ADS1115 InstESRE Pyranometer - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Een pyranometer meet de instraling van de zon (vermogen/oppervlak, in feite "helderheid") op een oppervlak. Ondanks de gelijkaardige namen is het compleet anders dan een pyrometer, dus stop hier als dat is wat je zoekt.

Deze Instructable beschrijft hoe u een aangepaste versie van de pyranometerkit kunt bouwen en testen die wordt aangeboden door Dr. David Brooks van het Institute for Earth Science Research and Education (InstESRE):

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

Deze versie van de InstESRE-pyranometer is gekoppeld aan een Arduino met behulp van een ADS1115 analoog-naar-digitaalomzetter (ADC) en ondersteunt ook temperatuurcorrectie met behulp van een TMP36-temperatuursensor die zich naast de fotodiode bevindt.

De IV Swinger 2 IV curve tracer ondersteunt dit pyranometerontwerp als een optionele sensor, en dat was de motivatie voor de aanpassingen. Omdat andere gebruikers van de InstESRE-pyranometer het misschien nuttig vinden, beschrijft deze Instructable het ontwerp onafhankelijk van het IV Swinger 2-project.

De volgende GitHub-repository bevat de documentatie en software:

github.com/csatt/ADS1115_InstESRE_Pyranometer

Download en lees het document voordat u verder gaat. Het document bevat een tekstversie van de stappen in deze Instructable en kan tijdens de bouw als checklist worden gebruikt. Het beschrijft ook hoe u de kit bij Dr. Brooks kunt bestellen en welke extra onderdelen u moet kopen. Die worden niet herhaald in deze Instructable.

Stap 1: Verzamel hulpmiddelen

Ik heb de tools gebruikt die op de foto worden getoond.

Stap 2: Behuizing voorbereiden

• Steek de doorvoertule in het gat aan het einde van de behuizing. Gebruik een klein stomp voorwerp zoals een kleine schroevendraaier. Pas op dat u de doorvoertule niet doorsnijdt. (De doorvoertule is het zachte rubberen O-vormige item.)_
• Smeer een kleine hoeveelheid secondelijm rond de binnenkant van de grootste van de twee gaten in de bovenkant van de behuizing. Plaats de waterpas vanaf de binnenkant van de behuizing. Zorg ervoor dat de schouder van de waterpas stevig tegen de bovenkant van de behuizing zit. Leg de koffer ondersteboven opzij om de lijm enkele minuten te laten drogen. [OPMERKING: de waterpas is niet nodig voor de IV Swinger 2-toepassing en wordt niet weergegeven op de foto's.]_

Stap 3: Bereid fotodiode en diffusor voor

• Zorg ervoor dat de PDB-C139-fotodiodedraden recht en evenwijdig aan elkaar zijn en breng indien nodig aanpassingen aan. _
• Plaats de PDB-C139 fotodiode in de LED-houder. Het moet op zijn plaats klikken. Gebruik GEEN secondelijm. _
• Met de PDB-C139 fotodiodekabels naar boven gericht en met de langere kabel naar links en de kortere naar rechts, buigt u beide kabels ZEER LICHT van u af. _
• Steek de fotodiode-eenheid van bovenaf in de behuizingsbuis. Nogmaals, gebruik GEEN secondelijm. Zorg ervoor dat de bovenkant van de diode schoon en stofvrij is. _
• Pak de Teflon-diffusorschijf op met een papieren handdoek of tissue en wrijf zachtjes over beide oppervlakken om eventueel aanwezig stof of vuil te verwijderen. Klik de schijf in de uitsparing aan de bovenkant van de behuizingsbuis. Gebruik GEEN secondelijm. Als het een heel losse pasvorm is, moet je LATER wat secondelijm gebruiken, maar NOG NIET. _
• Draai het geheel ondersteboven (de draden wijzen naar boven, een langere naar links). Zorg ervoor dat de diffusorschijf er niet uit is gevallen. Gebruik 4 stukjes tape om het op een hard, glad werkoppervlak vast te houden. De tape moet zich onder de bewerkte rand van de buis bevinden. Wikkel nog een stuk tape om de buis. _

Stap 4: TMP36 toevoegen (optioneel)

• Steek de TMP36 in het gat aan de dichtstbijzijnde kant van de fotodiodedraden, met de platte kant van de TMP36 naar de draden en de afgeronde kant naar de wand van de buis. Druk het naar beneden bij de uiteinden van de draden. Het zou mooi moeten passen met minimale doorbuiging van de fotodiodedraden. _
• Verwijder de TMP36, breng superlijm aan op de bovenkant, de platte kant en de ronde kant en steek hem onmiddellijk terug in het gat in dezelfde positie. Gebruik alleen voldoende lijm zodat het aan de LED-houder, diodedraden en de binnenkant van de buis moet blijven kleven, maar gebruik niet zoveel lijm dat het mogelijk rond de fotodiode zou kunnen stromen. Zorg ervoor dat je het snel in het gat drukt, zodat de lijm het niet grijpt voordat het er helemaal in zit. _
• Pas de twee fotodiode-draden en de drie TMP36-draden aan zodat ze allemaal zo recht mogelijk naar boven wijzen_

