Comment construire votre propre anémomètre à l'aide de commutateurs Reed, d'un capteur à effet Hall et de quelques rebuts sur Nodemcu. - Partie 1 - Matériel : 8 étapes (avec photos

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

introduction

Depuis que j'ai commencé avec les études d'Arduino et de la Maker Culture, j'ai aimé construire des appareils utiles en utilisant des pièces de rebut et de rebut telles que des capsules de bouteilles, des morceaux de PVC, des canettes, etc. J'aime donner une seconde vie à n'importe quelle pièce ou n'importe quelle pièce. Matériel. Une grande partie des matériaux utilisés ici sont des rebuts retirés de certains équipements et recyclés

Lorsque j'ai commencé un projet de station météo pour moi-même, j'ai réalisé que la mesure de l'intensité et de la direction du vent ne serait pas très facile ou bon marché. Après plusieurs mois je vous présente ce projet qui utilise majoritairement des matériaux recyclés et des pièces électroniques très bon marché que l'on trouve facilement dans n'importe quel magasin d'électronique.

Ce poste comporte 2 parties.

Partie 1 - Construction des dispositifs Anémomètre et Direction de la girouette.

Partie 2 - Le croquis utilisant Arduino IDE pour Esp8266 Nodemcu et transmission à ThingSpeak.

Voir la vidéo pour connaître la solution finale.

Comment construire votre propre anémomètre à l'aide d'un capteur à effet Hall et d'interrupteurs à lames

Description du projet

L'anémomètre est un appareil capable de mesurer la vitesse du vent et sa direction. À l'aide d'un capteur à effet Hall, nous pourrons compter le nombre de rotations que les tasses donnent dans une période de temps. L'intensité du vent est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'axe. Avec quelques équations physiques simples, vous pouvez déterminer la vitesse linéaire du vent, à ce moment-là. Nous les expliquerons tous dans la partie 2.

Et la direction du vent que nous mesurerons à travers un pare-brise avec un aimant néodyme et des interrupteurs à lames. La girouette pointe dans la direction du vent et l'aimant qui lui est attaché connectera les interrupteurs à lames permettant au courant électrique de passer à travers la ou les connexions. Les circuits qui ont un courant positif indiquent la direction du vent, comme une boussole.

Nous avons 8 circuits qui vont émuler 16 directions: 4 points cardinaux et 4 points collatéraux quand 1 switch est activé (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) et quand 2 switchs sont activés simultanément on a 8 sous collatéral points (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW).

La vitesse et la direction du vent seront calculées et déterminées par un croquis dans le nodemcu. Mais cela sera expliqué dans la partie 2. Passons maintenant à l'assemblage du matériel.

Avis de non-responsabilité: cet anémomètre ne doit pas être utilisé à des fins professionnelles. Il est uniquement destiné à un usage académique ou domestique.

Remarque: l'anglais n'est pas ma langue naturelle. Si vous trouvez des erreurs grammaticales qui vous empêchent de comprendre le projet, merci de me le faire savoir pour les corriger. Merci beaucoup.

Étape 1: Nomenclature

Girouette

8 x commutateurs Reed

8 résistances de 10 kohms

Tuyau PVC 10 cm

2 bouchons PVC diamètre 5 cm

1 bouchon PVC diamètre 2,5 cm

1 multiplexeur analogique CD4051

1 disque en plastique

Pièce en plastique solide 20 x 20

1 Aimant Néodyme (Les dimensions de l'aimant doivent permettre de brancher deux interrupteurs simultanément. Le mien fait 0,5 x 0,5 cm et il se porte bien.)

