Arduino Pro-mini Data-logger: 15 stappe

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

Bou instruksies vir die open-source pro-mini Arduino data-logger

Disclaimer: Die volgende ontwerp en kode is gratis om af te laai en te gebruik, maar dit bied absoluut geen waarborg of waarborg nie.

Ek moet eers die talentvolle mense bedank en bevorder wat die idee vir hierdie data-logger geïnspireer het en bygedra het tot die kode en sensors wat gebruik is. Eerstens het die idee vir die data-logger gekom van die baie goed ontwerpte en goed verduidelikde (jammer dat ons tutoriaal nie so goed is nie) data-logger van Edward Mallon: https://thecavepearlproject.org/2017/06/19/ arduin …

Tweedens is die open-source grondvogsensors wat hier gebruik word, sowel as die kode/biblioteek om dit te bestuur, ontwerp en gebou deur Catnip Electronics. Dit is sensors van hoë gehalte en baie robuust. Hieronder word inligting gegee oor waar u dit kan koop en die kode vir die gebruik daarvan (dankie Ingo Fischer) kry.

Stap 1: materiaal, gereedskap, toerusting benodig

Pro-mini Arduino bord. Vir hierdie toepassing gebruik ons open-source (net soos al ons onderdele) Chinese vervaardigde pro-mini-klone (5V, 16MHz, ATmega 326 mikroverwerker) (Fig. 1a). Hierdie borde kan gekoop word op Aliexpress, Ebay en soortgelyke webwerwe vir minder as $ 2US. Ander borde kan egter net so maklik gebruik word (let op die spanningsvereistes van die nodige sensors, sowel as die programgeheue -vereistes).

SD-kaart en real-time-klok (RTC) aanmeldmodule wat deur Deek-Robot (ID: 8122) uitgegee is (Fig 1b). Hierdie module bevat 'n DS13072 RTC en 'n mikro-sd-kaartleser. Hierdie borde kos minder as $ 2US en is baie robuust.

Arduino nano (ja-"nano") skroefaansluitadapter, stel ook Deek-Robot uit, wat vir minder as $ 2US by Aliexpress of soortgelyke (Fig. 1c) gekoop kan word. Soos u kan sien, hou ons net van Aliexpress.

22 meter isolerende draad met vaste kern (figuur 1d).

Data-logger boks (Fig. 1e). Ons gebruik bokse van 'navorsingsgraad', maar goedkoop plastiekware werk in die meeste situasies goed.

Batterykas vir 4 AA NiMh -batterye (Fig. 1f). Dit kan gekoop word op Aliexpress vir ca. $ 0,20 elk (ja - 20 sent). Moenie u geld mors op duurder batterykaste nie.

6V, ongeveer 1W sonpaneel. Kan vir minder as $ 2 op Aliexpress gekoop word.

Soldeerbout, soldeersel en vloeistowwe uit die verlede.

Warm gom geweer.

Stap 2: Bou instruksies

Tyd benodig vir die bou: ongeveer 30 tot 60 minute.

Berei die nano -eindadapter voor vir soldeer voor.

Vir die doel van hierdie demonstrasie sal ons die nano -skroefklemadapter voorberei om drie I2C -grondvogsensors aan te sluit. Met 'n bietjie kreatiwiteit kan die skroefaansluitings egter op verskillende maniere voorberei word om ander toestelle te vergemaklik. As u nie weet wat I2C is nie, gaan na die volgende webwerwe:

howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ho…

www.arduino.cc/en/Reference/Wire

Die idee om nano-skroefadapters te gebruik, is geneem uit die wonderlike data-logger-ontwerp van Edward Mallon:

thecavepearlproject.org/2017/06/19/arduino…

Sny die spore aan die agterkant van die skroefaansluiting tussen die groot en klein penne op posisies 3, 5, 9, 10 en 11 (tel vanaf die bokant van die terminaal) (Fig. 2). Hierdie spore stem ooreen met die etikette "RST", "A7", "A3", "A2" en "A1" op die skroefaansluiting. Dit is baie makliker om die spore te sny as u 'n 'Dremel'-werktuig het, maar as u dit nie doen nie, werk 'n klein mes maklik. Moenie jouself sny nie! Let daarop dat die etikette op die skroefaansluiting en op die pro-mini nie almal dieselfde is nie (die nano en pro-mini het 'n paar penne op verskillende plekke). Dit is een van die ongerieflikhede van hierdie ontwerp, maar as u wil, is dit maklik genoeg om die terminaalbord weer te benoem.

Skraap die dun laag epoksie wat direk aangrensend is aan groot penne 9, 10 en 11 (gemerk 'A3', 'A2', 'A1' op die nanoterminal) versigtig weg met 'n Dremel of 'n mes (Fig. 2). Die blootgestelde koperlaag onder die epoksie word op die Arduino pro-mini-bord gegrond. Ons sal later hierdie blootgestelde gedeelte aan die aangrensende penne soldeer en sodoende drie gegradeerde skroefaansluitings bied.

Stap 3: Bou instruksies

Sny agt 8 cm lange geïsoleerde 22-meterdraad en verwyder ongeveer 5 mm isolasie aan die een kant en 3 mm aan die ander kant. Ons beveel aan dat u soliede kerndraad gebruik.

Neem vier van hierdie drade, buig die een kant 90 grade (die einde met 5 mm of blootgestelde draad) en soldeer * dwars * (dit wil sê, verbind alle penne met groot soldeer en vloed) tot die volgende punte:

Draad 1: groot penne 3, 4 en 5 (gemerk 'RST', '5V', 'A7' op nanoterminal). Ons sal hierdie drie skroefklemme in drie VCC -terminale verander (Fig. 3).

Stap 4: Bou instruksies

Draad 2: groot penne 9, 10 en 11 (gemerk 'A3', 'A2', 'A1' op nanoterminal) sowel as die blootgestelde koperlaag wat vroeër blootgestel is. Gebruik baie soldeer. Moenie bekommerd wees as dit morsig lyk nie. Ons sal hierdie drie skroefklemme verander in drie aardklemme (-) terminale (Fig. 4).

Stap 5: Bou instruksies

Draad 3: groot penne 13, 14 en 15 (gemerk 'REF', '3V3', 'D13' op nanoterminal). Ons sal hierdie drie skroefterminale verander in drie A5 SCL -terminale vir I2C -kommunikasie (Fig. 5).

Stap 6: Bou instruksies

Draad 4: groot penne 28, 29 en 30 (gemerk 'D10', 'D11', 'D12' op die nanoterminal). Ons sal hierdie drie skroefterminale verander in drie A4 SDA -terminale vir I2C -kommunikasie (fig. 6).

Stap 7: Bou instruksies

Soldeer een draad aan elk van die klein (ek sê weer klein) penne 9, 10 en 11 (gemerk 'A3', 'A2', 'A1' op die nanoterminal) (Fig. 7).

Stap 8: Bou instruksies

Soldeer

die oorblywende draad na groot pen 22 (gemerk 'D4' op die nanoterminal) (Fig. 8).

Stap 9: Bou instruksies

Soldeer die vrye punt van elke draad in die ooreenstemmende pengate op die Deek-Robot-datalogskerm (Fig. 9):

groot pen 'RST+5V+A7' na die 5V -pengat

groot pen 'A3+A2+A1' na die GND -pengat

klein pen 'A3' aan die SCK -pengat

klein pen 'A2' aan die MISO -pengat

klein speldjie 'A1' na die MOSI -pengat

groot pen 'REF+3V3+D13' na die SCL -pengat

groot pen 'D10+D11+D12' na die SDA -pengat

en 'n groot pen 'D4' na die CS -pengat

Stap 10: Bou instruksies

Let asseblief daarop dat ons slegs die nano -etikette hier verskaf vir die maklike verbinding. Hierdie etikette stem nie ooreen met die penne op die pro-mini-bord sodra dit in die skroefaansluiting geplaas is nie.

