Altimeter ya Barometri ya Elektroniki kwa Baluni za Stratosphere: Hatua 9 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Timu yetu, RandomRace.ru, yazindua baluni za heliamu. Ndogo na kubwa, na kamera na bila. Tunazindua ndogo ndogo kwa nasibu kuacha vituo vya ukaguzi wa mashindano ya mbio za adventure, na kubwa kufanya video nzuri na picha kutoka juu kabisa ya anga. Sio nafasi bado, lakini kwa km 30 ya shinikizo la hewa ni juu ya 1% ya kawaida. Haionekani kama anga tena, hu? Wajibu wangu katika timu ni umeme, na ninataka kushiriki moja ya miradi yangu iliyotekelezwa kwa jukumu hilo.

Je! Tunawezaje kupima urefu wa puto? Na GPS (nyingi hazifanyi kazi juu ya 18km) au na altimeter ya kijiometri. Wacha tufanye moja kutoka kwa bodi ya microcontroller (MCU)! Tunataka iwe nyepesi, ya bei rahisi (kwani wakati mwingine tunapoteza uchunguzi wetu), na ni rahisi kujenga, rahisi kutumia. Pia inapaswa kupima shinikizo za chini sana. Kifaa kinapaswa kuingia data angalau masaa 5 mfululizo. Wacha tutumie betri ya Lithium kutoka kwa simu yoyote ya zamani kama chanzo cha nguvu. Kulingana na mahitaji, nimechagua bodi ya Maple Mini, msingi n ARM microcontroller (STM32F103RC) na kiolesura cha USB, 128 Kb ya kumbukumbu ya ndani, ambayo ni ya kutosha kwa firmware ya MCU na data iliyokusanywa. Kwa bahati mbaya (au kwa bahati nzuri?), LeafLabs haizalishi bodi hizo tena, lakini viini vyao vinaweza kupatikana katika duka za mkondoni za Wachina kwa dola kadhaa tu. Pia tulipewa na sensorer kadhaa za shinikizo la hewa MS5534, zenye uwezo wa kupima 0.01… 1.1 bar. Hiyo ni zaidi au chini ya kutosha kwa urefu wa kilomita 30.

Kifaa ni rahisi kutengeneza, unahitaji tu ujuzi na zana za kutengeneza (hakuna haja ya kutengeneza sehemu ndogo sana) na ujuzi wa kimsingi wa kompyuta. Hapa unaweza kupata hazina ya github ambayo ina muundo wa PCB wa kuzuka katika muundo wa Tai na firmware.

Hatua ya 1: Sehemu Zinazohitajika

• Clone ya Maple Mini MCU bodi
• 4 * 1 2.54mm (0.1 ") safu ya pini (kawaida husafirishwa na bodi ya MCU)
• 1S LiPo betri. Betri kutoka kwa simu za zamani au kamera za vitendo zinafaa kabisa.
• Bodi ya chaja ya 1S LiPo
• Sensor ya barometric ya MS5534
• Bodi ya kuzuka ya MS5534
• 1N5819 diode ya Schottky au sawa
• Nguruwe za nguruwe za JST RCY, 1 * Mwanamke, 2 * Mwanaume
• Bia tupu ya alumini inaweza
• bomba la kushuka kwa mafuta D = 2, 5mm (0.1 ") ya rangi yoyote
• bomba la kupunguza mafuta D = 20mm (0.8 "), wazi

Badala ya MS5534 unaweza kutumia MS5540, lakini inahitaji bodi nyingine ya kuzuka. Unaweza kuifanya peke yako, ukitumia EagleCAD au KiKad au chochote unachopendelea. Unaweza pia kutengeneza kihisi moja kwa moja na waya ikiwa una ujuzi wa kutosha wa kuuza.

Zana zinazohitajika:

• Seti ya kawaida ya zana za kutengenezea
• Mikasi na plies
• Kwa hiari shabiki wa kuuza. Ikiwa hauna moja, unaweza kutumia chuma chako cha kutengenezea na taa nyepesi ya sigara badala yake.
• waya wa kawaida 1 wa waya wa kike na wa kike
• pini kadhaa za ziada za mawasiliano
• Bodi ya onyesho ya STM32 itumiwe kama kifaa kinachoangaza cha MCU. Nilitumia NUCLEO-F303RE, lakini bodi yoyote ya STM32 Nucleo64 au Nucleo144 inaweza kutumika pia.