10 fils de couleurs différentes

1 PCB générique

1 roulement à billes avec le même diamètre des tubes en aluminium

1 tube aluminium environ 20 cm

1 tube en aluminium environ 10 cm

1 collier de serrage

Masse d'époxyde

Colle instantanée - cyanoacrylate et bicarbonate de sodium

Anémomètre

2 balles de ping-pong

4 bâtons en bois ou en aluminium d'environ 12 cm

1 roulement à billes

1 tube aluminium environ 5 cm

3 morceaux de fils de couleurs différentes

1 capteur à effet Hall SS49E

1 aimant néodyme

Masse époxy et colle instantanée - cyanoacrylate et bicarbonate de sodium

2 robinets en plastique d'environ 3 à 5 cm de diamètre

1 bouchon PVC et tuyau PVC 5 cm

1 bouchon PVC diamètre 2,5 cm

• Nodemcu
• Boîtier en plastique pour projets électroniques
• Fer à souder
• 1 tuyau en PVC d'environ 2 mètres et connecteur en PVC "T"
• 1 raccord PVC 90 degrés
• Alimentation 5V (j'utilise un panneau solaire)

Étape 2: Assemblage de la girouette Rosetta

Interrupteurs Reed et Résistances montés sur PCB

Coupez le PCB générique en forme de cercle avec un diamètre légèrement plus petit que le CAP PVC car lorsqu'il sera prêt il s'y insèrera.

Pliez les pattes du commutateur à lames à 90 degrés pour les insérer dans le PCB avec soin afin de ne pas casser le verre de protection. L'idéal est à 3 mm du verre. Montez chaque interrupteur à lames selon le schéma. Numérotez chacun de 0 à 7 comme le diagramme. Une identification correcte sera importante lors de la connexion des terminaux au multiplexeur. Utilisez le fer à souder pour les souder sur la plaque.

Positionnez chaque résistance comme le schéma dans lequel l'une des bornes est soudée dans l'une des bornes du commutateur Reed et l'autre sera commune à toutes les résistances, positionnée au centre du PCB.

Soudez un câble en cuivre qui relie toutes les bornes externes des commutateurs Reed, laissant les deux dernières sans connexion. Comme une bague. L'ordre de soudage n'a pas d'importance.

A la jonction de chaque résistance et du fil à souder du commutateur Reed de chaque couleur. Ils sont 8 différents. Soudez un fil rouge à l'anneau de cuivre des commutateurs à lames comme un positif et un fil noir à la jonction de toutes les résistances au centre de la "rosette", comme un négatif.

Observez les schémas et veillez à conserver la numérotation des câbles de raccordement au multiplexeur.

Testez les connexions avant le montage

Avant de procéder à l'assemblage, je suggère de tester les connexions. Utilisez une led, n'importe quel accu 18650 3,7 V, un aimant néodyme et des câbles à griffes de crocodile. Connectez la batterie aux bornes VCC et GND et le câble crocodile dans le GND avec l'autre extrémité dans le négatif de la led (utilisez un bleu qui n'a pas besoin de résistance). Connectez l'autre câble au positif de la led et l'autre à chaque câble connecté aux interrupteurs. Passez maintenant l'aimant à travers le bord extérieur de l'interrupteur connecté. Si la led s'allume, c'est bon. S'il ne s'allume pas, vérifiez les soudures. Pour tester deux connexions en même temps utilisez un autre câble et une autre led simultanément. Lors du passage de l'aimant entre deux interrupteurs, les deux LED doivent s'allumer. Il est essentiel que les deux LED s'allument en même temps afin que le signal électrique puisse représenter des points sous-collatéral de la boussole tels que ENE, ESE, SSW, NNW, etc.

Étape 3: Connexions vers et depuis le multiplexeur CD4051

Multiplexeur analogique CD4051

Les multiplexeurs sont des circuits combinatoires avec plusieurs entrées et une seule sortie de données. Ils sont équipés d'entrées de commande capables de sélectionner une, et une seule, des entrées de données pour permettre leur transmission de l'entrée sélectionnée à ladite sortie.

Si vous ne connaissez pas le fonctionnement du CD4051 je vous recommande de lire la fiche technique que vous pouvez trouver sur le web. En résumé, le 4051 possède 8 entrées analogiques numérotées de 0 à 7, 3 et les broches A, B et C qui, combinées, permettent de lire les entrées et de définir quelle sortie analogique est connectée. A chaque lecture, le logiciel analyse quelles connexions sont à courant positif et indiquera la direction correspondante du vent. Cela sera expliqué en détail dans la partie 2 de l'article. Regardez le schéma pour voir comment la rosette est connectée au multiplexeur.