Soldeer twee drade van 6 cm lank in die gaatjies van die A4 en A5 vanaf die onderkant van die pro-mini-bord (fig. 10).

Stap 11: Bou instruksies

Soldeer penne aan die pro-mini-bord en steek dit in die voltooide skroefaansluiting. Moenie vergeet om die A5- en A4 -drade in die D12 (A4) en D13 (A5) terminale op die nano -bord te plaas nie. Onthou altyd dat die penne op die etikette van die Arduino- en skroefaansluiting nie presies pas nie (pro-mini- en nano-borde het verskillende penreëlings).

Plaas 'n CR 1220-battery en 'n mikro-SD-kaart in die loggerbord. Ons gebruik SD -kaarte met 'n kapasiteit van minder as 15 GB, aangesien ons probleme ondervind het met kaarte met 'n groter kapasiteit. Ons gebruik die kaarte na FAT32.

Bedek laastens alle gesoldeerde verbindings en bevestig alle drade met warm gom aan die aansluitbord.

Die bord is nou gereed om te gebruik. Die voltooide bord moet nou so lyk: Fig. 11.

Stap 12: Die opstel van die data-logger vir veldgebruik

Om te voorkom dat u data-logger in die data-logger-boks kantel, sowel as om maklike toegang tot die kommunikasiepenne te bied, beveel ons aan dat u 'n stabiliserende platform maak. Die platform hou ook die elektronika minstens 'n paar sentimeter van die onderkant van die boks af, in geval van oorstromings. Ons gebruik 'n 1,5 mm-akrielblad en verbind dit met die datalogger met boute, moere en ringe van 4 mm (fig. 12).

Stap 13:

Ons gebruik oopbron I2C-kapasitansie-tipe grondvogsensors. Ons koop dit by Catnip Electronics (webwerf hieronder). Dit kan op Tindie gekoop word en kos ongeveer $ 9US vir die standaardmodel en $ 22US vir die robuuste model. Ons het die robuuste weergawe in veldeksperimente gebruik. Hulle is baie robuust en bied dieselfde prestasie as baie duurder kommersiële alternatiewe (ons sal niemand in Front Street plaas nie, maar u ken waarskynlik die gewone verdagtes).

Catnip Electronics I2C -sensor wat in hierdie tutoriaal voorkom:

koop hier:

arduino-biblioteek:

arduino -biblioteek op Github:

Heg die geel draad van die I2C -sensor aan een van die A5 -skroefaansluitings. Koppel die groen draad van die I2C -sensor aan een van die A4 -terminale. Rooi en swart drade van die sensor gaan onderskeidelik na VCC en grondterminale.

Plaas vier gelaaide NiMh -batterye in die batterykas. Heg die rooi (+) draad aan die RAW-pen op die datalogger (dit wil sê die RAW-pen op die pro-mini-bord) (maar sien die gedeelte "kragbesparing" hieronder). Heg die swart (-) draad aan een van die grondpenne op die datalogger.

Heg 'n 6V 1W sonpaneel aan die houtkapper vir langdurige veldgebruik. Die sonpaneel word gebruik om die data-logger gedurende die dag te laai en die battery te laai, en werk selfs onder bewolkte lug (hoewel sneeu 'n probleem is).

Soldeer eers 'n ~ 2A Schottky -diode op die positiewe terminaal van die sonpaneel. Dit sal voorkom dat stroom terugvloei na die sonpaneel as daar geen sonstraling is nie. Moenie vergeet om dit te doen nie, anders het u binnekort leeg batterye.

Heg die (+) terminale van die sonpaneel (dws die diode) aan die RAW-pen op die logger (dws die RAW-pen op die pro-mini) en die (-) terminal van die sonpaneel na een van die grond terminale op die logger.

