullatori i integruar i tensionit në bordin pro-mini të rregullojë tensionin që vjen si nga paneli diellor ashtu edhe nga bateria. Tani… Unë do të them se kjo nuk është një strukturë ideale për karikimin e baterive NiMh (e vështirë edhe në kushte të përsosura). Sidoqoftë, panelet diellore që ne përdorim nxjerrin rreth 150mA në kushte të diellit të plotë, që korrespondon me rreth 0.06 C (C = kapaciteti i paketës së baterisë), e cila është vërtetuar për ne që është një metodë e thjeshtë, e sigurt dhe e besueshme e karikimit për prerësit tanë. Ne i kemi pasur ata të vrapojnë në këtë mënyrë në fushë deri në një vit në Kolorado. Sidoqoftë, ju lutemi shihni mohimin - prerësit tanë vijnë pa asnjë garanci ose garanci. Sa herë që përdorni bateri ose panele diellore në terren, rrezikoni të filloni një zjarr. Bej kujdes. Përdoreni këtë dizajn në rrezikun tuaj!

Siguroni regjistruesin e të dhënave dhe paketën e baterisë brenda një kutie kundër motit (Fig. 13).

Hapi 14: Ruajtja e energjisë

Ne shpesh çaktivizojmë LED-të e energjisë nga të dy bordet pro-mini dhe të dhënat e regjistruesit. Gjurmët e këtyre LED -ve mund të priten me kujdes me brisk (shiko lidhjen më poshtë). Çdo LED konsumon rreth 2.5mA rrymë në 5V (lidhja më poshtë). Sidoqoftë, për shumë aplikime kjo sasi e humbjes së energjisë do të jetë e papërfillshme dhe studiuesi thjesht mund të lërë LED -et e energjisë ashtu siç janë.

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

Ne gjithashtu drejtojmë bibliotekën 'LowPower.h' (nga 'rocketscream'; lidhja e dhënë më poshtë), e cila është shumë e lehtë për t'u përdorur dhe zvogëlon ndjeshëm konsumin e energjisë midis intervaleve të regjistrimit.

github.com/rocketscream/Low-Power

Pas heqjes së LED-ve të energjisë nga bordi pro-mini dhe regjistrimin e të dhënave dhe drejtimin e bibliotekës LowPower.h (shiko 'kodin' më poshtë), regjistruesi do të konsumojë afërsisht. 1mA rrymë në 5V ndërsa jeni në gjumë. Duke drejtuar tre sensorë I2C njëkohësisht, regjistruesi në modalitetin e gjumit (midis përsëritjeve të marrjes së mostrës) konsumon rreth 4.5mA në 5V, dhe rreth 80mA kur merret kampionimi. Sidoqoftë, për shkak se marrja e mostrave ndodh shumë shpejt, dhe mjaft rrallë, tërheqja aktuale 80mA nuk kontribuon në mënyrë domethënëse në shkarkimin e baterisë.

Më shumë energji mund të kursehet kur nuk përdorni panele diellore duke lidhur terminalin (+) të baterisë direkt me kunjin VCC në regjistrues. Sidoqoftë, lidhja drejtpërdrejt me VCC, dhe jo me kunjin RAW, shmang rregullatorin e tensionit në bord dhe rryma në sensorë nuk do të jetë aq konstante sa do të ishte nëse do të kalohej përmes rregullatorit. Për shembull, tensioni do të ulet ndërsa bateria shkarkohet gjatë ditëve dhe javëve, dhe në shumë raste, kjo do të rezultojë në një ndryshim kuptimplotë në leximet e sensorëve (në varësi të sensorëve që përdorni). Mos e lidhni një panel diellor drejtpërdrejt me VCC.

Hapi 15: Kodi

Ne përfshijmë dy skica për drejtimin e regjistruesit të të dhënave me tre sensorë lagështie të tokës I2C. Skica e parë 'logger_sketch' do të marrë mostër nga secili sensor dhe do të regjistrojë të dhënat e kapacitetit dhe temperaturës në kartën sd çdo 30 minuta (por mund të ndryshohet lehtësisht nga përdoruesi). Skica e dytë 'ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress' do t'i lejojë përdoruesit të caktojë adresa të ndryshme I2C për secilin nga sensorët në mënyrë që ato të mund të përdoren njëkohësisht nga regjistruesi i të dhënave. Adresat në 'logger_sketch' mund të ndryshohen në rreshtat 25, 26 dhe 27. Bibliotekat e nevojshme për të drejtuar sensorin mund të gjenden në Github.