Hoe om u eie windmeter te bou met behulp van rietskakelaars, saal -effek sensor en 'n paar stukkies op Nodemcu. - Deel 1 - Hardeware: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Inleiding

Sedert ek begin het met die studie van Arduino and the Maker Culture, het ek graag nuttige toestelle gebou met rommel- en afvalstukkies, soos botteldoppe, stukke PVC, blikkies, ens. Ek gee graag 'n tweede lewe aan enige stuk of enige ander materiaal. 'N Groot deel van die materiaal wat hier gebruik word, word afval uit 'n paar toerusting verwyder en herwin

Toe ek 'n projek van 'n weerstasie vir my eie begin, het ek besef dat die meting van die intensiteit en rigting van die wind nie baie maklik of goedkoop sou wees nie. Na 'n paar maande bied ek u hierdie projek aan, wat meestal herwinde materiaal en baie goedkoop elektroniese onderdele gebruik, wat maklik in enige elektroniese winkel gevind kan word.

Hierdie pos bevat 2 dele.

Deel 1 - Konstruksie van die toestelle Anemometer en windvane rigting.

Deel 2 - Die skets met behulp van Arduino IDE vir Esp8266 Nodemcu en transmissie na ThingSpeak.

Sien die video om die finale oplossing te leer ken.

Hoe om u eie windmeter te bou met behulp van Hall Effect Sensor en rietskakelaars

Projek Beskrywing

Die windmeter is 'n toestel wat die windsnelheid en sy rigting kan meet. Deur 'n Hall Effect -sensor te gebruik, kan ons tel hoeveel rotasies die koppies in 'n tydperk gee. Die intensiteit van die wind is eweredig aan die rotasiesnelheid van die as. Met 'n paar eenvoudige fisikavergelykings kan u die lineêre snelheid van die wind op daardie oomblik bepaal. Ons sal almal in deel 2 verduidelik.

En die rigting van die wind meet ons deur 'n voorruit met 'n neodymiummagneet en rietskakelaars. Die vaan wys in die rigting van die wind en die magneet daaraan verbind die rietskakelaars sodat die elektriese stroom deur die verbinding (of verbindings) kan gaan. Kringe met positiewe stroom dui die rigting van die wind aan, soos 'n kompas.

Ons het 8 kringe wat 16 rigtings sal navolg: 4 kardinale en 4 kollaterale punte wanneer 1 skakelaar geaktiveer is (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) en as 2 skakelaars gelyktydig geaktiveer word, het ons 8 sub -onderpand punte (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

Die windspoed en rigting word bereken en bepaal deur 'n skets in die nodemcu. Maar dit sal in deel 2 verduidelik word. Kom ons gaan na die hardeware -eenheid.

Disclaimer: Hierdie windmeter moet nie vir professionele doeleindes gebruik word nie. Dit is slegs vir akademiese of huishoudelike gebruik.

Let wel: Engels is nie my natuurlike taal nie. As u grammatikale foute vind wat u verhinder om die projek te verstaan, laat weet my asseblief om dit reg te stel. Baie dankie.

Stap 1: Staatsbrief

Windvane

8 x rietskakelaars

8 x 10 k ohm weerstande

10 cm PVC pyp

2 PVC -kappies met 'n deursnee van 5 cm

1 PVC -dop 2,5 cm in deursnee

1 CD4051 analoog multiplexer

1 plastiek skyf

20 x 20 sterk plastiekstuk

1 Neodymium magneet (Die afmetings van die magneet moet toelaat dat twee skakelaars gelyktydig verbind word. Myne is 0,5 x 0,5 cm en dit gaan goed.)