Met hierdie opstelling kan die ingeboude spanningsreguleerder in die pro-mini-bord die spanning van beide die sonpaneel en die battery pak reguleer. Nou … ek sal sê dat dit nie 'n ideale opset is om NiMh-batterye op te laai nie (moeilik selfs onder perfekte omstandighede). Die sonpanele wat ons gebruik, steek egter ongeveer 150mA uit onder volle sonomstandighede, wat ooreenstem met ongeveer 0,06 C (C = die kapasiteit van die battery), wat bewys het dat dit 'n eenvoudige, veilige en betroubare laai metode is vir ons houthakkers. Ons het hulle tot 'n jaar lank in Colorado op hierdie manier laat loop. Sien egter die vrywaring - ons houtkappers het absoluut geen waarborg of waarborg nie. Elke keer as u batterye of sonpanele in die veld gebruik, loop u die risiko om 'n brand te begin. Wees versigtig. Gebruik hierdie ontwerp op eie risiko!

Beveilig die data-logger en die battery in 'n weerbestande boks (Fig. 13).

Stap 14: Kragbesparing

Ons skakel gereeld die krag-LED's van die pro-mini- en dataloggerborde af. Die spore na hierdie LED's kan versigtig met 'n skeermes gesny word (sien skakel hieronder). Elke LED verbruik ongeveer 2.5mA stroom by 5V (skakel hieronder). Vir baie toepassings sal hierdie hoeveelheid kragverlies egter onbeduidend wees en kan die navorser die krag -LED's net so laat.

www.instructables.com/id/Arduino-low-Proje…

Ons bedryf ook die 'LowPower.h' -biblioteek (deur' rocketscream '; skakel hieronder gegee), wat baie maklik is om te gebruik en die kragverbruik tussen aanmeldingsintervalle aansienlik verminder.

github.com/rocketscream/Low-Power

Nadat die krag-LED's uit die pro-mini en die data-aanmeldbord verwyder is en die LowPower.h-biblioteek uitgevoer is (sien 'kode' hieronder), verbruik die logger ca. 1mA stroom by 5V terwyl u slaap. Deur drie I2C -sensors gelyktydig te gebruik, verbruik die logger in die slaapmodus (tussen herhalings van monsternemings) ongeveer 4,5mA by 5V en ongeveer 80mA by monsterneming. Omdat monsterneming baie vinnig en redelik selde plaasvind, dra die stroomtrek van 80mA nie betekenisvol by tot die battery leegloop nie.

Meer krag kan bespaar word as u nie sonpanele gebruik nie deur die (+) batteryklem direk aan die VCC -pen op die logger te koppel. Deur direk aan VCC te koppel, eerder as die RAW-pen, word die ingeboude spanningsreguleerder vermy, en die stroom na die sensors sal nie naastenby so konstant wees as wat dit sou wees as dit deur die reguleerder gelei is nie. Die spanning sal byvoorbeeld afneem namate die battery gedurende dae en weke leegloop, en in baie gevalle sal dit betekenisvolle variasie in die sensorlesings tot gevolg hê (afhangende van watter sensors u gebruik). Moenie 'n sonpaneel direk aan VCC koppel nie.

Stap 15: Kode

Ons bevat twee sketse om die datalogger met drie I2C-grondvogsensors te laat loop. Die eerste skets 'logger_sketch' neem 'n monster van elke sensor en teken elke 30 minute kapasiteits- en temperatuurdata op die SD -kaart aan (maar kan maklik deur die gebruiker verander word). Met die tweede skets 'ChangeSoilMoistureSensorI2CAddress' kan die gebruiker verskillende I2C-adresse aan elk van die sensors toewys sodat hulle gelyktydig deur die datalogger gebruik kan word. Adresse in die 'logger_sketch' kan verander word op reëls 25, 26 en 27. Die biblioteke wat nodig is om die sensor uit te voer, kan op Github gevind word.