Grafická meteorologická stanice: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Vždy jste chtěli mít grafickou meteorologickou stanici? A s přesnými senzory? Možná je tento projekt něco pro vás. S touto meteostanicí vidíte, co počasí „dělá“. Teploty mohou například stoupat nebo klesat. Z běžného teploměru není možné zobrazit historii teplot. S touto meteorologickou stanicí máte historii 26 hodin, zobrazenou přes 320 pixelů TFT displeje. Každých 5 minut se do grafu přidá pixel, který vám umožní zjistit, zda má stoupající nebo klesající trend. To se provádí pro teplotu, vlhkost, tlak vzduchu a CO2 v různých barvách. Venkovní teplota je také zahrnuta bezdrátově. Tímto způsobem můžete „předpovídat“počasí na základě toho, co tlak vzduchu dělá.

Běžné meteorologické stanice mají senzory, které jsou některé nepřesné. Například pro teplotu mají normálně přesnost +/- 2 stupně. Pro tuto meteorologickou stanici se používají přesnější senzory. Teplotní senzor HDC1080 má přesnost +/- 0,2 stupně, což je mnohem lepší. Totéž pro vlhkost a tlak vzduchu.

V horní části displeje TFT se měření senzorů zobrazují a obnovují každých 5 sekund. Tato měření jsou také k dispozici přes RS232.

Hlavní rysy:

• Grafy v různých barvách pro rozpoznávání trendů
• Přesné snímače teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu.
• Údaje o kalibraci od výrobce a teplota čidla se odečítají ze senzorů, kde je to možné, a aplikují se na kód, aby se dosáhlo co nejpřesnějších měření.
• Teploty jsou k dispozici ve stupních Celsia (výchozí) nebo Fahrenheita.
• Venkovní teplota prostřednictvím bezdrátového modulu (volitelně)
• Rozhraní RS232 pro vzdálené monitorování.
• Pěkný malý design (i moje manželka to v našem obýváku toleruje;-)

Doufám, že vás bude bavit zkoumat povětrnostní podmínky stejně jako já!

Krok 1: Díly

1 x TFT modul 2,8 palce bez dotykového panelu ILI9341 Drive IC 240 (RGB)*320 SPI Interface

1 x mikrokontrolér Microchip 18f26k22 28-PIN PDIP

1 x modul HDC1080, vysoce přesný digitální vlhkostní senzor GY-213V-HDC1080 s teplotním senzorem

1 x GY-63 MS5611 Modul atmosférického výškového senzoru IIC / SPI s vysokým rozlišením

1 x MH-Z19 infračervený CO2 senzor pro co2 monitor

1 x (volitelně) NRF24L01+PA+LNA bezdrátové moduly (s anténou)

1 x 5V až 3,3V DC-DC modul sestupného napájecího zdroje AMS1117 800MA

1 x keramický kondenzátor 100nF

2 x akrylová deska 6*12 cm tloušťka 5 mm nebo 100*100 mm tloušťka 2 mm

1 x konektor Micro USB 5pinový sedák Jack Micro usb DIP4 nohy Čtyři nohy Vkládací deska mini konektor USB

1 x černý univerzální Android telefon Micro USB EU Plug Travel AC nabíječka adaptér pro telefony Android

1 x PCB oboustranný.

Některé nylonové rozpěrky/šrouby M3

-

Pro venkovní teplotu (volitelně)

1 x mikrokontrolér Microchip 16f886, 28pinový PDIP

1 x vodotěsný teplotní senzor teplotní sondy DS18b20 Balíček z nerezové oceli -drát 100 cm

1 x odpor 4k7

1 x bezdrátový modul NRF24L01+

1 x keramický kondenzátor 100nF

1 x prototypová deska plošných spojů

1 x 85x58x33mm vodotěsný čirý kryt plastové krabičky pro projektovou skříňku

1 x plastový držák krabice na baterie s kabelovými vývody pro 2 x AA 3,0 V 2AA

2 x baterie AA

Krok 2: PCB

Pro tento projekt jsem použil oboustrannou desku plošných spojů. Soubory Gerber jsou k dispozici. Tato deska plošných spojů se hodí na zadní stranu displeje TFT. Teplotní čidlo je namontováno vzadu, aby se zabránilo zahřívání z okruhu. K mikrokontroléru připojte NRF24L01+ následujícím způsobem:

kolík 2 - CSN NRF24L01+

pin 8 - GND NRF24L01+

kolík 9 - CE NRF24L01+

kolík 22 - SCK NRF24L01+

kolík 23 - MISO NRF24L01+

kolík 24 - MOSI NRF24L01+

kolík 20 - VCC NRF24L01+

n.c - IRQ NRF24L01+

Krok 3: Venkovní teplota

Mikrokontrolér 16f886 slouží ke čtení teplotního senzoru DS18B20 každých 5 minut. Tato teplota je přenášena prostřednictvím bezdrátového modulu NRF24L01+. Zde stačí prototyp desky plošných spojů. Použijte následující konfiguraci pinů mikrokontroléru:

kolík 2 - CSN NRF24L01+

pin 8 - GND

kolík 9 - CE NRF24L01+

kolík 14 - SCK NRF24L01+

kolík 15 - MISO z NRF24L01+

kolík 16 - MOSI NRF24L01+

pin 20 - +3 voltů baterií AA

kolík 21 - IRQ NRF24L01+

kolík 22 - data DS18B20 (jako vytažení použijte odpor 4k7)

Krok 4: Výstup RS232

Každých 5 sekund je měření poskytováno přes RS232 na pinu 27 (9600 baudů). Toto rozhraní můžete připojit k počítači a data získat pomocí terminálového programu (např. Putty). Umožňuje vám použít měření pro jiné účely.

Krok 5: Kód

Senzory použité v tomto projektu používají různá rozhraní mikrokontroléru 18f26k22. Stejně tak je to první sériové rozhraní používané senzorem MH-Z19 CO2. Toto rozhraní je nastaveno na 9600 baudů. Druhé sériové rozhraní tohoto mikrokontroléru slouží k poskytování měření senzorů na pinu 27 každých 5 sekund, takže jej můžete připojit k počítači (také nastavenému na 9600 baudů). Snímač teploty/vlhkosti HDC1080 a snímač tlaku vzduchu MS5611 pracuje na rozhraní i2c. TFT displej a bezdrátový modul NRF24L01+ pracuje na stejném rozhraní SPI nakonfigurovaném na 8 Mhz. Samotný mikrokontrolér 18f26k22 je nastaven na 64 Mhz. Standardně jsou teploty ve stupních Celsia. Připojením kolíku 21 k zemi získáte teploty ve stupních Fahrenheita. Díky Achimu Döblerovi za jeho grafickou knihovnu µGUI a Harrymu W (1and0) za jeho 64bitové řešení.

Mikrokontrolér 16f886 se používá k měření venkovní teploty. Teplotní senzor DS18B20 se načítá každých 5 minut (zde se používá jednovodičový protokol) a přenáší se pomocí rozhraní SPI prostřednictvím bezdrátového modulu NRF24L01+. Tento mikrořadič je většinou v režimu nízké spotřeby, aby šetřil baterie. Samozřejmě jsou podporovány také negativní teploty. Pokud tuto funkci venkovní teploty nepoužíváte, nezobrazí se na obrazovce TFT, je tedy volitelná.

K programování mikrokontrolérů 18f26k22 a 16f886 potřebujete programátor pickit3. Můžete použít bezplatný programovací software Microchip IPE (nezapomeňte nastavit VDD na 3,0 voltů a v nabídce „ICSP Options“v nabídce „Power“zaškrtněte políčko „Power Target Circuit from Tool“.

Krok 6: Timelaps Impression

Časosběrný dojem, jak vypadá zhruba 15 hodin sledování počasí. Bílý opar na displeji ve skutečnosti není.

• V červené vnitřní teplota
• Oranžová venkovní teplota
• V modré je vlhkost
• V zeleném je tlak vzduchu
• Ve žluté barvě co2

Krok 7: Užijte si to

Užijte si tento projekt !!

Ale v zásadě je docela špatné pokoušet se založit teorii pouze na pozorovatelných velikostech. Ve skutečnosti se děje pravý opak. Je to teorie, která rozhoduje o tom, co můžeme pozorovat.

~ Albert Einstein ve fyzice a mimo Werner Heisenberg str. 63