Hatua ya 2: Soldering Sensor Onto Breakout Board

Kwanza kabisa, tunahitaji kugeuza kiwambo kwenye bodi ya kuzuka. Tumia chuma cha kutengeneza na chuma cha shaba, ikiwa unayo. Ikiwa sio hivyo, unaweza kufanya hivyo kwa chuma cha kawaida cha soldering na solder. Baada ya kumaliza kata pini nne safu na vipande viwili vya waya, karibu 4 cm kila moja. Wauzie kwa kuzuka kama inavyoonyeshwa kwenye picha ya pili - pini + na - inapaswa kushikamana na waya, zingine 4 kati yao - kwa safu ya pini. Pini zinapaswa kuwa upande wa chini wa kuzuka.

Hatua ya 3: Kuunganisha kifaa kingine

Bodi ya sensorer na bard ya MCU inapaswa kuwekwa, na sensor inapaswa kuwekwa juu ya chip ya MCU

Mchoro wa uunganisho umeonyeshwa kwenye picha ya 1. Na hapa kuna viunganisho vyote vilivyoorodheshwa:

• Pini ya kuzuka "+" imeunganishwa na pini ya bodi ya MCU "Vcc"
• Pini ya kuzuka "GND" imeunganishwa na pini ya bodi ya MCU "GND"
• Pini za kuzuka "8", "9", "10", "11" zimeunganishwa na pini za bodi ya MCU ya nambari sawa.
• Waya wa JST RCY Maleblack imeunganishwa na pini nyingine ya "GND" ya bodi ya MCU
• JST RCY Waya nyekundu ya kiume imeunganishwa na anode ya diode
• Diode cathode imeunganishwa na pini ya bodi ya MCU "Vin"

Kabla ya kuunganisha pigtail ya JST, usisahau kuweka kipande cha bomba nyembamba la kunyoosha mafuta kwenye waya nyekundu.

Jambo la mwisho la kufanya - diode lazima iwe na maboksi na bomba la kupungua mafuta. Vuta tu juu ya diode, kisha uipate moto na joto linalopendekezwa na shabiki wako ni kuhusu 160C (320F). Ikiwa hauna shabiki, tumia tu mshumaa au nyepesi ya sigara, lakini kuwa mwangalifu nayo.

Hatua ya 4: Betri na Chaja

Hebu tengeneze chanzo cha nguvu kwa kifaa na chaja kwa hiyo. Nguruwe ya kike inapaswa kuuzwa kwa betri. Waya nyekundu hadi "+", nyeusi hadi "-". Kinga unganisho na tone la gundi ya mafuta, kiraka cha mkanda wa bomba, au mkanda wa kuhami - kwa chaguo lako.

Nguruwe ya kiume lazima iuzwe kwa bodi ya chaja - waya mwekundu kwa "B +", nyeusi hadi "B-". Salama bodi na kipande cha bomba la kupungua mafuta. Kisha unaweza kuunganisha sinia na betri, na chaja kwa usambazaji wowote wa umeme wa USB au bandari ya kompyuta. Nyekundu iliyoongozwa kwenye bodi inaonyesha malipo yanayoendelea, ya kijani - betri iliyochajiwa kikamilifu. Bodi inaweza joto wakati wa kuchaji, lakini sio sana.

Hatua ya 5: Kuangaza Kifaa

Ili kuwasha kifaa, unahitaji kusanikisha programu fulani. Kwa Windows, unaweza kutumia programu ya asili kutoka kwa tovuti ya st.com. Kwa bahati mbaya, unahitaji kujiandikisha hapa.

Chini ya Linux au Mac (vizuri, chini ya Windows inawezekana pia), unaweza kutumia OpenOCD. Tafadhali pata maagizo ya ufungaji na matumizi kwenye wavuti yao.

