Өгөгдөл бүртгэх анемометр: 11 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Би мэдээлэл цуглуулах, дүн шинжилгээ хийх дуртай. Би бас электрон хэрэгсэл бүтээх дуртай. Жилийн өмнө Arduino бүтээгдэхүүнийг олж мэдээд би шууд л "Байгаль орчны мэдээлэл цуглуулахыг хүсч байна" гэж бодсон. OR -ийн Портланд хотод салхитай өдөр байсан тул салхины мэдээллийг авахаар шийдлээ. Би анемометрийн зааварчилгааны зарим зүйлийг хараад нэлээд ашигтай гэж үзсэн боловч инженерчлэлд зарим өөрчлөлт оруулах шаардлагатай болсон. Нэгдүгээрт, би төхөөрөмжийг долоо хоногийн турш бие даан, гадаа ажиллуулахыг хүссэн. Хоёрдугаарт, би үүнийг маш жижиг салхины цохилтыг бүртгэх чадвартай байхыг хүсч байсан, энд байгаа хэд хэдэн загвар нь хүчтэй салхины хөдөлгөөнийг шаарддаг. Эцэст нь би өгөгдлийг бүртгэхийг хүссэн. Би аль болох бага инерци, эсэргүүцэлтэй роторын загварыг үнэхээр хөнгөн болгохоор шийдсэн. Үүнийг хийхийн тулд би бүх хуванцар эд анги (урсгалтай винил саваа гэх мэт), бөмбөг агуулсан холхивч, оптик мэдрэгчийг ашигласан. Бусад загварт соронзон мэдрэгч эсвэл тогтмол гүйдлийн мотор ашигладаг боловч хоёулаа роторыг удаашруулдаг, оптик нь арай илүү хүч хэрэглэдэг боловч механик эсэргүүцэл үзүүлдэггүй. Мэдээлэл бүртгэгч нь ердөө 8 мбит флаш чиптэй Atmega328P юм. Би SD рүү явах тухай бодож байсан ч зардал, цахилгаан зарцуулалт, нарийн төвөгтэй байдлыг бага байлгахыг хүссэн. Би секунд тутамд хоёр байтын эргэлтийг тоолох энгийн програм бичсэн. 8 мегабитийн тусламжтайгаар би долоо хоногийн мэдээлэл цуглуулж чадна гэж бодсон. Анхны дизайны хувьд надад 4 С эс хэрэгтэй болно гэж бодсон боловч долоо хоногийн дараа тэд бүрэн цэнэглэгдсэн хэвээр байсан тул би эрчим хүчний хэрэглээгээрээ унтарсан байх ёстой. Би шугаман зохицуулагчийг ашиглаагүй, би бүх хүчдэлийн төмөр замыг 6V хүртэл хөдөлгөсөн (зарим эд анги нь 3.3V гэсэн үнэлгээтэй байсан ч гэсэн. Дизайн хэтрүүлсэн!). Өгөгдлийг татаж авахын тулд би флэшийг уншиж, arduino сериал монитор руу хаядаг нарийн төвөгтэй системтэй байсан бөгөөд би хайчилж, Excel -д буулгасан. Би флэшийг стандарт болгохын тулд командын мөрийн USB програмыг хэрхэн бичихээ олж мэдэхэд цаг зав гаргаагүй боловч хэзээ нэгэн цагт үүнийг олж мэдэх хэрэгтэй болно. Үр дүн нь үнэхээр гайхалтай байсан, би өөр сонирхолтой тайланг хадгалахын тулд маш сонирхолтой чиг хандлагыг ажиглаж чадсан юм. Амжилт хүсье!

