Studna

Hlavní funkcí popisované konstrukce je měření objemu vody ve studni. Principem je měření výšky hladiny ultrazvukovým čidlem a přepočet na litry. Spolu s tím je možné měřit teplotu a vlhkost ze dvou čidel - vnitřního a vnějšího. Hodnoty se spolu s aktuálním časaem zobrazují na malém OLED displeji, zapisují do vnitřní databáze a je možné je posílat přes WiFi na internetový server a zobrazovat v grafech.

Měření v akci

Základní popis

Jádrem je Orange Pi Zero. Ze SDHC karty na něm běží Linux (Armbian).

Ultrazvukové čidlo je připojeno přes převodník 5V/3.3V na GPIO piny Orange. Čidlo umí být ovládáno i po sériové lince, ale to se mi neosvědčilo, výstup měl příliš nízké rozlišení. Proto jsem použil tradiční rozhraní - Orange pošle startovací puls a měří délku přijatého pulzu, která odpovídá době šíření ultrazvuku (asi 33cm/ms).

Komponenty

Pokud se chcete pustit do stavby, je dobré začít objednáním komponent, protože jejich dodání zabere nějaký ten týden. Celkově vyjdou komponenty kolem 1000 Kč.

• OrangePi Zero H2+ 512MB
• OLED displej 0.96" 128x64
• Vodotěsné ultrazvukové čislo JSN-SR04T
• Propojovací kablíky female-female
• Převodník úrovní
• Napájecí zdroj 5V 2.5A USBµB
• SDHC karta SanDisk 16GB A1
• Vruty do plastu
• Stíněný kablík pro prodloužení kablíku k čidlu

Nástroje

• Čtečka mikro SDHC (SD) karet nebo notebook s integrovanou čtečkou
• Volitelně MICRO USB to UART TTL Module USB->TTL převodník

Sestavení

1. Stáhněte si [obraz Armbianu pro Orange Pi Zero]. Můj obraz už má nainstalovaný balíček ziautils který některé kroky zjednoduší.
2. Rozpakujte jej, výsledkem musí být soubor .img
3. Nahrajte ho na kartu.
   • Pod Linuxem (X je písmeno, pod kterým se karta nadetekuje, zjistíte například příkazem dmesg):
     cat Armbian.img > /dev/sdX
   • Po Windows se mi osvědčil program Etcher, ale určitě lze použít i jiné
4. Zasuňte kartu do soketu Orange.

a připojte napájecí zdroj. Nic dalšího nepřipojujte.

Teď je potřeba rozhodnout se, zda budete prvotní konfiguraci provádět přes sériovou konzoli USB, přes sériovou konzoli TTL nebo přes ethernet. Výběr bude vycházet z toho, co máte k dispozici a s čím máte zkušenosti.

Prvotní konfigurace přes sériovou konzoli USB

Budete potřebovat kvalitní USB kabel s konektorem mikro-B. Ideální je od telefonu, který umí rychlé nabíjení proudem alespoň 2A. POZOR, Orange může ve špičkách překračovat maximální povolený odběr USB portu. Proto k němu nic dalšího nepřipojujte. Bude-li se Orange chovat divně, použijte jinou metodu konfigurace.

1. Připojte Orange přes kvalitní USB kabel do mikro-B konektoru.
2. Na počítači se objeví další sériový port:
   • Pod Linuxem to bude /dev/ttyUSBn, kde n je číslo od nuly výše
   • Pod Windows to bude COM3 a výše
3. Spusťte sériový emulátor terminálu (putty, minicom) a připojte se na port

Prvotní kongiruace přes sáriovou konzoli TTL

1. Připojte Orange k napájecímu zdroji
2. Použijte převodník USB->TTL (3V). Mě se osvědčily převodníky s čipem CP2102. Odkaz viz výše.
3. Propojte převodník a Orange (třípinový header vedle ethernet portu). Nejprve GND, pak křížem RXD s TXD.
4. Pripojte převodník přes USB do PC
5. Na počítači se objeví další sériový port:
   • Pod Linuxem to bude /dev/ttyUSBn, kde n je číslo od nuly výše
   • Pod Windows to bude COM3 a výše
6. Spusťte sériový emulátor terminálu (putty, minicom) a připojte se na port

Prvotní konfigurace přes ethernet

1. Připojte Orange ethernetem k hubu. Na síti musí být DHCP server
2. Připojte Orange k napájecímu zdroji
3. Počkejte cca 1-2 minuty, než Orange naběhne
4. Podívejte se do seznamu klientů (leases) DHCP serveru a najděte Orange. Patrně bude mít MAC adresu začínající 12:42. Alternativně můžete použít skener sítě (např. nmap)
5. Spusťte SSH klienta (ssh, putty) a připojte se k Orange na standardní TCP port 22

Předlohy pro 3D tiskárnu

Krabička

Předloha Studna.STL Doporučuji PETG, vrstva 0.2mm. Doba tisku asi 5.5h.

Držák čidla

Předloha Cidlo.STL