Satelitní meteorologická stanice: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento projekt je určen lidem, kteří chtějí sbírat vlastní data o počasí. Může měřit rychlost a směr větru, teplotu a vlhkost vzduchu. Je také schopen poslouchat meteorologické satelity obíhající kolem Země jednou za 100 minut. Tento projekt použiji později k vytvoření vlastní předpovědi počasí pomocí AI trénované na těchto obrázcích.

Zásoby:

Materiály

• Hliníkový U profil 15 mm a 12 mm, dlouhý 1 metr
• překližka
• Hliníkové trubky o průměru 10 mm, 4,5 m
• 8 držáků mosazných trubek
• 8 matic a šroubů M2
• 2x4,5 cm dřevěný trám, 1,2 m dlouhý
• 2 matice a šrouby M8
• 3m 50ohm koax
• Elektrický box 12x12 cm
• smršťuje
• pájka
• stativ s otvorem pro šroub M8
• nějaké lego
• 2 plastové nádoby
• horké lepidlo

Elektronika

• Raspberry Pi 3 nebo 4
• Napájení Raspberry Pi
• ethernetový kabel
• USB prodlužovací kabel (alespoň 40 cm dlouhý)
• malinový pi napájecí zdroj
• Arduino Nano
• Snímač DHT11
• jazýčkový spínač
• rotační kodér
• bzučák
• Nooelec NESDR mini

Nástroje

• vrtat
• stolní pila
• páječka
• lehčí
• sada šroubováků
• horká lepicí pistole

Krok 1: Sestavení antény

Kříž

Vyrobte 2 kusy dřeva o délce 54,2 cm. Uprostřed vyvrtejte otvor pro šroub M8 a připevněte dva kusy do kříže. Poté vytvořte 4 kusy o délce 4 cm a jeden konec uřízněte pod úhlem 45 stupňů. Našroubujte je na konce křížů. Díky tomu budou konce navzájem v jedné rovině. Uprostřed každého konce vyvrtejte dostatečně velký otvor pro váš koaxiální kabel. Nyní označte svislý úhel 30. Na tento úhelník namontujte přibližně 2 držáky trubek. 1,5 cm od středu. Pokud chcete, můžete do kříže vyvrtat otvory, aby byl lehčí.

Hliníkové dipóly

Odřízněte 8 hliníkových trubek o průměru 50 cm. 2 zkumavky tvoří 1 dipól.

Řezání koaxu

Odřízněte dva 36 cm kousky koaxiálu. Odřízněte 2 další kusy, tentokrát o délce 72 cm. Uřízněte ještě jeden kus 60 cm, toto bude hlavní linie k přijímači.

Namontujte koaxiální kabely stejné délky proti sobě. Strany s 36 cm koaxiálním kabelem jsou dipóly 1 a 2, strany s 72 cm dipóly 3 a 4.

Odizolujte konce koaxu pro pájení. Přijímač SDR je dodáván s vlastní anténou a koaxiálním kabelem, přerušte vodič v jeho konektoru. Později to připájíme k našemu hlavnímu koaxu z naší vlastní antény.

Elektrické vedení

Na koncích kříže připojte jádro koaxu k horní části dipólu, stínění jde do spodní části. Ve středu spojte stínění dipólů 1 a 2 dohromady. Udělejte to samé pro 3 a 4. Nyní pájejte jádra z dipólů 1 a 3 dohromady, stejná pro 2 a 4. Nyní vám zbývají pouze 2 vodiče.

Pájejte jádra od dipólu 1 a 3 ke stínění přijímací linky. Pájecí jádra od dipólů 2 a 4 k jádru přijímací linky.

Upevnění kříže

Umístěte 2 hliníkové U profily do sebe. Na jednom konci umístěte šroub do středu kříže nahoře. Vyvrtejte 2 otvory skrz profily a šroub tak, aby odpovídaly šroubům M2. Totéž proveďte s druhým šroubem M8 na druhé straně profilů. Umístěte anténu do stativu.

