Piranómetro InstESRE ADS1115: 14 pasos (con imágenes)

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

Un piranómetro mide la irradiancia del sol (potencia / área, básicamente "brillo") en una superficie. A pesar de los nombres similares, es completamente diferente a un pirómetro, así que deténgase aquí si eso es lo que está buscando.

Este Instructable describe cómo construir y probar una versión modificada del kit de piranómetro ofrecido por el Dr. David Brooks del Instituto de Investigación y Educación en Ciencias de la Tierra (InstESRE):

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

Esta versión del piranómetro InstESRE interactúa con un Arduino usando un convertidor analógico-digital (ADC) ADS1115 y también admite la corrección de temperatura usando un sensor de temperatura TMP36 ubicado junto con el fotodiodo.

El trazador de curvas IV Swinger 2 IV admite este diseño de piranómetro como sensor opcional, y esa fue la motivación para las modificaciones. Sin embargo, dado que otros usuarios del piranómetro InstESRE pueden encontrarlo útil, este Instructable describe el diseño independientemente del proyecto IV Swinger 2.

El siguiente repositorio de GitHub contiene la documentación y el software:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Descargue y lea el documento antes de continuar. El documento contiene una versión de solo texto de los pasos en este Instructable y se puede usar como una lista de verificación durante la construcción. También describe cómo pedir el kit al Dr. Brooks y qué piezas adicionales comprar. Aquellos no se repiten en este Instructable.

Paso 1: Reúna las herramientas

Usé las herramientas que se muestran en la foto.

Paso 2: preparar el gabinete

• Inserte la arandela en el orificio al final de la caja. Utilice un objeto pequeño sin filo, como un destornillador pequeño. Tenga cuidado de no cortar la arandela. (La arandela es el elemento de goma blanda en forma de O). _
• Extienda una pequeña cantidad de superglue alrededor del interior del mayor de los dos agujeros en la parte superior de la caja. Inserte el nivel de burbuja desde el interior de la caja. Asegúrese de que los hombros del nivel de burbuja se asienten firmemente contra la parte superior de la caja. Deje el estuche a un lado, boca abajo, para que el pegamento se seque durante varios minutos. [NOTA: el nivel de burbuja no es necesario para la aplicación de IV Swinger 2, y no se muestra en las fotos.] _

Paso 3: Prepare el fotodiodo y el difusor

• Asegúrese de que los cables del fotodiodo PDB-C139 estén rectos y paralelos entre sí, haciendo ajustes si es necesario. _
• Inserte el fotodiodo PDB-C139 en el soporte del LED. Debería encajar en su lugar. NO use superpegamento. _
• Con los cables del fotodiodo PDB-C139 apuntando hacia arriba y con el cable más largo a la izquierda y el más corto a la derecha, doble MUY LIGERAMENTE ambos cables en dirección opuesta a usted. _
• Inserte el conjunto de fotodiodo en el tubo de la carcasa desde la parte superior. Nuevamente, NO use pegamento. Asegúrese de que la parte superior del diodo esté limpia y sin polvo. _
• Levante el disco difusor de teflón con una toalla de papel o un pañuelo de papel y frote ambas superficies suavemente para eliminar el polvo o la suciedad que pueda haber allí. Encaje el disco en su hueco en la parte superior del tubo de la carcasa. NO use superpegamento. Si le queda muy holgado, tendrá que usar un poco de superglue MÁS TARDE, pero NO TODAVÍA. _
• Voltee el conjunto boca abajo (los cables apuntan hacia arriba, el más largo hacia la izquierda). Asegúrese de que el disco difusor no se caiga. Use 4 pedazos de cinta para sujetarlo sobre una superficie de trabajo dura y lisa. La cinta debe estar debajo del borde mecanizado del tubo. Envuelva un trozo más de cinta alrededor del tubo. _

Paso 4: agregue TMP36 (opcional)

• Inserte el TMP36 en el orificio del lado cercano de los cables del fotodiodo, con el lado plano del TMP36 hacia los cables y el lado redondeado hacia la pared del tubo. Presiónelo hacia abajo por los extremos de sus cables. Debe encajar bien con una desviación mínima de los cables del fotodiodo. _
• Retire el TMP36, aplique pegamento en la parte superior, el lado plano y el lado redondeado e insértelo rápidamente en el orificio en la misma posición. Use solo suficiente pegamento para que se adhiera al soporte del LED, los cables del diodo y el interior del tubo, pero no use tanto que pueda fluir alrededor del fotodiodo. Asegúrese de presionarlo en el agujero rápidamente, para que el pegamento no lo agarre antes de que esté completamente adentro. _
• Ajuste los dos cables del fotodiodo y los tres cables del TMP36 de modo que todos apunten lo más hacia arriba posible.

Paso 5: Pegue el tubo del sensor a la carcasa

• Aplique un poco de superpegamento al borde mecanizado del tubo y luego baje rápidamente la carcasa sobre eso, de modo que el tubo se pegue en el orificio de la carcasa. La dimensión larga de la caja debe estar en línea con las filas de cables que pasan por el orificio y el orificio del extremo con la arandela debe estar a su derecha. Asegúrese de que el tubo esté completamente asentado en el orificio. _
• Use un poco de cinta para sujetar la caja en su posición de modo que esté nivelada y el tubo perpendicular a ella._

Paso 6: agregue la placa ADS1115

• Aplique una gota de pegamento en la parte posterior de la placa ADS1115 justo en el medio. Rápida, pero con cuidado, baje la placa ADS1115 con el cable del fotodiodo más largo pasando por el orificio A0 y el más corto por el orificio A1. Los tres cables TMP36 estarán a lo largo del borde de la placa ADS1115 y pueden desviarse ligeramente. Ajuste la posición de la placa ADS1115 de modo que los orificios A0 y A1 queden centrados sobre el orificio del tubo y mantenga la placa en su lugar durante aproximadamente un minuto para que se adhiera a la carcasa._
• Déjelo sin tocar durante un par de horas para asegurarse de que el pegamento se haya secado. No continúe con los siguientes pasos hasta entonces._

Paso 7: agregar resistencia de carga

• Corta ambos cables de la resistencia a 1 cm. Doble 2 mm en el extremo de cada cable en ángulo recto e inserte esos extremos de 2 mm en los orificios A0 y A1 de la placa ADS1115, junto con los cables del fotodiodo. La razón de la longitud de 2 mm es que no hay posibilidad de que los extremos puedan tocar los cables TMP36 o el otro cable del fotodiodo debajo de la placa._
• Suelde la resistencia y el fotodiodo conduce a los agujeros A0 y A1._
• Recorte los cables del fotodiodo._

Paso 8: Suelde el cable medio TMP36 a A2 (opcional)

• Doble suavemente los dos cables externos TMP36 alejándolos del borde de la placa ADS1115._
• Con unos alicates de punta larga, doble con cuidado el cable del medio TMP36 hacia el orificio A2 y suéldelo en el orificio. Es posible que necesite un pequeño trozo de cable de conexión pelado en el orificio para soldar si el cable no es lo suficientemente largo para entrar en el orificio. Asegúrese de que este cable no esté en contacto con la junta de soldadura A1 o el terminal del cable del fotodiodo._

Paso 9: Prepare el cable

• Despegue todo el conjunto de la superficie de trabajo_

• Agítelo para asegurarse de que el disco difusor de teflón no se caiga. Si es así, deje el disco a un lado por ahora.

  _

• Corta el extremo hembra del cable. Empuje el extremo cortado a través de la arandela hacia el interior de la carcasa y tire de él. No se preocupe por tirar de él demasiado, podrá sacarlo más tarde. Use una gota de jabón para platos si es difícil de empujar._
• Corte el revestimiento exterior del cable en el extremo cortado para exponer los cuatro cables internos, teniendo cuidado de no dañar el aislamiento de los cables internos. Corte al menos 2 cm del revestimiento._
• Pele 8 mm del aislamiento de los cuatro cables internos y retuerza los extremos de cada uno._
• "Estañe" los extremos retorcidos calentando con el soldador y aplicando un poco de soldadura a los hilos._
• Utilice un multímetro digital (DMM) para determinar la conectividad entre los cables internos y las cuatro partes del enchufe de 3,5 mm en el otro extremo del cable. Anote los colores: Color: Consejo: _ [+ 5V] Anillo 1: _ [SCL] Anillo 2: _ [SDA] Funda: _ [GND] NOTA: es casi seguro que estos colores NO coincidirán con los colores del diagrama de conexiones, entonces esto es muy importante._
• Tire del cable hacia afuera a través de la arandela de goma hasta que el aislamiento de los cables internos apenas llegue al orificio VDD de la placa ADS1115. _

Paso 10: Suelde los cables y el cable de conexión al ADS1115

• Corte las siguientes longitudes de cable de conexión (solo se necesita para TMP36)

  • Negro, 2,5 cm
  • Rojo, 2,5 cm Tira 6 mm de cada extremo de cada uno._
• Suelde el cable que está conectado a la punta del enchufe (+ 5V) al orificio del VDD, junto con un extremo del cable rojo de 2,5 cm._
• Suelde el cable que está conectado al manguito del enchufe (GND) al orificio GND, junto con un extremo del cable negro de 2,5 cm._
• Suelde el alambre del cable que está conectado al anillo de enchufe 1 (SCL) al orificio de SCL._
• Suelde el cable que está conectado al anillo de enchufe 2 (SDA) al orificio SDA. _

Paso 11: Suelde los cables de alimentación / tierra TMP36 (opcional)

• Suelde el otro extremo del cable negro de 2,5 cm (desde el orificio GND) al cable TMP36 de la derecha. Asegúrese de que no entre en contacto con el cable intermedio._
• Suelde el otro extremo del cable rojo de 2,5 cm (desde el orificio VDD) al cable TMP36 de la izquierda. Asegúrese de que no entre en contacto con el cable intermedio._

Paso 12: corte y suelde los cables a la toma

• Corta cuatro cables de conexión. Hazlos lo suficientemente largos para cualquier recinto en el que coloques el Arduino (9 cm para IV Swinger 2):

  • Negro: _
  • Rojo: _
  • Azul: _
  • Verde: _ Quite 1 cm del final de cada uno._
• Inserte el enchufe del cable en el conector de 3,5 mm._
• Utilice el DMM para determinar qué conexión de soldadura en la parte posterior del conector de 3,5 mm está conectada al orificio VDD en la placa ADS1115. Enrosque el cable ROJO a esa conexión de soldadura en el conector._
• Utilice el DMM para determinar qué conexión de soldadura en la parte posterior del conector de 3,5 mm está conectada al orificio GND en la placa ADS1115. Enrosque el cable NEGRO a esa conexión de soldadura en el conector._
• Utilice el DMM para determinar qué conexión de soldadura en la parte posterior del conector de 3,5 mm está conectada al orificio SCL en la placa ADS1115. Enrosque el cable AZUL a esa conexión de soldadura en el conector._
• Utilice el DMM para determinar qué conexión de soldadura en la parte posterior del conector de 3,5 mm está conectada al orificio SDA en la placa ADS1115. Enrosque el cable VERDE a esa conexión de soldadura en el conector._

• Utilice DMM para confirmar las conexiones. Pruebe la continuidad desde el extremo del cable de conexión hasta el orificio del ADS1115. Al mismo tiempo, pruebe que NO HAY CONTINUIDAD con los otros tres.

  • Rojo a VDD: _
  • Negro a GND: _
  • Azul a SCL: _
  • Verde para SDA: _
• Suelde los cuatro cables de conexión al conector de 3,5 mm_

Paso 13: Montaje final

• Coloque la atadura de cables alrededor del cable y use unos alicates para apretarlo justo al lado de la arandela en el interior de la caja. Podar._
• Atornille la tapa a la caja._
• Utilice el pequeño trozo de papel abrasivo fino incluido con el kit y raspe suavemente la superficie del teflón con un movimiento circular, lo suficiente para quitar el "brillo" del disco._
• Si el disco difusor de teflón no encajó firmemente en su hueco, use una pequeña cantidad de superpegamento alrededor del hueco para sujetarlo. ¡Asegúrese de no poner pegamento en el fotodetector! Un palillo puede ser útil para aplicar el superpegamento, pero muévase rápidamente. Use una pequeña abrazadera para sujetarlo mientras se seca el pegamento._
• Conéctese a Arduino: conecte los cuatro cables de la parte posterior del conector de 3,5 mm al Arduino como se muestra en las fotos._

Paso 14: Ejecución de pruebas y calibración

El documento del repositorio de GitHub describe cómo cargar y ejecutar las pruebas. También describe lo que se requiere para calibrar el piranómetro.