Meteorologická stanice s protokolováním dat: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

V tomto pokynu vám ukážu, jak si sami vytvořit systém meteorologické stanice. Vše, co potřebujete, je základní znalost elektroniky, programování a trochu času.

Tento projekt se stále připravuje. Toto je pouze první část. Upgrady budou nahrány během jednoho nebo dvou měsíců.

Pokud máte nějaké dotazy nebo problémy, můžete mě kontaktovat na mém e -mailu: [email protected]. Komponenty poskytnuté společností DFRobot

Začněme tedy

Krok 1: Materiály

Téměř všechny potřebné materiály pro tento projekt lze zakoupit v internetovém obchodě: DFRobot

Pro tento projekt budeme potřebovat:

-Sada meteorologické stanice

-Arduino modul SD karty

-SD karta

-Solární správce napájení

-5V 1A solární panel

-Některé nylonové stahovací pásky

-Montážní sada

-LCD displej

-prkénko

- Li-ion baterie (použil jsem baterie Sanyo 3,7 V 2250 mAh)

-Vodotěsná plastová spojovací skříňka

-Některé dráty

-Rezistory (2x 10 kOhm)

Krok 2: Moduly

Pro tento projekt jsem použil dva různé moduly.

Správce solární energie

Tento modul lze napájet dvěma různými zdroji, 3,7 V baterií, 4,5 V - 6 V solárním panelem nebo USB kabelem.

Má dva různé výstupy. 5V USB výstup, který lze použít pro napájení Arduina nebo jiného ovladače a 5V piny pro napájení různých modulů a senzorů.

Specifikace:

• Solární vstupní napětí (SOLAR IN): 4,5V ~ 6V
• Vstup baterie (BAT IN): 3,7 V jednobuněčný Li-polymer/Li-ion
• Nabíjecí proud baterie (USB/SOLAR IN): 900 mA Max. Udržovací nabíjení, konstantní proud, konstantní napětí třífázové nabíjení
• Mezní napětí nabíjení (USB/SOLAR IN): 4,2 V ± 1%
• Regulovaný napájecí zdroj: 5V 1A
• Regulovaná účinnost napájecího zdroje (3,7 V BAT IN): 86%při 50%zátěži
• Účinnost USB/solárního nabíjení: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD modul

Tento modul je plně kompatibilní s Arduino. Umožňuje vám přidat do projektu velkokapacitní úložiště a protokolování dat.

Použil jsem to pro sběr dat z meteorologické stanice s 16GB SD kartou.

Specifikace:

• Rozdělte desku pro standardní kartu SD a kartu Micro SD (TF)
• Obsahuje přepínač pro výběr slotu pro kartu flash
• Sedí přímo na Arduinu
• Lze použít také s jinými mikrokontroléry

Krok 3: Sada meteorologické stanice

Hlavní součástí tohoto projektu je sada meteorologické stanice. Je napájen 5V z Arduina nebo můžete také použít externí 5V napájení.

Má 4 piny (5V, GND, TX, RX). Datový port TXD využívá 9600bps.

Sada meteorologické stanice se skládá z:

• Anemometr
• Větrná korouhvička
• Vědro do deště
• Deska senzoru
• Hrudník z nerezové oceli (30 cm) (11,81 ")
• Balíček komponent

Lze jej použít k měření:

• Rychlost větru
• Směr větru
• Množství srážek

Má vestavěný snímač vlhkosti a teploty, který může také měřit barometrický tlak.

Anemometr dokáže měřit rychlost větru až 25 m/s. Směr větru se zobrazuje ve stupních.

Další informace o této sadě a ukázkový kód naleznete na: wiki DFRobot

Krok 4: Jak sestavit sadu meteorologické stanice

Sestavení této sady je docela snadné, ale pro více informací o montáži se podívejte na návod, jak tuto sadu sestavit.

Výukový program: Jak sestavit sadu meteorologické stanice

Krok 5: Dodávka a bydlení

Baterie:

Pro tento projekt jsem použil 3,7V li-ion baterie. Vyrobil jsem baterii z 5x těchto baterií. Každá baterie má přibližně 2250 mAh, takže balíček 5x při paralelním připojení poskytne přibližně 11 250 mAh.

Připojení: Jak jsem zmínil, připojoval jsem baterie paralelně, protože paralelně udržujete původní napětí, ale získáte větší kapacitu baterie. Například: Pokud máte dvě 3,7V 2000 mAh baterii a připojíte ji paralelně, dostanete 3,7V a 4000 mAh.