Алхам 1: Роторыг бүтээх

Би роторын аяга хийх олон янзын санааг туршиж үзсэн: Улаан өндөгний баярын өндөг, ширээний теннисний бөмбөг, хуванцар аяга, хоосон зул сарын гацуур модны гоёл чимэглэлийн бөмбөг. Би хэд хэдэн ротор бүтээж, бүгдийг нь үс хатаагчаар туршиж үзсэн бөгөөд энэ нь салхины хурдыг тодорхойлдог. Дөрвөн прототипээс гоёл чимэглэлийн бүрхүүлүүд хамгийн сайн ажилладаг байв. Тэд бас бэхэлгээг хөнгөвчлөх эдгээр жижигхэн табуудтай байсан бөгөөд поликарбонат цементээр сайн ажилладаг хатуу хуванцараар хийгдсэн байв. Би жижиг, дунд, том хэмжээтэй (ойролцоогоор 1 "-ээс 6" орчим) босоо амны хэд хэдэн уртыг туршиж үзсэн бөгөөд том хэмжээтэй нь хэт их мушгиж, салхины бага хурданд сайн хариу өгөхгүй байгааг олж мэдээд жижиг оврын босоо амаар явлаа.. Бүх зүйл тунгалаг хуванцар байсан тул би гурван ирийг тайлахад туслах жижигхэн хэвлэмэл хуудас хийв. Материал: Гоёл чимэглэлийг "48/6300 DYO CLEAR ORNAMENT" гэсэн ориенталь худалдааны компаниас авсан бөгөөд 6 доллар, 3 долларын хүргэлт. Хуванцар босоо ам ба бүтцийн дискийг орон нутгийн TAP хуванцар дэлгүүрээс худалдаж авсан бөгөөд ойролцоогоор 4 долларын үнэтэй байв.

Алхам 2: Дээд суурийг барих

Эргэлтийн инерцийг багасгахын тулд би McMaster Karr -ийн урсгалтай Nylon саваа ашигласан. Би холхивч ашиглахыг хүсч байсан боловч машины холхивч нь роторыг удаашруулдаг тосоор дүүргэгдсэн тул тэшүүрээр хийсэн холхивчгүй холхивч худалдаж авсан. Тэд зүгээр л CPVC дотоод диаметр 3/4 "хоолойны адаптерт багтсан юм. Би бүтцийг угсарч байж л тэшүүрийн холхивч хавтгай ачааг зохицуулж, босоо ачаалал өгч байсан тул би түлхэгч холхивч ашиглах ёстой байсан. Гэхдээ тэд маш сайн ажилласан бөгөөд магадгүй прецессийн эргэлтийн моментоос үүсэх үрэлтийг зохицуулахад тусалсан байх. Би босоо амны доод хэсэгт оптик мэдрэгч суурилуулахаар төлөвлөж байсан тул би CPVC холбогчийг илүү том сууринд суулгасан. Home Depot бол холиход тохиромжтой газар юм. CPVC/PVC холбох хэрэгслүүдийг тааруулаарай. Эцэст нь би 3/4 "урсгалтай CPVC холболтыг PVC 3/4" -ээс 1-1/2 "хүртэл бууруулагч руу хийж чадсан. Бүх зүйлийг тохируулахын тулд маш их тоглох шаардлагатай байсан ч электроникийн хувьд хангалттай зай үлдээсэн. Материал: 98743A235-Хар урсгалтай Nylon Rod (5/16 "-18 утас) 94900A030-Хар Nylon Hex самар (5/16" -18 утас) 3/4 "урсгалтай CPVC адаптер 3/4" -ээс 1 хүртэл хямд -1/2 "урсгалтай 3/4" хоолойн PVC бууруулагч Тэмдэглэл: PVC ба CPVC холболтын хэмжээсүүд нь ижил биш бөгөөд санамсаргүй байдлаар буруу ашиглахаас урьдчилан сэргийлэх байх; энгийн PVC 3/4 "адаптераар солих нь ажиллахгүй, гэхдээ урсгалтай адаптерийн МӨРДӨГ нь адилхан бөгөөд энэ нь үнэхээр хачирхалтай юм. CPVC холболтын утас нь PVC адаптерийн тэвшинд байна. Адаптер … бут … холбох … Би эдгээр бүх нэр томъёог хольж хутгаж байгаа байх, гэхдээ Home Depot -ийн сантехникийн коридорт 15 минут суух нь таныг засч залруулах болно.

