ADS1115 InstESRE Pyranometer - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Ein Pyranometer misst die Einstrahlung der Sonne (Leistung/Fläche, im Grunde "Helligkeit") auf einer Oberfläche. Trotz der ähnlichen Namen unterscheidet es sich völlig von einem Pyrometer, also hören Sie hier auf, wenn Sie danach suchen.

Dieses Instructable beschreibt, wie man eine modifizierte Version des Pyranometer-Kits von Dr. David Brooks vom Institute for Earth Science Research and Education (InstESRE) baut und testet:

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

Diese Version des InstESRE-Pyranometers ist über einen ADS1115-Analog-Digital-Wandler (ADC) mit einem Arduino verbunden und unterstützt auch die Temperaturkorrektur mit einem TMP36-Temperatursensor, der sich zusammen mit der Fotodiode befindet.

Der IV Swinger 2 IV Curve Tracer unterstützt dieses Pyranometer-Design als optionaler Sensor, und das war die Motivation für die Modifikationen. Da es jedoch andere Benutzer des InstESRE-Pyranometers nützlich finden können, beschreibt dieses Instructable das Design unabhängig vom IV Swinger 2-Projekt.

Das folgende GitHub-Repository enthält die Dokumentation und Software:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Bitte laden Sie das Dokument herunter und lesen Sie es, bevor Sie fortfahren. Das Dokument enthält eine Nur-Text-Version der Schritte in diesem Instructable und kann während des Baus als Checkliste verwendet werden. Es beschreibt auch, wie Sie das Kit bei Dr. Brooks bestellen und welche zusätzlichen Teile Sie kaufen müssen. Diese werden in diesem Instructable nicht wiederholt.

Schritt 1: Werkzeuge sammeln

Ich habe die auf dem Foto gezeigten Werkzeuge verwendet.

Schritt 2: Gehäuse vorbereiten

• Führen Sie die Tülle in das Loch am Ende des Gehäuses ein. Verwenden Sie einen kleinen stumpfen Gegenstand wie einen kleinen Schraubendreher. Achten Sie darauf, die Tülle nicht einzuschneiden. (Die Tülle ist ein O-förmiger Gegenstand aus weichem Gummi.)_
• Verteile eine kleine Menge Sekundenkleber um die Innenseite des größeren der beiden Löcher in der Oberseite des Gehäuses. Setzen Sie die Wasserwaage von der Innenseite des Gehäuses ein. Stellen Sie sicher, dass die Schulter der Wasserwaage fest auf der Oberseite des Gehäuses sitzt. Legen Sie das Gehäuse mit der Oberseite nach unten beiseite, damit der Kleber einige Minuten trocknen kann.

Schritt 3: Fotodiode und Diffusor vorbereiten

• Stellen Sie sicher, dass die PDB-C139-Photodiodenkabel gerade und parallel zueinander sind, und nehmen Sie gegebenenfalls Anpassungen vor. _
• Setzen Sie die Fotodiode PDB-C139 in den LED-Halter ein. Es sollte einrasten. Verwenden Sie KEINEN Sekundenkleber. _
• Mit den PDB-C139-Photodiodenkabeln nach oben und mit dem längeren Kabel nach links und dem kürzeren nach rechts biegen Sie beide Kabel SEHR LEICHT von sich weg. _
• Setzen Sie die Fotodiodenbaugruppe von oben in das Gehäuserohr ein. Verwenden Sie auch hier KEINEN Sekundenkleber. Stellen Sie sicher, dass die Oberseite der Diode sauber und staubfrei ist. _
• Nehmen Sie die Teflon-Diffusorscheibe mit einem Papiertuch oder einem Papiertuch auf und reiben Sie beide Oberflächen vorsichtig ab, um eventuell vorhandene Staub- oder Schmutzpartikel zu entfernen. Rasten Sie die Scheibe in ihre Aussparung oben am Gehäuserohr ein. Verwenden Sie KEINEN Sekundenkleber. Wenn es sehr locker sitzt, musst du SPÄTER etwas Sekundenkleber verwenden, aber NOCH NICHT. _
• Drehen Sie die Baugruppe auf den Kopf (Leitungen zeigen nach oben, längere nach links). Stellen Sie sicher, dass die Diffusorscheibe nicht herausgefallen ist. Verwenden Sie 4 Stück Klebeband, um es auf einer harten, glatten Arbeitsfläche festzuhalten. Das Band sollte sich unterhalb des bearbeiteten Randes des Rohres befinden. Wickeln Sie ein weiteres Stück Klebeband um das Rohr. _

