Meteorologická stanice: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Cítili jste se někdy nepříjemně při konverzaci? Potřebujete si promluvit (chlubit se) o skvělých věcech? Tak to pro vás máme! Tento tutoriál vám umožní postavit a používat vlastní meteorologickou stanici. Nyní můžete sebevědomě vyplnit jakékoli nepříjemné ticho aktualizacemi o teplotě, tlaku, vlhkosti, nadmořské výšce a rychlosti větru. Po dokončení tohoto úhledného projektu se už nikdy nebudete uchýlit k nevýraznému „počasí bylo hezké“.

Naše meteorologická stanice je plně vybavena vodotěsným boxem s různými senzory, které zaznamenávají různá přirozená měření a ukládají je všechny na stejnou SD kartu. Arduino Uno slouží ke snadnému kódování meteorologické stanice, aby mohla pracovat na dálku. Kromě toho lze do systému přidat nebo integrovat libovolný počet senzorů, což mu poskytuje řadu různých funkcí. Rozhodli jsme se použít různé snímače od společnosti Adafruit: použili jsme snímač teploty a vlhkosti DHT22, snímač barometrického tlaku a nadmořské výšky BMP280 a snímač rychlosti větru anemometr. Kromě spojení několika různých kódů jsme museli stáhnout několik knihoven kódů, aby všechny naše senzory mohly běžet společně a zaznamenávat data na SD kartu. Odkazy na knihovny jsou komentovány v našem kódu.

Krok 1: Shromážděte materiály

• Arduino Uno
• Protoboard
• 9V baterie
• Anemometr Adafruit Senzor rychlosti větru
• Vodotěsné pouzdro
• Barometrický snímač tlaku a nadmořské výšky Adafruit BMP280
• Senzor teploty a vlhkosti Adafruit DHT22
• Shromážděný štít pro protokolování dat sestavený společností Adafruit
• Horké lepidlo

V tomto kroku je důležité zajistit, aby vaše Arduino fungovalo a bylo možné ho naprogramovat z počítače. Také jsme skončili pájením všech našich komponent na protoboard, ale pro připojení senzoru k Arduinu lze také použít prkénko. Náš protoboard učinil všechna naše připojení trvalými a usnadnil uložení komponent bez obav z jejich vystrčení z místa.

Krok 2: Přidejte záznamník dat

Tento krok je snadný. K provedení tohoto kroku stačí zacvaknout záznamník dat na místo. Hodí se přímo na vrchol Arduino Uno.

Získání záznamníku dat do skutečného záznamu dat vyžaduje určité kódování. Záznamník zaznamenává data na kartu SD, která se vejde do štítu a lze ji vyjmout a zapojit do počítače. Jednou z funkcí kódu, která je užitečná, je využití časového razítka. Hodiny zaznamenávají kromě sekundy, minuty a hodiny také den, měsíc a rok (pokud jsou připojeny k baterii). Když jsme začínali, museli jsme ten čas nastavit v kódu, ale datalogger uchovává čas tak dlouho, dokud je připojena baterie na jeho desce. To znamená žádné nulování hodin!

Krok 3: Nastavte snímač teploty a vlhkosti

1. Připojte první pin (červený) na senzoru k 5V pinu na Arduinu
2. Druhý pin (modrý) připojte k digitálnímu pinu na Arduinu (ten náš jsme dali na pin 6)
3. Připojte čtvrtý kolík (zelený) k zemi Arduina

Senzor od společnosti Adafruit, který jsme použili, potřebuje ke sběru dat pouze jeden digitální pin na Arduinu. Tento senzor je kapacitní snímač vlhkosti. To znamená, že měří relativní vlhkost dvěma kovovými elektrodami oddělenými porézním dielektrickým materiálem mezi nimi. Jak voda vstupuje do pórů, kapacita se mění. Teplotní snímací část senzoru je jednoduchý odpor: odpor se mění se změnou teploty (nazývaný termistor). Přestože je změna nelineární, lze ji přeložit do teploty, která je zaznamenána štítem našeho záznamníku.