Алхам 3: Оптик таслагч

Ротор эргэх үед түүний эргэлтийг оптик таслагч тоолно. Би диск ашиглах талаар бодож байсан боловч энэ нь гэрэлтүүлгийн эх үүсвэр ба детекторыг босоо байдлаар холбох шаардлагатай байсан бөгөөд угсрахад маш хэцүү байх болно гэсэн үг юм. Үүний оронд би хэвтээ бэхэлгээг сонгож, модон шалыг хамгаалахын тулд сандалны ёроолд байдаг жижиг аяга олов. Би зургаан сегментийг будаж, наасан бөгөөд энэ нь надад арван хоёр (бараг) жигд ирмэг буюу роторын эргэлт бүрт 12 хачиг өгөх болно. Би илүү их зүйл хийх талаар бодож байсан боловч детекторын хурд, оптикийн харааны талбарыг сайн мэдэхгүй байсан. Хэрэв би хэт нарийхан явсан бол LED нь ирмэгийг тойрон эргэлдэж, мэдрэгчийг идэвхжүүлж магадгүй юм. Энэ бол миний судлаагүй өөр нэг судалгааны чиглэл боловч судлах нь зүйтэй болов уу. Би будсан аягыг самар дээр наагаад босоо амныхаа төгсгөл хүртэл бэхлэв. Материал: Home Depot -ийн хар будагны сандалны хөл хамгаалагч аяга

Алхам 4: Роторыг холбоно уу

Энэ үед нэлээд дажгүй харагдаж эхлэв. Нейлон самар үнэхээр хальтиргаа гулгаа ихтэй тул олон түгжээ ашиглах шаардлагатай болсон (хэрэв та өмнөх зургуудаас анзаараагүй бол). Би мөн хоёр хавчаарыг доош нь түгжихийн тулд роторын доорхи таганд тохирох тусгай хавтгай түлхүүр хийх ёстой байв.

Алхам 5: Доод суурийг бий болгох

Доод суурь нь батерейг байрлуулж, дэмжлэгийн бүтцийг өгдөг. Polycase нэртэй компаниас би ус нэвтэрдэггүй маш гоё хайрцаг олсон. Энэ бол үнэхээр битүүмжлэгдсэн битүүмжлэгдсэн хайрцаг бөгөөд шураг нь сууринд илүү өргөн байдаг тул дээрээс амархан унахгүй. Би PVC ханцуйвчийг дээд PVC бутанд ашигласан. Энэхүү доод суурийн хань нь 1-1/2 "утастай PVC холбогч юм. Дээд роторын суурийн даралт нь энэ холболтоор дамжуулан доод сууринд багтах болно. Та дараа харах болно, би хүссэн болохоор эдгээр хэсгүүдийг наасангүй. хэрэв шаардлагатай бол үүнийг нээж, тохируулга хийх боломжтой байх, мөн хэлхээний самбарыг холбоход угсралт илүү хялбар болно. Материал: Polycase-аас ус үл нэвтрэх хайрцаг, зүйл # WP-23F, $ 12.50 Урсгалтай 1-1/2 "PVC холболт

Алхам 6: Оптик мэдрэгчийг бүтээх

Мэдрэгчийн механизм нь 940nm LED ба Шмитт-триггер хүлээн авагч юм. Би Schmitt гох хэлхээг хайрлах дуртай бөгөөд энэ нь миний бүх хэрэгцээг хангаж, CMOS/TTL -тэй нийцтэй дохио илгээдэг. Цорын ганц сул тал? 5V -ийн ажиллагаа. Тийм ээ, би дизайныг бүхэлд нь 6В хүртэл хэтрүүлсэн боловч хэрэв энэ хэсэг байгаагүй бол 3.3В хүртэл явж болох байсан. Энэхүү хэлхээ нь роторын аяганы доор байрладаг бөгөөд энэ нь эргэх тусам цацрагийг тасалдуулж, ирмэг бүрийн хувьд логик шилжилтийг бий болгодог. Үүнийг хэрхэн суурилуулсан талаар надад сайн зураг алга. Би үндсэндээ хоёр хуванцар офсетыг доод PVC холбогч руу нааж, дээрээс нь шургуулсан. Самбарыг цэвэрхэн болгохын тулд ирмэгийг нь нунтаглах хэрэгтэй болсон. Надад схем ч байхгүй, энэ нь үнэхээр хялбар юм: Винээс 1к эсэргүүцэл ажиллуулж, LED үргэлж асаалттай байхын тулд утсыг залгаарай. Материал: 1 940nm LED 1k резистор 1 OPTEK OPL550 мэдрэгч 1 гурван зүү залгуур (эмэгтэй) 1 1.5 "x1.5" хэлхээний самбар Янз бүрийн урттай утас Дулаан багасгах хоолой