Schritt 4: TMP36 hinzufügen (optional)

• Führen Sie den TMP36 in das Loch auf der nahen Seite der Fotodiodenkabel ein, wobei die flache Seite des TMP36 zu den Kabeln und die abgerundete Seite zur Wand der Röhre gerichtet ist. Drücken Sie es an den Enden der Kabel nach unten. Es sollte gut passen mit minimaler Durchbiegung der Fotodiodenleitungen. _
• Entfernen Sie den TMP36, tragen Sie Sekundenkleber auf die Oberseite, die flache Seite und die abgerundete Seite auf und führen Sie ihn sofort wieder in die gleiche Position in das Loch ein. Verwenden Sie nur so viel Kleber, dass er am LED-Halter, den Diodenleitungen und im Inneren der Röhre haften sollte, aber verwenden Sie nicht so viel, dass er möglicherweise um die Fotodiode herum fließen könnte. Achten Sie darauf, es schnell in das Loch zu drücken, damit der Kleber es nicht festhält, bevor es ganz drin ist. _
• Passen Sie die beiden Fotodiodenkabel und die drei TMP36-Kabel so an, dass sie alle so gerade wie möglich nach oben zeigen_

Schritt 5: Kleben Sie das Sensorrohr auf das Gehäuse

• Tragen Sie etwas Sekundenkleber auf den bearbeiteten Rand des Rohres auf und senken Sie das Gehäuse dann umgehend darüber, so dass das Rohr in das Loch im Gehäuse geklebt wird. Die lange Abmessung des Gehäuses sollte mit den Leitungsreihen übereinstimmen, die durch das Loch kommen, und das Endloch mit der Tülle sollte sich rechts von Ihnen befinden. Stellen Sie sicher, dass das Rohr vollständig im Loch sitzt. _
• Verwenden Sie etwas Klebeband, um das Gehäuse in Position zu halten, damit es eben ist und das Rohr senkrecht dazu steht._

Schritt 6: ADS1115-Karte hinzufügen

• Tragen Sie einen Klecks Sekundenkleber auf die Rückseite des ADS1115-Boards genau in der Mitte auf. Senken Sie die ADS1115-Platine schnell, aber vorsichtig ab, wobei die längere Fotodiodenleitung durch Loch A0 und die kürzere durch Loch A1 kommt. Die drei TMP36-Kabel befinden sich entlang der Kante der ADS1115-Platine und können sich leicht verbiegen. Passen Sie die Position der ADS1115-Platine so an, dass die Löcher A0 und A1 über dem Rohrloch zentriert sind, und halten Sie die Platine etwa eine Minute lang fest, damit sie am Gehäuse haftet._
• Lassen Sie dies einige Stunden unberührt, damit der Kleber sicher getrocknet ist. Fahren Sie bis dahin mit den folgenden Schritten nicht fort._

Schritt 7: Lastwiderstand hinzufügen

• Schneiden Sie beide Leitungen des Widerstands auf 1 cm ab. Biegen Sie 2 mm am Ende jeder Leitung im rechten Winkel und führen Sie diese 2 mm Enden in die Löcher A0 und A1 der ADS1115-Platine neben den Fotodiodenleitungen ein. Der Grund für die Länge von 2 mm ist, dass die Enden die TMP36-Leitungen oder die andere Fotodiodenleitung unter der Platine nicht berühren können._
• Löten Sie den Widerstand und die Fotodiode zu den Löchern A0 und A1._
• Trimmen Sie die Fotodiodenkabel._

