Enregistreur de données Alaska : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

L'Alaska est sur le point de faire avancer le changement climatique. Sa position unique d'avoir un paysage assez intact peuplé d'une variété de canaris des mines de charbon permet de nombreuses possibilités de recherche. Notre ami Monty est un archéologue qui aide avec des camps pour les enfants dans les villages autochtones dispersés dans l'état--Culturalalaska.com. Il a construit des caches pour la conservation historique de la nourriture avec ces enfants et voulait un moyen de surveillance de la température qu'il pourrait laisser pendant environ 8 mois d'hiver. Une cache de nourriture en Alaska est conçue pour empêcher l'entrée des ours et peut être enterrée ou sécurisée dans une petite structure en forme de cabane sur des poteaux. Malheureusement, le réchauffement climatique fait que bon nombre de ces modèles de réfrigérateurs pratiques ressemblent davantage à un micro-ondes cet été - honnêtement, il fait très chaud ici ! Il existe de nombreuses machines d'enregistrement de données commerciales, mais l'Alaska avait besoin de sa propre marque de bricolage: étanche, deux capteurs étanches sur de longues lignes qui pourraient se trouver dans le cache et un autre à poser à la surface, quelque chose de constructible pour les enfants avec un programme STEM, minimal maintenance, batterie longue durée, téléchargement facile à partir d'une carte SD, imprimable en 3D, rechargeable, horloge en temps réel et bon marché.

La conception est totalement imprimable avec n'importe quelle imprimante 3D et j'ai fait la conception du PCB que vous pouvez commander et remplir avec des composants faciles à obtenir. La batterie est un 18650 générique qui devrait durer environ un an avec des lectures 12x/jour et la charge se fait simplement en branchant de l'alimentation pendant une journée. Il est conçu (Fusion 360) autour du joint torique utilisé dans les purificateurs d'eau domestiques, il est donc facile à obtenir et avec de la graisse au silicone et le serrage des boulons bien placés devrait fournir une protection pour l'hiver de l'Alaska s'il vient cette année….

Étape 1: Rassemblez vos fournitures

Les magnifiques designs d'Adafruit constituent la plupart des composants de la carte - ils sont un peu plus chers mais ils sont très fonctionnels et fiables. (Je n'ai aucun lien financier avec aucune entreprise…) J'ai utilisé une imprimante Creality CR10 pour les pièces 3D. Les deux interrupteurs sont de la variété étanche.

1. Vktech 5pcs 2M Sonde de capteur de température numérique étanche DS18b20 2 $

2. Adafruit DS3231 Precision RTC Breakout [ADA3013] 14 $

3. Adafruit TPL5111 Minuterie à faible consommation d'énergie 5 $

4. Adafruit Feather 32u4 Adalogger 22 $ Vous pouvez également utiliser la version MO mais la ligne de niveau de batterie est sur une broche différente et vous devez la modifier dans le logiciel.

5. IZOKEE 0.96 '' I2C IIC 12864 128X64 Pixel OLED 4 $

6. Interrupteur marche/arrêt en métal robuste avec anneau LED bleu - 16 mm bleu marche/arrêt 5 $

7. Bouton-poussoir en métal robuste avec anneau LED bleu - 16 mm Blue Momentary 5 $

8. Une variété de connexions rapides pour faciliter l'assemblage

9. Batterie 18650 5 $

10. Captain O-Ring - Remplacement des filtres à eau Whirlpool WHKF-DWHV, WHKF-DWH et WHKF-DUF

Étape 2: Construisez-le

La conception du boîtier est construite autour du joint torique facilement disponible d'un filtre à eau standard pour toute la maison Westinghouse. La bague se glisse dans une rainure lubrifiée au silicium entre les deux moitiés imprimées du boîtier. Le bas du boîtier a de la place pour la batterie 18650 et les deux interrupteurs de commande étanches - il y a aussi un trou pour la sortie des câbles pour les sondes de température. Les deux fichiers pour les moitiés supérieure et inférieure sont ci-dessous.

La section inférieure est complétée en prenant des boulons en nylon de 4 mm ou de taille équivalente et en retirant leurs têtes et en les cimentant dans les piliers de support qui ont été percés pour les accueillir. Utilisez une longueur appropriée pour que les écrous borgnes en nylon sur le dessus les recouvrent juste lorsque les deux moitiés sont jointes. Les sections supérieure et inférieure doivent être imprimées avec un support. La partie supérieure est complétée par le collage d'une fenêtre ronde en plastique en lexan fin.

