Raspberry Pi Dew Heater- ը երկնքի տեսախցիկի համար `7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

[Նայեք 7 -րդ քայլին օգտագործվող ռելեի փոփոխության համար]

Սա արդիականացում է ամբողջ երկնքի տեսախցիկի, որը ես կառուցել եմ Թոմաս quակինի հիանալի ուղեցույցից հետո (Wireless All Sky Camera): Երկնքի տեսախցիկների (և աստղադիտակների համար) հաճախ հանդիպող խնդիրն այն է, որ ցողը խտանալու է տեսախցիկի գմբեթին, երբ ցուրտ է դառնում: գիշեր, որը ծածկում է գիշերային երկնքի տեսարանը: Լուծումը ցողի տաքացուցիչ ավելացնելն է, որը տաքացնելու է գմբեթը, որպեսզի այն լինի ցողի կետից բարձր, կամ այն ջերմաստիճանը, որով ջուրը խտանալու է գմբեթի վրա:

Դա անելու համար սովորական եղանակ է հոսանքը մի քանի դիմադրիչների միջոցով անցնելը, որոնք այնուհետև կջերմացնեն և այն օգտագործել որպես ջերմության աղբյուր: Այս դեպքում, քանի որ տեսախցիկն արդեն ունի Raspberry Pi, ես ուզում էի դա օգտագործել ռելեի միջոցով դիմադրության միացումը կառավարելու համար `դրանք միացնելով և անջատելով ըստ անհրաժեշտության` ցողի կետից բարձր գմբեթի որոշակի ջերմաստիճան պահպանելու համար: Կառավարման համար գմբեթում տեղադրված է ջերմաստիճանի տվիչ: Որոշեցի եղանակի ջերմաստիճանի և խոնավության տեղական տվյալները վերցնել Եղանակի ազգային ծառայությունից `ցողի կետի պահանջվող տեղեկատվության համար, այլ ոչ թե ավելացնել մեկ այլ սենսոր, և պետք է ներթափանցել իմ տեսախցիկի պատյան, որը կարող է արտահոսել:

The Raspberry Pi- ն ունի GPIO վերնագիր, որը թույլ է տալիս ընդլայնման տախտակներ վերահսկել ֆիզիկական սարքերը, բայց IO- ն ինքնին նախատեսված չէ դիմադրության հոսանքի հոսանքի պահանջները կարգավորելու համար: Այսպիսով, լրացուցիչ բաղադրիչներ են անհրաժեշտ: Ես պլանավորում եմ օգտագործել ռելե ՝ հոսանքի միացումը մեկուսացնելու համար, այնպես որ ռելեի վարորդի IC- ն անհրաժեշտ է Pi- ի հետ ինտերֆեյսի համար: Ինձ նաև ջերմաստիճանի տվիչ է պետք գմբեթի ներսում ջերմաստիճանը կարդալու համար, ուստի անհրաժեշտ է անալոգային թվային փոխարկիչ (ADC), որպեսզի Pi- ն կարողանա կարդալ ջերմաստիճանը: Այս բաղադրիչները հասանելի են առանձին, բայց կարող եք նաև գնել «գլխարկ» Pi- ի համար, որը պարունակում է այս սարքերը տախտակի վրա, որը պարզապես միացված է Pi- ի GPIO- ին:

Ես գնացի Pimoroni Explorer pHAT- ով, որն ունի I/O մի ամբողջ շարք, բայց իմ նպատակների համար այն ունի չորս անալոգային մուտք 0-5 Վ-ի սահմաններում և չորս թվային ելք, որոնք հարմար են ռելեներ վարելու համար:

Գմբեթի ջերմաստիճանի տվիչի համար ես օգտագործեցի TMP36, որն ինձ դուր եկավ, քանի որ այն ունի պարզ գծային հավասարում `ջերմաստիճանը լարման ընթերցումից բխելու համար: Ես աշխատանքի ժամանակ օգտագործում եմ թերմիստորներ և TDՇՏ-ներ, բայց դրանք ոչ գծային են և, հետևաբար, ավելի բարդ է զրոյից իրականացնելը:

Ես օգտագործել եմ Adafruit- ի Perma Proto Bonnet Mini հավաքածուն որպես տպատախտակ ՝ ռելեն, տերմինալային բլոկը և այլ էլեկտրագծերը միացնելու համար, ինչը հաճելի է, քանի որ այն Pi- ի համար ունի և ունի միացում, որը համապատասխանում է Pi- ի առաջարկածին:

Դրանք հիմնական բաներն են: Վերջապես ես ամեն ինչ ստացա Digikey- ից, քանի որ նրանք պահպանում են Adafruit- ի մասերը, ի լրումն նորմալ շրջանային մասերի, ուստի պարզ է դառնում ամեն ինչ միանգամից ստանալը: Ահա հղում դեպի զամբյուղի ՝ իմ պատվիրած բոլոր մասերով.

www.digikey.com/short/z7c88f

Այն ներառում է մի քանի պտուտակավոր մետաղալարեր jumper լարերի համար, եթե դրանք արդեն ունեք, դրա կարիքը չունեք:

Պարագաներ

• Pimoroni Explorer pHAT
• TMP36 ջերմաստիճանի տվիչ
• 150 Օմ 2 Վտ դիմադրություն
• 1A 5VDC SPDT ռելե
• Պտուտակային տերմինալային բլոկ
• Տախտակ
• Մետաղալար
• տպատախտակի խափանումները
• զոդման և զոդման երկաթ

Մասերի ցուցակ digikey- ում.

www.digikey.com/short/z7c88f

Քայլ 1. Էլեկտրական տեսության գրառումներ

Կարևոր է ապահովել, որ օգտագործվող բաղադրիչներն ունեն համապատասխան չափս ՝ կառավարելու իրենց հոսանքը և հոսանքը, հակառակ դեպքում կարող եք ունենալ վաղաժամ անսարքություն կամ նույնիսկ կրակ:

Այս դեպքում անհանգստանալու հիմնական բաղադրիչներն են ռելեի կոնտակտների ընթացիկ վարկանիշը և ռեզիստորների հզորության գնահատականը:

Քանի որ մեր էներգիայի շղթայի միակ բեռը ռեզիստորներն են, մենք կարող ենք պարզապես հաշվարկել ընդհանուր դիմադրությունը, այն դնել Օմի օրենքի մեջ և հաշվարկել հոսանքը մեր շղթայի մեջ:

Parallelուգահեռ դիմադրիչների ընդհանուր դիմադրություն ՝ 1/R_T = 1/R_1 +1/R_2 +1/R_3 +1/R_N

Եթե առանձին դիմադրությունները հավասար են, այն կարող է կրճատվել մինչև ՝ R_T = R/N: Այսպիսով, չորս հավասար ռեզիստորների դեպքում դա R_T = R/4 է:

Ես օգտագործում եմ չորս 150 Ω դիմադրիչներ, ուստի իմ ընդհանուր դիմադրությունը դրանցից չորսի միջոցով (150 Ω) /4=37.5 Ω է:

Օմի օրենքը պարզապես Լարում է = Ընթացիկ X դիմադրություն (V = I × R): Մենք կարող ենք դա վերադասավորել `որոշելու համար հոսանքը` ստանալով I = V/R: Եթե մենք միացնում ենք մեր լարումը էներգիայի աղբյուրից և դիմադրությունից, ստանում ենք I = (12 Վ)/(37.5 Ω) = 0.32 A. Այսպիսով, դա նշանակում է, որ նվազագույնը, մեր ռելեին անհրաժեշտ է գնահատել 0.32 Ա: Այսպիսով մեր օգտագործած 1A ռելեն ավելի քան 3 անգամ է, քան անհրաժեշտ է, ինչը շատ է:

Ռեզիստորների համար մենք պետք է որոշենք յուրաքանչյուրի միջով անցնող հզորության չափը: Հզորության հավասարումը գալիս է մի քանի ձևով (Օմի օրենքով փոխարինելու միջոցով), բայց մեզ համար առավել հարմար է P = E^2/R: Մեր անհատական ռեզիստորի համար սա դառնում է P = (12V)^2/150Ω = 0.96 W. Այսպիսով, մենք կցանկանանք առնվազն 1 վտ հզորությամբ դիմադրություն, սակայն 2 վտ -ն մեզ կտա անվտանգության լրացուցիչ գործոն:

Շղթայի ընդհանուր հզորությունը կլինի ընդամենը 4 x 0.96 Վտ, կամ 3.84 Վտ (Կարող եք նաև ընդհանուր դիմադրությունը դնել հզորության հավասարման մեջ և ստանալ նույն արդյունքը):

Ես գրում եմ այս ամենը, այնպես որ, եթե ցանկանում եք ավելի շատ էներգիա արտադրվի (ավելի շատ ջերմություն), կարող եք գործարկել ձեր թվերը և հաշվարկել անհրաժեշտ ռեզիստորները, դրանց վարկանիշը և անհրաժեշտ ռելեի գնահատականը:

Սկզբում ես փորձեցի միացումն անցկացնել Raspberry Pi հոսանքի ռելսից 5 վոլտ հզորությամբ, բայց մեկ դիմադրության դիմաց արտադրված էներգիան ընդամենը P = (5V)^2/150Ω = 0.166 Վտ է, ընդհանուր 0.66 Վտ -ի համար, որը չէր ' t բավական է առաջացնել ավելի քան մի քանի աստիճանի ջերմաստիճանի բարձրացում:

Քայլ 2: Քայլ 1: Sոդում

Լավ, բավական է մասերի ցուցակ և տեսություն, եկեք անցնենք սխեմաների նախագծմանը և զոդմանը:

Ես միացրել եմ միացումը Proto-Bonnet- ի վրա երկու տարբեր եղանակներով ՝ մեկ անգամ որպես միացման սխեմա, և մեկ անգամ ՝ որպես տախտակի տեսողական ներկայացում: Կա նաև Pimoroni Explorer pHAT տախտակի նշանավոր լուսանկար, որը ցույց է տալիս դրա և Proto-Bonnet- ի միջև անցնող լարերը:

Explorer- ի pHAT- ում, դրա հետ եկող 40 փին վերնագիրը պետք է զոդել տախտակին, սա է դրա և Raspberry Pi- ի կապը: Այն գալիս է I/O- ի տերմինալային վերնագրով, բայց ես այն չեմ օգտագործել, փոխարենը ուղղակի լարերը կպցրել ենք ուղղակի տախտակին: Proto-Bonnet- ը ներառում է նաև վերնագրի միացումներ, սակայն այս դեպքում այն չի օգտագործվում:

Temperatureերմաստիճանի տվիչը միացված է անմիջապես Explorer- ի pHAT տախտակին, օգտագործելով լարերը `տարբերությունը լրացնելու Raspberry Pi- ի գտնվելու վայրի և Camera Dome- ի ներսի միջև, որտեղ այն գտնվում է:

Պտուտակային տերմինալի բլոկը և կառավարման ռելեը երկու բաղադրիչն են, որոնք զոդված են Proto-Bonnet տախտակին, սխեմատիկորեն դրանք մակնշված են T1, T2, T3 (երեք պտուտակավոր տերմինալների համար) և CR1 ՝ ռելեի համար:

Դիմադրիչները միացված են լարերին, որոնք նույնպես Raspberry Pi- ից անցնում են Camera Dome, դրանք միանում են Proto-Bonnet- ին T1 և T3 պտուտակավոր տերմինալների միջոցով: Ես մոռացել էի լուսանկարել հավաքը նախքան տեսախցիկը տանիքում տեղադրելը, բայց ես փորձեցի հավասարաչափ տարածել գմբեթի շուրջը ՝ ընդամենը երկու լարով վերադառնալով Proto-Bonnet: Գմբեթը մտնում է խողովակի հակառակ կողմերի անցքերի միջով, իսկ ջերմաստիճանի տվիչը մտնում է երրորդ անցքով, որը հավասարաչափ տարածվում է գմբեթի եզրին մոտ գտնվող երկու դիմադրիչների միջև:

Քայլ 3. Քայլ 2. Հավաքում

Երբ այն բոլորը միասին կպցնեն, կարող եք տեղադրել այն ամբողջ երկնքի տեսախցիկի վրա: Տեղադրեք Explorer- ի pHAT- ը Rasperry Pi- ի վրա `այն հրելով 40 փին վերնագրի վրա, այնուհետև Proto-Bonnet- ը տեղադրված է դրան հարակից Pi- ի գագաթին` օգտագործելով որոշ արգելափակումներ: Մեկ այլ տարբերակ կօգտագործեր Explorer- ի վերևում գտնվող հակադրությունները, բայց քանի որ ես օգտագործում էի ABS Pipe պարիսպը, այն Pi- ն չափազանց մեծ դարձրեց ՝ այլևս տեղավորվելու համար:

Ուղղեք ջերմաստիճանի տվիչը մինչև պարիսպը դեպի իր տեղը և տեղադրեք նաև դիմադրության ամրագոտին: Այնուհետև ամրացրեք ամրագոտին նախատախտակի տերմինալային բլոկին:

Անցեք ծրագրավորմանը:

Քայլ 4: Քայլ 3. Բեռնել Explorer PHAT գրադարանը և փորձարկել ծրագրավորումը

Նախքան Explorer- ի pHAT- ն օգտագործելը, մենք պետք է գրադարանը բեռնենք դրա համար Pimoroni- ից, որպեսզի Pi- ն կարողանա հաղորդակցվել դրա հետ:

Ձեր Raspberry Pi- ի վրա բացեք տերմինալը և մուտքագրեք.

ոլորել https://get.pimoroni.com/explorerhat | բաշ

Տեղադրումը ավարտելու համար անհրաժեշտության դեպքում մուտքագրեք «y» կամ «n»:

Հաջորդը, մենք կցանկանանք գործարկել մի պարզ ծրագիր `մուտքերը և ելքերը փորձարկելու համար` ապահովելու համար, որ մեր էլեկտրագծերը ճիշտ են: Կցված DewHeater_TestProg.py- ն պիթոնի սցենար է, որը ցուցադրում է ջերմաստիճանը և ռելեը միացնում և անջատում է ամեն երկու վայրկյանը մեկ:

ներմուծման ժամանակը

ներմուծել explorerhat ուշացում = 2 մինչ ճշմարիտ: T1 = explorerhat.analog.one.read () tempC = ((T1*1000) -500)/10 tempF = tempC*1.8 +32 տպագիր ('{0: 5.3f} վոլտ, {1: 5.3f} degC, {2: 5.2f} deg F'.format (round (T1, 3), round (tempC, 3), round (tempF, 3))) V1 = explorerhat.output.two. on () print ('Relay on') time.sleep (delay) V1 = explorerhat.output.two.off () print ('Relay off') time.sleep (delay)

Դուք կարող եք ֆայլը բացել ձեր ազնվամորու Pi- ի վրա (իմ մոտ այն բացվել է Thonny- ում, բայց այնտեղ կան նաև շատ այլ Python խմբագիրներ), այնուհետև այն գործարկել, և այն պետք է սկսի ցույց տալ ջերմաստիճանը, և դուք կլսեք ռելե սեղմելով և անջատելով: Եթե ոչ, որոշ ստուգեք ձեր էլեկտրագծերը և սխեմաները:

Քայլ 5: Քայլ 4. Բեռնում ենք ցողի տաքացուցիչի ծրագրավորումը

Ահա ցողի տաքացուցիչի ամբողջական ծրագիրը: Այն մի քանի բան է անում.

• Ամեն հինգ րոպեն մեկ հանում է ներկայիս բացօթյա ջերմաստիճանը և ցողման կետը տվյալ եղանակային ազգային ծառայության վայրից: Եթե տվյալներ չի ստանում, այն պահպանում է նախկին ջերմաստիճանը և կրկին փորձում է ևս հինգ րոպեից:

  • NWS- ը խնդրում է, որ կոնտակտային տվյալները ներառվեն API- ի հարցումների մեջ, եթե հարցման հետ կապված խնդիրներ լինեն, նրանք գիտեն, թե ում հետ կապ հաստատեն: Սա ծրագրավորման 40 -րդ տողում է: Խնդրում ենք «[email protected]» - ը փոխարինել ձեր էլ. Փոստի հասցեով:
  • Դուք պետք է գնաք weather.gov և փնտրեք ձեր տարածքի կանխատեսում ՝ ստանալու կայանի ID- ն, որը NWS- ի ամենամոտ եղանակային կայանն է: Կայանի ID- ն տեղադրված է () հասցեի անունից հետո: Մուտքագրեք սա ծրագրավորման 17 -րդ տողում: Ներկայումս այն ցուցադրում է KPDX կամ Պորտլենդ, Օրեգոն:
  • Եթե դուք ԱՄՆ -ից դուրս եք, OpenWeatherMap.org- ի տվյալների օգտագործման մեկ այլ հնարավորություն կա: Ես ինքս չեմ փորձել, բայց դուք կարող եք նայել այս օրինակին այստեղ ՝ Reading-JSON-With-Raspberry-Pi
• Նկատի ունեցեք, որ NWS- ից և ջերմաստիճանի տվիչից ջերմաստիճանը գտնվում է igերմաստիճանի աստիճանում, ինչպես և ASI ֆոտոխցիկի համար, հետևաբար, հետևողականության համար, ես դրանք պահել եմ բոլոր Centrigrade- ում, այլ ոչ թե Fahrenheit- ի փոխակերպման, ինչին ես ավելի սովոր եմ:.
• Հաջորդը, այն գմբեթի սենսորից կարդում է ջերմաստիճանը, և եթե այն ցողի կետից 10 աստիճանից ցածր է, ապա այն միացնում է ռելեն: Եթե այն ավելի քան 10,5 աստիճան բարձր է ցողի կետից, ապա այն անջատում է ռելեն: Settingsանկության դեպքում կարող եք փոխել այս կարգավորումները:
• Րոպե մեկ անգամ այն գրանցում է ջերմաստիճանի, ցողի կետի և փոխանցման կարգավիճակի ընթացիկ արժեքները.csv ֆայլում, որպեսզի տեսնեք, թե դա ինչպես է ընթանում ժամանակի ընթացքում:

#Ազնվամորու Pi Dew Heater կառավարման ծրագիր

#Դեկտեմբեր 2019 #Բրայան Պլետ #Օգտագործում է Pimoroni Explorer pHAT- ը, ջերմաստիճանի տվիչ և ռելե #, որը վերահսկում է ռեզիստորային սխեման որպես ամբողջ երկնքի տեսախցիկի ցողի տաքացուցիչ աստիճաններ ցամաքի կետից ներմուծման ժամանակից ներմուծման ամսաթվերը ներմուծման պահանջներ ներմուծման csv ներմուծում os import explorerhat #Կայանի ID- ն NWS- ի ամենամոտ եղանակային կայանն է: Գնացեք weather.gov և փնտրեք ձեր տարածքի կանխատեսում: #կայանի ID- ն տեղադրված է () տեղադրության անունից հետո: կարգավորումներ = {'station_ID': 'KPDX',} #Եղանակի մասին այլընտրանքային URL #BASE_URL = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?appid={0}&zip={1}, { 2} & միավորներ = {3}"

#Եղանակի հասցե ՝ տվյալների վերստուգման համար

BASE_URL = "https://api.weather.gov/stations/{0}/observations/latest"

#հետաձգում ռելեի կառավարման համար, վայրկյան

ControlDelay = 2 A = 0 B = 0 իսկ True: localtime = datetime.datetime.now (). strftime ("%Y/%m/%d%H:%M") #CSV ֆայլի ուղի = '/home/pi/allsky/DewHeaterLogs/DewHeatLog{}.csv' մինչդեռ B == 0: փորձեք. #Քաշեք ջերմաստիճանը և ցողման կետը NWS- ից յուրաքանչյուր 60 վայրկյանում ':' Raspberry Pi 3+ Allsky Camera [email protected] '}) oatRaw = weather_data.json () ["հատկություններ"] ["ջերմաստիճան"] ["արժեք"] dewRaw = weather_data.json () ["հատկություններ"] ["dewpoint"] ["value"] #ախտորոշիչ տպագրություն հում ջերմաստիճանի տվյալների տպման համար (oatRaw, dewRaw) OAT = կլոր (oatRaw, 3) Dew = round (dewRaw, 3) բացառությամբ `A = 0 B = 1 ընդմիջում A = 0 B = 1 ընդմիջում, եթե A <300: A = A + ControlDelay else: B = 0 #Կարդացեք Raspberry Pi Explorer PHat- ի հում լարումը և փոխարկեք T1 = explorerhat.analog.one.read () tempC = ((T1 *1 000) -500)/10 #tempF = tempC*1.8 +32 if (tempC Dew + 10.5). V1 = explorerhat.output.two.off () #ախտորոշիչ տպագրություն, որը ցույց է տալիս ջերմաստիճանը, ցողակետերը և ռելեի ելքային վիճակի տպագրությունը ('{ 0: 5.2f} degC, {1: 5.2f} degC, {2: 5.2f} deg C {3: 5.0f} '. Ֆորմատ (կլոր (OAT, 3), կլոր (ewող, 3), կլոր (tempC, 3), explorerhat.output.two.read ())) րոպեից գլորվելուց 10 վայրկյան անց, տվյալները գրեք CSV ֆայլում, եթե A == 10: եթե os.path.isfile (path.format (datestr)): print (path.format (datestr)) բաց (path.format (datestr), "a") csvfile- ով: txtwrite = csv.writer (csvfile) txtwrite.writerow ([տեղական ժամանակ, OAT, Dew, tempC, explorerhat output.two.read ()]) else: fieldnames = ['ամսաթիվ', 'Արտաքին օդի ջերմաստիճան', 'Dewpoint', 'Dome Temp', 'Relay State'] բաց (path.format (datestr), "w ") որպես csvfile: txtwrite = csv.writer (csvfile) txtwrite.writerow (դաշտային անուններ) txtwrite.writerow ([localtime, OAT, Dew, tempC, explorerhat.output.two.read ()]) time.sleep (ControlDelay)