Schritt 8: TMP36-Mittelleitung an A2 anlöten (optional)

• Biegen Sie die beiden äußeren TMP36-Kabel vorsichtig vom Rand der ADS1115-Platine weg._
• Mit einer Spitzzange die mittlere TMP36-Leitung vorsichtig zum A2-Loch biegen und an das Loch löten. Möglicherweise benötigen Sie ein kleines Stück abisolierten Anschlussdraht im Loch zum Löten, wenn die Leitung nicht ganz lang genug ist, um tatsächlich in das Loch zu gehen. Stellen Sie sicher, dass diese Leitung keinen Kontakt mit der A1-Lötstelle oder dem Fotodioden-Stutzen hat._

Schritt 9: Kabel vorbereiten

• Entfernen Sie die gesamte Baugruppe von der Arbeitsfläche_

• Schütteln Sie es, um sicherzustellen, dass die Teflon-Diffusorscheibe nicht herausfällt. Wenn dies der Fall ist, legen Sie die Diskette vorerst beiseite.

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• Schneiden Sie das weibliche Ende des Kabels ab. Schieben Sie das abgeschnittene Ende durch die Tülle in das Gehäuse und ziehen Sie es durch. Machen Sie sich keine Sorgen, dass Sie es zu weit ziehen, Sie können es später wieder herausziehen. Verwenden Sie einen Tropfen Spülmittel, wenn das Durchdrücken schwierig ist._
• Schneiden Sie die äußere Kabelummantelung am abgeschnittenen Ende ab, um die vier Drähte im Inneren freizulegen, und achten Sie darauf, die Isolierung der inneren Drähte nicht zu beschädigen. Mindestens 2 cm der Ummantelung wegschneiden._
• Entfernen Sie 8 mm der Isolierung von den inneren vier Drähten und verdrillen Sie die Enden von jedem._
• „Zinnen“Sie die verdrillten Enden durch Erhitzen mit dem Lötkolben und Auftragen von etwas Lötzinn auf die Litzen._
• Verwenden Sie ein digitales Multimeter (DMM), um die Verbindung zwischen den Innendrähten und den vier Teilen des 3,5-mm-Steckers am anderen Ende des Kabels zu bestimmen. Notieren Sie sich die Farben:Farbe:Spitze: _ [+5V]Ring 1: _ [SCL]Ring 2: _ [SDA]Hülse: _ [GND]HINWEIS: Diese Farben stimmen mit ziemlicher Sicherheit NICHT mit den Farben im Anschlussplan überein, das ist also sehr wichtig._
• Ziehen Sie das Kabel durch die Gummitülle wieder heraus, bis die Isolierung der Innendrähte gerade das VDD-Loch der ADS1115-Platine erreicht. _

Schritt 10: Lötkabeldrähte und Anschlussdraht an ADS1115

• Schneiden Sie die folgenden Längen des Anschlussdrahts (nur für TMP36 erforderlich)

  • Schwarz, 2.5cm
  • Rot, 2,5 cmStreifen Sie jeweils 6 mm von jedem Ende ab._
• Löten Sie den Kabeldraht, der mit der Steckerspitze (+5V) verbunden ist, zusammen mit einem Ende des 2,5 cm langen roten Drahts in das VDD-Loch._
• Löten Sie den Kabeldraht, der mit der Steckerhülse (GND) verbunden ist, zusammen mit einem Ende des 2,5 cm langen schwarzen Drahts in das GND-Loch._
• Löten Sie den Kabeldraht, der mit dem Stecker Ring 1 (SCL) verbunden ist, in die SCL-Bohrung._
• Löten Sie den Kabeldraht, der mit dem Stecker Ring 2 (SDA) verbunden ist, in das SDA-Loch. _

Schritt 11: Löten Sie TMP36 Strom-/Masseleitungen (optional)