10 drade van verskillende kleure

1 Generiese PCB

1 kogellager met dieselfde deursnee van die aluminiumbuise

1 aluminium buis ongeveer 20 cm

1 aluminium buis ongeveer 10 cm

1 slangklem

Epoksiemassa

Instant Glue - cyanoacrylate en natriumbikarbonaat

Windmeter

2 tafeltennisballe

4 hout- of aluminiumstokkies ongeveer 12 cm

1 kogellager

1 aluminium buis ongeveer 5 cm

3 stukke drade in verskillende kleure

1 saalsensor SS49E

1 neodymium magneet

Epoksiemassa en onmiddellike gom - cyanoakrylaat en natriumbikarbonaat

2 plastiek krane met 'n deursnee van ongeveer 3 cm

1 PVC -dop en 5 cm PVC -pyp

1 PVC -dop 2,5 cm in deursnee

• Nodemcu
• Plastiekkas vir elektroniese projekte
• Soldeerbout
• 1 PVC -pyp ongeveer 2 meter en 'T' PVC -aansluiting
• 1 PVC 90 grade verbinding
• 5V kragtoevoer (ek gebruik sonpanele)

Stap 2: Monteer Wind Vane Rosetta

Rietskakelaars en weerstande gemonteer op PCB

Sny die algemene PCB in die vorm van 'n sirkel met 'n effens kleiner deursnee as die PVC -dop, want as dit gereed is, pas dit daarin.

Buig die bene van die rietskakelaar in 90 grade sodat dit versigtig in die PCB pas sodat die beskermingsglas nie breek nie. Die ideaal is 3 mm van die glas af. Monteer elke rietskakelaar volgens die diagram. Nommer elk van 0 tot 7 as die diagram. Korrekte identifikasie is belangrik as u die terminale aan die multiplexer koppel. Gebruik die soldeerbout om dit op die bord te soldeer.

Plaas elke weerstand as die diagram waarin een van die terminale in een van die terminale van die rietskakelaar gesoldeer word, en die ander sal dieselfde wees vir al die weerstande wat in die middel van die PCB geplaas is.

Soldeer 'n koperkabel wat al die eksterne terminale van die rietskakelaars verbind, en laat die laaste twee sonder verbinding. Soos 'n ring. Die sweisorde maak nie saak nie.

By die aansluiting van elke weerstand en die rietskakelaar soldeerdraad van elke kleur. Hulle is 8 verskillende. Soldeer 'n rooi draad aan die koperring van die rietskakelaars as 'n positiewe en 'n swart draad na die aansluiting van al die weerstande in die middel van die "rosetta", as negatief.

Kyk na die diagramme en wees versigtig om die nommering van die kabels te behou vir aansluiting op die multiplexer.

Toets die verbindings voor montering

Voordat u met die montering gaan, stel ek voor dat u die verbindings toets. Gebruik 'n LED, enige 18650 battery 3,7 V, 'n neodymium magneet en kabels met krokodilkloue. Koppel die battery aan die terminale VCC en GND en die krokodilkabel in die GND met die ander kant in die negatiewe punt van die LED (gebruik 'n blou een wat nie 'n weerstand nodig het nie). Koppel die ander kabel aan die positief van die LED en die ander aan elke kabel wat aan die skakelaars gekoppel is. Gaan nou die magneet deur die buitenste rand van die gekoppelde skakelaar. As die led brand, is dit reg. Kontroleer die sweislasse as dit nie aanskakel nie. Gebruik twee verbindings gelyktydig om gelyktydig twee verbindings te toets. As die magneet tussen twee skakelaars gelei word, moet die twee LED's brand. Dit is noodsaaklik dat beide LED's gelyktydig brand sodat die elektriese sein sub-kollaterale punte van die kompas kan verteenwoordig, soos ENE, ESE, SSW, NNW, ens.

Stap 3: Verbindings na en van CD4051 Multiplexer

CD4051 analoog veelsydigheid

Multiplexers is kombinasiebane met verskeie insette en enkele data -uitset. Hulle is toegerus met kontrole -insette wat een, en slegs een, van die data -insette kan kies om hul oordrag van die geselekteerde insette na die genoemde uitset moontlik te maak.

As u nie die werking van die CD4051 ken nie, beveel ek aan dat u die datablad lees wat u op die internet kan vind. Samevattend het die 4051 8 analoog insette genommer van 0 tot 7, 3 en penne A, B en C wat gesamentlik toelaat om die insette te lees en te definieer watter analoog uitset verbind word. By elke lesing ontleed die sagteware watter verbindings met positiewe stroom is en dui die ooreenstemmende rigting van die wind aan. Dit sal breedvoerig in deel 2 van die pos verduidelik word. Kyk na die diagram om te sien hoe die rosetta aan die multiplexer gekoppel is.