Алхам 7: Өгөгдөл бүртгэгчийг бий болгох

Arduino загварчлалын самбар нь явах эд ангид багтахаар том хэмжээтэй байв. Би EagleCAD -ийг ашиглан жижиг хэлхээний самбар байрлуулж, нэг давхаргыг алдсан … хэдэн цоорхойг арилгахад надад дөрвөн муу утас хэрэгтэй.

(Би үүнийг 50 мВт-ын ажиллах хүчээр хэмжсэн гэж бодож байсан бөгөөд батерейны ватт-цаг дээр үндэслэн долоо хоногийн дотор 5В-аас доош бууна гэж бодсон боловч 4 С-эс хадгалагдсан тул миний хүч хэмжигдэхүүн эсвэл математик буруу байсан. Удаан хугацааны турш явах болно.) Нэлээд энгийн зохион байгуулалт: зүгээр л резонатор, ATmega328, флэш чип, дибаг хийх холбогч, дибаг хийх LED, цахилгаан хангамжийн таг, энэ тухай. Миний ашиглаж болох DorkBoard гэж нэрлэгддэг зүйл байдаг бөгөөд энэ нь үндсэндээ DIP залгуурын хэмжээтэй ATMega328 дэвтэрт шаардлагатай бүх зүйл юм. Би нэгийг худалдаж авахаар шийдсэн боловч миний салангид хандлага 50% хямд байв. Dorkboard -ийн холбоос энд байна:

Удирдах зөвлөл хэрхэн ажилладаг тухай үндсэн санаа (эх кодыг дараа нь оруулах болно) энд байна: холбогчийг "дибаг хийх" горимд тохируулсан: оптик мэдрэгчийн гаралтанд өөрчлөлтийн утгын тасалдлыг хавсаргаж, туршилтын LED-ийг детектортой хослуулан анивчуулаарай. Энэ нь дибаг хийхэд маш их тустай байсан. Холбогчийг "бичлэг хийх" горимд тохируулсан: ижил тасалдлыг тоолуурт холбож, үндсэн гогцоонд 1000 msec хойшлуулна. 1000 msec-ийн төгсгөлд 256 байтын флаш хуудсанд ирмэгийн тоог тоолж бичээд хуудас дүүрсэн бол үүнийг бичээд тооллогыг дахин тохируулна уу. Энгийн, тийм үү? Бараг л. Би Winbond флаш төхөөрөмжүүдэд үнэхээр дуртай, би 90 -ээд онд флаш зохион бүтээдэг байсан тул дахин програмчлах нь хөгжилтэй байсан. SPI интерфэйс нь гайхалтай юм. Хэрэглэхэд маш энгийн. Би схем, эх кодыг өөрсдөө ярихыг зөвшөөрөх болно. EagleCAD бол гайхалтай гэдгийг би хэлсэн үү? Үнэхээр тийм байна. YouTube дээр зарим гайхалтай хичээлүүд байдаг.

Алхам 8: Электроникийг хавсаргана уу

Дахин хэлэхэд надад тийм ч сайн зураг байхгүй, гэхдээ хэрэв та PVC дотор талд наасан хоёр хуванцар зогсоолыг төсөөлвөл хоёр самбар хоёуланг нь шургуулна. Доод талд холбогдсон мод бэлтгэх самбарын зураг авалт энд байна. Илрүүлэгч самбар нь орон сууцны дотор талд байрладаг.

Алхам 9: Калибровк хийх

Би араатны шалгалт тохируулгыг хийсэн бөгөөд ингэснээр роторын түүхий эдийг MPH болгон хөрвүүлэх боломжтой болсон. Тийм ээ, энэ бол 2х4 хэмжээтэй. Би анемометрийг нэг үзүүрт, нөгөө талдаа Arduio дибаг хийв. LCD нь роторын тоог харуулдаг. Энэ үйл явц дараах байдлаар явагдсан: 1) Замын хөдөлгөөнгүй урт шулуун замыг олоорой. 2) 2х4 -ийг аль болох цонх руу харуулахын тулд барина уу 3) iPhone эсвэл Android дээрээ дууны бичлэгийг асаана уу 4) Гар төхөөрөмж дээрээ дижитал GPS хэмжигчийг асаана уу 5) Хэд хэдэн хурдаар тогтвортой жолоодож, зарлана уу. таны бичигч рүү хурд ба дундаж ротор тоолох 6) Битгий сүйрээрэй 7)? 8) Хожим нь машин жолоодохгүй байхдаа утасныхаа мессежийг дахин тоглуулж, өгөгдлийг excel болгон оруулна уу. R-квадрат утга нь 99% -иас дээш шугаман эсвэл экспоненциал эсвэл полиномтой тохирно гэж найдаж байна. Энэ хөрвүүлэлтийг # дараа нь ашиглах болно. Төхөөрөмж нь зөвхөн түүхий өгөгдлийг авдаг, би үүнийг Excel-д MPH (эсвэл KPH) болгон боловсруулсан. (Би оливын арчдастай будгаар түрхсэн гэж хэлсэн үү? Би үүнийг "Тактикийн мэдээлэл бүртгэх анемометр" гэж нэрлэх байсан ч "Тактик" гэдэг нь "хар" гэсэн утгатай байсныг санаж байна.)

Алхам 10: Салхины зарим өгөгдлийг цуглуулаарай

Энэ бараг л боллоо. Миний бодлоор цөөн хэдэн зураг алга байна. Доод сууринд наалдсан дөрвөн С эсийг харуулаагүй болно. Би хавар бэхэлсэн эзэмшигчийг тааруулж чадаагүй тул би өөрөө батерей руу гагнуур хийж дуусгасан. Би үүнийг зааж өгснөөс хойш нэг жилийн дараа бичиж байгаа бөгөөд 2 -р засвартаа би эрчим хүчний хэрэглээг хэт өндөр үнэлсэн тул АА батерей ашигласан. AA-ийг ашиглах нь унтраах унтраалга нэмэх боломжийг олгосон бөгөөд дотор нь үнэхээр зай гаргаж өгсөн, эс тэгвээс энэ нь маш нягт байсан. Ерөнхийдөө дизайнд сэтгэл хангалуун байсан. Доорх график дээр нэг долоо хоногийн дундаж өгөгдлийг харуулав. Батерей нь долоо дахь өдрөөс эхлэн үхэж эхлэв. Би LED -ийг 1 кГц давтамжтайгаар ажиллуулах замаар батерейны ашиглалтын хугацааг сайжруулах боломжтой байсан бөгөөд роторын өнцгийн хурд харьцангуй бага байсан тул ирмэгээ алдахгүй байх байсан.

Хөгжилтэй байгаарай! Хэрэв та сайжруулах зүйл байгаа бол надад мэдэгдээрэй!

Алхам 11: Эх код

Нэг Arduino эх файлыг хавсаргав. Би үүнийг GPL хийсэн, учир нь хөөе GPL.

EDIT: 1s delay () ашиглах нь аймшигтай санаа бөгөөд h дотор флаш руу бичиж, мэдрэгчийг уншихад шаардагдах хугацаа бага мэт санагдаж магадгүй ч 7 жилийн хугацаанд -10 -аад он нь мэдэгдэхүйц өөрчлөлтийг бий болгодог. Үүний оронд 1 Гц таймер тасалдлыг ашиглана уу (328P дээрх 1 -р таймерыг 1 Гц хүртэл төгс тохируулж болно). Аюулгүй байхын тулд хуудас бичих, мэдрэгч уншихад ямар нэг шалтгаанаар 1 секундээс илүү хугацаа шаардагдах тохиолдолд хашаанд код оруулах хэрэгтэй (дээжийг унагаах), гэхдээ цаг хэмжигч тасалдал бол хийх ёстой зүйл юм. үнэн зөв. Баяртай!