Stap 5: Lijm de sensorbuis op de behuizing

• Breng wat secondelijm aan op de machinaal bewerkte rand van de buis en laat de koffer daar snel overheen zakken, zodat de buis in het gat in de koffer wordt gelijmd. De lange afmeting van de behuizing moet in lijn zijn met de rijen kabels die door het gat komen en het eindgat met de doorvoertule moet aan uw rechterkant zijn. Zorg ervoor dat de buis volledig in het gat zit. _
• Gebruik wat tape om de behuizing op zijn plaats te houden, zodat deze waterpas staat en de buis er loodrecht op staat._

Stap 6: ADS1115-kaart toevoegen

• Breng een klodder superlijm aan op de achterkant van het ADS1115-bord, precies in het midden. Laat het ADS1115-bord snel, maar voorzichtig zakken, waarbij de langere fotodiodedraad door gat A0 komt en de kortere door gat A1. De drie TMP36-draden bevinden zich langs de rand van het ADS1115-bord en kunnen enigszins doorbuigen. Pas de positie van het ADS1115-bord aan zodat de A0- en A1-gaten gecentreerd zijn boven het buisgat en houd het bord ongeveer een minuut op zijn plaats zodat het aan de behuizing blijft kleven._
• Laat dit een paar uur onaangeroerd, zodat de lijm zeker is opgedroogd. Ga pas dan verder met de volgende stappen._

Stap 7: Belastingsweerstand toevoegen

• Knip beide draden van de weerstand af op 1 cm. Buig 2 mm aan het uiteinde van elke kabel in een rechte hoek en steek die 2 mm uiteinden in de gaten A0 en A1 van het ADS1115-bord, naast de fotodiodekabels. De reden voor de lengte van 2 mm is dat er geen mogelijkheid is dat de uiteinden de TMP36-kabels of de andere fotodiodekabel onder het bord kunnen raken._
• Soldeer de weerstand en fotodiode leidt tot gaten A0 en A1._
• Knip de fotodiodedraden af._

Stap 8: Soldeer TMP36 middelste kabel naar A2 (optioneel)

• Buig de twee buitenste TMP36-draden voorzichtig weg van de rand van het ADS1115-bord._
• Buig met een tang met lange neus voorzichtig de middelste TMP36-kabel in de richting van het A2-gat en soldeer het aan het gat. Mogelijk hebt u een klein stukje gestripte aansluitdraad in het gat nodig om aan te solderen als de kabel niet lang genoeg is om daadwerkelijk in het gat te gaan. Zorg ervoor dat deze draad geen contact maakt met de A1-soldeerverbinding of de fotodiode-draadstomp._

Stap 9: Kabel voorbereiden

• Maak de hele montage los van het werkoppervlak_

• Schud om ervoor te zorgen dat de Teflon-diffusorschijf er niet uit valt. Als dit het geval is, leg de schijf dan voor nu opzij.

  _

• Knip het vrouwelijke uiteinde van de kabel af. Duw het afgesneden uiteinde door de doorvoertule in de behuizing en trek het erdoorheen. Maak je geen zorgen over het te ver trekken, je kunt het er later weer uittrekken. Gebruik een druppel afwasmiddel als het moeilijk door te duwen is._
• Snijd de buitenste kabelmantel aan het afgesneden uiteinde weg om de vier draden binnenin bloot te leggen, en zorg ervoor dat u de isolatie op de binnenste draden niet beschadigt. Snijd minimaal 2 cm van de mantel weg._
• Strip 8 mm van de isolatie van de binnenste vier draden en draai de uiteinden van elk._
• "Vertin" de gedraaide uiteinden door te verwarmen met de soldeerbout en wat soldeer op de strengen aan te brengen._
• Gebruik een digitale multimeter (DMM) om de verbinding tussen de binnendraden en de vier delen van de 3,5 mm-stekker aan het andere uiteinde van de kabel te bepalen. Noteer de kleuren:Kleur:Tip: _ [+5V]Ring 1: _ [SCL]Ring 2: _ [SDA]Sleeve: _ [GND]OPMERKING: deze kleuren komen vrijwel zeker NIET overeen met de kleuren in het aansluitschema, dus dit is erg belangrijk._
• Trek de kabel terug naar buiten door de rubberen doorvoertule totdat de isolatie van de binnendraden net het VDD-gat van de ADS1115-kaart bereikt. _