Anténa dokončena!

Pokud chcete, můžete svou anténu vyzkoušet podle tohoto tutoriálu na rtl-sdr.com.

Krok 2: Výroba senzorů větru

Rychlost

Díly a návody najdete v příručce ke stavbě pdf. Je vyroben z jednoduchých a běžných kostek Lego.

Jakmile dokončíte stavbu struktury Lego, připájejte dva 110 cm dlouhé dráty k pinům jazýčkového spínače. provlékněte jeden z drátů trubkou na straně paprsku. Potom ohnete kovové nohy jazýčkového spínače nahoře, aby bezpečně seděly na horní části trubky. Poté přilepte magnet na dno jednoho z talířů tak, aby se sotva dotýkal jazýčkového spínače. Kdykoli je magnet nad jazýčkovým spínačem, obvod by měl být uzavřen. Vyzkoušejte multimetr a v případě potřeby jej znovu namontujte. Připevněte Lego paprsek dřevěným šroubem k anténě.

Směr

Senzor směru se skládá z rotačního kodéru s 3D tištěnou větrnou lopatkou. Zde je zahrnut vynálezce a soubor STL. Pevně stiskněte lopatku na nápravě rotačního kodéru. Vyvrtejte 7 mm otvor do plastové krabice a namontujte rotační kodér, který si myslel. Kodér je dodáván s maticí, která se našroubuje na plastovou krabičku. Pomocí dvou šroubů do dřeva připevněte krabici k jednomu z paprsků antény.

Teplem se smršťuje

Jakmile jsou namontovány, použijte tepelně smrštitelné k úhlednému zakrytí vodičů. Délka musí být 86 cm a šířka 2,5 cm.

Krok 3: Vytvoření přílohy pro SDR

Pro tento jednoduchý kryt budete muset řezat tyto překližkové díly:

• dva 9,5x1,6 cm
• dva 9,5 x 4,2 cm
• jeden 3x4,2 cm

Vezměte jeden kus 9,5 x 1,6 a vyvrtejte 8 mm otvor pro kabel přijímače. Tento otvor by měl být 1,8 cm pod vrcholem a 0,5 cm od boku (viz obrázek). Nejprve přilepte a přibijte boční stěny (9,5 x 16 cm) na spodní část (jeden z kusů 9,5 x 4,2 cm). Poté vložte SDR a zasuňte do otvoru v boční stěně. Uzavřete skříň poslední částí o rozměrech 9,5 x 4,2 cm, nahoře bude 3x4,2 cm.

Krok 4: Příloha pro Raspberry Pi

Zdroj napájení

Vyjměte desku napájecího zdroje z pouzdra. Kondenzátor zobrazený na obrázku je příliš velký na to, aby se vešel do nového pouzdra.

Odpojte jej a umístěte prodloužení (drát, staré odporové nohy,..). Na tyto nástavce připájejte čepičku a ohněte ji tak, aby těsně zapadla do pouzdra. Pájejte 5V a GND vodiče z desky plošných spojů k podložkám na PI (znázorněno na obrázcích).

Napájecí kabely procházejí otvorem v bočním pouzdře.

LCD

Vyřízněte obdélníkový otvor v předním víku. Lepidlo LCD za horka přilepte dovnitř a ujistěte se, že kolíky na LCD směřují nahoru.

Zapájejte ženské vodiče k černé desce plošných spojů a zapojte je do Pi. Odstraňte otvor na levé spodní straně a přilepte ventilátor Pi tak, aby z něj nasával vzduch.

DHT

Připájejte propojovací vodiče k senzoru DHT a zapojte je do Pi. Senzor za horka nalepte těsně pod ethernetový port Pi, aby ventilátor vedle něj foukal na senzor čerstvý vzduch.

Krok 5: Software

Github

Veškerý software je k dispozici na Gitu. Ujistěte se, že jste jej naklonovali do domovské složky vašeho Pi