सौर विकिरण उपकरण (SID): एक Arduino आधारित सौर सेंसर: 9 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

सौर विकिरण उपकरण (SID) सूर्य की चमक को मापता है, और इसे विशेष रूप से कक्षा में उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे Arduinos का उपयोग करके बनाए गए हैं, जो उन्हें कनिष्ठ उच्च छात्रों से लेकर वयस्कों तक सभी द्वारा बनाने की अनुमति देता है। इस निर्देश का निर्माण 2017-2018 के शिक्षकों द्वारा ASU में QESST कार्यक्रम में किया गया था।

चरण 1: आपूर्ति इकट्ठा करें

सिडकोस्ट विश्लेषण

1. एक Arduino (इस परियोजना के लिए नैनो का उपयोग किया गया था) $19.99/5 = $4.00

2. एक ब्रेडबोर्ड $3.99/6 = $0.66

3. एक 4.7K ओम रोकनेवाला $6.50/100 = $0.07

4. एक 2.2 ओम रोकनेवाला $4/100 = $0.04

5. 1 टू-एंडेड आरसीए केबल $6/3 = $2.00

6. तापमान जांच $19.99/10 = $2.00

7. एक सौर सेंसर $1.40/1 = $1.40

8. चार (4) जम्पर केबल $6.99/130= $0.22 (अभी उपलब्ध नहीं है, लेकिन अन्य विकल्प उपलब्ध हैं)

9. सोल्डर आयरन और सोल्डर

10. वायर कटर

कुल $6.39

अपना खुद का बॉक्स बनाने के लिए (3D प्रिंटिंग के बजाय), आपको इसकी भी आवश्यकता होगी:

1. ब्लैक बॉक्स $9.08/10 = $0.91

2. दो (2) आरसीए महिला इनपुट $8.99/30 = $0.30

3. ड्रिल, आकार 6 बिट, और स्टेप ड्रिल बिट

कुल $1.21

संचयी कुल $7.60

चरण 2: अपने मामले का निर्माण

चूंकि K-12 छात्रों से इन सेंसरों का उपयोग करने की अपेक्षा की जाती है, इसलिए सभी तारों को एक बॉक्स में संलग्न करना सहायक होता है। बॉक्स के एक तरफ कंप्यूटर को फीड करने के लिए एक बड़ा छेद है, और दूसरे में आरसीए महिला इनपुट के लिए दो छेद हैं। आरसीए इनपुट के लिए छेद ड्रिल करने के लिए आकार 6 ड्रिल बिट का उपयोग करें, और कंप्यूटर फ़ीड के लिए छेद ड्रिल करने के लिए एक स्टेप ड्रिल बिट का उपयोग करें। आपके ब्रेडबोर्ड और Arduino को आराम से प्लग इन करने की आवश्यकता है, इसलिए संभवतः यह मापना बुद्धिमानी होगी कि आपको ड्रिल करने से पहले छेद कहाँ होने चाहिए। एक बार यह पूरा हो जाने के बाद, आप अपने आरसीए इनपुट में पेंच कर सकते हैं। यदि आप इस परियोजना में तापमान संवेदक शामिल नहीं करना चुनते हैं, तो आपको केवल एक आरसीए इनपुट की आवश्यकता होगी और तदनुसार ड्रिल कर सकते हैं।

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, आपके Arduino को ब्रेडबोर्ड में दबाने की जरूरत है। इस परियोजना में उपयोग किए गए ब्रेडबोर्ड में एक चिपचिपा तल होता है, इसलिए बॉक्स को ड्रिल किए जाने के बाद, संगठन की मदद के लिए ब्रेडबोर्ड को बॉक्स से चिपकाना मददगार हो सकता है।

यदि आपके पास 3D प्रिंटर तक पहुंच है, तो आप वैकल्पिक रूप से SID के लिए एक बॉक्स प्रिंट कर सकते हैं।

चरण 3: अपने लीड्स को आरसीए इनपुट्स से कनेक्ट करें

प्रत्येक आरसीए इनपुट में दो जम्पर केबल कनेक्ट करें। हालांकि इन लीडों को इनपुट में मिलाया जा सकता है, लेकिन इनपुट के चारों ओर तार को समेटना तेज और आसान है। सुनिश्चित करें कि कोई खुला तार एक दूसरे को स्पर्श नहीं करता है, या आपका सर्किट छोटा हो सकता है। इस मामले में, पीले और नीले तार जमीन से जुड़े होते हैं, जबकि लाल और हरे रंग के तार लीड से जुड़े होते हैं। ये रंग डिवाइस के निर्माण के लिए आवश्यक नहीं हैं, लेकिन यह देखना आसान बनाते हैं कि तार Arduino से कैसे जुड़े हैं।