Étape 3: câblez-le

L'assemblage du PCB est assez simple. J'ai conçu la carte à Eagle et l'ai envoyée à PCBway pour la fabrication - honnêtement, c'est la chose la moins chère de tous les temps. Si vous voulez le brancher facilement, suivez simplement le schéma de circuit sur le fichier Brd. Le petit écran LED est fixé via les connexions I2C sur la carte avec l'alimentation et la terre. Le cœur du système est le TPL5111 qui est connecté directement à la batterie et reste allumé en permanence. Il dispose d'une minuterie sélectionnable (résistance variable) qui réveille le système toutes les 2 heures à chaque seconde en activant la broche d'activation sur le module Feather. Le RTC communique par le même bus I2C que la LED - ils ont des adresses différentes. Le Feather est également connecté à la batterie 18650 par un câble JST via l'interrupteur marche/arrêt pour mettre le système hors tension. Cela permet une charge intégrée par le Feather lorsque la batterie est faible en branchant un micro USB dans le Feather. Chaque fois que vous téléchargez un nouveau logiciel sur le Feather, vous devez vous rappeler de démarrer le TPL5111 en appuyant sur son bouton, sinon le Feather ne répondra pas à l'appel de démarrage USB. Le bouton-poussoir est conçu pour alimenter l'écran LED uniquement lorsqu'il est enfoncé et également pour envoyer un signal élevé au TPL5111 qui permet au Feather de s'allumer aussi longtemps que vous maintenez le bouton enfoncé. Ceci est fait pour limiter la durée pendant laquelle l'écran est allumé - il est utilisé uniquement pour vérifier l'état des sondes de température, le niveau de la batterie et l'heure/la date et la taille du fichier que vous créez. Le dernier morceau de câblage sont les deux sondes qui sont placées à travers le dernier point de perçage sur la moitié inférieure. Ceux-ci ont été connectés avec des connecteurs JST 3 broches pour faciliter le retrait. J'ai négligé de placer la résistance de 4,7K sur la carte pour connecter la broche de données et de tension sur le bus du capteur de température. Cela doit donc être fait sur l'un des points de connexion du capteur sur la carte - ils sont étiquetés donc cela devrait être facile. Ils vont tous les deux à la même broche GPIO sur le Feather, donc une seule connexion de résistance est nécessaire.

Étape 4: programmez-le

Le programme est très simple à comprendre. La bibliothèque SD sert à utiliser le fichier de la carte SD qui est intégré au panneau plume. Les bibliothèques OneWire et Dallas Temp sont destinées à obtenir les lectures à un fil des sondes de température. DonePin doit informer le TPL5111 que toutes les lectures de données sont terminées et qu'il est possible de désactiver le Featherboard. VBatpin est la broche sur la plume qui a un diviseur de tension pour lire la valeur de la batterie Lipo. La bibliothèque Asciiwire doit exécuter l'écran LED. Le OneWireBus est la broche GPIO 6 dans ce cas. Le système de fichiers SD de ce Datalogger met en place un fichier ANALOG02. TXT pour accumuler toutes les données. Il ouvre le même fichier à chaque fois et s'y ajoute simplement. Pour vous débarrasser des anciennes données, vous devez retirer la puce du support de la carte SD et la télécharger dans un ordinateur, par exemple dans la feuille de calcul EXCEll. Cela se fait facilement avec la section d'importation de DONNÉES de la feuille de calcul. Les fichiers sont ensuite supprimés de la puce et lorsque le Feather l'ouvre à nouveau, il en construit un nouveau. Vient ensuite le réglage de l'heure/de la date pour le RTC. //rtc.adjust(DateTime(F(_DATE_), F(_TIME_))); supprimez les caractères de commentaire pour régler votre RTC sur votre temps de démarrage, puis reprogrammez la puce avec cette ligne commentée afin que la prochaine fois que l'ordinateur démarre, il n'utilise pas à nouveau le même temps de démarrage au lieu de laisser son chronométreur alimenté par batterie le remplir in. La section loop() ouvre le fichier SD, obtient la date/l'heure, lit et convertit les deux capteurs, calcule le niveau de la batterie et l'écrit sur la carte SD. Il rend ensuite le donePin élevé pour arrêter la séquence.

Étape 5: l'utiliser

La batterie est complètement chargée en branchant le Feather dans une prise MicroUSB. La LED de charge s'allumera jusqu'à ce qu'elle soit complètement chargée - c'est lent. Une nouvelle carte SD sans ANALOG02. TXT est placée dans le porte-puce. Le couvercle est installé et les cinq écrous sont vissés contre le joint en caoutchouc. Le bouton d'alimentation est allumé et après environ 4 secondes, le bouton-poussoir est maintenu enfoncé. Il affichera d'abord une température par défaut et après un effacement de l'écran, il affichera T1 et T2 comme sorties des sondes de température. Vous pouvez en réchauffer un avec votre main afin qu'il puisse être étiqueté comme T1 et T2. L'écran affichera également l'heure, la minute, la seconde, le jour, le mois et l'année de la lecture ainsi que le niveau de la batterie et la taille de votre fichier à ce stade. Ce contrôle est fait pour s'assurer que tout fonctionne bien avant de le laisser pendant 8 mois. Relâchez le bouton et placez les sondes là où vous souhaitez que les mesures de température soient effectuées. Ils sont étanches et j'espère que votre machine l'est aussi. Cette sortie initiale des machines se fera à Iliamna en Alaska où elle sera souterraine jusqu'en avril prochain. Lors des premiers tests, cette taille de batterie s'est avérée assez bonne pour au moins 1 an et demi à 12 lectures par jour, le tout grâce à la puissance du TPL5111. Les études sur le réchauffement climatique sont très importantes pour tout le monde - sortez et faites de la science !