• Löten Sie das andere Ende des 2,5 cm langen schwarzen Kabels (vom GND-Loch) an die TMP36-Leitung auf der rechten Seite. Stellen Sie sicher, dass der mittlere Lead nicht kontaktiert wird._
• Löten Sie das andere Ende des 2,5 cm langen roten Kabels (vom VDD-Loch) an die TMP36-Leitung auf der linken Seite. Stellen Sie sicher, dass der mittlere Lead nicht kontaktiert wird._

Schritt 12: Schneiden und Lötdrähte an Jack

• Schneiden Sie vier Anschlussdrähte ab. Machen Sie sie lang genug für das Gehäuse, in das Sie den Arduino einsetzen (9 cm für IV Swinger 2):

  • Schwarz: _
  • Rot: _
  • Blau: _
  • Grün: _Streifen 1 cm vom Ende jedes._
• Stecken Sie den Kabelstecker in die 3,5-mm-Buchse._
• Verwenden Sie das DMM, um festzustellen, welcher Lötanschluss auf der Rückseite der 3,5-mm-Buchse mit dem VDD-Loch auf der ADS1115-Platine verbunden ist. Drehen Sie den ROTEN Draht zu diesem Lötanschluss auf der Buchse._
• Verwenden Sie das DMM, um festzustellen, welcher Lötanschluss auf der Rückseite der 3,5-mm-Buchse mit dem GND-Loch auf der ADS1115-Platine verbunden ist. Drehen Sie den SCHWARZEN Draht zu dieser Lötverbindung auf der Buchse._
• Verwenden Sie das DMM, um zu bestimmen, welcher Lötanschluss auf der Rückseite der 3,5-mm-Buchse mit dem SCL-Loch auf der ADS1115-Platine verbunden ist. Drehen Sie den BLAUEN Draht zu dieser Lötverbindung auf der Buchse._
• Verwenden Sie das DMM, um festzustellen, welcher Lötanschluss auf der Rückseite der 3,5-mm-Buchse mit dem SDA-Loch auf der ADS1115-Platine verbunden ist. Drehen Sie den GRÜNEN Draht zu diesem Lötanschluss auf der Buchse._

• Verwenden Sie DMM, um die Verbindungen zu bestätigen. Den Durchgang vom Ende des Anschlusskabels zum Loch ADS1115 prüfen. Testen Sie gleichzeitig, dass es KEINE KONTINUITÄT zu den anderen drei gibt.

  • Rot zu VDD: _
  • Schwarz auf Masse: _
  • Blau zu SCL: _
  • Grün zu SDA: _
• Löten Sie alle vier Anschlussdrähte an die 3,5-mm-Buchse_

Schritt 13: Endmontage

• Legen Sie den Kabelbinder um das Kabel und ziehen Sie es mit einer Zange direkt neben der Tülle an der Innenseite des Gehäuses fest. Trimmen._
• Verschrauben Sie den Deckel mit dem Gehäuse._
• Verwenden Sie das kleine Stück feines Schleifpapier, das dem Kit beiliegt, und schleifen Sie die Oberfläche des Teflons vorsichtig mit einer kreisförmigen Bewegung ab, gerade genug, um den "Glanz" von der Scheibe zu entfernen._
• Wenn die Teflon-Diffusorscheibe nicht fest in ihrer Vertiefung eingerastet ist, verwenden Sie eine KLEINE Menge Sekundenkleber um die Vertiefung herum, um sie festzuhalten. Achten Sie darauf, dass kein Klebstoff auf den Fotodetektor gelangt! Ein Zahnstocher kann nützlich sein, um den Sekundenkleber aufzutragen, aber bewegen Sie sich schnell. Verwenden Sie eine kleine Klemme, um es festzuhalten, während der Kleber trocknet._
• An Arduino anschließen: Verbinden Sie die vier Drähte von der Rückseite der 3,5-mm-Buchse mit dem Arduino, wie in den Fotos gezeigt._

Schritt 14: Ausführen von Tests und Kalibrieren

Das Dokument im GitHub-Repository beschreibt, wie die Tests geladen und ausgeführt werden. Es beschreibt auch, was zum Kalibrieren des Pyranometers erforderlich ist.