Anemometer ya Kujaza Takwimu Iliyomo: Hatua 11 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:49

Ninapenda kukusanya na kuchambua data. Napenda pia kujenga vifaa vya elektroniki. Mwaka mmoja uliopita nilipogundua bidhaa za Arduino, mara moja nilifikiri, "Ningependa kukusanya data ya mazingira." Ilikuwa siku ya upepo huko Portland, AU, kwa hivyo niliamua kunasa data za upepo. Niliangalia baadhi ya mafundisho ya anemeter na nikaona ni muhimu sana, lakini inahitajika kufanya mabadiliko ya uhandisi. Kwanza, nilitaka kifaa hicho kiendeshe kibinafsi, nje, kwa wiki. Pili, nilitaka iweze kurekodi upepo mdogo sana, miundo kadhaa hapa ilihitaji upepo mkali ili uende. Mwishowe, nilitaka kurekodi data. Niliamua kwenda kwa muundo mdogo wa rotor nyepesi na inertia kidogo na upinzani iwezekanavyo. Ili kufanikisha hili, nilitumia sehemu zote za plastiki (pamoja na fimbo za vinyl zilizofungwa), uhusiano wa kubeba mpira, na sensorer za macho. Miundo mingine ilitumia sensorer za sumaku au motors halisi za DC, lakini zote hizo hupunguza rotor chini, macho hutumia nguvu kidogo lakini haitoi upinzani wa mitambo. Logger ya data ni Atmega328P tu na chip ya 8 mbit flash. Nilifikiria juu ya kwenda SD, lakini nilitaka kuweka gharama, matumizi ya nguvu, na ugumu wa chini. Niliandika programu rahisi ambayo ilifunga mizunguko ya baiti mbili kila sekunde. Na megabiti 8 nilidhani ningeweza kukusanya data ya wiki moja. Katika muundo wangu wa asili, nilifikiri ningehitaji seli 4 C, lakini baada ya wiki walikuwa bado wameshtakiwa kabisa kwa hivyo lazima nitakuwa nimezimwa kwa agizo la ukubwa katika utumiaji wa nguvu. Sikutumia vidhibiti vya laini, niliendesha reli zote za voltage hadi 6V (hata kama sehemu zingine zilipimwa 3.3V. Yay overdesign!). Ili kupakua data, nilikuwa na mfumo tata ambao ulisoma flash na kuitupa kwa mfuatiliaji wa serial wa arduino, na nikakata na kubandika kwenye Excel. Sikutumia wakati kujaribu kujua jinsi ya kuandika programu ya USB ya laini ya amri ili kutupa flash kwa kiwango nje, lakini wakati fulani nitahitaji kugundua hii. Matokeo yalikuwa ya kushangaza sana, niliweza kuona mwenendo wa kupendeza sana, ambao ninahifadhi kwa ripoti nyingine. Bahati njema!

Hatua ya 1: Jenga Rotor

Nilijaribu maoni kadhaa tofauti kwa vikombe vya rotor: mayai ya pasaka, mipira ya ping pong, vikombe vya plastiki, na mipira tupu ya miti ya Krismasi. Niliunda rotors kadhaa na kuzijaribu zote na kavu ya nywele, ambayo ilitoa kasi anuwai ya upepo. Kati ya prototypes nne, makombora ya mapambo yalifanya kazi bora. Walikuwa pia na tabo hizi ndogo ambazo zilifanya kubandika uwe rahisi, na zilitengenezwa kwa plastiki ngumu iliyofanya kazi vizuri na saruji ya polycarbonate. Nilijaribu urefu tofauti wa shimoni, ndogo, ya kati na kubwa (kama 1 "hadi 6") na nikagundua kuwa ukubwa mkubwa uliteswa sana na haukujibu vizuri kwa kasi ndogo ya upepo, kwa hivyo nilikwenda na shafts ndogo za ukubwa. Kwa kuwa kila kitu kilikuwa plastiki wazi, nilichapisha hati ndogo ili kusaidia kushusha vile vile vitatu. Vifaa: Mapambo yalitoka kwa Kampuni ya Uuzaji ya Mashariki, bidhaa "48/6300 DYO CLEAR ORNAMENT", $ 6 pamoja na usafirishaji wa $ 3. Shafts za plastiki na diski ya kimuundo ilitoka kwenye duka la TAP Plastics, karibu $ 4 zaidi kwa sehemu.

