Particle Photon IoT Personal Weather Station - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Lieferungen

• Teilchen-Photon
• [OPTIONAL] 2,4 GHz u. FL-Antenne
• SparkFun OpenLog
• SparkFun Photon Weather Shield
• SparkFun Wettermessgeräte
• Dallas DS18B20 Wasserdichter Temperatursensor
• SparkFun Bodenfeuchtesensor
• SparkFun Qwiic VEML6075 UV-Lichtsensor
• 3.5W Solarpanel
• SparkFun Sunny Buddy
• Benutzerdefinierter 3D-modellierter Stevenson-Bildschirm
• Ein Lötkit
• Ein paar einadrige Überbrückungskabel
• Eine 2-polige Schraubklemme
• Einige männliche und weibliche Header
• 22 3mm Edelstahlschrauben
• 44 3mm Edelstahlmuttern
• 3 6mm Edelstahl-Gewindestangen
• 9 6mm Edelstahlmuttern

Schritt 1: Die Hardware

Vorbereitung

Weather ShieldWie in der Anschlussanleitung von Sparkfun beschrieben, schneiden Sie das RAW Power Select-Jumperpad auf der Rückseite von VREG ab und löten Sie es an Photon_VIN, um die eingehende Stromleitung zum internen Spannungsregler des Photons umzuleiten, um den Stromverbrauch während des Ruhezustands zu senken, was genau die Hälfte der Bereitstellung darstellt Dadurch wird die Eingangsspannung zwischen 3,6 und 5,5 V begrenzt, aber die Stromleitung fällt mit ihren 3,7 V vom LiPo-Akku durch den Sunny Buddy genau in den Sweet Spot.

Stellen Sie außerdem sicher, dass der 3,3-V-Deaktivierungs-Jumper rechts unten angeschlossen ist: Andernfalls erhalten die On-Board-Sensoren keinen Strom von der 3,3-V-Leitung, wodurch sie effektiv vom Photon getrennt werden sowohl externe als auch USB-Stromversorgung, um Konflikte zu vermeiden, und dies ist in der Tat die einzige Situation, die es den integrierten Sensoren ermöglicht, Strom zu erhalten und ordnungsgemäß zu funktionieren. Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie für eine serielle Überwachung ein USB-Kabel an Ihren Photon anschließen müssen: Ich habe es selbst viele Male versucht, und der Photon hat immer unbeschadet überlebt. Lassen Sie es nur vielleicht nicht stundenlang so. Schauen Sie sich den Schaltplan des Schildes an, wenn Sie an weiteren Details interessiert sind.

Drehen Sie die Abschirmung um und stellen Sie sicher, dass das I2C-PU-Jumperpad auf der rechten Seite angeschlossen ist Wert verhindert, dass die Peripherie erkannt wird: Als Faustregel gilt, dass nur ein Paar Pull-Up-Widerstände am Bus angeschlossen werden darf. Die Sensorsuite umfasst einen weiteren Sensor auf dem Bus - den UV-Lichtsensor -, aber als I2C-Peripheriegerät kommt auch das mit seinen paar Pull-up-Widerständen, und ich empfehle, diese stattdessen zu trennen: Zumindest in diesem Projekt ist das Shield kann möglicherweise ganz allein verwendet werden, während der UV-Sensor ohne Shield kaum verwendet wird.

Das Anlöten einer Schraubklemme an den Stromanschlüssen und einiger weiblicher Jumper an den Peripherieanschlüssen ist ebenfalls eine gute Idee und eine, die ich aus Gründen der Modularität empfehle: Die Schnellverbindungs- und -trennfunktion kann sich bei Fehlersuche, Reparaturen oder Upgrades als sehr hilfreich erweisen. Für eine bessere Passform und ein aufgeräumteres Kabelmanagement die seitlichen auf der Rückseite wie in den Bildern gezeigt anschließen. Für noch mehr Modularität habe ich auch Jumper an den Erweiterungslöchern des Photon gelötet, aber das ist nicht erforderlich, da diese Pins derzeit nicht verwendet werden.

