Изграждане на безжичен "въртящ се кофа" дъжд габарит, част 2-Добавяне на предавателя

Общините ще могат да кандидатства за безплатно изграждане на безжични интернет мрежи (Юли 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Изграждане на безжичен "въртящ се кофа" дъжд габарит, част 2-Добавяне на предавателя


Количеството дъждомер за кофа е умен начин за измерване на валежите. Научете как да добавите безжични възможности, микропроцесор PICAXE и LCD дисплей към вашата метео станция.

Преглед

Тази статия е част 2 от поредица от три подробности за конструкцията на дъждомер. Част 1 описва механичната конструкция на самата отсечена кофа, както и корпуса на кофата; ако не сте чели част 1, трябва да го направите, преди да прочетете тази статия.

Част 2 ще представи електрическите връзки, останалите необходими части за външния монтаж и инструкциите за предавателната част на безжичните контроли.

Част 3 ще се съсредоточи върху приемника, микроконтролера PICAXE и LCD (течнокристален дисплей), който ще се използва за показване на резултатите от дъждовните данни.

Кликнете, за да уголемите.

Най-добре поставените схеми o 'мишки и мъже …

Ако обръщате внимание, може да сте забелязали, че диаграмата по-горе се е променила, тъй като се е появила в част 1. Нов функционален блок е добавен към външния монтаж: пулсова носилка. Ето защо.

Оригиналният план за този проект беше, че магнит, прикрепен към кофата за накланяне, ще работи с тръстен ключ, който ще задейства предавател. Предавателят ще изпрати импулс към приемник, където импулсът ще бъде представен на микроконтролер, който ще записва импулса и ще го използва за изчисляване и показване на данни за валежите.

И това … част от времето. Както се оказва, действието на кофата е прекалено бързо; импулсите винаги се разпознавали от тръбния превключвател, а предавателят винаги е бил активиран, но често приемникът бил прекалено бавен, за да получи краткия импулс RF (радиочестота).

Необходим е по-дълъг RF импулс от предавателя, но режимът на работа на предавателя е да предава пулс само докато бутонът е бил натиснат надолу. И тъй като този дизайн използва тръбен превключвател вместо ръчен бутон, RF честотата на импулсите зависи изцяло от времето, необходимо на магнита да премине релето.

Най-популярният IC в света обаче ще предостави решението: 555 таймер верига, създадена като моностабилен мултивибратор, по-известен като "еднократна". Има обаче капан. NE555N е донякъде захранващ свитък, и предвид факта, че чипът ще трябва непрекъснато да работи на празен ход 24 часа в денонощието, чакайки вход от тръбния превключвател, 9-волтовата батерия няма да продължи дълго.

За щастие, CMOS (допълнителен метало-оксид-полупроводник) версия на 555 е на разположение, което черпи много малко енергия в режим на готовност: TLC555 от Texas Instruments е пусната в експлоатация в схемата, показана по-долу.

Кликнете, за да уголемите.

При работа, когато магнитът преминава през тръбния превключвател, на входа за задействане (щифт 2) на 555 е представен нискочестотен импулс. 555 след това генерира положителен импулс при изхода (щифт 3) за приблизително 1.1 секунди (дължина определено от R1 и C1.) Предавателят се включва за 1, 1 секунди, а приемникът има достатъчно време да заключи сигнала и да уведоми микроконтролера.

И в случай, че се чудите, веригата привлича само около 150 μA в режим на готовност и приблизително 27 mA, докато предава, което означава, че 9-волтовата батерия трябва да има добра продължителност на живота.

Проблема решен!

Списък с части

Тази статия е втората от серия от три; всяка статия включва списък със собствени части. Ако приемете, че сте завършили конструкцията на механизма за повдигане на кофата и корпуса, както е описано в част 1, вие сте готови за частите в следващата таблица.

част детайли източник Вещ #
Превключвател на релетаStandex-Meder Electronics ORD211-1015Digi-Key374-1083-ND
Wire, изолирани, блокирани, 24 или 26 AWGЗелен, червен, черен и жълтA / RN / A
Течна лентаГарднър Бендер LTB-400 (черен)Лоу118455
Трансмитер (ключ FOB) и приемник модули, 315 MHz1 Всеки НеобходимОнлайн, ОфшорниN / A
Perfboard1 Необходими: 1 инч х 3/4 инчаA / RN / A
Таймер IC, CMOS, TLC5551 НуждаDigi-Key296-1857-5-ND
Кондензатор, керамичен, 50V, 1, 0μF1 НуждаJameco81509
Кондензатор, керамичен, 50V, .1μF1 НуждаDigi-KeyBC1160CT-ND
Кондензатор, керамичен, 50V, .01μF1 НуждаDigi-KeyBC1078CT-ND
Резистор, .25W, 1M ohm1 НуждаDigi-Key1.0MQBK-ND
Резистор, .25W, 4.7k ohm1 НуждаDigi-Key4.7KQBK-ND
Клещи за батерии1 НуждаJameco109154
Wire, изолирани, твърди, 22 AWGНеобходими 9 инчаA / RN / A
Калъф, пластмаса, водоустойчив, 85 x 58 x 33 мм1 Необходим, с уплътнение и капакОнлайн, ОфшорниG1CG
Лента, пяна, двустранна2 части, необходими, 1/2 инч х 1/2 инчA / RN / A
Батерия, 9-волтов1 Необходими, алкални ПредпочитаниA / RN / A
Ръкав, пластмаса, дълги 2 инча, вътрешни размери за монтиране на рамката на кофата1 НуждаA / RN / A
Лепило, епоксидноНеобходима е малка сумаA / RN / A
Уплътнител, СиликонLoctite 2.7 Oz. Водоустойчив уплътнителЛоу908570

Съединители за превключватели за тръби

Както е описано по-горе, действието на наклона на кофата по време на събирането на валежите ще доведе до неодимов магнит да се движи напред-назад. За да се открие това движение и да се контролира електрически сигнал, се използва релеен ключ. Тръстиковият превключвател в строителния проект за тази статия е показан на снимката по-долу. Този превключвател е доста малък и крехък, а вие се препоръчва да имате няколко резервни части. Други тръстикови превключватели с подобни характеристики могат да бъдат заменени.

Превключвателят на тръстиката съдържа двойка контакти вътре в стъклената кутия. Контактите обикновено са отворени (NO), докато не се повлияят от магнитно поле, като това, което се създава от неодимовия магнит. По този начин, когато магнитът преминава през тръбния превключвател, контактите се затварят и в резултат на това се прилага нисък сигнал за напрежение към веригата за носители на импулси. Това се случва веднъж всеки път, когато кофата се свива от едната страна на другата.

Тъй като огъването на проводниците на превключвателя може да доведе до разбиване на стъклената кутия, препоръчва се следният метод за закрепване на проводниците.

Свалете около 1/2 инча изолация от краищата на две 8-инчови парчета изолирани 24 или 26 AWG усукани проводници. Внимателно завъртете един разкъсан проводник около всеки от тръбните проводници (с възможно най-малко огъване на тръбния превключвател, както е възможно) и запоявайте връзките. Оцветете малко течна лента върху свързващите проводници и залепените кабели. Когато изсъхне, течната лента ще осигури електрическа изолация, добави водоустойчивост и ще осигури механична защита на превключвателя.

За повече информация относно тръбните превключватели, разгледайте модулите за обучение на Digi-Key.

Модули на предавателя и приемника

В този проект не се изисква предаване на сложни данни. Всъщност всичко, което е необходимо, е, че всеки накрайник на кофата води до изпращане на един импулс от външния монтаж към вътрешното тяло. В резултат на това обикновена радиочестотна система за отваряне на гаражни врати е добър избор. Въпреки че този проект използва четириканална система, единственият канал е всичко, което се изисква.

Тази двойка предавател и приемник работи на 315 MHz. За да го управлявате ръчно, потребителят разширява антената на предавателя и натиска един от бутоните ABCD на клавиатурата. Трансмитерът във вътрешността на клавиатурата изпраща съответния RF сигнал и запалва светодиода на клавиатурата за толкова дълго, колкото всеки от четирите бутона е задържан надолу.

Докато сигналът е приет, логическа височина се поставя върху щифта, простиращ се от дъното на приемника, който съответства на натиснатия бутон; високата логика продължава толкова дълго, колкото е натиснат бутонът на предавателя.

Има поне два варианта на тази система за дистанционно управление, показани на снимките по-долу.

Основните разлики в предавателите са (1) старите модели имат бутонни бутони за повърхностен монтаж, докато новите модели използват превключватели с пробивни отвори, (2) старите модели включват модел 23A, 12V батерия, но новите не, 3) положителните и отрицателните клеми на акумулатора са обърнати. Моделите изглеждат функционално еквивалентни.

Разположението на печатни платки на приемника е напълно различно от старото до новото, но те изглеждат функционално еквивалентни. Използването на стари и нови стилови приемници и предаватели заедно не създава проблеми.

Променете трансмитера

За тази статия е използвана стара версия на предавателя, но с малки промени в процеса може да се използва нова версия; използвайте което имате.

  1. Извадете трансмитера от кутията.
  2. Отпуснете и извадете едно от бутоните от печатни платки. ПХБ изглежда да е с добро качество, но внимавайте да не се лющете или да изгорите следите. Няма значение кой бутон да премахнете, тъй като ще можете да вземете решение при окабеляване на приемника.
  3. След това изчистете част от зелената спойка, която се съпротивлява от долната следа на бутона и прикрепете оголената част на следата, както е показано по-долу.

  4. Отпуснете и извадете телескопичната антена от предавателя; отстранете спойлера от отвора за монтаж на антената.
  5. Отпуснете и извадете съединителите на батерията от предавателя; отстранете спойката от монтажните отвори.

Изградете "Пулса" на Perfboard

Има само шест електронни части в импулсния носилка: TLC555 IC (интегрална схема), 1.0μF керамичен кондензатор, 0.1μF керамичен кондензатор, .01μF керамичен кондензатор, 1M ohm .25 watt резистор и 4.7k ohm .25 вата резистор.

Освен това трябва да бъдат свързани пет дължини на изолирани 24 или 26 AWG усукани проводника: две 2-инчови дължини на зелен проводник, една дължина на жълтия тел от 4 инча, всяка дължина от 5 инча черна и червена жица. И накрая, ще ви трябва парче перфорд, не по-голям от 1 инч с 3/4 инча, за да монтирате компонентите.

Снимката на носилката за импулси, създадена за тази статия, е показана по-долу. Вашият ще изглежда различно, благодарение на перфона, който използвате и оформлението, което избирате.

Следвайте схематично / схемата на свързване, показана по-долу, точно за да изградите своя пулсова носилка.

Кликнете, за да уголемите.

Изградете "Пулса" на печатна платка

Ако предпочитате да изградите пулсовата носилка върху печатна платка, това също е възможно. Същите шест електронни части и едни и същи пет дължини на въжета са необходими, както е посочено по-горе, но вместо парче перфар, използвайте печатни платки, както е показано на снимката по-долу.

На снимката по-долу, вляво е разположена изцяло напълнена дъска, горният слой на гола дъска е в центъра, а долният слой на гола дъска е отдясно. Тези три дъски са поръчани от BasicPCB за общо 9 долара, включително корабоплаването. Оформлението на печатни платки беше направено в DipTrace; тези файлове и необходимите файлове на Gerber са достъпни за изтегляне в края на този раздел.

За онези от вас, които предпочитат да "валят" собствени "ПХБ", в двете чертежи по-долу са показани изображенията на горния и долния слой на оформлението. Имайте предвид, че долният слой е умишлено обърнат. Точният размер на готовата печатна платка трябва да бъде 1 инч широк с височина 7 инча.

  • Поставете 1/2-инчово парче от двустранна лента за пяна на задната страна на платформата за носители на импулси и подобно парче на задната страна на предавателната платка. Понастоящем не изваждайте защитната хартия от лентата за пяна на двата табла.
  • Попълнете калъфа

    Тази процедура използва водоустойчива пластмасова кутия, за предпочитане с чист пластмасов капак; случаят, показан на снимката по-долу, е използван в тази статия. Външните му размери са с широчина около 85 мм, височина 58 мм и дълбочина 33 мм. тя се предлага както от местни, така и от чужди източници. Калъфът включва гумено уплътнение за запечатване на вода и монтажни уши отстрани за лесно закрепване към равна повърхност.

  • Прокарайте проводниците от тръбния превключвател през отвора от 3/16 инча в долната част на корпуса и свържете проводниците на тръбите за превключване към двата проводника от предавателната платка. Използвайте съединителите "Dupont", както е показано, или просто да спойкате проводниците и, като държите изолациите един от друг, боядисвайте всяка спойка с течна лента; полярността няма значение. След това поставете връзките във вътрешността на водоустойчивия корпус. Отбележете, че дупките около жиците в долната част на кутията не трябва да бъдат запечатани. Вместо това, те са оставени отворени, за да изтекат кондензацията от вътрешната страна на кутията.
  • Захващайте конектора на клемите на 9-волтовата батерия, обвийте батерията във водоустойчива подложка и я позиционирайте, както е показано на снимката по-долу. (Отбележете, че светодиодът на предавателя трябва да е видим, че е полезен при тестването на монтажа.) Поставете уплътнението в съответната вдлъбнатина във водоустойчивия корпус и закрепете горната част с предвидените четири винта.
  • Монтирайте релейния превключвател

    Позовавайки се на снимката по-долу, поставете тръбния превключвател през отвора в горния ъгъл на алуминия. Поставете превключвателя във вертикално положение, подравнено с по-дългото рамо на рамката на кофата.

    В монтажа, показан на снимката по-долу, краят на тръстичния превключвател се държи свободно в правилното му положение с парче пластмасово втулка, която работи добре. Други опции включват залепване или свързване на превключвателя към рамото на рамката на кофата. Използвайте каквото и да е метод най-добре за вашата ситуация, но не забравяйте, че стъклената кутия на тръстичния превключвател е лесно счупена.

    Тест и печат

    Изпробвайте сглобката чрез ръчно разклащане на кофата от едната страна на другата; кофата трябва да се движи много лесно без забележимо свързване във всяка точка на люлеещата се дъга. Тъй като магнитът преминава през вертикално положение, червеният светодиод върху предавателната платка трябва да светне и да свети най-малко около една секунда. Светодиодът не трябва да свети, когато кофата е в покой в ​​двата края на люлеещата се дъга.

    Направете каквито и да са настройки на машинния механизъм на кофата, окабеляването, точното местоположение на неодимовия магнит и / или тръстичния превключвател, докато операцията е правилна и напълно надеждна. След това, и само тогава, трябва да поставите епоксидния магнит на място, да запечатате дупката на тръбния превключвател със силиконов уплътнител и да приложите силиконов уплътнител около входа на фунията в парче от алуминиева качулка.

    Направете почивка!

    В този момент имате пълен външен водоустойчив манометър и предавател, който е напълно готов да изпрати сигнали до вашия вътрешен приемник и дисплей. Прекарайте няколко минути, като се насладите на доброто усещане за добре свършена работа.

    Част 3 дефинира шумоизолацията на приемника и програмирането на микроконтролера PICAXE 08M2.

    Следващата статия в серията: Част 3-Приемник, PICAXE и LCD

    Дайте на този проект опита за себе си! Получете BOM.