Pyranomètre ADS1115 InstESRE : 14 étapes (avec photos)

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

Un pyranomètre mesure l'irradiance du soleil (puissance/surface, essentiellement « brillance ») sur une surface. Malgré les noms similaires, il est complètement différent d'un pyromètre, alors arrêtez-vous ici si c'est ce que vous recherchez.

Ce Instructable décrit comment construire et tester une version modifiée du kit de pyranomètre offert par le Dr David Brooks de l'Institute for Earth Science Research and Education (InstESRE):

www.instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm

Cette version du pyranomètre InstESRE s'interface avec un Arduino utilisant un convertisseur analogique-numérique (ADC) ADS1115 et prend également en charge la correction de température à l'aide d'un capteur de température TMP36 co-localisé avec la photodiode.

Le traceur de courbe IV Swinger 2 IV prend en charge cette conception de pyranomètre en tant que capteur en option, ce qui a motivé les modifications. Cependant, étant donné que d'autres utilisateurs du pyranomètre InstESRE peuvent le trouver utile, ce Instructable décrit la conception indépendamment du projet IV Swinger 2.

Le référentiel GitHub suivant contient la documentation et le logiciel:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Veuillez télécharger et lire le document avant de continuer. Le document contient une version texte uniquement des étapes de ce Instructable et peut être utilisé comme liste de contrôle pendant la construction. Il décrit également comment commander le kit auprès du Dr Brooks et quelles pièces supplémentaires acheter. Ceux-ci ne sont pas répétés dans ce Instructable.

Étape 1: Rassemblez les outils

J'ai utilisé les outils montrés sur la photo.

Étape 2: préparer le boîtier

• Insérez l'œillet dans le trou à l'extrémité du boîtier. Utilisez un petit objet contondant tel qu'un petit tournevis. Attention à ne pas couper l'œillet. (L'œillet est l'élément en caoutchouc souple en forme de O.)_
• Étalez une petite quantité de superglue à l'intérieur du plus grand des deux trous dans le haut du boîtier. Insérez le niveau à bulle par l'intérieur du boîtier. Assurez-vous que l'épaule du niveau à bulle repose fermement contre le haut du boîtier. Mettez le boîtier de côté, à l'envers, pour laisser sécher la colle pendant plusieurs minutes. [REMARQUE: le niveau à bulle n'est pas nécessaire pour l'application IV Swinger 2, et il n'est pas montré sur les photos.]_

Étape 3: préparer la photodiode et le diffuseur

• Assurez-vous que les fils de la photodiode PDB-C139 sont droits et parallèles les uns aux autres, en faisant des ajustements si nécessaire. _
• Insérez la photodiode PDB-C139 dans le support LED. Il devrait s'enclencher. N'utilisez PAS de superglue. _
• Avec les fils de la photodiode PDB-C139 pointant vers le haut et avec le fil le plus long vers la gauche et le plus court vers la droite, pliez TRÈS LÉGÈREMENT les deux fils loin de vous. _
• Insérez l'ensemble photodiode dans le tube du boîtier par le haut. Encore une fois, n'utilisez PAS de superglue. Assurez-vous que le haut de la diode est propre et sans poussière. _
• Ramassez le disque diffuseur en téflon avec un essuie-tout ou un mouchoir en papier et frottez doucement les deux surfaces pour éliminer la poussière ou les débris qui pourraient s'y trouver. Encliquetez le disque dans son évidement en haut du tube du boîtier. N'utilisez PAS de superglue. S'il s'agit d'une coupe très ample, vous devrez utiliser de la superglue PLUS TARD, mais PAS ENCORE. _
• Retournez l'assemblage (fils pointant vers le haut, le plus long vers la gauche). Assurez-vous que le disque diffuseur n'est pas tombé. Utilisez 4 morceaux de ruban adhésif pour le maintenir sur une surface de travail dure et lisse. Le ruban doit se trouver sous le bord usiné du tube. Enroulez un autre morceau de ruban adhésif autour du tube. _

Étape 4: Ajouter TMP36 (facultatif)

• Insérez le TMP36 dans le trou sur le côté proche des fils de la photodiode, avec le côté plat du TMP36 vers les fils et le côté arrondi vers la paroi du tube. Appuyez dessus par les extrémités de ses fils. Il doit s'adapter parfaitement avec une déviation minimale des fils de la photodiode. _
• Retirez le TMP36, appliquez de la superglue sur son dessus, son côté plat et son côté arrondi et insérez-le rapidement dans le trou dans la même position. N'utilisez que suffisamment de colle pour qu'elle adhère au support de LED, aux fils de diode et à l'intérieur du tube, mais n'en utilisez pas trop pour qu'elle puisse s'écouler autour de la photodiode. Assurez-vous de l'enfoncer rapidement dans le trou, afin que la colle ne l'attrape pas avant qu'elle ne soit complètement enfoncée. _
• Ajustez les deux fils de la photodiode et les trois fils du TMP36 pour qu'ils pointent tous aussi droit que possible_

Étape 5: Collez le tube du capteur sur le boîtier

• Appliquez de la superglue sur le bord usiné du tube, puis abaissez rapidement le boîtier par-dessus, de sorte que le tube soit collé dans le trou du boîtier. La dimension longue du boîtier doit être alignée avec les rangées de fils passant par le trou et le trou d'extrémité avec l'œillet doit être à votre droite. Assurez-vous que le tube est bien en place dans le trou. _
• Utilisez du ruban adhésif pour maintenir le boîtier en place afin qu'il soit de niveau et que le tube lui soit perpendiculaire._

Étape 6: ajouter la carte ADS1115

• Appliquez une goutte de superglue à l'arrière de la carte ADS1115 en plein milieu. Rapidement, mais avec précaution, abaissez la carte ADS1115 avec le fil de photodiode le plus long passant par le trou A0 et le plus court passant par le trou A1. Les trois fils TMP36 se trouveront le long du bord de la carte ADS1115 et peuvent dévier légèrement. Ajustez la position de la carte ADS1115 de sorte que les trous A0 et A1 soient centrés sur le trou du tube et maintenez la carte en place pendant environ une minute pour qu'elle adhère au boîtier._
• Laissez-le intact pendant quelques heures pour que la colle soit sûre d'avoir séché. Ne procédez pas aux étapes suivantes jusque-là._

Étape 7: ajouter une résistance de charge

• Coupez les deux fils de la résistance à 1 cm. Pliez 2 mm à l'extrémité de chaque fil à angle droit et insérez ces extrémités de 2 mm dans les trous A0 et A1 de la carte ADS1115, à côté des fils de la photodiode. La raison de la longueur de 2 mm est qu'il n'y a aucune possibilité que les extrémités puissent toucher les fils TMP36 ou l'autre fil de photodiode sous la carte._
• Soudez les fils de la résistance et de la photodiode aux trous A0 et A1._
• Coupez les fils de la photodiode._

Étape 8: Soudez le câble intermédiaire TMP36 à A2 (facultatif)

• Pliez doucement les deux fils TMP36 externes loin du bord de la carte ADS1115._
• À l'aide d'une pince à long bec, pliez soigneusement le fil TMP36 du milieu vers le trou A2 et soudez-le au trou. Vous aurez peut-être besoin d'un petit morceau de fil de raccordement dénudé dans le trou à souder si le fil n'est pas assez long pour entrer dans le trou. Assurez-vous que ce fil n'entre pas en contact avec le joint de soudure A1 ou le bout de fil de la photodiode._

Étape 9: préparer le câble

• Décoller l'ensemble de la surface de travail_

• Secouez-le pour vous assurer que le disque diffuseur en téflon ne tombe pas. Si c'est le cas, mettez le disque de côté pour le moment.

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• Coupez l'extrémité femelle du câble. Poussez l'extrémité coupée à travers l'œillet dans le boîtier et tirez-la à travers. Ne vous inquiétez pas de le tirer trop loin, vous pourrez le retirer plus tard. Utilisez une goutte de savon à vaisselle s'il est difficile à faire passer._
• Coupez la gaine extérieure du câble sur l'extrémité coupée pour exposer les quatre fils à l'intérieur, en prenant soin de ne pas endommager l'isolation sur les fils intérieurs. Coupez au moins 2 cm du revêtement._
• Dénudez 8 mm d'isolant des quatre fils intérieurs et torsadez les extrémités de chacun._
• « Etamez » les extrémités torsadées en chauffant avec le fer à souder et en appliquant de la soudure sur les brins._
• Utilisez un multimètre numérique (DMM) pour déterminer la connectivité entre les fils internes et les quatre parties de la prise 3,5 mm à l'autre extrémité du câble. Notez les couleurs:Couleur:Astuce: _ [+5V]Anneau 1: _ [SCL]Anneau 2: _ [SDA]Manchon: _ [GND]REMARQUE: ces couleurs ne correspondront presque certainement PAS aux couleurs du schéma de connexions, c'est donc très important._
• Tirez le câble à travers le passe-fil en caoutchouc jusqu'à ce que l'isolation des fils internes atteigne juste le trou VDD de la carte ADS1115. _