Krok 4: Nastavte snímač tlaku a nadmořské výšky

1. Pin Vin (červený) se připojí k kolíku 5V na Arduinu
2. Druhý pin není k ničemu připojen
3. Pin GND (černý) je připojen k zemi na Arduinu
4. Pin SCK (žlutý) běží na pin SCL na Arduinu
5. Pátý pin není připojen
6. Pin SDI (modrý) je připojen ke kolíku Arduino SDA
7. Sedmý pin není připojen a není zobrazen na schématu

Pin Vin reguluje napětí na samotném senzoru a snižuje jej ze vstupu 5V na 3V. Pin SCK nebo SPI Clock Pin je vstupním pinem senzoru. Pin SDI je sériový datový pin a přenáší informace z Arduina do senzoru. V diagramu nastavení Arduina a prkénka nebyl snímač tlaku a nadmořské výšky na obrázku přesným modelem, který jsme použili. Existuje o jeden kolík méně, ale způsob, jakým je zapojen, je přesně stejný jako způsob, jakým byl připojen skutečný snímač. Způsob připojení kolíků odráží kolíky na senzoru a měl by poskytnout adekvátní model pro nastavení senzoru.

Krok 5: Nastavení anemometru

1. Červené elektrické vedení z anemometru je třeba připojit k pinu Vin na Arduinu
2. Černá zemnící čára by měla být připojena k zemi na Arduinu
3. Modrý vodič (v našem obvodu) byl připojen ke kolíku A2

Jednou důležitou věcí, kterou je třeba vzít v úvahu, je to, že anemometr ke svému provozu vyžaduje napájení 7-24V. 5V pin na Arduinu to prostě nezastaví. Do Arduina tedy musí být zapojena 9V baterie. To se přímo připojuje k kolíku Vin a umožňuje anemometru čerpat z většího zdroje energie. Anemometr měří rychlost větru vytvořením elektrického proudu. Čím rychleji se točí, tím více energie, a tím i více proudu, zdroje anemometru. Arduino je schopné převést přijatý elektrický signál na rychlost větru. Program, který jsme kódovali, také provádí potřebnou konverzi, aby se rychlost větru dostala do mil za hodinu.

Krok 6: Zkontrolujte obvod a proveďte několik testů

Na obrázku výše je naše dokončené schéma zapojení. Teplotní senzor je bílý čtyřpinový senzor uprostřed desky. Senzor tlaku je znázorněn červeným senzorem vpravo. Ačkoli to neodpovídá senzoru, který jsme použili přesně, piny/připojení se shodují, pokud je zarovnáte zleva doprava (na senzoru, který jsme použili, je ještě jeden pin než na obrázku). Dráty anemometru odpovídaly barvám, které jsme jim přiřadili v diagramu. Kromě toho jsme do černého portu baterie v levém dolním rohu diagramu na Arduinu přidali 9V baterii.

Chcete -li meteorologickou stanici otestovat, zkuste dýchat na snímač teploty a vlhkosti, roztočte anemometr a vezměte data v horní a dolní části vysoké budovy/kopce, abyste zjistili, zda snímač teploty, anemometr a snímač tlaku/nadmořské výšky shromažďují data. Zkuste vyjmout kartu SD a zapojit ji do zařízení, abyste se ujistili, že měření byla zaznamenána správně. Doufejme, že vše běží hladce. Pokud ne, zkontrolujte všechna svá připojení. Jako záložní plán zkuste zkontrolovat kód a zjistit, zda nedošlo k chybám.

Krok 7: Umístěte všechny součásti

Nyní je načase, aby to vypadalo jako skutečná meteorologická stanice. K umístění našeho okruhu a většiny komponent jsme použili vodotěsný box Outdoor Products. Náš box už měl na boku otvor s penetrátorem a gumovým těsněním. To nám umožnilo vést teplotní senzor a vodiče anemometru mimo krabici otvorem vyvrtaným v penetrátoru a utěsněným epoxidem. Abychom vyřešili problém uložení tlakového senzoru uvnitř krabice, vyvrtali jsme malé otvory na samém dně krabice a do každého rohu dna dali stoupačku, aby seděla nad úrovní země.

K vodotěsnosti vodičů spojujících anemometr a teplotní senzor s hlavní deskou s obvody jsme použili tepelně smršťovací pásku k utěsnění všech spojů. Spustili jsme teplotní senzor pod krabicí a připevnili ho (jen jsme nechtěli, aby tónovaný plast zachytil teplo a poskytl nám falešné hodnoty teploty).

Není to jediná možnost bydlení, ale rozhodně je to taková, která odvede práci pro zábavný projekt.

Krok 8: Užijte si svou osobní malou meteorologickou stanici

Nyní je zábavná část! Vezměte si s sebou meteorologickou stanici, postavte ji za okno nebo si dělejte, co chcete. Chcete jej odeslat v meteorologickém balónu? Podívejte se na náš další Instructable!