Pokud chcete dosáhnout vyššího napětí, musíte je zapojit do série. Například: Pokud zapojíte dvě baterie 3,7 V 2 000 mAh do série, získáte 7, 4 V a 2 000 mAh.

Solární panel:

Použil jsem solární panel 5V 1A. Tento panel má asi max. 5W výstupního výkonu. Výstupní napětí stoupá až na 6V. Když jsem testoval panel za oblačného počasí, jeho výstupní napětí bylo asi 5,8-5,9 V.

Ale pokud chcete plně zásobovat tuto meteorologickou stanici solární energií, musíte přidat 1 nebo 2 solární panely a olověnou baterii nebo něco jiného pro ukládání energie a pro zásobování stanice, když není slunce.

BYDLENÍ:

Nezdá se to, ale bydlení je jednou z nejdůležitějších částí tohoto systému, protože chrání životně důležité součásti před vnějšími prvky.

Vybírám tedy vodotěsnou plastovou spojovací krabici. Je dostatečně velký, aby se do něj vešly všechny komponenty. Je to asi 19x15 cm.

Krok 6: Zapojení a kód

Arduino:

Všechny komponenty jsou propojeny s Arduino.

-SD modul:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> digitální pin 9
• MISO -> digitální pin 11
• SCK -> digitální pin 12
• SS -> digitální pin 10

Deska meteorologické stanice:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX na Arduinu
• RX -> TX na Arduinu

Akumulátor je připojen přímo ke správci napájení (vstup 3,7 V baterie). Také jsem provedl připojení z baterie na analogový pin A0 na Arduinu pro monitorování napětí.

K tomuto modulu je přímo připojen solární panel (solární vstup). Solární panel je také připojen k děliči napětí. Výstup děliče napětí je připojen k analogovému kolíku A1 na Arduinu.

Také jsem provedl připojení, takže na něj můžete připojit LCD displej a zkontrolovat napětí. Takže LCD je připojen k 5V, GND a SDA z LCD jde do SDA na Arduinu a totéž s SCK pinem.

Arduino je připojen k modulu správce napájení pomocí kabelu USB.

KÓD:

Kód pro tuto meteorologickou stanici najdete na wiki DFRobot. Také jsem připojil svůj kód se všemi upgrady.

-Pokud chcete pro svou polohu získat správný směr větru, musíte v programu ručně změnit hodnoty sestupu.

Všechna data jsou tedy uložena do txt souboru s názvem test. Tento soubor můžete přejmenovat, pokud chcete. Zapisuji všechny možné hodnoty z meteorologické stanice a zapisuje také napětí baterie a sluneční napětí. Abyste viděli, jaká je spotřeba baterie.

Krok 7: Měření napětí a testování

Pro svůj projekt jsem potřeboval provést monitorování napětí na baterii a solárním panelu.

Pro sledování napětí na baterii jsem použil analogový pin. Připojil jsem + z baterie na analogový pin A0 a - z baterie na GND na Arduinu. V programu jsem použil funkci "analogRead" a "lcd.print ()" pro zobrazení hodnoty napětí na LCD. Třetí obrázek ukazuje napětí na baterii. Měřil jsem to Arduinem a také multimetrem, abych mohl porovnat hodnotu. Rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami byl asi 0,04V.

Protože výstupní napětí ze solárního panelu je větší než 5 V, potřebuji vytvořit dělič napětí. Analogový vstup může mít maximální vstupní napětí 5 V. Vyrobil jsem to se dvěma 10kOhm rezistorem. Použití dvou rezistorů se stejnou hodnotou rozděluje napětí přesně na polovinu. Pokud tedy připojíte 5V, výstupní napětí bude asi 2,5V. Tento dělič napětí je na prvním obrázku. Rozdíl mezi hodnotou napětí na LCD a na multimetru byl asi 0,1-0,2V

Vyrovnání výstupu výstupu děliče napětí je: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testování

Když jsem vše spojil dohromady a zabalil všechny součásti do pouzdra, potřeboval jsem provést vnější test. Vytáhl jsem tedy venku meteorologickou stanici, abych zjistil, jak bude fungovat v reálných venkovních podmínkách. Hlavním účelem tohoto testu bylo zjistit, jak budou baterie fungovat nebo kolik se během tohoto testu vybije. Při testování byla venkovní teplota asi 1 ° C venku a asi 4 ° C uvnitř pouzdra.

Napětí baterie kleslo z 3,58 na přibližně 3,47 za pět hodin.