Étape 10: Souder les fils du câble et le fil de raccordement à l'ADS1115

• Coupez les longueurs suivantes de fil de raccordement (nécessaire uniquement pour le TMP36)

  • Noir, 2,5 cm
  • Rouge, 2,5 cm Bande à 6 mm de chaque extrémité de chaque._
• Soudez le fil du câble qui est connecté à la pointe de la fiche (+5 V) au trou du VDD, ainsi qu'une extrémité du fil rouge de 2,5 cm._
• Soudez le fil du câble qui est connecté au manchon de la fiche (GND) au trou GND, avec une extrémité du fil noir de 2,5 cm._
• Soudez le fil du câble qui est connecté à la fiche Ring 1 (SCL) au trou SCL._
• Soudez le fil du câble qui est connecté à la bague de prise 2 (SDA) au trou SDA. _

Étape 11: Soudez les fils d'alimentation/de terre du TMP36 (facultatif)

• Soudez l'autre extrémité du fil noir de 2,5 cm (du trou GND) au fil TMP36 sur la droite. Assurez-vous qu'il n'entre pas en contact avec le fil du milieu._
• Soudez l'autre extrémité du fil rouge de 2,5 cm (du trou VDD) au fil TMP36 sur la gauche. Assurez-vous qu'il n'entre pas en contact avec le fil du milieu._

Étape 12: Coupez et soudez les fils sur Jack

• Coupez quatre fils de raccordement. Faites-les assez longs pour le boîtier dans lequel vous allez mettre l'Arduino (9 cm pour IV Swinger 2):

  • Le noir: _
  • Rouge: _
  • Bleu: _
  • Vert: _Dénudez à 1 cm de l'extrémité de chaque._
• Insérez la fiche du câble dans la prise jack 3,5 mm._
• Utilisez le multimètre numérique pour déterminer quelle connexion à souder à l'arrière de la prise jack 3,5 mm est connectée au trou VDD sur la carte ADS1115. Torsadez le fil ROUGE à cette connexion à souder sur la prise._
• Utilisez le multimètre numérique pour déterminer quelle connexion à souder à l'arrière de la prise jack 3,5 mm est connectée au trou GND sur la carte ADS1115. Torsadez le fil NOIR à cette connexion à souder sur la prise._
• Utilisez le multimètre numérique pour déterminer quelle connexion à souder à l'arrière de la prise jack 3,5 mm est connectée au trou SCL sur la carte ADS1115. Torsadez le fil BLEU sur cette connexion à souder sur la prise._
• Utilisez le multimètre numérique pour déterminer quelle connexion à souder à l'arrière de la prise jack 3,5 mm est connectée au trou SDA sur la carte ADS1115. Torsadez le fil VERT sur cette connexion à souder sur la prise._

• Utilisez le DMM pour confirmer les connexions. Testez la continuité de l'extrémité du fil de raccordement au trou ADS1115. En même temps, testez qu'il n'y a PAS DE CONTINUITÉ avec les trois autres.

  • Rouge vers VDD: _
  • Noir à GND: _
  • Bleu à SCL: _
  • Vert à SDA: _
• Soudez les quatre fils de raccordement à la prise jack 3,5 mm_

Étape 13: Assemblage final

• Mettez le serre-câble autour du câble et utilisez une pince pour le serrer juste à côté de l'œillet à l'intérieur du boîtier. Garniture._
• Vissez le couvercle au boîtier._
• Utilisez le petit morceau de papier abrasif fin fourni avec le kit et abrasez doucement la surface du téflon avec un mouvement circulaire, juste assez pour enlever le "brillant" du disque._
• Si le disque diffuseur en téflon ne s'est pas bien enclenché dans son évidement, utilisez une PETITE quantité de superglue autour de l'évidement pour le maintenir en place. Assurez-vous de ne pas mettre de colle sur le photodétecteur ! Un cure-dent peut être utile pour appliquer la superglue, mais bougez vite. Utilisez une petite pince pour le maintenir pendant que la colle sèche._
• Connectez-vous à Arduino: connectez les quatre fils de l'arrière de la prise 3,5 mm à l'Arduino comme indiqué sur les photos._

Étape 14: Exécution des tests et étalonnage

Le document dans le référentiel GitHub décrit comment charger et exécuter les tests. Il décrit également ce qui est nécessaire pour étalonner le pyranomètre.