Hatua ya 2: Jenga Msingi wa Juu

Ili kupunguza hali ya kuzunguka, nilitumia fimbo ya nylon iliyofungwa kutoka McMaster Karr. Nilitaka kutumia fani, lakini fani za mashine zimejaa grisi inayopunguza rotor, kwa hivyo nilinunua fani za skateboard ambazo hazina chochote. Zilitokea tu kutoshea ndani ya kipenyo cha ndani cha CPVC 3/4 "adapta ya bomba.. Haikuwa mpaka nilikusanya muundo ambao ninagundua fani za skate kushughulikia mzigo wa planar, na nilikuwa nikitumia mzigo wa wima, kwa hivyo ningekuwa nimetumia fani ya vurugu, lakini walifanya kazi vizuri tu, na labda walisaidia kudhibiti msuguano kutoka kwa wakati wa precession. Nilipanga kuambatisha sensorer ya macho chini ya shimoni, kwa hivyo nikapandikiza CPVC ikiunganisha kwenye msingi mkubwa. Depot ya Nyumbani ni mahali pa kufurahisha kuchanganya na linganisha vifaa vya CPVC / PVC. Mwishowe niliweza kuingiza kipengee cha 3/4 "kilichounganishwa na CPVC kikiunganisha ndani ya PVC 3/4" kwa kipunguzi cha 1-1 / 2. Ilichukua uchezaji mwingi kuzunguka ili kufanya kila kitu iwe sawa, lakini iliacha nafasi ya kutosha ya umeme. Vifaa: 98743A235 - Nyeusi Threaded Nylon Rod (5/16 "-18 thread) 94900A030 - Black Nylon Hex Nuts (5/16" -18 thread) Bei za skateboard za bei nafuu 3/4 "iliyounganishwa adapta ya CPVC 3/4" hadi 1 -1/2 "Punguza kipande cha PVC kwa bomba iliyofungwa 3/4" Kumbuka: Vipimo vya kuunganisha PVC na CPVC sio sawa, labda kuzuia utumiaji mbaya wa bahati mbaya; kwa hivyo ubadilishaji kwenye adapta ya kawaida ya PVC 3/4 haitafanya kazi, hata hivyo, VYUO vya adapta iliyoshonwa ni sawa, ambayo ni ya kushangaza kabisa. CPVC inaunganisha nyuzi kwenye bushi ya adapta ya PVC. Adapter… bushing… coupling… Labda ninachanganya maneno haya yote, lakini dakika 15 kwenye aisle ya bomba la Depoti ya Nyumbani itakuweka sawa.

Hatua ya 3: Usumbufu wa macho

Wakati rotor inageuka, mzunguko wake unahesabiwa na kipingamizi cha macho. Nilifikiria juu ya kutumia diski, lakini hiyo ilimaanisha ningelazimika kushikamana na chanzo cha mwangaza na kichunguzi kwa wima, ambayo itakuwa ngumu sana kukusanyika. Badala yake nilichagua kupanda mlima na nikapata vikombe vidogo ambavyo huenda chini ya viti kulinda sakafu ngumu. Nilichora na kunasa sehemu sita, ambazo zinanipa kingo kumi na mbili (karibu) za sare, au kupe 12 kwa kila mapinduzi ya rotor. Nilifikiria juu ya kufanya zaidi lakini sikuwa na ufahamu sana na kasi ya kipelelezi, au uwanja wa maoni ya macho yake. Hiyo ni, ikiwa nilikwenda nyembamba sana, LED inaweza kutambaa kando kando na kuamsha sensor. Hili ni eneo lingine la utafiti ambalo sikufuata, lakini itakuwa nzuri kukagua. Niliunganisha kikombe kilichopakwa rangi kwa nati na kuifunga mwisho wa shimoni. Vifaa: Kiti cha mlinzi wa mguu wa kikombe kutoka kwa rangi ya Home Depot Nyeusi

Hatua ya 4: Ambatisha Rotor

Wakati huu ilikuwa ikianza kuonekana kuwa nzuri sana. Karanga za nailoni ni za kuteleza, kwa hivyo ilibidi nitumie lutnuts nyingi (ikiwa haukuona kutoka kwa picha zilizopita). Pia nililazimika kutengeneza ufunguo maalum wa gorofa ili kutoshea kwenye kofia iliyo chini ya rotor ili nipate kuziba karanga zote mbili chini.