Sasa unaweza kupakua firmware.

Ili kuandaa kifaa kwa kuangaza, unahitaji kuuza kwa muda pini mbili zaidi kwa mawasiliano 21 na 22 ya bodi ya MCU.

Ili kuunganisha kifaa chetu kwenye tochi:

• fungua kuruka zote mbili kwenye kiunganishi cha CN2 cha bodi ya Nucleo (nyeupe). Hiyo inawezesha bodi kuwasha vifaa vya nje.
• unganisha siri ya MCU 21 kubandika 2 ya kiunganishi cha Nucleo CN4
• unganisha waya mweusi wa betri kubandika 3 ya kiunganishi cha Nucleo CN4
• unganisha siri ya MCU 22 kubandika 4 ya kiunganishi cha Nucleo CN4
• unganisha kifaa na bodi ya Nucleo kwenye kompyuta na nyaya za USB.

• weka moto (Windows)

  • Tumia Huduma ya STM32 ST-LINK
  • Chagua Faili -> Fungua faili… -> fungua firmware iliyopakuliwa
  • Chagua Lengo -> Chaguo baiti…, chagua Soma Ulinzi wa nje: Walemavu. Bonyeza Tumia
  • Chagua Lengo -> Programu na Thibitisha, bofya Anza

• flash firmware (Linux & Mac)

  • Pakua na usakinishe OpenOCD.
  • endesha amri

openocd -f interface / stlink-v2-1.cfg -f target / stm32f1x.cfg -c "init; reset mguu; stm32f1x kufungua 0; mpango baro_v4.hex; kuzima"

Hiyo ndio!

Hatua ya 6: Jinsi ya Kutumia Kifaa

Ikiwa kila kitu kimefanywa vizuri, basi tuko tayari kuendesha kifaa. Altimeter ina njia tatu:

Futa data

Weka nguvu kifaa kupitia USB au kupitia kiunganishi cha betri nyekundu. Bonyeza kitufe (mbali kabisa na kontakt USB) na ushikilie kwa sekunde 2-3. LED ya Bluu inapaswa kuanza kupepesa haraka sana na kuendelea kupepesa kwa njia hiyo hadi data yote itafutwa.

Takwimu za magogo

Unganisha kifaa kwenye betri na kiunganishi nyekundu. LED ya Bluu itaangaza mara kwa mara kwa sekunde kadhaa na kisha kugeukia kupepesa mara moja kwa sekunde. Kila wakati inaangaza, sampuli ya data imeandikwa kwa kumbukumbu ya kifaa cha ndani. Kifaa kinaweza kurekodi hadi masaa 9 ya vipimo.

Kusoma data

Tenganisha betri na unganisha kifaa kwenye kompyuta yako na kebo ya USB. Baada ya sekunde kadhaa za kupepesa mara kwa mara inageuka kupepesa mara mbili kwa sekunde. Hii ni hali ya kusoma data. Kifaa hicho kinatambuliwa kama gari la kuendesha gari liitwalo BARO_ELMOT. Hifadhi haiwezi kuandikwa, unaweza kusoma tu data kutoka kwake. Katika meneja wa faili unaweza kupata faili mbili kwenye kifaa - ya kwanza inaitwa LEFT_123. MIN. Hii ni faili bandia, haina data yoyote, lakini hiyo "123" inamaanisha bado kuna nafasi ya dakika 123 za kukata data. Faili nyingine, BARO. TXT, ina data halisi iliyokusanywa, i.e. maandishi yaliyotengwa kwa kichupo - kichwa na kisha mistari ya data. Fomati hii inaweza kuingizwa kwa urahisi katika MS Excel, au kwa programu nyingine yoyote ya lahajedwali, pamoja na Majedwali ya Google. Kila mstari una nambari ya mfululizo (S), nambari ya sampuli (N) (= muda uliopita kwa sekunde), Joto (T) katika Celsius, Shinikizo la anga (P) katika mbars, na thamani mbaya ya urefu (A), katika mita juu ya usawa wa bahari. Kumbuka! Thamani "A" ni mbaya sana, unaweza kuhesabu urefu kutoka kwa data ya shinikizo peke yako. Angalia hatua zaidi.