Stap 10: Soldeerkabeldraden en aansluitdraad naar ADS1115

• Knip de volgende lengtes aansluitdraad af (alleen nodig voor TMP36)

  • Zwart, 2,5 cm
  • Rood, 2,5 cm Strip 6 mm van elk uiteinde van elk._
• Soldeer de kabeldraad die is aangesloten op de plug Tip (+5V) aan het VDD-gat, samen met het ene uiteinde van de rode draad van 2,5 cm._
• Soldeer de kabeldraad die is aangesloten op de stekkerhuls (GND) aan het GND-gat, samen met het ene uiteinde van de 2,5 cm zwarte draad._
• Soldeer de kabeldraad die is aangesloten op de plug Ring 1 (SCL) aan het SCL-gat._
• Soldeer de kabeldraad die is aangesloten op de plug Ring 2 (SDA) aan het SDA-gat. _

Stap 11: Soldeer TMP36 stroom-/aardkabels (optioneel)

• Soldeer het andere uiteinde van de 2,5 cm zwarte draad (van het GND-gat) aan de TMP36-draad aan de rechterkant. Zorg ervoor dat deze geen contact maakt met de middelste afleiding._
• Soldeer het andere uiteinde van de rode draad van 2,5 cm (van het VDD-gat) aan de TMP36-draad aan de linkerkant. Zorg ervoor dat deze geen contact maakt met de middelste afleiding._

Stap 12: Knip en soldeer draden naar Jack

• Knip vier aansluitdraden door. Maak ze lang genoeg voor elke behuizing waarin je de Arduino wilt plaatsen (9 cm voor IV Swinger 2):

  • Zwart: _
  • Rood: _
  • Blauw: _
  • Groen: _ Strip 1 cm vanaf het einde van elk._
• Steek de kabelstekker in de 3,5 mm-aansluiting._
• Gebruik de DMM om te bepalen welke soldeeraansluiting aan de achterkant van de 3,5 mm-aansluiting is aangesloten op het VDD-gat op het ADS1115-bord. Draai de RODE draad naar die soldeeraansluiting op de aansluiting._
• Gebruik de DMM om te bepalen welke soldeeraansluiting aan de achterkant van de 3,5 mm-aansluiting is aangesloten op het GND-gat op het ADS1115-bord. Draai de ZWARTE draad naar die soldeeraansluiting op de aansluiting._
• Gebruik de DMM om te bepalen welke soldeeraansluiting aan de achterkant van de 3,5 mm-aansluiting is aangesloten op het SCL-gat op het ADS1115-bord. Draai de BLAUWE draad naar die soldeeraansluiting op de aansluiting._
• Gebruik de DMM om te bepalen welke soldeeraansluiting aan de achterkant van de 3,5 mm-aansluiting is aangesloten op het SDA-gat op het ADS1115-bord. Draai de GROENE draad naar die soldeeraansluiting op de aansluiting._

• Gebruik DMM om de verbindingen te bevestigen. Test de continuïteit vanaf het uiteinde van de aansluitdraad naar het ADS1115-gat. Test tegelijkertijd of er GEEN CONTINUITYTEIT is voor de andere drie.

  • Rood naar VDD: _
  • Zwart naar GND: _
  • Blauw tot SCL: _
  • Groen naar SDA: _
• Soldeer alle vier de aansluitdraden op de 3,5 mm jack_

Stap 13: Eindmontage

• Doe de kabelbinder om de kabel en trek deze met een tang strak naast de doorvoertule aan de binnenkant van de behuizing. Trimmen._
• Schroef het deksel op de behuizing._
• Gebruik het kleine stukje fijn schuurpapier dat bij de set is geleverd en schuur het oppervlak van de teflon voorzichtig met een cirkelvormige beweging, net genoeg om de "glans" van de schijf te verwijderen._
• Als de Teflon-diffusorschijf niet goed in de uitsparing klikt, gebruik dan een KLEINE hoeveelheid superlijm rond de uitsparing om hem vast te houden. Zorg ervoor dat er geen lijm op de fotodetector komt! Een tandenstoker kan handig zijn om de secondelijm aan te brengen, maar beweeg snel. Gebruik een kleine klem om het vast te houden terwijl de lijm droogt._
• Maak verbinding met Arduino: sluit de vier draden van de achterkant van de 3,5 mm-aansluiting aan op de Arduino zoals weergegeven in de foto's._

Stap 14: Tests uitvoeren en kalibreren

Het document in de GitHub-repository beschrijft hoe de tests moeten worden geladen en uitgevoerd. Het beschrijft ook wat er nodig is om de pyranometer te kalibreren.