Hatua ya 5: Jenga Msingi wa Chini

Msingi wa chini huweka betri na hutoa muundo wa msaada. Nilipata kisanduku kizuri kisicho na maji mkondoni kutoka kwa kampuni inayoitwa Polycase. Ni kesi nyepesi sana ambayo inafunga mihuri, na visu ni pana kwa msingi ili isianguke juu kwa urahisi. Nilitumia mwenzi wa PVC kwenye bushi ya juu ya PVC. Mwenzi huyu wa msingi wa chini ameunganishwa tu kwa kuunganisha 1-1 / 2 "PVC. Shinikizo la juu la rotor linafaa kwenye msingi wa chini kupitia unganisho huu. Kama utaona baadaye, sikuunganisha vipande hivi kwa sababu nilitaka kuwa na uwezo wa kuifungua na kufanya marekebisho ikiwa ni lazima, pamoja na kusanyiko ni rahisi wakati wa kuambatanisha bodi za mzunguko. Vifaa: Sanduku lisilo na maji kutoka kwa Polycase, kipengee # WP-23F, $ 12.50 Threaded 1-1 / 2 "PVC coupling

Hatua ya 6: Jenga Sura ya macho

Utaratibu wa sensorer ni 940nm LED na mpokeaji wa Schmitt-trigger. Ninapenda kupenda mzunguko wa kichocheo cha Schmitt, inachukua mahitaji yangu yote ya kujiondoa na hutuma ishara inayofaa ya CMOS / TTL. Ubaya pekee? Uendeshaji wa 5V. Ndio, niliendesha zaidi muundo wote hadi 6V, lakini ningeweza kwenda 3.3V ikiwa sio sehemu hii. Wazo ni kwamba mzunguko huu hupanda chini ya kikombe cha rotor, ambacho kinasumbua boriti wakati inageuka, ikitoa mabadiliko ya kimantiki kwa kila makali. Sina picha nzuri ya jinsi hii ilivyowekwa. Mimi kimsingi niliunganisha vifurushi viwili vya plastiki kwenye sehemu ya chini ya uunganishaji wa PVC, na kuizungusha ndani kutoka juu. Nililazimika kusaga kingo za ubao ili kuifanya iwe sawa. Sina mpango wowote wa hii, ni rahisi sana: fanya tu kipinzani cha 1k kutoka kwa Vin na uiunganishe kwa waya ili LED Imewashwa kila wakati na pato la kipelelezi liko kwenye pini yake. Vifaa: 1 940nm LED 1k resistor 1 sensor OPTEK OPL550 1 kuziba pini tatu (kike) 1 1.5 "x1.5" bodi ya mzunguko urefu tofauti wa waya Uzibaji wa kupungua kwa joto ikiwa unapenda waya zako zilizofungwa

Hatua ya 7: Jenga Logger ya Takwimu

Bodi ya protoksi ya Arduino ilikuwa njia kubwa kutoshea kwenye chasisi. Nilitumia EagleCAD kuweka bodi ndogo ya mzunguko, na kupoteza nikatoa safu moja… kuna waya nne mbaya nilihitaji kuziba mapungufu machache.

(Nilidhani nilipima hii kwa nguvu ya uendeshaji ya ~ 50mW, na kulingana na Saa za Watt za betri, nilifikiri nitashuka chini ya 5V kwa wiki, lakini kipimo changu cha nguvu au hesabu yangu haikuwa sawa kwa sababu seli 4 za C kwenda kwa muda mrefu.) Mpangilio wa moja kwa moja sawa: resonator tu, ATmega328, chipu ya kutafakari, jumper ya utatuzi, taa ya utatuzi, kofia ya usambazaji wa umeme, na hiyo ni juu yake. Kuna kitu kinachoitwa DorkBoard ambacho ningeweza kutumia pia, kimsingi ni kila kitu kinachohitajika kwa bodi ya ATMega328 dev kwa saizi ya tundu la DIP. Nilifikiria kununua moja lakini njia yangu tofauti ilikuwa karibu 50% ya bei rahisi. Hapa kuna kiunga cha dorkboard:

Hapa kuna wazo la kimsingi (nambari ya chanzo itajumuishwa baadaye) jinsi bodi inavyofanya kazi: Jumper imewekwa katika hali ya "utatuzi": ambatisha usumbufu wa thamani ya mabadiliko kwenye pato la sensa ya macho, na uangaze jaribio la LED pamoja na kipelelezi. Hii ilikuwa inasaidia sana kwa utatuzi. Jumper imewekwa katika hali ya "rekodi": ambatisha usumbufu huo kwenye kaunta, na kwenye kitanzi kuu, uchelewesha 1000 msec. Mwisho wa 1000 msec, andika # ya hesabu za makali kwenye ukurasa wa baiti 256, na ukurasa ukiwa umejaa, andika na uweke hesabu upya. Rahisi, sawa? Uzuri sana. Ninapenda sana vifaa vya flash vya Winbond, nilikuwa nikitengeneza flash nyuma miaka ya 90, kwa hivyo ilikuwa raha kuzipanga tena. Muunganisho wa SPI ni mzuri. Rahisi kutumia. Nitawacha hesabu na nambari ya chanzo kuongea wenyewe. Je! Nilisema EagleCAD ni ya kushangaza? Ni kweli. Kuna mafunzo kadhaa mazuri kwenye YouTube.

