Введение в проект

Florence RadiativE paSsive Cooling Open GIGA FRESCO-board предназначена для измерения температуры образцов пассивного/переключаемого радиационного охлаждения. Для этой цели был разработан набор для разработки, состоящий из двух плат, основанных на Arduino MEGA 2560. FRESCO позволяет измерять множество параметров, включая падение температуры, мощность охлаждения, солнечное излучение, параметры окружающей среды и температуру инфракрасного излучения неба. Она позволяет передавать все данные на облачную платформу через подключение WiFi; для этой цели в одну из плат включен модуль ESP8266, который взаимодействует с контроллером Arduino для обмена данными и параметрами.

Плата FRESCO была тщательно изучена и научная статья, касающаяся её реализации и использования, была опубликована в Cell Reports Physical Science по следующей ссылке https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(25)00287-5

Пожалуйста, учитывайте, что если вы считаете релевантным для вашей научной работы цитировать эту статью, это очень важно для людей, подобных мне, работающих в научном сообществе.

Версия FRESCO на основе Arduino MEGA2560 хорошо документирована на https://github.com/GiuseppeELio/FRESCO-Board. Эта версия также сертифицирована OSHWA, дополнительные сведения можно найти на следующей странице https://certification.oshwa.org/it000015.html

На GitHub доступны все чертежи и код прошивки. Здесь я расскажу историю развития проекта от начала до его финальной версии.

Ссылка на видео：

В первом видео показан трёхмерный рендеринг всего устройства FRESCO, плат, включённых в этот проект, его корпуса, напечатанного на 3D-принтере, и его внешнего вида.

https://drive.google.com/file/d/18rq4wKiF3btwtu5eg-YbRXkN4YvUwr65/view?usp=sharing

Вот фильм о работающей системе: её запуск, подключение к WiFi, обмен важной информацией, а затем измерение температуры окружающей среды, относительной влажности, температуры инфракрасного излучения неба и, наконец, падения температуры образца и его чистой мощности охлаждения.

https://drive.google.com/file/d/1ApQ551MABZkWvE2gA0NWSS63r55UX5QC/view?usp=share_link

Параметры проекта

Соответствующие функциональные параметры проекта:

• Плата FRESCO-board — это система измерения, управляемая Arduino MEGA Rev3 (ATMEGA 2560).
• Она имеет 54 цифровых портов ввода/вывода, 16 аналоговых входов, 4 UART и поддерживает питание от USB или 12 В.
• На неё установлены два модуля щита: TDrop и PCool.
• Щит TDrop обрабатывает данные о температуре и окружающей среде, логирование на карту SD и связь через WiFi посредством модуля ESP8266.
• Он включает часы реального времени (RTC DS2331) для точного отслеживания времени.

Выходы:

• D0 (I2C) подключает датчики света, температуру платы (DS18B20) и датчики инфракрасного излучения (MLX90614).
• A0–A4 считывают до пяти температур через датчики NTC.
• D1–D3 подключают датчики DHT22 для измерения температуры воздуха и влажности в трёх местах.
• MLX90614 измеряет кажущуюся температуру неба, что полезно для оценки радиационного охлаждения и обнаружения облаков.
• ESP8266 отправляет данные в веб-приложения или InfluxDB для мониторинга в реальном времени.
• Щит PCool измеряет чистую мощность охлаждения четырёх образцов одновременно.
• Он использует датчики NTC, резисторы шунта и управляемый PID MOSFET (IRLR014NTRPBF) для точного контроля нагрева.
• Ток измеряется через усилитель AD820, позволяя точные расчёты мощности.
• Каждый канал проходит калибровку для надёжного измерения мощности.
• Фильтрация и резисторы обратной связи повышают стабильность и точность PID.

Это краткое изложение проекта. Полную версию с подробностями смотрите на сайте оригинала: https://oshwlab.com/gpplio93s/fresco_giga