Verbindings met Nodemcu

Ons benodig 8 kabels om die Nodemcu aan te sluit. Sien die diagram.

1 paar positiewe (rooi) en gemaalde (swart) drade wat stroom aan die rosetta verskaf

1 paar positiewe (rooi) en grond (swart) kabels wat stroom aan die CD4051 verskaf

1 kabel vir analoog uitgang A0 (grys)

1 kabel vir digitale ingang van pen A = D5 (blou)

1 kabel vir digitale ingang van pen B = D4 (groen)

1 kabel vir digitale ingang van pen C = D3 (geel)

Ek het 'n 10-draads telefoonkabel van verskillende kleure gebruik om die finale montering te vergemaklik.

Identifiseer elk van die kabels met hul ooreenstemmende adres om die finale montering te vergemaklik.

Stap 4: Monteer alles in die PVC -staander

Montering van die steun

Neem die GLB met 'n deursnee van 5 cm PVC, 'n stuk PVC -buis en die GLB met 'n deursnee van 2,5 cm en plak dit almal met kitskleef volgens die foto. U kan ook 'n gat maak met die diameter van die buis om die verbinding tussen die stukke te verbeter. Nadat al die stukke vasgeplak is, smeer meer gom op die vasgeplakte rande van elke stuk en bedek dit onmiddellik met koeksoda. As u die gom droog, het u 'n baie goeie hardheid.

Jy moet ook die silikoon op die rand van die GLB plak sodat die verbinding tussen die 2 GLB's kan verseël en die aanpassing van die rosetta kan vergemaklik. Laat hulle droog word voordat u verder gaan.

Plaas die rosetta wat reeds op die steunstuk gemonteer is, versigtig en pas dit styf teen die rand van die GLB. Onthou dat ons 'n tweede GLB hierbo sal toeneem. Kyk na die foto met die finale oplossing. En identifiseer elkeen van die kabels om die verbinding met die nodemcu te vergemaklik.

Stap 5: Monteer die Vane

Montering van die struktuur van die vaan

Maak 'n wyser met epoksiemassa met die vorm op die foto. As dit reg droog is, weeg die stuk en bespaar die waarde.

Neem die stuk plastiek en sny dit simmetries vir die agterste deel van die vaan wat die wind stuur. Weeg ook en spaar die waarde.

Neem een van die aluminiumbuise en plak die wyser en die weervaan met kitsgom met al die stukke in die middel. Doen dieselfde met koeksoda om die hardheid van elk van die vasgeplakte dele te verhoog.

Neem die tweede aluminiumbuis en laat ons vasstel waar dit in die ander buis sal vassteek. Om die ewewig van die stuk te handhaaf, moet die afstand met die gewig van die rug gelyk wees aan die afstand met die gewig van die wyser. (Sien berekeninge wat in die diagram getoon word.) Afstandmetings moet min of meer na die massamiddelpunt van elke stuk gedoen word. Gebruik kitsgom en koeksoda.

Maak 'n gat in die middel van die GLB met die deursnee van die kogellager. Gebruik onmiddellike gom om dit op die deksel te plak. Dit is belangrik om die kogellager te kies wat dieselfde binnediameter het as die vertikale aluminiumbuis van die vaan.

Neem laastens die plastiekskyf met 'n deursnee van ongeveer 4,5 cm en plak 'n klein stuk metaal op die rand. Sien die foto Op hierdie manier sal u die neodymiummagneet kan "plak" en aanpas wanneer u die instrument kalibreer. Dit kan in verskillende rigtings beweeg word om die metings te meet.

Plaas die plastiekskyf met die metaalgedeelte in dieselfde rigting as die horisontale aluminiumbuiswyser. Dit is belangrik vir die magneet om dieselfde rigting as die vaan aan te dui.

Om die finale montering van die windmeter te vergemaklik en die noorde van die vaan in lyn te bring met die noordelike geografie, druk 'n windroos en plak op die boonste kap van die GLB. Die skyf sit in die aluminiumbuis vas, maar steek eers die aluminiumbuis in die kogellager en steek die aluminiumbuis in die skyf. Pas die hoogte aan sodat die afstand tussen die magneet en die rand van die GLB tussen 1 en 1,5 cm is. Dit moet genoeg wees vir die magneet om die rietskakelaar korrek aan te sluit. Plak die skyf met kitsgom en kalsiumbikarbonaat so horisontaal as moontlik.

Monteer die twee stukke deur die noorde van die windroos in lyn te bring met die skakelaar nommer 0 (wat die noorde voorstel) en gebruik 'n klem om dit aan te sluit. Moenie gom gebruik nie, want u moet baie keer pas en kalibreer voordat u heeltemal gereed is.

Kyk na die foto's om die finale oplossing te sien.

Stap 6: Maak die windmeter af

Montering van die steun

Neem die 2 plastiekdeksels en plak vas met kitsgom. Boor 4 gate in die deksels soos in die diagram getoon. Plak hout- of aluminiumstokkies in elke gat. Sny die 2 tafeltennisballetjies in die middel en plak elkeen op die punte van die stawe, almal met die konkawe deel aan dieselfde kant. Die benaderde metings word in die diagram getoon.

Maak 'n gat in die middel van die GLB 2,5 cm met die deursnee van die kogellager. Gebruik onmiddellike gom om dit op die deksel te plak. Gebruik ook koeksoda baie versigtig.

Steek die aluminium buis op 'n versoenbare hoogte in die kogellager (sien foto). As dit nie behoorlik aangepas is nie, gooi 'n gomdruppel versigtig.

Montering van die saalmodule

Maak 'n klein gaatjie aan die rand van die GLB om by die kop van die Hall -sensor te kom.

Plak die neodymiummagneet aan die kant van die plastiekdoppies volgens die foto.

Gebruik die drie verskillende kleure drade om die sensormodule aan te sluit.

Plaas die Hall -module en wys die sensor na die magneet op 'n afstand van 2 tot 4 mm. Toets of die rotasie van die as nie die magneet met die sensor tref nie.

Gebruik 'n 3,7 V -battery om te toets of die module reageer op die benadering van die magneet deur die LED na elke kontak te draai. As die LED aanskakel, is alles reg. Indien nie, skuif die sensor nader aan die magneet totdat die LED brand.

As alles in orde is, bevestig die module in die steun met 'n gomdruppel.

Uiteindelik sal die ander kant van die staaf met kitsklem en koeksoda in die plastiekdeksel vassteek en die regte hoogte verstel.

Identifiseer die drade

Identifiseer al die kabels - VCC, GND en Signal - om die verbinding met die nodemcu te vergemaklik.

Stap 7: Alles saamvoeg

Nou kan u die twee toestelle saam monteer met behulp van die "T" -aansluiting en 'n stuk PVC -buis soos op die foto getoon. Moenie gom gebruik nie, want as dit nodig is om aan te pas of te onderhou, is dit nie moontlik nie. Ek het klein gaatjies gemaak en skroewe gebruik om dit styf te hou. Trek die kabels van die 2 toestelle deur die buis. Omdat die windmeter op die dak van die huis geïnstalleer is, het ek ook 3 meter kabels gemaak om dit aan te sluit op die nodemcu wat binnenshuis geïnstalleer sal word.

Stap 8: Koppel Nodemcu en installasie

Die diagramme toon die korrekte verbinding van elke kabel aan. Om die werking te toets, het ek 'n 0,96 OLED -skerm gebruik om die metings te lees en te verifieer dat dit korrek is, en verbind die OLED op hierdie manier:

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC en GND

Om op die plafon te installeer, is die enigste sorg dat die hele toestel op die regte vlak gehou word. Gebruik daarvoor 'n borrelvlak en baie groot skroewe. En vergeet nie om die noorde van u windmeter vir die geografiese noorde van u kompas aan te spreek nie. Andersins sal die rigting van die wind nie met die werklikheid ooreenstem nie.

En dit is alles. In die volgende pos sal ek die skets verduidelik wat in die nodemcu gelaai moet word met behulp van Arduino IDE.

As u twyfel, moet asseblief nie huiwer om my te kontak nie.

Groete

Groot prys in die IoT -uitdaging