Ես սա պահեցի նոր թղթապանակում ՝ allsky թղթապանակի տակ, որը կոչվում է DewHeaterLogs:

Փորձեք մի փոքր գործարկել սա ՝ ամեն ինչ լավ տեսք ունենալու համար, նախքան այն որպես սցենար անցնելուն անցնելը:

Քայլ 6: Քայլ 5. Սկրիպտի գործարկում գործարկման ժամանակ

Raspberry Pi- ն գործարկելուն պես Dew Heater- ի սցենարը գործարկելու համար ես հետևեցի այստեղ տրված հրահանգներին.

www.instructables.com/id/Raspberry-Pi-Laun…

Գործարկիչի սցենարի համար ես ստեղծեցի սա.

#!/bin/sh

# launcher.sh # նավարկեք դեպի տան գրացուցակ, այնուհետև այս գրացուցակում, այնուհետև կատարեք python սցենարը, այնուհետև վերադառնաք տուն cd/cd home/pi/allsky/DewHeaterLogs sleep 90 sudo python DewHeater_Web.py & cd/

Երբ դա արվի, դուք պետք է լավ գնաք: Վայելեք առանց ցողի տեսախցիկ ունենալը:

Քայլ 7: Թարմացրեք 2020 թվականի դեկտեմբերին

Անցյալ տարվա կեսի մոտ ցողի տաքացուցիչս դադարեց աշխատել, այնպես որ ես անջատեցի ծածկագիրը, մինչև չկարողացա դրան նայել: Վերջապես որոշ ժամանակ անցկացրեց ձմեռային արձակուրդի ընթացքում և պարզեց, որ իմ օգտագործած ռելեն բարձր դիմադրություն է ցույց տալիս իր շփումների ընթացքում, հավանաբար գերբեռնվածությունից:

Այսպիսով, ես այն թարմացրեցի ավելի բարձր գնահատված ռելեով, մեկը `5A կոնտակտով, այլ ոչ թե 1A կոնտակտով: Նաև դա էներգիայի ռելե է, այլ ոչ թե ազդանշանային ռելե, այնպես որ ես հուսով եմ, որ դա կօգնի: Դա TE PCH-105D2H, 000. Ես նաև մի քանի պտուտակավոր տերմինալներ եմ ավելացրել Explorer pHAT- ի համար, այնպես որ անհրաժեշտության դեպքում կարող եմ հեշտությամբ անջատել ջեռուցիչը և ջերմաստիճանի տվիչը: Այս երեքն էլ գտնվում են ստորև բերված այս զամբյուղի վրա.

Digikey զամբյուղ

Տեղյակ եղեք, որ այս ռելեի քորոցները տարբերվում են նախորդից, այնպես որ միացման վայրը մի փոքր այլ է, բայց պետք է պարզ լինի: Բևեռականությունը կծիկի համար նշանակություն չունի, ԵՏՀ: