ADS1115 InstESRE Pyranometer: 14 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ไพราโนมิเตอร์วัดการฉายรังสีของดวงอาทิตย์ (กำลัง/พื้นที่ โดยทั่วไปคือ "ความสว่าง") บนพื้นผิว แม้จะมีชื่อคล้ายกัน แต่ก็ต่างจากไพโรมิเตอร์โดยสิ้นเชิง ดังนั้นให้หยุดที่นี่หากนั่นคือสิ่งที่คุณกำลังมองหา

คำแนะนำนี้อธิบายวิธีสร้างและทดสอบชุด pyranometer เวอร์ชันดัดแปลงที่นำเสนอโดย Dr. David Brooks จากสถาบันวิจัยและการศึกษาธรณีศาสตร์ (InstESRE):

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

อินเทอร์เฟสของ InstESRE pyranometer เวอร์ชันนี้กับ Arduino โดยใช้ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) ADS1115 และยังรองรับการแก้ไขอุณหภูมิโดยใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ TMP36 ร่วมกับโฟโตไดโอด

ตัวติดตามเส้นโค้ง IV Swinger 2 IV รองรับการออกแบบไพราโนมิเตอร์นี้เป็นเซ็นเซอร์เสริม และนั่นคือแรงจูงใจในการปรับเปลี่ยน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผู้ใช้รายอื่นของ InstESRE pyranometer อาจพบว่ามีประโยชน์ Instructable นี้จึงอธิบายการออกแบบอย่างอิสระจากโครงการ IV Swinger 2

ที่เก็บ GitHub ต่อไปนี้มีเอกสารและซอฟต์แวร์:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

โปรดดาวน์โหลดและอ่านเอกสารก่อนดำเนินการต่อ เอกสารนี้มีขั้นตอนในคำแนะนำนี้ในรูปแบบข้อความเท่านั้น และสามารถใช้เป็นรายการตรวจสอบระหว่างการก่อสร้างได้ นอกจากนี้ยังอธิบายวิธีการสั่งซื้อชุดอุปกรณ์จาก Dr. Brooks และชิ้นส่วนเพิ่มเติมที่จะซื้อ สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ทำซ้ำในคำแนะนำนี้

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมเครื่องมือ

ฉันใช้เครื่องมือที่แสดงในภาพ

ขั้นตอนที่ 2: เตรียมเอกสารแนบ

• ใส่วงแหวนเข้าไปในรูที่ส่วนท้ายของเคส ใช้วัตถุทู่ขนาดเล็ก เช่น ไขควงขนาดเล็ก ระวังอย่าตัดปลอกยาง (วงแหวนเป็นยางนิ่มรูปตัว O)_
• ทาซุปเปอร์กลูจำนวนเล็กน้อยรอบๆ ด้านในของรูที่ใหญ่กว่าของสองรูที่ด้านบนของเคส ใส่ระดับฟองจากด้านในของเคส ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเบาะรองไหล่ของระดับฟองสบู่ติดกับด้านบนของเคสอย่างแน่นหนา วางเคสไว้โดยคว่ำเพื่อให้กาวแห้งเป็นเวลาหลายนาที[หมายเหตุ: ไม่จำเป็นต้องใช้ระดับฟองสำหรับแอปพลิเคชัน IV Swinger 2 และไม่แสดงในรูปภาพ]_

ขั้นตอนที่ 3: เตรียมโฟโตไดโอดและดิฟฟิวเซอร์

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลีดโฟโตไดโอด PDB-C139 นั้นตรงและขนานกัน ทำการปรับเปลี่ยนหากจำเป็น _
• ใส่โฟโตไดโอด PDB-C139 ลงในที่ยึด LED ควรยึดเข้าที่ ห้ามใช้ superglue ใดๆ _
• ด้วยสายโฟโตไดโอด PDB-C139 ที่ชี้ขึ้น และด้วยตะกั่วที่ยาวกว่าไปทางซ้ายและทางที่สั้นกว่าไปทางขวา ทั้งสองสายจะโค้งงอเล็กน้อยมากจากคุณ _
• ใส่ชุดโฟโตไดโอดลงในท่อตัวเรือนจากด้านบน อีกครั้ง อย่าใช้ superglue ใดๆ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าด้านบนของไดโอดนั้นสะอาดและปราศจากฝุ่น _
• หยิบแผ่นกระจายความร้อนเทฟลอนด้วยกระดาษทิชชู่หรือทิชชู่ แล้วถูพื้นผิวทั้งสองเบาๆ เพื่อขจัดฝุ่นหรือสิ่งสกปรกที่อาจอยู่ ใส่ดิสก์ลงในช่องที่ด้านบนของท่อตัวเรือน ห้ามใช้ superglue ใดๆ ถ้ามันหลวมมาก คุณจะต้องใช้ superglue ในภายหลัง แต่ยังไม่ใช่ตอนนี้ _
• พลิกชุดประกอบกลับหัว (ตะกั่วชี้ขึ้น ยาวไปทางซ้าย) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแผ่นดิฟฟิวเซอร์ไม่หลุดออกมา ใช้เทป 4 ชิ้นยึดไว้บนพื้นผิวที่แข็งและเรียบ เทปควรอยู่ใต้ขอบของท่อที่กลึงแล้ว พันเทปอีกชิ้นหนึ่งรอบท่อ _

ขั้นตอนที่ 4: เพิ่ม TMP36 (ไม่บังคับ)

• ใส่ TMP36 เข้าไปในรูที่ด้านใกล้ของสายโฟโตไดโอด โดยให้ด้านแบนของ TMP36 หันไปทางสายนำ และด้านที่โค้งมนหันไปทางผนังของหลอด กดลงที่ปลายสายนำ ควรพอดีกับการโก่งตัวของโฟโตไดโอดน้อยที่สุด _
• นำ TMP36 ออก ใช้ superglue ที่ด้านบน ด้านแบน และด้านที่โค้งมน แล้วสอดกลับเข้าไปในรูในตำแหน่งเดิมทันที ใช้กาวเพียงพอเท่านั้นจึงควรยึดติดกับตัวยึด LED, ขั้วไดโอด และด้านในของหลอด แต่อย่าใช้มากจนอาจไหลไปรอบๆ โฟโตไดโอดได้ อย่าลืมกดเข้าไปในรูโดยเร็ว กาวจะได้ไม่จับก่อนจะเข้าไปจนสุด _
• ปรับสายโฟโตไดโอดสองตัวและสาย TMP36 สามเส้นเพื่อให้ชี้ขึ้นตรงที่สุด_

ขั้นตอนที่ 5: กาวเซนเซอร์หลอดกับเคส

• ใช้ superglue บางส่วนกับขอบของท่อที่กลึงแล้วจากนั้นลดเคสไปข้างบนนั้นทันที เพื่อให้ท่อติดกาวเข้าไปในรูของเคส ขนาดที่ยาวของเคสควรอยู่ในแนวเดียวกับแถวของลีดที่ลอดผ่านรู และรูสุดท้ายที่มีวงแหวนยางควรอยู่ทางด้านขวาของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าท่อเข้าที่ในรูจนสุด _
• ใช้เทปกาวยึดเคสให้อยู่ในตำแหน่งที่ระดับและท่อตั้งฉากกับตัวเรือน_

ขั้นตอนที่ 6: เพิ่มบอร์ด ADS1115

• ใช้ superglue หยดที่ด้านหลังของบอร์ด ADS1115 ตรงกลาง ค่อยๆ ลดบอร์ด ADS1115 ลงอย่างรวดเร็ว แต่อย่างระมัดระวัง โดยให้โฟโตไดโอดที่ยาวกว่าเข้ามาผ่านรู A0 และอันที่สั้นกว่าจะลอดผ่านรู A1 สาย TMP36 สามเส้นจะอยู่ที่ขอบของบอร์ด ADS1115 และอาจเบี่ยงเบนเล็กน้อย ปรับตำแหน่งของบอร์ด ADS1115 เพื่อให้รู A0 และ A1 อยู่กึ่งกลางเหนือรูท่อ และยึดบอร์ดให้เข้าที่ประมาณหนึ่งนาทีเพื่อให้ติดกับเคส_
• ปล่อยทิ้งไว้สองสามชั่วโมงเพื่อให้กาวแห้งสนิท อย่าดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้จนกว่าจะถึงตอนนั้น_

ขั้นตอนที่ 7: เพิ่มตัวต้านทานโหลด

• ตัดตัวนำทั้งสองของตัวต้านทานให้เหลือ 1 ซม. งอ 2 มม. ที่ปลายตะกั่วแต่ละอันเป็นมุมฉาก แล้วสอดปลาย 2 มม. เหล่านั้นเข้าไปในรู A0 และ A1 ของบอร์ด ADS1115 ข้างตะกั่วโฟโตไดโอด สาเหตุของความยาว 2 มม. จึงไม่มีความเป็นไปได้ที่ปลายจะสัมผัสสาย TMP36 หรือตะกั่วโฟโตไดโอดอื่นๆ ที่อยู่ใต้กระดานได้_
• ประสานตัวต้านทานและโฟโตไดโอดนำไปสู่รู A0 และ A1._
• ตัดแต่งโฟโตไดโอดนำไปสู่._

ขั้นตอนที่ 8: บัดกรีตะกั่วกลาง TMP36 ไปยัง A2 (อุปกรณ์เสริม)

• ค่อยๆ งอ TMP36 ด้านนอกทั้งสองข้างออกจากขอบของบอร์ด ADS1115_
• ด้วยคีมปากยาว ค่อยๆ งอ TMP36 ตรงกลางนำไปสู่รู A2 แล้วบัดกรีไปที่รู คุณอาจต้องใช้ลวดเชื่อมชิ้นเล็ก ๆ ที่เสียบอยู่ในรูเพื่อบัดกรีหากตะกั่วไม่ยาวพอที่จะเข้าไปในรูได้จริง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตะกั่วนี้ไม่ได้สัมผัสกับข้อต่อประสาน A1 หรือขั้วตะกั่วโฟโตไดโอด_

ขั้นตอนที่ 9: เตรียมสายเคเบิล

• แกะเทปการประกอบทั้งหมดออกจากพื้นผิวการทำงาน_

• เขย่าเพื่อให้แน่ใจว่าแผ่นกระจายแสงเทฟลอนจะไม่หลุดออกมา ถ้าใช่ ให้แยกดิสก์ไว้ก่อน

  _

• ตัดปลายตัวเมียออกจากสายเคเบิล ดันปลายที่ตัดผ่านวงแหวนเข้าไปในเคสแล้วดึงเข้าไป ไม่ต้องกังวลว่าจะดึงออกมากเกินไป คุณจะสามารถดึงกลับออกมาได้ในภายหลัง ใช้สบู่ล้างจานหนึ่งหยดหากดันผ่านได้ยาก_
• ตัดปลอกสายเคเบิลด้านนอกที่ปลายตัดออกเพื่อให้เห็นสายไฟทั้งสี่ด้านใน ระวังอย่าให้ฉนวนของสายด้านในเสียหาย ตัดฝักออกอย่างน้อย 2 ซม._
• ลอกฉนวน 8 มม. ออกจากสายไฟด้านในสี่เส้นแล้วบิดปลายแต่ละด้าน_
• “ดีบุก” ปลายบิดเป็นเกลียวโดยให้ความร้อนด้วยหัวแร้งและใช้บัดกรีกับเกลียว
• ใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล (DMM) เพื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อระหว่างสายด้านในกับส่วนต่างๆ ของปลั๊ก 3.5 มม. ที่ปลายอีกด้านของสาย เขียนสี:สี:เคล็ดลับ: _ [+5V]วงแหวน 1: _ [SCL]วงแหวน 2: _ [SDA]แขนเสื้อ: _ [GND]หมายเหตุ: สีเหล่านี้แทบจะไม่ตรงกับสีในแผนภาพการเชื่อมต่อ นี่จึงเป็นสิ่งสำคัญมาก._
• ดึงสายเคเบิลกลับออกมาผ่านวงแหวนยางจนกว่าฉนวนของสายด้านในจะถึงรู VDD ของบอร์ด ADS1115 _

ขั้นตอนที่ 10: สายเคเบิลบัดกรีและสายเชื่อมต่อไปยัง ADS1115

• ตัดความยาวของสายเชื่อมต่อ (จำเป็นสำหรับ TMP36 เท่านั้น)

  • สีดำ 2.5ซม.
  • สีแดง 2.5ซม.สตริป 6 มม. จากปลายแต่ละด้าน_
• บัดกรีสายเคเบิลที่เชื่อมต่อกับปลายปลั๊ก (+5V) กับรู VDD พร้อมกับปลายด้านหนึ่งของสายสีแดง 2.5 ซม._
• บัดกรีสายเคเบิลที่เชื่อมต่อกับปลอกปลั๊ก (GND) กับรู GND พร้อมกับปลายสายสีดำ 2.5 ซม. ด้านหนึ่ง_
• บัดกรีสายเคเบิลที่เชื่อมต่อกับปลั๊กแหวน 1 (SCL) กับรู SCL._
• บัดกรีสายเคเบิลที่เชื่อมต่อกับปลั๊กแหวน 2 (SDA) เข้ากับรู SDA _

ขั้นตอนที่ 11: บัดกรี TMP36 Power / ground Leads (อุปกรณ์เสริม)

• บัดกรีปลายอีกด้านของลวดสีดำ 2.5 ซม. (จากรู GND) ไปที่ตะกั่ว TMP36 ทางด้านขวา ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้สัมผัสกับสายกลาง_
• บัดกรีปลายอีกด้านของลวดสีแดง 2.5 ซม. (จากรู VDD) ไปที่ตะกั่ว TMP36 ทางด้านซ้าย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้สัมผัสกับสายกลาง_

ขั้นตอนที่ 12: ตัดและบัดกรีสายกับแจ็ค

• ตัดสายเชื่อมต่อสี่สาย ทำให้มันยาวพอสำหรับสิ่งที่แนบมาที่คุณจะใส่ Arduino (9 ซม. สำหรับ IV Swinger 2):

  • สีดำ: _
  • สีแดง: _
  • สีฟ้า: _
  • สีเขียว: _แถบ 1 ซม. จากปลายแต่ละด้าน_
• เสียบปลั๊กสายเคเบิลเข้ากับแจ็ค 3.5 มม._
• ใช้ DMM เพื่อกำหนดว่าตัวเชื่อมใดที่ด้านหลังของแจ็ค 3.5 มม. ที่เชื่อมต่อกับรู VDD บนบอร์ด ADS1115 บิดสายสีแดงไปยังจุดต่อบัดกรีบนแจ็ค
• ใช้ DMM เพื่อกำหนดว่าตัวเชื่อมใดที่ด้านหลังของแจ็ค 3.5 มม. ที่เชื่อมต่อกับรู GND บนบอร์ด ADS1115 บิดลวด BLACK เข้ากับจุดต่อบัดกรีบนแจ็ค_
• ใช้ DMM เพื่อกำหนดว่าตัวเชื่อมใดที่ด้านหลังของแจ็ค 3.5 มม. ที่เชื่อมต่อกับรู SCL บนบอร์ด ADS1115 บิดสาย BLUE เข้ากับจุดต่อประสานบนแจ็ค
• ใช้ DMM เพื่อกำหนดว่าตัวเชื่อมใดที่ด้านหลังของแจ็ค 3.5 มม. ที่เชื่อมต่อกับรู SDA บนบอร์ด ADS1115 บิดสายสีเขียวไปยังจุดต่อประสานบนแจ็ค

• ใช้ DMM เพื่อยืนยันการเชื่อมต่อ ทดสอบความต่อเนื่องจากปลายสายเชื่อมต่อไปยังรู ADS1115 ในเวลาเดียวกัน ให้ทดสอบว่าไม่มีความต่อเนื่องกับอีกสามคนที่เหลือ

  • สีแดงเป็น VDD: _
  • สีดำถึง GND: _
  • สีน้ำเงินถึง SCL: _
  • สีเขียวถึง SDA: _
• ประสานสายเบ็ดทั้งสี่เข้ากับแจ็ค 3.5 มม._

ขั้นตอนที่ 13: การประกอบขั้นสุดท้าย

• ใส่ที่รัดสายเคเบิลไว้รอบๆ สายเคเบิลแล้วใช้คีมดึงให้แน่นติดกับวงแหวนด้านในเคส ตัด._
• ขันฝาครอบเข้ากับเคส_
• ใช้กระดาษทรายละเอียดเล็กๆ ที่มาพร้อมกับชุดอุปกรณ์ และค่อยๆ ขัดพื้นผิวของเทฟลอนด้วยการเคลื่อนที่เป็นวงกลม เพียงพอที่จะขจัด "ความแวววาว" ออกจากดิสก์ได้_
• หากแผ่นกระจายแสงเทฟลอนไม่ติดแน่นในช่อง ให้ใช้ซุปเปอร์กาวจำนวนเล็กน้อยรอบๆ ช่องเพื่อยึดไว้ ระวังอย่าให้กาวติดบนเครื่องตรวจจับแสง! ไม้จิ้มฟันมีประโยชน์ในการทา superglue แต่ให้เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ใช้ที่หนีบเล็กๆ หนีบไว้ในขณะที่กาวแห้ง_
• เชื่อมต่อกับ Arduino: ต่อสายไฟสี่เส้นจากด้านหลังของแจ็ค 3.5 มม. เข้ากับ Arduino ตามที่แสดงในรูปภาพ_

ขั้นตอนที่ 14: เรียกใช้การทดสอบและการปรับเทียบ

เอกสารในที่เก็บ GitHub อธิบายวิธีโหลดและรันการทดสอบ นอกจากนี้ยังอธิบายสิ่งที่จำเป็นสำหรับการสอบเทียบไพราโนมิเตอร์