Hatua ya 7: Kupima Kifaa

1. Unganisha betri kwenye kifaa. LED inapaswa kuanza kupepesa.
2. Bonyeza na ushikilie kitufe cha mtumiaji. Baada ya sekunde 2-3 LED itaanza haraka. Toa kitufe. Weka baridi, usikate betri. Takwimu zinafutwa.
3. Baada ya muda LED huanza kupepesa mara moja kwa sekunde.
4. Weka kifaa kwa angalau sekunde 30.
5. Tenganisha betri
6. Unganisha kifaa chako kwenye kompyuta na kebo ya USB.
7. Kifaa hicho kitaonekana kama gari dogo, 3Mb tu, kiendeshi. Fungua faili ya BARO. TXT hapo na kihariri chochote cha maandishi.
8. Angalia ikiwa nguzo T na P zina data inayofaa - kawaida kama 20-30 kwa T, kama 1000 kwa P. Ikiwa uko kwenye friji au juu ya Everest, nambari zitakuwa tofauti sana, kwa kweli.

Hatua ya 8: Mlinzi wa jua na Tube ya Shrink

Baada ya hatua ya awali tuna hakika kila kitu kinafanya kazi sawa, sasa tunapaswa kufunua pini zinazowaka, kwa sababu hatuitaji tena. Pia ni bora kukata kwa usahihi mikia ya pini inayounganisha sensorer na bodi ya MCU, vinginevyo zinaweza kutoboa kifuniko cha plastiki cha nje cha kifaa.

Sensor inayotumiwa katika mradi haifai kuwa wazi kwa jua moja kwa moja. Tutafanya ngao ya kinga kutoka kwa bia ya alumini. Kwa kweli, ikiwa umesonga mbele tayari, umestahili yaliyomo kwenye hiyo maskini. Kata na mkasi kipande cha alumini ya saizi karibu 12 * 12mm (0.5 "* 0.5"). Kisha piga pande zake mbili zilizo na koleo kutengeneza "tray" ndogo 7 * 12 * 2.5mm (0.28 "* 0.5" * 0.1 "). Baada ya kuinama, kata milia 1.5mm kutoka pande hizo zilizokunjwa, ili kufanya tray iwe chini kidogo, juu ya 1 mm juu.

Weka tray juu ya sensorer. Kumbuka - haipaswi kugusa anwani yoyote! Kisha weka kifaa na tray kwenye kipande cha bomba la kupungua kwa mafuta (kidogo zaidi kuliko bodi) na uipate moto vizuri, lakini kwa uangalifu na shabiki wa soldering (au nyepesi ya sigara). Angalia tena ikiwa kifuniko cha alumini hakigusi anwani za sensa.

Hatua ya 9: Sayansi

Sasa tuna kifaa tayari kutumika. Inapima joto na shinikizo la hewa. Na pia inakadiriwa kwa urefu urefu. Kwa bahati mbaya, shinikizo linategemea urefu sio njia ndogo sana, unaweza kusoma juu ya hiyo katika wikipedia. Njia moja ni kutumia Calculator ya Atmosphere ya 1976. Kifaa chako kina data ya mfano huo, lakini sio sahihi sana kwa sababu ya mapungufu ya kumbukumbu ya kifaa. Kutumia data ya barometer na kikokotoo, unaweza kuhesabu urefu bora zaidi kuliko deice anavyofanya mwenyewe. Pia ukizingatia hali ya hali ya hewa kwenye eneo lako la uzinduzi wa puto (ni wazi, hiyo imeandikwa kwa altimeter hiyo hiyo mwanzoni kabisa), na urefu wako wa eneo la uzinduzi unaweza kupata mabadiliko ya joto na marekebisho ya shinikizo la hewa na. Kisha ukitumia kikokotoo sawa, unaweza kuhesabu kila kitu bora zaidi. Ukiwa na ujuzi wa lahajedwali, unaweza pia kutengeneza chati za data za uzinduzi.

Mkimbiaji Juu katika Changamoto ya Nafasi