चरण 4: अपना आरसीए केबल तैयार करें

एक दो तरफा (पुरुष से पुरुष) आरसीए केबल को आधा में काटें, और केबल के प्रत्येक पक्ष से लगभग एक इंच की दूरी पर पट्टी करें। बाहरी तारों को एक साथ मोड़ें जो सीसे के रूप में कार्य करते हैं, फिर आंतरिक तारों को एक साथ पट्टी और मोड़ दें जो जमीन हैं (इन चित्रों में, जमीन के तार शुरू में सफेद तार से घिरे होते हैं, हालांकि कोटिंग का रंग अक्सर रंग पर निर्भर करता है आरसीए केबल)। ऐसा दोनों तारों के लिए करें। ये आपके आरसीए इनपुट को आपके सौर और तापमान सेंसर से जोड़ देंगे।

चरण 5: अपना सौर सेंसर बनाएं

इस प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले पैनल सस्ते होते हैं, लेकिन अक्सर लीड होते हैं जो आसानी से गिर जाते हैं। इस समस्या को ठीक करने के लिए विद्युत टेप के एक टुकड़े के साथ लीड को सुरक्षित करना एक अच्छा विचार है।

सौर पैनल से तार की एक इंच की तार पट्टी करें, जो इस मामले में पीले (सकारात्मक) और भूरे (नकारात्मक) हैं। एक 2.2 ओम रोकनेवाला के अंत, आरसीए केबल से लीड, और पैनल के सकारात्मक छोर (यहाँ पीले रंग में) को एक साथ मोड़ें। सौर पैनल के नकारात्मक छोर (यहां भूरे रंग में), आरसीए केबल की जमीन (यहां सफेद रंग में), और रोकनेवाला के दूसरी तरफ एक साथ मोड़ो। ध्यान दें कि रोकनेवाला यहाँ समानांतर में है।

पैनल और आरसीए केबल से तारों को एक साथ मिलाएं। यदि लीड और ग्राउंड वायर क्रॉस करते हैं तो डिवाइस सही तरीके से काम नहीं करेगा, इसलिए तारों को घेरने के लिए इलेक्ट्रिकल टेप या हीट सिकुड़न का उपयोग करें।

चरण 6: अपने सौर सेंसर को तार दें

इस मॉडल पर, सौर सेंसर को सही आरसीए महिला इनपुट के लिए तार दिया जाता है, जिसमें हरे (लीड) और नीले (ग्राउंड) केबल होते हैं। यद्यपि आप आरसीए इनपुट का उपयोग कर सकते हैं, यह आपको Arduino के विपरीत दिशा में तारों को पार करने की आवश्यकता से रोकेगा।

लीड केबल (यहां हरे रंग में) को Arduino A5 पिन में प्लग करें। अपने ग्राउंड लीड (यहाँ नीले रंग में) को एनालॉग साइड पर ग्राउंड (GND) पिन से कनेक्ट करें (Arduino के इस तरफ के सभी पिन A से शुरू होते हैं)।

यदि आप इस परियोजना को पूरा करते हैं और सौर सेंसर 0 वोल्ट पढ़ रहा है, तो अपने ग्राउंड और लीड तारों को स्विच करने का प्रयास करें। यदि सेंसर गलत तरीके से मिलाप किया गया था, तो इन्हें स्विच करने की आवश्यकता हो सकती है।

यद्यपि इन चित्रों में एक रोकनेवाला है, यदि आप तापमान संवेदक को शामिल नहीं करना चुनते हैं, तो आपको एक रोकनेवाला शामिल करने की आवश्यकता नहीं है।

चरण 7: अपना तापमान सेंसर बनाएँ

चूंकि सौर कोशिकाओं के वोल्टेज आउटपुट में गर्मी के साथ बहुत अधिक उतार-चढ़ाव होता है, इसलिए तापमान सेंसर यह निर्धारित करने में सहायक होता है कि सौर सेंसर कितनी अच्छी तरह काम कर रहा है। हालांकि, आप तापमान जांच के बिना इस उपकरण का निर्माण करना चुन सकते हैं, और यह अभी भी सौर सेंसर के रूप में काफी अच्छी तरह से कार्य करेगा।

वैकल्पिक थर्मामीटर निर्देश:

तापमान जांच से निकलने वाले तीन तारों में से प्रत्येक के लिए एक इंच तार की पट्टी करें। पीले और लाल तारों को एक साथ मोड़ें। काले तारों (जमीन) को अलग से ऊपर की ओर मोड़ें। अपने दूसरे आरसीए केबल का उपयोग करते हुए, तापमान सेंसर से काले (जमीन) तारों को आरसीए केबल से सफेद (जमीन) तारों के साथ घुमाएं। एक साथ मिलाप और बिजली के टेप या गर्मी हटना के साथ लपेटें। तापमान जांच से लाल और पीले (सीसा) तारों को आरसीए केबल पर मुख्य तारों में घुमाएं। मिलाप और बिजली के टेप या हीट सिकुड़ के साथ लपेटें।

चरण 8: अपना तापमान सेंसर तार करें

वैकल्पिक थर्मामीटर निर्देश:

इस मॉडल पर, तापमान संवेदक बाएं आरसीए इनपुट में होता है, जिसमें लाल (सीसा) और पीला (जमीन) होता है।

के किनारों को मोड़ें और 5V पिन से 4.7k ओम रेसिस्टर को ब्रेडबोर्ड पर D2 पिन से कनेक्ट करें (आप Arduino पर इनके लिए लेबल देखेंगे, लेकिन आप वास्तव में रेसिस्टर को ब्रेडबोर्ड में प्लग करेंगे)।

अपने ग्राउंड केबल (पीले) को D2 के बगल में ग्राउंड (gnd) पिन से कनेक्ट करें।

D2 पिन के दूसरे कॉलम पर, लीड केबल (यहां लाल रंग में) में प्लग करें। यह सेट अप Arduino द्वारा पढ़े जाने से पहले करंट को रेसिस्टर में प्रवाहित करने की अनुमति देता है।

चरण 9: प्रोग्राम योर Arduino

यह इस परियोजना में प्रयुक्त कोड है। यह सीरियल मॉनिटर का उपयोग करके वोल्ट में वोल्टेज और सेल्सियस में तापमान का उत्पादन करता है। यदि यह कोड तुरंत काम नहीं करता है, तो अपने सोलर सेंसर के लिए लीड और ग्राउंड को स्विच करने का प्रयास करें।

आपको डलास तापमान (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) और वन वायर (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) लाइब्रेरी को डाउनलोड करना होगा और उन्हें इसमें शामिल करना होगा। आपका arduino प्रोग्राम।

कॉन्स्ट इंट सनपिन = A5; // Arduino बोर्ड पर उपयोग करने के लिए कनेक्टर

फ्लोट सनवैल्यू = 0; // चर घोषित करें

फ्लोट औसत माप (इंट पिन, फ्लोट स्केल, इंट नंबर) {एनालॉग रीड (पिन); // पहले मूल्य विलंब को त्यागें (2); फ्लोट एक्स = 0; के लिए (इंट गिनती = 0; गिनती <संख्या; गिनती ++) {x = x + एनालॉग रीड (पिन); // देरी(५); } एक्स = एक्स / अंक; वापसी (एक्स * स्केल); }

#include #include // डेटा वायर को Arduino पर पिन 2 में प्लग किया गया है #define ONE_WIRE_BUS 2 // किसी भी वनवायर डिवाइस के साथ संचार करने के लिए वनवायर इंस्टेंस सेट करें // (सिर्फ मैक्सिम / डलास तापमान आईसी नहीं) वनवायर वनवायर (ONE_WIRE_BUS); // डलास तापमान के लिए हमारे वनवायर संदर्भ को पास करें। डलास तापमान सेंसर (और वनवायर); शून्य सेटअप () {एनालॉग रेफरेंस (आंतरिक); // १.१ वी संदर्भ Serial.begin(११५२००) का उपयोग करें; // 115200 पर संचार करें। 9600 सीरियल.प्रिंट ("वोल्टेज") के मानक से तेज़; // वोल्टेज सीरियल के लिए शीर्षक। प्रिंट (""); // स्पेसर सीरियल.प्रिंट ("तापमान"); // तापमान संवेदक के लिए शीर्षक

// लाइब्रेरी सेंसर शुरू करें। शुरू करें ();}

शून्य लूप () {sunValue = avgMeasure (सनपिन, 1.0, 100); // एक औसत सनवैल्यू = सनवैल्यू * 1.07422; // Arduino की गणना को वोल्टेज में परिवर्तित करता है, क्योंकि 1024 मायने रखता है और 1.1V है। सेंसर। अनुरोध तापमान (); // तापमान प्राप्त करने के लिए कमांड भेजें Serial.println (""); // नई लाइन शुरू करें Serial.print(sunValue); // वोल्टेज सीरियल को आउटपुट करता है। प्रिंट (""); // स्पेसर सीरियल.प्रिंट (sensors.getTempCByIndex(0)); // तापमान में देरी (1000) को आउटपुट करता है; // हर सेकंड में एक बार डेटा पढ़ता है।

}