Connexions à Nodemcu

Nous aurons besoin de 8 câbles pour connecter le Nodemcu. Voir le schéma.

1 paire de fils positifs (rouge) et de terre (noir) qui alimentent la rosette

1 paire de câbles positif (rouge) et de masse (noir) qui alimentent le CD4051

1 câble pour sortie analogique A0 (gris)

1 câble pour l'entrée numérique de la broche A = D5 (bleu)

1 câble pour entrée numérique de la broche B = D4 (vert)

1 câble pour entrée numérique de la broche C = D3 (jaune)

J'ai utilisé un câble téléphonique 10 fils de différentes couleurs pour faciliter le montage final.

Identifiez chacun des câbles avec leur adresse correspondante pour faciliter l'assemblage final.

Étape 4: tout monter dans le support en PVC

Montage du support

Prenez le CAP de 5 cm de diamètre en PVC, un morceau de tube PVC et le CAP de 2,5 cm de diamètre et collez le tout avec de la colle instantanée selon la photo. Vous pouvez également faire un trou avec le diamètre du tube pour améliorer la connexion entre les pièces. Une fois que toutes les pièces sont collées, appliquez plus de colle sur les bords collés de chaque pièce et recouvrez immédiatement de bicarbonate de soude. Lors du séchage de la colle, vous aurez une très bonne dureté.

Vous devez également coller le silicone sur le bord du CAP qui permettra de sceller l'union entre les 2 CAP et facilitera la mise en place de la rosace. Laissez-les sécher avant de continuer.

Insérez soigneusement la rosace déjà montée sur la pièce de support et qu'elle s'emboîte parfaitement contre le bord du CAP. N'oubliez pas que nous monterons un deuxième CAP au-dessus. Regardez la photo avec la solution finale. Et veuillez identifier chacun des câbles pour faciliter les connexions avec le nodemcu.

Étape 5: Montage de la palette

Montage de la structure de la girouette

Faites un pointeur avec de la masse époxy avec la forme indiquée sur la photo. Lorsqu'il est bien sec, pesez la pièce et enregistrez la valeur.

Prenez le morceau de plastique et coupez-le symétriquement pour la partie arrière de la girouette qui sert à diriger le vent. Pesez également et enregistrez la valeur.

Prenez l'un des tubes en aluminium et collez l'aiguille et la girouette avec de la colle instantanée avec toutes les pièces alignées au milieu. Faites comme avant avec du bicarbonate de soude pour augmenter la dureté de chacune des parties collées.

Prenez le deuxième tube en aluminium et déterminons où il sera coincé dans l'autre tube. Pour maintenir l'équilibre de la pièce, la distance par le poids du dos doit être égale à la distance par le poids du pointeur. (Voir les calculs indiqués dans le diagramme.) Les mesures de distance doivent être effectuées plus ou moins par rapport au centre de masse de chaque pièce. Utilisez de la colle instantanée et du bicarbonate de soude.

Faire un trou au centre du CAP avec le diamètre du roulement à billes. Utilisez de la colle instantanée pour le coller sur le couvercle. Important de choisir le roulement à billes qui a le même diamètre interne que le tube vertical en aluminium de la palette.

Enfin, prenez le disque en plastique d'un diamètre approximatif de 4,5 cm et collez un petit morceau de métal sur le bord. Voir la photo Vous pourrez ainsi "coller" l'aimant néodyme et le régler lors de l'étalonnage de l'instrument. Il peut être déplacé dans plusieurs directions pour deviner les lectures des mesures.

Positionnez le disque plastique avec la partie métallique collée dans le même sens que le pointeur horizontal du tube aluminium. Ceci est important pour que l'aimant indique la même direction que la palette.

Pour faciliter le montage final de l'anémomètre et aligner le nord de la girouette avec la géographie du nord, imprimez une rose des vents et collez sur le top cap du CAP. Le disque sera coincé dans le tube en aluminium, mais d'abord, insérez le tube en aluminium dans le roulement à billes et insérez le tube en aluminium dans le disque. Réglez la hauteur de manière à ce que la distance entre l'aimant et le bord du CAP soit comprise entre 1 et 1,5 cm. Cela doit être suffisant pour que l'aimant connecte correctement le commutateur à lames. Collez le disque avec de la colle instantanée et du bicarbonate de calcium le plus horizontalement possible.

