Un simple observatorio interior: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este proyecto le mostrará cómo hacer un observatorio simple con algunos sensores existentes y fáciles de adquirir. De hecho, construí esto para uno de mis estudiantes. Al estudiante le gustaría saber cómo afecta la luz del sol a la temperatura y la humedad de la habitación. Las cantidades físicas interesadas en este proyecto son (1) intensidad de luz, (2) humedad, (3) temperatura y (4) presión del aire. Con esa información, podría crear otros sistemas o dispositivos para controlar un acondicionador de aire, un humidificador o un calentador para crear un ambiente confortable en la habitación.

Paso 1: preparación de sensores

Puede construir el circuito con los siguientes sensores o simplemente comprar las placas de módulo de esos sensores o placa de módulo.

1. Sensor de luz ambiental TEMT6000 (hoja de datos PDF)

2. Presión y temperatura BMP085 o BMP180 (* son productos antiguos, es posible que deba buscar otras alternativas) (documento de aprendizaje de Adafruit)

3. Sensor de temperatura y humedad DHT11 (documento de aprendizaje de Adafruit)

4. Sensor de luz ultravioleta GUVA-S12SD (hoja de datos PDF)

Para los usos de los sensores, he adjuntado algunos enlaces de referencia. Puede encontrar algunos tutoriales y referencias útiles en Internet.

Paso 2: preparación del procesador principal

He elegido la placa Arduino Uno para probar el sistema y la codificación. Sin embargo, descubrí que atmega328P no tiene suficiente memoria para almacenar y ejecutar el código si se agregan más sensores. Por lo tanto, le recomiendo que pueda usar la placa Arduino atmega2560 cuando necesite más de 4 sensores.

Microcontrolador (MCU):

· Placa Atmega328P para Arduino

· O placa Atmega2560 para Arduino

Paso 3: preparación del sistema

Me gustaría medir algunas características físicas en exteriores e interiores. Finalmente, conecté los siguientes sensores a una placa Atmega2560.

Entorno interior:

1. Presión y temperatura BMP180 x 1 pieza

2. Sensor de temperatura y humedad DHT11 x 1 pieza

Entorno al aire libre:

1. Sensor de luz ambiental TEMT6000 x 1 pieza

2. Presión y temperatura BMP085 x 1 pieza

3. Sensor de temperatura y humedad DHT11 x 1 pieza

4. Sensor de luz UV GUVA-S12SD x 1 pieza

Puede encontrar que utilicé diferentes sensores para medir la presión. Es solo porque no tengo la placa del módulo BMP180 cuando estaba construyendo el circuito. Te recomiendo que uses los mismos sensores si necesitas una medición precisa y una comparación justa.

Paso 4: preparación del registro de datos

Además, me gustaría que el dispositivo almacenara los datos sin conectarse a una computadora. Agregué un módulo de registro de datos con un reloj en tiempo real. Los siguientes son los elementos para el registro de datos y la conexión de cables.

· Tarjeta SD

· Pila de botón CR1220

· Módulo de registro de datos para Arduino (documento de aprendizaje de Adafruit)

Paso 5: preparación de las herramientas

Las siguientes son algunas herramientas o dispositivos que se necesitarían para construir el circuito.

• Herramienta de envoltura 30AWG
• Soldador
• Alambre de soldadura (sin plomo)
• Tablero de circuitos
• Cabezales de 2,54 mm
• Cables de puente
• Envoltura de cables (30AWG)
• Pegamento caliente
• Impresión 3D (si necesita una funda para su dispositivo)
• Arduino IDE (lo necesitamos para programar la placa del microcontrolador)

Paso 6: Restablezca el reloj en tiempo real (RTC) DS1307 en el módulo de registro de datos

Me gustaría usar los datos para experimentos científicos. Por lo tanto, un tiempo de medición correcto es importante para el análisis de datos. El uso de la función delay () en la programación induciría un error de medición en el cambio de tiempo. Por el contrario, no sé cómo realizar una medición precisa en tiempo real solo en la plataforma Arduino. Para evitar errores de tiempo de muestreo o minimizar el error de medición, me gustaría tomar cada muestra de medición con un registro de tiempo. Afortunadamente, el módulo de registro de datos tiene un reloj en tiempo real (RTC). Podemos usarlo para generar el tiempo para el muestreo de datos.

Para usar el RTC, sigo las instrucciones (enlace) para restablecer el RTC. Recomiendo hacer esto con la placa Arduino Uno en primer lugar. Es porque tiene que modificar el circuito cuando se usa la placa Atmega2560 (la conexión I2C es diferente). Una vez que haya configurado el RTC, no debe quitar la batería cr1220. Mientras tanto, compruebe el estado de la batería antes del registro de datos.

Paso 7: Conexión

He separado la medida interior y exterior. Por lo tanto, he hecho dos encabezados para conectar dos grupos diferentes de sensores. Usé el espacio vacío en el módulo de registro de datos para montar los encabezados. Para completar la conexión del circuito, utilizo soldadura y envoltura. El proceso de envoltura es limpio y práctico, mientras que la junta de soldadura es fuerte y segura. Puedes elegir un método cómodo para construir el circuito. Si está utilizando la placa Atmega2560, asegúrese de haber construido una conexión de salto para los pines SDA y SCL. La conexión del RTC en el escudo de registro de datos debe volver a conectarse.

Para conectar los sensores, soldé los encabezados en los módulos del sensor y luego usé envoltura de cables para vincular todos los sensores a los encabezados. Cuando esté utilizando módulos de sensores salientes, le recomendé que verifique cuidadosamente el voltaje de funcionamiento. Algunos módulos de sensor aceptan entradas de 5 V y 3,3 V, pero algunos están restringidos para usar solo 5 V o 3,3 V. La siguiente tabla muestra los módulos de sensor utilizados y la tensión de funcionamiento.

Mesa. Módulo sensor y tensión de funcionamiento

Paso 8: programación de la MCU

Afortunadamente, puedo encontrar ejemplos de aplicaciones para todos los sensores. Si es nuevo en usarlos, puede descargarlos en Internet o puede instalarlos usando el administrador de biblioteca en Arduino IDE.

Programé la salida del sistema de una cadena para cada muestra. La cadena se enviará y se almacenará en la tarjeta SD montada. Si necesita ver los datos, apague el dispositivo y luego desmonte la tarjeta SD. Luego, puede montar la tarjeta SD en un lector de tarjetas. El archivo se almacenará como archivo csv. Una vez que haya descargado el archivo de datos a la computadora, puede verlo mediante un programa de texto o un programa de hoja de trabajo.

(Puede descargar el código fuente en el archivo adjunto).

Paso 9: ¡Pruébelo y utilícelo

Es importante que comprenda el significado de los datos. La frecuencia de muestreo es uno de los parámetros importantes. El intervalo de tiempo de medición actual es de 1 minuto, es posible que deba cambiarlo.

Además, encontrará que la medida de temperatura de DHT11 no es precisa. Si necesita un valor más preciso, puede usar la lectura de temperatura de los sensores de presión BMP.

¡Gracias por leer esto!