Um observatório interno simples: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este projeto mostrará como fazer um observatório simples com alguns sensores existentes e de fácil aquisição. Na verdade, eu construí isso para um de meus alunos. O aluno gostaria de descobrir como a luz do sol afeta a temperatura e a umidade da sala. As grandezas físicas interessadas neste projeto são (1) intensidade da luz, (2) umidade, (3) temperatura e (4) pressão do ar. Com essas informações, você seria capaz de fazer outros sistemas ou dispositivos para controlar um ar condicionado, um umidificador ou um aquecedor para criar um ambiente confortável.

Etapa 1: Preparando Sensores

Você pode construir o circuito com os seguintes sensores ou simplesmente comprar as placas de módulo desses sensores ou a placa de módulo.

1. Sensor de luz ambiente TEMT6000 (folha de dados em PDF)

2. Pressão e temperatura BMP085 ou BMP180 (* são produtos antigos, pode ser necessário encontrar outras alternativas) (documento de aprendizagem da Adafruit)

3. Sensor de Temperatura e Umidade DHT11 (documento de aprendizagem da Adafruit)

4. Sensor de luz UV GUVA-S12SD (folha de dados em PDF)

Para o uso de sensores, anexei alguns links de referência. Você pode encontrar alguns tutoriais e referências úteis na Internet.

Etapa 2: Preparando o Processador Principal

Escolhi a placa Arduino Uno para testar o sistema e a codificação. No entanto, descobri que o atmega328P não tem memória suficiente para armazenar e executar o código se mais sensores forem adicionados. Portanto, eu recomendo que você possa usar a placa Arduino atmega2560 quando precisar de mais de 4 sensores.

Micro controlador (MCU):

· Placa Atmega328P para Arduino

· Ou placa Atmega2560 para Arduino

Etapa 3: Preparando o sistema

Gostaria de medir algumas características físicas em ambientes externos e internos. Finalmente, conectei os seguintes sensores a uma placa Atmega2560.

Ambiente interno:

1. Pressão e temperatura BMP180 x 1 pcs

2. Sensor de Temperatura e Umidade DHT11 x 1 pcs

Ambiente externo:

1. Sensor de luz ambiente TEMT6000 x 1 pcs

2. Pressão e temperatura BMP085 x 1 pcs

3. Sensor de Temperatura e Umidade DHT11 x 1 pcs

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

Você pode descobrir que usei diferentes sensores para medir a pressão. É só porque eu não tenho a placa do módulo BMP180 quando estava construindo o circuito. Recomendo que você use os mesmos sensores se precisar de uma medição precisa e uma comparação justa.

Etapa 4: Preparando o registro de dados

Além disso, gostaria que o dispositivo armazenasse os dados sem se conectar a um computador. Eu adicionei um módulo de registro de dados com um relógio em tempo real. A seguir estão os itens para registro de dados e conexão de fios.

· Cartão SD

· Bateria tipo moeda CR1220

· Módulo de registro de dados para Arduino (documento de aprendizagem da Adafruit)

Etapa 5: Preparando as Ferramentas

A seguir estão algumas ferramentas ou dispositivos que seriam necessários para construir o circuito.

• Ferramenta 30AWG Wrapping
• Ferro de solda
• Fio de solda (sem chumbo)
• Tábua de pão
• Cabeçalhos de 2,54 mm
• Fios de ligação
• Envolvendo fios (30AWG)
• Cola quente
• Impressão 3D (se você precisar de um estojo para o seu dispositivo)
• Arduino IDE (precisamos disso para programar a placa micro controladora)

Etapa 6: Reinicializar o relógio em tempo real DS1307 (RTC) no módulo de registro de dados

Eu gostaria de usar os dados para experimentos científicos. Portanto, um tempo de medição correto é importante para a análise dos dados. Usar a função delay () na programação induziria a erros de medição no deslocamento de tempo. Pelo contrário, não sei como fazer uma medição precisa em tempo real apenas na plataforma Arduino. Para evitar o erro de tempo de amostragem ou minimizar o erro de medição, gostaria de obter cada amostra de medição com um registro de tempo. Felizmente, o módulo de registro de dados possui um relógio de tempo real (RTC). Podemos usá-lo para gerar o tempo de amostragem de dados.

Para usar o RTC, sigo a instrução (link) para redefinir o RTC. Eu recomendo fazer isso com a placa Arduino Uno primeiro. É porque você tem que modificar o circuito quando a placa Atmega2560 é usada (a conexão I2C é diferente). Depois de definir o RTC, você não deve remover a bateria cr1220. Enquanto isso, verifique a condição da bateria antes de registrar os dados.

Etapa 7: Conexão

Separei a medição interna e externa. Assim, fiz dois cabeçalhos para conectar dois grupos diferentes de sensores. Usei o espaço vazio no módulo de registro de dados para montar os cabeçalhos. Para completar a conexão do circuito, uso solda e embalagem. O processo de embalagem é limpo e prático, enquanto a junta de solda é forte e segura. Você pode escolher um método confortável para construir o circuito. Se você estiver usando a placa Atmega2560, certifique-se de ter construído uma conexão de salto para os pinos SDA e SCL. A conexão do RTC na proteção de registro de dados deve ser reconectada.

Para conectar os sensores, soldei os conectores nos módulos do sensor e, em seguida, usei uma capa de fio para conectar todos os sensores aos conectores. Quando você estiver usando módulos de sensores existentes, recomendo que você verifique a tensão de operação com cuidado. Alguns módulos de sensor aceitam entradas de 5 V e 3,3 V, mas alguns são restritos para usar apenas 5 V ou 3,3 V. A tabela a seguir mostra os módulos de sensor usados e a tensão de operação.

Mesa. Módulo sensor e tensão operacional

Etapa 8: Programação do MCU

Felizmente, posso encontrar exemplos de aplicação para todos os sensores. Se você é novo no uso deles, pode baixá-los na Internet ou instalá-los usando o gerenciador de biblioteca no IDE do Arduino.

Programei a saída do sistema de uma string para cada amostra. A string será gerada e armazenada no cartão SD montado. Se você precisar visualizar os dados, desligue o dispositivo e desmonte o cartão SD. Em seguida, você pode montar o cartão SD em um leitor de cartão. O arquivo será armazenado como um arquivo csv. Depois de baixar o arquivo de dados para o computador, você pode visualizá-lo por um programa de texto ou um programa de planilha.

(Você pode baixar o código-fonte no arquivo anexo.)

Etapa 9: Teste e use

É importante que você entenda o significado dos dados. A frequência de amostragem é um dos parâmetros importantes. O intervalo de tempo de medição atual é de 1 min, pode ser necessário alterá-lo.

Além disso, você descobriria que a medida de temperatura do DHT11 não é precisa. Se você precisar de um valor mais preciso, pode apenas usar a leitura de temperatura dos sensores de pressão BMP.

Obrigado por ler isso!