Montez les deux pièces en orientant le nord de la rose des vents aligné avec le commutateur numéro 0 (représentant le nord) et utilisez une pince pour les joindre. N'utilisez pas de colle car vous devrez ajuster et calibrer plusieurs fois avant d'être totalement prêt.

Regardez les photos pour voir la solution finale.

Étape 6: Montage de l'anémomètre

Montage du support

Prenez les 2 couvercles en plastique et collez avec de la colle instantanée. Percez 4 trous dans les couvercles comme indiqué sur le schéma. Collez des baguettes en bois ou en aluminium dans chaque trou. Coupez les 2 balles de ping pong au milieu et collez chacune sur les extrémités des tiges, le tout avec la partie concave du même côté. Les mesures approximatives sont indiquées dans le diagramme.

Faire un trou au centre du CAP de 2,5 cm avec le diamètre du roulement à billes. Utilisez de la colle instantanée pour le coller sur le couvercle. Utilisez également très soigneusement le bicarbonate de soude.

Insérez le tube en aluminium dans le roulement à billes à une hauteur compatible (voir photo). S'il n'est pas bien ajusté, mettez une goutte de colle avec précaution.

Montage du module Hall

Au bord du CAP, faites un petit trou afin de passer la tête du capteur Hall.

Collez l'aimant en néodyme sur le côté des capuchons en plastique selon la photo.

Utilisez les 3 fils de couleurs différentes pour connecter le module capteur.

Insérez le module Hall et pointez le capteur face à l'aimant à une distance de 2 à 4 mm. Testez si la rotation de l'arbre ne heurte pas l'aimant avec le capteur.

Utilisez une pile de 3,7 V pour tester si le module répond à l'approche de l'aimant en tournant la led vers chaque contact. Si la led s'allume, tout va bien. Sinon, rapprochez le capteur de l'aimant jusqu'à ce que la LED s'allume.

Si tout va bien, fixez le module dans le support à l'aide d'une goutte de colle.

Enfin, l'autre extrémité de la tige sera collée dans le couvercle en plastique avec de la colle instantanée et du bicarbonate de soude, en ajustant la bonne hauteur.

Identification des fils

Identifiez tous les câbles - VCC, GND et Signal - pour faciliter la connexion avec le nodemcu.

Étape 7: Tout mettre ensemble

Vous pouvez maintenant monter les deux appareils ensemble à l'aide de la connexion en "T" et d'un morceau de tube en PVC comme indiqué sur la photo. N'utilisez pas de colle car s'il y a un besoin d'ajustement ou d'entretien, ce ne sera pas possible. J'ai fait de petits trous et utilisé des vis pour les maintenir serrés. Faites passer les câbles des 2 appareils à travers le tube. Comme l'anémomètre sera installé sur le toit de la maison, j'ai également réalisé des câbles de 3 mètres pour le connecter au nodemcu qui sera installé à l'intérieur.

Étape 8: Connexion de Nodemcu et installation

Les schémas montrent le bon branchement de chaque câble. Pour tester le fonctionnement j'ai utilisé un écran OLED 0.96 pour lire les mesures et vérifier qu'elles sont correctes, branchez l'OLED de cette façon:

D1 - SCL

D2 - ADD

VCC et GND

Pour une installation au plafond, le seul soin est de maintenir l'ensemble de l'appareil au bon niveau. Pour cela, utilisez un niveau à bulle et de nombreuses grosses vis. Et n'oubliez pas d'adresser le nord de votre anémomètre pour le nord géographique de votre boussole. Sinon, la direction du vent ne correspondra pas à la réalité.

Et c'est tout. Dans le prochain article, j'expliquerai le sketch à charger dans le nodemcu à l'aide d'Arduino IDE.

Si vous avez un doute, n'hésitez pas à me contacter.

Salutations

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