Ինչպես կառուցել ձեր սեփական անեմոմետրը ՝ օգտագործելով եղեգնյա անջատիչներ, Hall Effect ցուցիչ և որոշ գրություններ Nodemcu- ի վրա: - Մաս 1 - Սարքաշար. 8 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Ներածություն

Սկսած Arduino- ի և Maker Culture- ի ուսումնասիրություններից, ինձ դուր եկավ օգտակար սարքեր կառուցել ՝ օգտագործելով աղբ և ջարդոններ, ինչպիսիք են շշերի կափարիչները, PVC- ի կտորները, խմիչքների բանկաները և այլն: Ես սիրում եմ երկրորդ կյանք տալ ցանկացած կտորի կամ ցանկացածի: նյութական. Այստեղ օգտագործվող նյութերի մեծ մասը ջարդոնը հանվում է որոշ սարքավորումներից և վերամշակվում

Երբ ես ինքս սկսեցի եղանակային կայանի նախագիծը, ես հասկացա, որ քամու ուժգնության և ուղղության չափումը շատ հեշտ կամ էժան չի լինի: Մի քանի ամիս անց ձեզ եմ ներկայացնում այս նախագիծը, որն օգտագործում է հիմնականում վերամշակված նյութեր և շատ էժան էլեկտրոնային մասեր, որոնք հեշտությամբ կարելի է գտնել ցանկացած էլեկտրոնային խանութում:

Այս գրառումը ունի 2 մաս:

Մաս 1 - Anemometer and Wind Vane Direction սարքերի կառուցում:

Մաս 2 - Էսքիզ Arduino IDE- ի միջոցով Esp8266 Nodemcu- ի համար և փոխանցում ThingSpeak- ին:

Վերջնական լուծումն իմանալու համար դիտեք տեսանյութը:

Ինչպես կառուցել ձեր սեփական անեմոմետրը ՝ օգտագործելով Hall Effect Sensor և Reed անջատիչները

Ծրագրի նկարագրությունը

Անեմոմետրը սարք է, որն ունակ է չափելու քամու արագությունը և դրա ուղղությունը: Օգտագործելով Hall Effect սենսորը, մենք կկարողանանք հաշվել, թե քանի պտույտ են տալիս բաժակները որոշակի ժամանակահատվածում: Քամու ուժգնությունը համաչափ է առանցքի պտույտի արագությանը: Ֆիզիկայի որոշ պարզ հավասարումների միջոցով կարող եք որոշել քամու գծային արագությունը, այդ պահին: Դրանք բոլորը կբացատրենք 2 -րդ մասում:

Իսկ քամու ուղղությունը մենք չափելու ենք դիմապակու միջոցով նեոդիմի մագնիսով և եղեգի անջատիչներով: Թևն ուղղվում է քամու ուղղությամբ և դրան ամրացված մագնիսը կմիացնեն եղեգի անջատիչները, ինչը թույլ կտա էլեկտրական հոսանքին անցնել միացման (կամ միացումների) միջով: Շղթաները, որոնք ունեն դրական հոսանք, նշում են քամու ուղղությունը, ինչպես կողմնացույցը:

Մենք ունենք 8 սխեմաներ, որոնք կկրկնեն 16 ուղղություններ. 4 կարդինալ և 4 գրավական կետեր, երբ 1 անջատիչն ակտիվացված է (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW), և երբ միանգամից 2 անջատիչ ակտիվացված է, մենք ունենք 8 ենթակայություն: միավորներ (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW):

Քամու արագությունը և ուղղությունը հաշվարկվելու և որոշվելու են նոդեմկուի էսքիզով: Բայց սա կբացատրվի 2 -րդ մասում: Այժմ անցնենք ապարատային ժողովին:

Հրաժարում. Այս անեմոմետրը չպետք է օգտագործվի մասնագիտական նպատակների համար: Այն նախատեսված է միայն ակադեմիական կամ տնային օգտագործման համար:

Նշում. Անգլերենը իմ բնական լեզուն չէ: Եթե գտնում եք քերականական սխալներ, որոնք խանգարում են ձեզ հասկանալ նախագիծը, խնդրում եմ ինձ տեղյակ պահեք դրանք շտկելու համար: Շատ շնորհակալություն.