OpenLogCut und trimmen Sie 4 kurze Drahtstränge, und löten Sie sie an den OpenLog, wie in den Bildern gezeigt. Es sind keine Jumper-Header, aber ich fand dies die beste Lösung für eine so kurze Verbindung. Wenn Sie darüber nachdenken, einige Stiftleisten auf der Platine zu löten und diese mit den Buchsenleisten der Abschirmung zu verbinden, verhindern die unterschiedlichen Pin-Layouts an den beiden Schnittstellen leider, dass diese großartige Idee realisierbar ist.

UV-Lichtsensor Schneiden und schneiden Sie 4 weitere Drahtstränge, diesmal viel länger, und löten Sie sie wie in den Bildern gezeigt an die Anschlüsse der Platine diese sind den Elementen ausgesetzt und nicht durch das Gehäuse geschützt. Ich empfehle auch, die Drähte so zu wickeln, wie ich es für eine sauberere und praktischere Verbindung getan habe. Das andere Ende ist stattdessen der Platz für Jumper-Header: Löten Sie 4 Stifte, um sicherzustellen, dass die Verbindung gesichert und wie beabsichtigt über die langen Drähte geordnet ist. Beachten Sie die Reihenfolge: GND VCC SDA SCL auf dem Schild.

Ich empfehle auch, die Lötkontakte und die Power-LED mit einem flüssigen Isolator zu beschichten: Conformal Coating ist speziell dafür entwickelt, aber klarer Nagellack reicht zur Not, und das habe ich verwendet. Trotz des PMMA-"Dachs", das die Platine bedeckt, ist sie immer noch den Elementen ausgesetzt, und Sie sollten lieber auf Nummer sicher gehen. Achten Sie darauf, den UV-Lichtsensor selbst – den schwarzen Chip in der Mitte der Platine – nicht zu bedecken, insbesondere wenn Sie Schutzlack verwenden: Die meisten Verbindungen sind UV-fluoreszierend, was bedeutet, dass sie einen Teil des Lichts absorbieren Sensor versucht zu erfassen und stört daher seine Messwerte. PMMA hingegen ist eines der gängigsten UV-transparenten Materialien und schützt den Sensor ausreichend vor Witterungseinflüssen und hält dennoch seinen Einfluss auf seine Messungen auf ein Minimum.

BodenfeuchtigkeitssensorDie Enden des 3-adrigen Kabels abschneiden und wie in den Bildern gezeigt an die Anschlüsse der Platine löten. Und am anderen Ende 3 Stifte für eine bessere Verbindung löten. Auch hier unbedingt die Reihenfolge beachten: GND A1 D5. Auch bei diesem Sensor unbedingt die Kontakte und die Platine mit dem Flüssigkeitsisolator beschichten: Im Gegensatz zum UV-Lichtsensor wird dieser von nichts verdeckt und wird den Elementen vollständig ausgesetzt, daher ist ein guter Schutz erforderlich.

BodentemperatursensorDie Enden des Kabels abschneiden und erneut an 3 Stifte in der Reihenfolge GND D4 VCC anlöten. Die Kabel mit geschlossenen Enden sind konventionell farbcodiert: SCHWARZ=GND WEISS=SIG RED=VCC.

Sunny BuddyI hat ein paar weibliche Jumper-Header an die sekundären Lastanschlüsse auf der Platine gelötet, aber letztendlich nicht verwendet, so dass das nicht notwendig ist.

Externe Antenne Kleben Sie die Antenne einfach auf die Unterseite des Basisteils oder an eine andere Stelle, die dem Formfaktor entspricht.

Kalibrierung

Bodenfeuchtesensor Dies ist der Sensor, der am meisten kalibriert werden muss, und es ist wichtig, ihn auf den Boden zu kalibrieren, den er nach dem Einsatz überwacht.

Um dabei zu helfen, habe ich ein einfaches Programm namens calibrator.ino zusammengestellt: Einfach kompilieren und auf Ihr Photon flashen, und einen seriellen Monitor vorbereiten, zum Beispiel mit dem Particle CLI-Befehl Partikel Serial Monitor oder mit screen /dev/ ttyACM0. Bringen Sie den Sensor zu etwa drei Vierteln seines Weges in den Boden, für den Sie ihn kalibrieren möchten, in einem vollständig trockenen Zustand, wie im ersten Bild gezeigt, und notieren Sie diesen Rohwert im smCal0-Feld der Datei Calibration.h. Befeuchten Sie dann die Erde so weit wie möglich, bis sie mit Wasser gesättigt ist, wie im zweiten Bild gezeigt, und notieren Sie diesen Rohwert im smCal100-Feld derselben Datei.

Sunny BuddyEin weiteres Element, das eine Kalibrierung erfordert, ist der Sunny Buddy: Obwohl er kein Sensor ist, muss sein MPPT-Design (Maximum Power Point Transfer) auf den Punkt der maximalen Leistungsübertragung kalibriert werden Tag, messen Sie die Spannung an den SET- und GND-Pads und drehen Sie das nahegelegene Potentiometer mit einem Schraubendreher, bis diese Spannung etwa 3 V beträgt.

Schritt 2: Die Software

Sie finden den gesamten Code, aktualisiert und dokumentiert in seinem GitHub-Repository.

Schritt 3: Die Montage

Lassen Sie uns alles mit dem Stevenson-Bildschirm zusammenbauen, indem Sie von oben nach unten zusammenbauen, wie in den Bildern gezeigt. In erster Linie ist die obere Abdeckung mit ihren geteilten Ständern für den UV-Lichtsensor und das Solarpanel zum Zusammenbauen und Verschrauben geeignet Als nächstes montieren Sie zum Bestücken das Solarmodul auf seinem Gestell und decken den UV-Lichtsensor mit seinem PMMA-Dach ab. Dann können die restlichen Abdeckungen mit den Gewindestangen am Oberteil montiert werden: Die Löcher müssen zwar etwas Überzeugungsarbeit leisten, aber ein wenig Reibung kann helfen, sie alle zusammenzuhalten.

Sobald der Stevenson-Bildschirm zusammengebaut ist, verbinden Sie das Basisteil mit dem Regenmesser und bestücken Sie es mit seiner Schaltung, indem Sie die Komponenten auf ihren Platinen montieren und sie wie in den Bildern gezeigt verbinden. Als nächstes können die Peripheriegeräte wie die externe Antenne, die Bodentemperatur- und Feuchtigkeitssensoren sowie der OpenLog angeschlossen werden. Anschließend können Sie die Windmesser wie in der SparkFun-Montageanleitung gezeigt an ihrem Mast zusammenbauen und den Regenmesser und die Basisstück etwa drei Viertel seines Weges nach oben.

Anschließend können Sie die Kabel vom Solarpanel, dem UV-Lichtsensor und den Regen- und Windmessern durch eine Öffnung zwischen den Abdeckungen führen und den Stevenson-Bildschirm am Basisteil montieren. Sobald die Stangen mit jeweils ein paar Muttern befestigt sind, ist Ihre ganz persönliche Wetterstation fertig und kann auf dem Feld eingesetzt werden!

Schritt 4: Bereitstellung + Schlussfolgerungen

Sobald Sie dies abgeschlossen haben, können Sie sich zurücklehnen, entspannen und Ihre hyperlokalen Live-Wetterdaten auf allen folgenden Plattformen sehen!

• ThingSpeak
• Das Wetter unter der Erde
• WetterWolke

Die spezifischen Links oben beziehen sich auf meine Wetterdaten, aber wenn Sie auch dieses Projekt machen, fügen Sie bitte auch die Links zu Ihren Geräten hinzu – ich würde mich sehr freuen, wenn dieses von Menschen gemachte Netzwerk erweitert wird!