ADS1115 InstESRE Piranometar: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Piranometar mjeri zračenje Sunca (snaga/površina, u osnovi "svjetlina") na površini. Unatoč sličnim imenima, potpuno se razlikuje od pirometra, pa se zaustavite ovdje ako to tražite.

Ovaj Instructable opisuje kako izgraditi i testirati modifikovanu verziju kompleta za piranometar koji nudi dr David Brooks sa Instituta za istraživanje i obrazovanje o nauci o Zemlji (InstESRE):

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

Ova verzija InstESRE piranometra povezuje se s Arduinom pomoću analogno-digitalnog pretvarača (ADC) ADS1115 i također podržava korekciju temperature pomoću senzora temperature TMP36 koji se nalazi zajedno s fotodiodom.

IV Swinger 2 IV tragač krivulja podržava ovaj dizajn piranometra kao opcionalni senzor, i to je bio motiv za izmjene. Međutim, budući da bi drugim korisnicima InstESRE -ovog piranometra to moglo biti korisno, ovaj Instructable opisuje dizajn nezavisno od projekta IV Swinger 2.

Sljedeće spremište GitHub sadrži dokumentaciju i softver:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Pre nego što nastavite, preuzmite i pročitajte dokument. Dokument sadrži samo tekstualnu verziju koraka u ovom uputstvu i može se koristiti kao kontrolna lista tokom izgradnje. Također opisuje kako naručiti komplet od dr. Brooksa i koje dodatne dijelove kupiti. Oni se ne ponavljaju u ovom Uputstvu.

Korak 1: Prikupite alate

Koristio sam alate prikazane na fotografiji.

Korak 2: Pripremite kućište

• Umetnite držač u rupu na kraju kućišta. Koristite mali tupi predmet, poput malog odvijača. Pazite da ne presečete držač. (Uložak je predmet od meke gume u obliku slova O.) _
• Nanesite malu količinu super ljepila po unutrašnjosti veće od dvije rupe na vrhu kućišta. Umetnite nivo mjehurića iz unutrašnjosti kućišta. Uvjerite se da su ramena nivoa mjehurića čvrsto naslonjena na vrh kućišta. Ostavite kućište naopako, da se ljepilo osuši nekoliko minuta. [NAPOMENA: Nivo mjehurića nije potreban za aplikaciju IV Swinger 2 i nije prikazan na fotografijama.] _

Korak 3: Pripremite fotodiodu i difuzor

• Uvjerite se da su PDB-C139 fotodiodne žice ravne i paralelne jedna s drugom, prema potrebi izvršite prilagodbe. _
• Umetnite PDB-C139 fotodiodu u LED držač. Trebalo bi da legne na mesto. NEMOJTE koristiti nikakvo super ljepilo. _
• Sa fotodiodnim elektrodama PDB-C139 usmjerenim prema gore, a s dužim vodičem ulijevo, a kraćim udesno, VRLO MALO savijte oba vodiča od sebe. _
• Umetnite sklop fotodiode u cijev kućišta s gornje strane. Opet, NE koristite nikakvo super ljepilo. Uvjerite se da je vrh diode čist i bez prašine. _
• Uzmite teflonski disk za raspršivanje papirnatim ručnikom ili maramicom i nježno trljajte obje površine kako biste uklonili svu prašinu ili ostatke koji bi mogli biti prisutni. Umetnite disk u udubljenje na vrhu cijevi kućišta. NEMOJTE koristiti nikakvo super ljepilo. Ako je jako labav, morat ćete kasnije koristiti malo ljepila, ali NE JOŠ. _
• Okrenite sklop naopako (vodi usmjereni prema gore, jedan duži ulijevo). Uvjerite se da disk difuzora nije ispao. Pomoću 4 komada trake držite je na tvrdoj, glatkoj radnoj površini. Traka bi trebala biti ispod obrađenog ruba cijevi. Omotajte još jedan komad trake oko cijevi. _

Korak 4: Dodajte TMP36 (opcionalno)

• Umetnite TMP36 u otvor na bliskoj strani elektroda za fotodiode, s ravnom stranom TMP36 prema elektrodama, a zaobljenom stranom prema zidu cijevi. Pritisnite ga prema dolje za krajeve kabela. Trebalo bi da se lepo uklapa sa minimalnim otklonom provodnika fotodiode. _
• Uklonite TMP36, nanesite super ljepilo na njegovu gornju, ravnu i zaobljenu stranu i odmah ga vratite u otvor u istom položaju. Koristite samo toliko ljepila da se lijepi za LED držač, diodne diode i unutar cijevi, ali nemojte ga koristiti toliko da bi mogao teći oko fotodiode. Brzo ga utisnite u otvor, tako da ga ljepilo ne zgrabi prije nego što skroz uđe. _
• Podesite dva vodiča fotodiode i tri vodiča TMP36 tako da svi budu usmjereni što je moguće više prema gore _

Korak 5: Zalijepite cijev osjetnika na kućište

• Nanesite malo super ljepila na obrađeni rub cijevi, a zatim odmah spustite kućište preko toga, tako da se cijev zalijepi u otvor u kućištu. Duga dimenzija kućišta trebala bi biti u skladu s redovima vodiča koji prolaze kroz rupu, a krajnja rupa s uloškom trebala bi biti s vaše desne strane. Uvjerite se da je cijev potpuno postavljena u otvor. _
• Koristite neku traku da biste držali kućište u položaju tako da bude ravno, a cijev okomita na njega._

Korak 6: Dodajte ploču ADS1115

• Nanesite mrlju superljepila na stražnju stranu ploče ADS1115 točno u sredinu. Brzo, ali pažljivo spustite ploču ADS1115 prema dolje s dužim fotodiodnim kabelom koji prolazi kroz otvor A0 i kraćim koji prolazi kroz otvor A1. Tri vodiča TMP36 bit će uz ivicu ploče ADS1115 i mogu se blago skrenuti. Podesite položaj ploče ADS1115 tako da su rupe A0 i A1 centrirane iznad otvora za cijev i držite ploču na mjestu oko minute tako da se lijepi za kućište._
• Ostavite ovo netaknuto nekoliko sati kako bi se ljepilo sigurno osušilo. Do tada nemojte nastaviti sa sljedećim koracima._

Korak 7: Dodajte otpornik opterećenja

• Odrežite oba kabela otpornika na 1 cm. Savijte 2 mm na kraju svake žice pod pravim kutom i umetnite te krajeve od 2 mm u rupe A0 i A1 ploče ADS1115, uz elektrode za fotodiode. Razlog za duljinu od 2 mm je u tome što ne postoji mogućnost da krajevi mogu dodirnuti vodiče TMP36 ili drugu žicu fotodiode ispod ploče._
• Lemite otpornik i fotodiodu vodi do rupa A0 i A1._
• Odrežite žice fotodiode._

Korak 8: Lemite TMP36 srednji vodič do A2 (opcionalno)

• Lagano savijte dva vanjska vodiča TMP36 dalje od ruba ploče ADS1115._
• Kliještima s dugim nosom pažljivo savijte srednji kabel TMP36 prema otvoru A2 i lemite ga u rupu. Možda će vam trebati mali komad ogoljene spojne žice u rupi za lemljenje ako elektroda nije dovoljno dugačka da zaista uđe u rupu. Uvjerite se da ovaj kabel ne dolazi u kontakt sa lemilicom A1 ili žicom fotodiode._

Korak 9: Pripremite kabel

• Odlijepite cijeli sklop s radne površine_

• Protresite ga kako ne biste ispali teflonski disk. Ako se to dogodi, odložite disk za sada.

  _

• Odrežite ženski kraj kabela. Gurnite odrezani kraj kroz držač u kućište i izvucite ga. Ne brinite da ćete ga previše povući, kasnije ćete ga moći izvući. Koristite kap sapuna za suđe ako je teško progurati._
• Odrežite vanjski omotač kabela na odsječenom kraju kako biste otkrili četiri žice iznutra, pazeći da ne oštetite izolaciju na unutrašnjim žicama. Odrežite najmanje 2 cm omotača._
• Skinite 8 mm izolacije s četiri unutrašnje žice i uvijte krajeve svake od njih._
• Okrušene vrhove "kalajite" zagrijavanjem lemilicom i nanošenjem malo lemljenja na niti._
• Pomoću digitalnog multimetra (DMM) odredite povezanost unutarnjih žica i četiri dijela 3,5 mm utikača na drugom kraju kabela. Zapišite boje: Boja: Savjet: _ [+5V] Prsten 1: _ [SCL] Prsten 2: _ [SDA] Navlaka: _ [GND] NAPOMENA: ove boje gotovo sigurno neće odgovarati bojama na dijagramu povezivanja, pa je ovo veoma važno._
• Izvucite kabel natrag kroz gumenu uvodnicu sve dok izolacija unutarnjih žica ne dosegne samo VDD rupu na ploči ADS1115. _

Korak 10: Lemite kabelske žice i spojnu žicu na ADS1115

• Odrežite sljedeće dužine žice za spajanje (potrebno samo za TMP36)

  • Crna, 2,5 cm
  • Crvena, 2,5 cmStrak 6 mm sa svakog kraja svakog._
• Lemite kablovsku žicu koja je spojena na utikač (+5V) na rupu VDD, zajedno s jednim krajem crvene žice od 2,5 cm._
• Lemite kablovsku žicu koja je spojena na utičnicu (GND) sa rupom za GND zajedno sa jednim krajem crne žice od 2,5 cm._
• Lemite kablovsku žicu koja je spojena na utični prsten 1 (SCL) na SCL rupu._
• Lemite kablovsku žicu koja je spojena na utični prsten 2 (SDA) u otvor za SDA. _

Korak 11: Lemljenje TMP36 Napajanje/uzemljenje (opcionalno)

• Lemite drugi kraj crne žice od 2,5 cm (iz rupe GND) na kabel TMP36 s desne strane. Pazite da ne dodiruje srednji vod._
• Lemite drugi kraj crvene žice od 2,5 cm (od rupe za VDD) do kabla TMP36 sa leve strane. Pazite da ne dodiruje srednji vod._

Korak 12: Presecite i lemite žice na utičnicu

• Odrežite četiri spojne žice. Učinite ih dovoljno dugim za bilo koje kućište u koje ćete stavljati Arduino (9 cm za IV Swinger 2):

  • Crna: _
  • Crveno: _
  • Plava: _
  • Zeleno: _ Odvojite 1 cm od kraja svakog._
• Umetnite utikač kabla u utičnicu od 3,5 mm._
• Pomoću DMM -a odredite koji je spoj za lemljenje na stražnjoj strani priključnice od 3,5 mm povezan s otvorom za VDD na ploči ADS1115. Okrenite CRVENU žicu na tu vezu za lemljenje na utičnici._
• Pomoću DMM -a odredite koja je lemna veza na stražnjoj strani priključnice od 3,5 mm spojena na otvor GND na ploči ADS1115. Zavrnite CRNU žicu na tu lemnu vezu na utičnici._
• Pomoću DMM -a odredite koja je veza za lemljenje na stražnjoj strani priključnice od 3,5 mm priključena na SCL rupu na ploči ADS1115. Zavrnite PLAVU žicu na tu vezu za lemljenje na utičnici._
• Pomoću DMM -a odredite koji je spoj za lemljenje na stražnjoj strani priključnice od 3,5 mm povezan sa SDA rupom na ploči ADS1115. Okrenite ZELENU žicu na tu vezu za lemljenje na utičnici._

• Pomoću DMM -a potvrdite veze. Testirajte kontinuitet od kraja spojne žice do rupe ADS1115. U isto vrijeme provjerite da nema kontinuiteta za ostale tri.

  • Crveno do VDD: _
  • Crna prema GND: _
  • Plavo prema SCL: _
  • Zeleno prema SDA: _
• Lemite sve četiri spojne žice na utičnicu od 3,5 mm _

Korak 13: Završna montaža

• Stavite kabelsku vezicu oko kabela i pomoću kliješta čvrsto je zategnite uz držač na unutarnjoj strani kućišta. Podrezati._
• Zašrafite poklopac kućišta._
• Upotrijebite mali komad finog abrazivnog papira koji je uključen u komplet i nježno kružnim pokretima trljajte površinu teflona, tek toliko da uklonite "sjaj" s diska._
• Ako disk od teflonskog difuzora nije dobro ulegao u udubljenje, upotrijebite MALU količinu superljepila oko udubljenja da biste ga držali. Pazite da ne nalijepite ljepilo na fotodetektor! Čačkalica može biti korisna za nanošenje superljepila, ali se brzo kreće. Upotrijebite malu stezaljku da je držite dok se ljepilo osuši._
• Povežite se s Arduinom: Spojite četiri žice sa stražnje strane utičnice od 3,5 mm na Arduino kao što je prikazano na fotografijama._

Korak 14: Pokretanje testova i kalibracija

Dokument u spremištu GitHub opisuje kako učitati i pokrenuti testove. Također opisuje šta je potrebno za kalibraciju piranometra.