Hatua ya 8: Ambatisha Elektroniki

Tena, sina picha nyingi nzuri hapa, lakini ikiwa unafikiria vipindi viwili vya plastiki vilivyowekwa ndani ya PVC, bodi zote mbili zimepigwa ndani yake. Hapa kuna risasi ya bodi ya magogo iliyounganishwa chini. Bodi ya detector iko juu ndani ya nyumba.

Hatua ya 9: Upimaji

Nilifanya rig ya mtihani wa kusawazisha mnyama ili niweze kubadilisha hesabu za rotor mbichi kwa MPH. Ndio, hiyo ni 2x4. Niliambatanisha anemometer hadi mwisho mmoja, na utatuzi wa Arduio kwa upande mwingine. LCD ilionyesha hesabu za rotor. Mchakato ulikwenda hivi: 1) Tafuta barabara ndefu iliyonyooka bila trafiki. 2) Shikilia 2x4 ili iweze kutoka dirishani iwezekanavyo 3) Washa kurekodi sauti kwenye iPhone yako au Android 4) Washa kipima kasi cha GPS cha dijiti kwenye kifaa chako cha mkono cha chaguo 5) Endesha kwa kasi kwa kasi kadhaa na utangaze kwa kinasa sauti chako kasi na wastani wa rotor huhesabiwa 6) Usigonge 7)? 8) Baadaye, usipokuwa ukiendesha gari, rudia ujumbe wako wa simu na uweke data kuwa bora na tumaini laini au kielelezo au polynomial inafaa na thamani ya mraba R zaidi ya 99% Ubadilishaji huu # utatumika baadaye. Kifaa kinachukua tu data ghafi, niliichapisha kwa MPH (au KPH) katika Excel. (Je! Nilitaja nilitumia kanzu ya badass ya rangi ya rangi ya mizeituni? Ningeiita hii "Analog ya Upataji wa Tactical Data", lakini nikakumbuka kuwa "Tactical" inamaanisha "nyeusi".)

Hatua ya 10: Nenda Kusanya Takwimu za Upepo

Hiyo ni nzuri sana. Nadhani picha chache hazipo, mf. hazijaonyeshwa ni seli nne za C zilizojazana kwenye msingi wa chini. Sikuweza kutoshea wadogowadogo waliobeba chemchemi kwa hivyo niliishia kuongoza kwenye betri zenyewe. Ninaandika hii kufundisha mwaka mmoja baada ya kuijenga, na katika marekebisho # 2, nilitumia betri za AA kwa sababu nilizidisha matumizi ya nguvu. Kutumia AA kuniruhusu kuongeza kitufe cha kuzima na kuachilia nafasi kadhaa ndani, vinginevyo ilikuwa ngumu sana. Kwa jumla nilikuwa nimeridhika sana na muundo. Grafu hapa chini inaonyesha data ya wastani ya wiki moja. Betri zilianza kufa siku ya saba. Ningeweza kuboresha maisha ya betri kwa kutumia LED kwa mzunguko wa chini wa saa 1kHz na nisingepoteza kingo zozote kwa sababu ya kasi ya angular ya rotor.

Furahiya! Napenda kujua ikiwa unaona nafasi yoyote ya kuboresha!

Hatua ya 11: Nambari ya Chanzo

Imeambatanishwa ni faili moja ya chanzo ya Arduino. I GPL'd kwa sababu, hey, GPL.

BONYEZA: Ningependa kusema kuwa utekelezaji wangu wa kutumia 1s kuchelewa () ni wazo baya na kwa h Kiasi cha muda unaohitajika kuandika kwa flash na kusoma sensor inaweza kuonekana kuwa ndogo, lakini kwa kipindi cha 7 -10 inaongeza hadi utelezaji muhimu. Badala yake, tumia kukatiza kipima muda cha 1Hz (Timer # 1 kwenye 328P inaweza kusanifiwa hadi 1Hz kikamilifu). Ili kuwa salama unapaswa kuweka alama kwenye uzio ikiwa ukurasa wa kuandika & sensa inasomwa kwa sababu fulani inachukua muda mrefu zaidi ya sekunde 1 (shika sampuli zilizoangushwa), lakini kukatisha kwa muda ni njia ya kufanya vitu ambavyo vinahitaji kuwa, vizuri, wakati- sahihi. Heri!