Քայլ 1: Նյութերի հաշիվ

Քամին Վան

8 x Reed անջատիչներ

8 x 10 k ohms ռեզիստորներ

10 սմ PVC խողովակ

ՊՎՔ 2 գլխարկ 5 սմ տրամագծով

1 PVC գլխարկ 2,5 սմ տրամագծով

1 CD4051 անալոգային մուլտիպլեքսեր

1 պլաստիկ սկավառակ

20 x 20 ամուր պլաստիկ կտոր

1 նեոդիմի մագնիս (մագնիսի չափերը պետք է թույլ տան, որ միանգամից երկու անջատիչ միացվեն: Իմը 0.5 x 0.5 սմ է, և այն լավ է աշխատում):

10 տարբեր գույների լարեր

1 ընդհանուր PCB

Ալյումինե խողովակների նույն տրամագծով 1 գնդիկավոր կրող

1 ալյումինե խողովակ մոտ 20 սմ

1 ալյումինե խողովակ մոտ 10 սմ

1 գուլպաների սեղմիչ

Էպոքսիդային զանգված

Լուծվող սոսինձ - ցիանոակրիլատ և նատրիումի բիկարբոնատ

Անեմոմետր

2 պինգ պոնգի գնդակներ

4 փայտե կամ ալյումինե ձողիկներ `մոտ 12 սմ

1 գնդիկավոր կրող

1 ալյումինե խողովակ մոտ 5 սմ

3 հատ տարբեր գույնի լարեր

1 սրահի տվիչ SS49E

1 նեոդիմի մագնիս

Էպոքսիդային զանգված և ակնթարթային սոսինձ `ցիանոակրիլատ և նատրիումի բիկարբոնատ

2 պլաստիկ ծորակ ՝ մոտավորապես 3 և 5 սմ տրամագծով

1 PVC կափարիչ և 5 սմ PVC խողովակ

1 PVC գլխարկ 2,5 սմ տրամագծով

• Նոդեմկու
• Պլաստիկ պատյան էլեկտրոնային նախագծերի համար
• Sոդման երկաթ
• 1 PVC խողովակ մոտ 2 մետր և «T» PVC միակցիչ
• 1 PVC 90 աստիճանի միացում
• 5 Վ էլեկտրամատակարարում (ես օգտագործում եմ արևային վահանակ)

Քայլ 2. Հավաքեք քամու վարդագույն ռոզետան

PCB- ի վրա տեղադրված եղեգի անջատիչներ և դիմադրիչներ

Կտրեք ընդհանուր PCB- ն PVC CAP- ից փոքր -ինչ փոքր տրամագծով շրջանակի տեսքով, քանի որ երբ այն պատրաստ լինի, այն կհամապատասխանի դրան:

Եղեգի անջատիչի ոտքերը թեքեք 90 աստիճանով, որպեսզի դրանք զգուշությամբ տեղավորվեն PCB- ի մեջ, որպեսզի չկոտրեք պաշտպանիչ ապակին: Իդեալը ապակուց 3 մմ հեռավորության վրա է: Տեղադրեք եղեգի յուրաքանչյուր անջատիչ ըստ սխեմայի: Որպես սխեմա համարը թվարկեք յուրաքանչյուրից 0 -ից 7 -ը: Տերմինալները մուլտիպլեքսորին միացնելիս կարևոր կլինի ճիշտ նույնականացումը: Օգտագործեք եռակցման երկաթը դրանք ափսեի վրա ամրացնելու համար:

Տեղադրեք յուրաքանչյուր դիմադրություն որպես դիագրամ, որտեղ տերմինալներից մեկը զոդվում է եղեգի անջատիչի տերմինալներից մեկում, իսկ մյուսը ընդհանուր կլինի PCB- ի կենտրոնում տեղադրված բոլոր դիմադրիչների համար:

Sոդեք պղնձե մալուխ, որը միացնում է եղեգի անջատիչների բոլոր արտաքին տերմինալները `վերջին երկուսը թողնելով առանց միացման: Մատանու նման: Եռակցման կարգը նշանակություն չունի:

Յուրաքանչյուր դիմադրության և եղեգի անջատիչի զոդման մետաղալարով յուրաքանչյուր գույնի: Նրանք 8 տարբեր են: Եղեգի անջատիչների պղնձե օղակին կարմիր մետաղալար կպցրեք որպես դրական, իսկ սև մետաղալար ՝ «ռոզետայի» կենտրոնում գտնվող բոլոր դիմադրիչների հանգույցին, որպես բացասական:

Նայեք գծապատկերներին և զգույշ եղեք, որպեսզի պահպանեք մալուխների համարակալումը մուլտիպլեքսորին միանալու համար:

Ստուգեք կապերը հավաքումից առաջ:

Նախքան հավաքմանն անցնելը, ես առաջարկում եմ փորձարկել կապերը: Օգտագործեք լուսադիոդ, ցանկացած 18650 մարտկոց 3.7 Վ, նեոդիմի մագնիս և կոկորդիլոսի ճանկերով մալուխներ: Մարտկոցը միացրեք VCC և GND տերմինալներին և GND- ի կոկորդիլոսի մալուխին, մյուս ծայրով ՝ led- ի բացասականով (օգտագործեք կապույտ, որը դիմադրության կարիք չունի): Մյուս մալուխը միացրեք led- ի պոզիտիվին, իսկ մյուսը `անջատիչներին միացված յուրաքանչյուր մալուխին: Այժմ անցեք մագնիսը միացված անջատիչի արտաքին եզրով: Եթե լուսարձակը լուսավորվի, ապա ամեն ինչ կարգին է: Եթե այն չի միանում, ստուգեք եռակցումները: Երկու միացում միաժամանակ փորձարկելու համար միաժամանակ օգտագործեք մեկ այլ մալուխ և մեկ այլ լուսադիոդ: Երկու անջատիչների միջև մագնիսը փոխանցելիս երկու LED- ները պետք է լուսավորվեն: Կարևոր է, որ երկու LED- ները միաժամանակ լուսավորվեն, որպեսզի էլեկտրական ազդանշանը կարող է ներկայացնել կողմնացույցի ենթաօրենսդրական կետեր, ինչպիսիք են ENE, ESE, SSW, NNW և այլն:

Քայլ 3. Միացումներ CD4051 մուլտիպլեքսերին և դրանցից

CD4051 անալոգային մուլտիպլեքսեր

Մուլտիպլեքսերները համակցված սխեմաներ են `մի քանի մուտքով և տվյալների մեկ ելքով: Նրանք հագեցած են հսկիչ մուտքերով, որոնք ունակ են ընտրելու տվյալների մուտքերից մեկը և միայն մեկը, ինչը թույլ կտա դրանց փոխանցումը ընտրված մուտքից դեպի նշված ելքը:

Եթե չգիտեք CD4051- ի աշխատանքը, խորհուրդ եմ տալիս կարդալ տվյալների թերթիկը, որը կարող եք գտնել համացանցում: Ամփոփելով ՝ 4051 -ն ունի 8 -ից 7 համարակալված անալոգային մուտք, 3 և A, B և C կապեր, որոնք միասին թույլ են տալիս կարդալ մուտքերը և սահմանել, թե որ անալոգային ելքն է միացված: Յուրաքանչյուր ընթերցման ժամանակ ծրագրակազմը վերլուծում է, թե որ կապերն են դրական հոսանքի հետ և ցույց կտա քամու համապատասխան ուղղությունը: Սա մանրամասն կբացատրվի գրառման 2 -րդ մասում: Նայեք գծապատկերին ՝ տեսնելու, թե ինչպես է վարդետան միացված մուլտիպլեքսորին:

Միացումներ Նոդեմկուին

Nodemcu- ն միացնելու համար մեզ անհրաժեշտ կլինի 8 մալուխ: Տես դիագրամը:

1 զույգ դրական (կարմիր) և գրունտային (սև) լարեր, որոնք հոսանք են մատակարարում վարդագույնին

1 զույգ դրական (կարմիր) և գրունտային (սև) մալուխներ, որոնք հոսանք են մատակարարում CD4051- ին

1 մալուխ անալոգային ելքի համար (մոխրագույն)

1 մալուխ ՝ A = D5 (կապույտ) կապի թվային մուտքագրման համար

1 մալուխ `B = D4 կապի թվային մուտքագրման համար (կանաչ)

1 մալուխ ՝ C = D3 կապի թվային մուտքագրման համար (դեղին)

Ես օգտագործեցի տարբեր լարերի 10 լարային հեռախոսային մալուխ `վերջնական հավաքը հեշտացնելու համար:

Նշեք մալուխներից յուրաքանչյուրը իրենց համապատասխան հասցեով `վերջնական հավաքումը հեշտացնելու համար:

Քայլ 4: Ամեն ինչ տեղադրեք PVC- ի տակդիրում

Տեղադրեք հենարանը

Վերցրեք PVC- ի 5 սմ տրամագծով CAP- ը, PVC խողովակի մի կտոր և 2,5 սմ տրամագծով CAP- ը և դրանք բոլորը սոսնձեք ակնթարթային սոսինձով `ըստ լուսանկարի: Կարող եք նաև խողովակի տրամագծով անցք կատարել `կտորների միջև կապը բարելավելու համար: Բոլոր կտորները սոսնձվելուց հետո ավելի շատ սոսինձ քսեք յուրաքանչյուր կտորի սոսնձված եզրերին և անմիջապես ծածկեք խմորի սոդայով: Սոսինձը չորացնելիս կունենաք շատ լավ կարծրություն:

Դուք նաև պետք է սիլիկոնը կպցրեք CAP- ի եզրին, ինչը թույլ կտա կնքել միությունը 2 CAP- ների միջև և հեշտացնել վարդազարդի տեղադրումը: Շարունակելուց առաջ թող չորանան:

Fullyգուշորեն տեղադրեք աջակցության կտորի վրա արդեն տեղադրված վարդագույնը և այն սերտորեն տեղավորվում է CAP եզրին: Հիշեք, որ մենք դրա վերևում տեղադրելու ենք երկրորդ CAP- ը: Նայեք լուսանկարին վերջնական լուծմամբ: Եվ խնդրում ենք նշել մալուխներից յուրաքանչյուրը `նոդեմկուի հետ կապերը հեշտացնելու համար:

Քայլ 5: Տեղադրեք սանդղակը

Անիվի կառուցվածքը ամրացնելը

Էպոքսիդային զանգվածով ցուցիչ պատրաստեք լուսանկարում պատկերված ձևով: Երբ այն պատշաճորեն չորանում է, կշռեք կտորը և պահեք արժեքը:

Վերցրեք պլաստիկի կտորը և սիմետրիկորեն կտրեք այն թևի հետևի մասի համար, որը ծառայում է քամին ուղղելուն: Կշռեք նաև և պահպանեք արժեքը:

Վերցրեք ալյումինե խողովակներից մեկը և ակնթարթային սոսինձով ամրացրեք ցուցիչն ու եղանակի սանդղակը `մեջտեղում շարված բոլոր կտորներով: Կատարեք նույնը, ինչ նախկինում արել եք խմորի սոդայի հետ ՝ սոսնձված մասերից յուրաքանչյուրի կարծրությունը բարձրացնելու համար:

Վերցրեք երկրորդ ալյումինե խողովակը և եկեք որոշենք, թե որտեղ է այն խրված մյուս խողովակի մեջ: Կտորի հավասարակշռությունը պահպանելու համար մեջքի քաշով հեռավորությունը պետք է հավասար լինի ցուցիչի քաշի հեռավորությանը: (Տես հաշվարկները, որոնք ներկայացված են գծապատկերում:) Հեռավորության չափումները պետք է կատարվեն քիչ թե շատ յուրաքանչյուր մասի զանգվածային կենտրոնից: Օգտագործեք ակնթարթային սոսինձ և խմորի սոդա:

Գնդիկավոր կրիչի տրամագծով անցք կատարեք CAP- ի կենտրոնում: Կափարիչին կպցնելու համար օգտագործեք ակնթարթային սոսինձ: Կարևոր է ընտրել գնդիկավոր առանցքակալը, որն ունի սալիկի ուղղահայաց ալյումինե խողովակի նույն ներքին տրամագիծը:

Ի վերջո, վերցրեք մոտ 4,5 սմ տրամագծով պլաստիկ սկավառակ և մի փոքր մետաղի կտոր կպցրեք եզրին: Դիտեք լուսանկարը Այս կերպ դուք կկարողանաք «կպչել» նեոդիմի մագնիսը և կարգավորել այն, երբ չափում եք գործիքը: Չափումների ընթերցումները գուշակելու համար այն կարող է տեղափոխվել մի քանի ուղղություններով:

Պլաստիկ սկավառակը տեղադրեք մետաղյա մասով խրված նույն ուղղությամբ, ինչ հորիզոնական ալյումինե խողովակի ցուցիչը: Սա կարևոր է, որ մագնիսը ցույց տա սլաքի նույն ուղղությունը:

Անեմոմետրի վերջնական հավաքումը հեշտացնելու և թևի հյուսիսը հյուսիսային աշխարհագրության հետ հավասարեցնելու համար տպեք քամու վարդ և կպցրեք CAP- ի վերին գլխարկին: Սկավառակը խրված կլինի ալյումինե խողովակի մեջ, բայց սկզբում տեղադրեք ալյումինե խողովակը գնդիկավոր կրիչի մեջ և տեղադրեք ալյումինե խողովակը սկավառակի մեջ: Կարգավորեք բարձրությունը այնպես, որ մագնիսի և CAP եզրերի միջև հեռավորությունը լինի 1 -ից 1,5 սմ -ի միջև: Դա պետք է բավական լինի, որպեսզի մագնիսը ճիշտ միացնի եղեգի անջատիչը: Կպչեք սկավառակը ակնթարթային սոսինձով և կալցիումի երկածխաթթվով հնարավորինս հորիզոնական:

Տեղադրեք երկու կտորները `ուղղելով քամու վարդի հյուսիսը` հավասարեցված 0 համարի անջատիչին (ներկայացնում է հյուսիսը) և միացրեք սեղմակով `դրանք միացնելու համար: Մի օգտագործեք սոսինձ, քանի որ ամբողջովին պատրաստ լինելուց առաջ ստիպված կլինեք բազմիցս տեղավորվել և չափաբերել:

Նայեք լուսանկարներին ՝ վերջնական լուծումը տեսնելու համար:

Քայլ 6: Անեմոմետրի բարձրաձայնում

Տեղադրեք հենարանը

Վերցրեք 2 պլաստիկ կափարիչը և կպչեք ակնթարթային սոսինձով: Կափարիչներում 4 անցք բացեք, ինչպես ցույց է տրված գծապատկերում: Յուրաքանչյուր փոսում փայտե կամ ալյումինե գավազան կպցրեք: Կտրեք պինգ պոնգի 2 գնդերը մեջտեղում և յուրաքանչյուրը կպցրեք ձողերի ծայրերին, բոլորը նույն կողմի գոգավոր հատվածով: Մոտավոր չափումները ներկայացված են գծապատկերում:

CAP- ի կենտրոնում 2.5 սմ անցք կատարեք գնդիկավոր կրիչի տրամագծով: Կափարիչին կպցնելու համար օգտագործեք ակնթարթային սոսինձ: Օգտագործեք խմորի սոդա, ինչպես նաև շատ զգույշ:

Տեղադրեք ալյումինե խողովակը գնդիկավոր կրիչի մեջ համատեղելի բարձրության վրա (տես լուսանկարը): Եթե այն պատշաճ կերպով կարգավորված չէ, զգուշորեն դրեք սոսնձի կաթիլ:

Սրահի մոդուլի տեղադրում

CAP- ի եզրին մի փոքր անցք կատարեք, որպեսզի անցնեք Hall սենսորի գլուխը:

Կպչեք նեոդիմի մագնիսը պլաստիկ կափարիչների կողքին `ըստ լուսանկարի:

Սենսորային մոդուլը միացնելու համար օգտագործեք 3 տարբեր գույնի լարեր:

Տեղադրեք Hall մոդուլը և սենսորը ուղղեք դեպի մագնիսը 2 -ից 4 մմ հեռավորության վրա: Փորձարկեք, եթե լիսեռի պտույտը սենսորով չի հարվածում մագնիսին:

Օգտագործեք 3.7 Վ մարտկոց `ստուգելու համար, թե արդյոք մոդուլը արձագանքում է մագնիսի մոտեցմանը` լուսարձակը շրջելով դեպի յուրաքանչյուր կոնտակտ: Եթե led- ը միանում է, ամեն ինչ կարգին է: Եթե ոչ, ապա տվիչը մոտեցրեք մագնիսին, մինչեւ LED- ը միանա:

Եթե ամեն ինչ կարգին է, ամրացրեք մոդուլը աջակցության մեջ `օգտագործելով սոսինձի կաթիլ:

Ի վերջո, ձողի մյուս ծայրը կպցվի պլաստիկ կափարիչի մեջ `ակնթարթային սոսինձով և խմորի սոդայով` ճշգրտելով ճիշտ բարձրությունը:

Լարերի նույնականացում

Նշեք բոլոր մալուխները `VCC, GND և Signal, որպեսզի հեշտացնեք կապը nodemcu- ի հետ:

Քայլ 7: Բոլորը միասին դնելը

Այժմ դուք կարող եք միացնել երկու սարքերը միասին ՝ օգտագործելով «T» կապը և PVC խողովակի մի կտոր, ինչպես ցույց է տրված լուսանկարում: Մի օգտագործեք սոսինձ, քանի որ եթե որոշակի ճշգրտման կամ պահպանման կարիք լինի, դա անհնար կլինի: Ես փոքր անցքեր էի անում և պտուտակներ էի օգտագործում դրանք ամուր պահելու համար: 2 սարքերի մալուխներն անցեք խողովակի միջով: Քանի որ անեմոմետրը տեղադրվելու է տան տանիքին, ես նաև 3 մետր երկարությամբ մալուխներ եմ պատրաստել այն միացնելու համար ներսում տեղադրվող nodemcu- ին:

Քայլ 8: Nodemcu- ի միացում և տեղադրում

Դիագրամները ցույց են տալիս յուրաքանչյուր մալուխի ճիշտ կապը: Գործողությունը ստուգելու համար ես օգտագործել եմ 0.96 դյույմանոց OLED էկրան `չափումները կարդալու և դրանց ճիշտ լինելու համար, միացրեք OLED- ն այս կերպ.

D1 - SCL

D2 - SDA

VCC և GND

Առաստաղի վրա տեղադրելու համար միակ խնամքն այն է, որ ամբողջ սարքը ճիշտ մակարդակի վրա պահի: Դրա համար օգտագործեք պղպջակների մակարդակ և շատ մեծ պտուտակներ: Եվ մի մոռացեք ուղղել ձեր անեմոմետր հյուսիսը ձեր կողմնացույցի աշխարհագրական հյուսիսի համար: Հակառակ դեպքում քամու ուղղությունը չի համապատասխանի իրականությանը:

Եվ վերջ: Հաջորդ գրառման մեջ ես կբացատրեմ էսքիզը, որը պետք է բեռնվի nodemcu- ում ՝ օգտագործելով Arduino IDE- ն:

Եթե որևէ կասկած ունեք, մի հապաղեք կապվել ինձ հետ:

Հարգանքներով

Մեծ մրցանակ IoT մարտահրավերում