Solarna meteorološka stanica: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Jeste li ikada željeli vremenske informacije u stvarnom vremenu iz svog dvorišta? Sada možete kupiti meteorološku stanicu u trgovini, ali one obično zahtijevaju baterije ili ih je potrebno spojiti na utičnicu. Ova meteorološka stanica ne mora biti povezana s mrežom jer ima solarne ploče koje se okreću prema suncu radi veće učinkovitosti. Sa svojim RF modulima može prenositi podatke sa stanice van na Raspberry Pi unutar vašeg doma. Raspberry Pi ima web stranicu na kojoj možete vidjeti podatke.

Korak 1: Prikupite materijale

Materijali

• Raspberry Pi 3 model B + + adapter + Micro SD kartica 16GB
• Arduino Uno
• Arduino Pro Mini + FTDI osnovni proboj
• 4 solarna panela 6V 1W
• 4 baterije 18650
• Pojačivač 5v
• 4 punjača baterija TP 4056
• Senzor temperature i vlage Adafruit DHT22
• BMP180 Senzor barometarskog pritiska
• 4 LDR
• RF 433 prijemnik i predajnik
• 2 Nema 17 Step motori
• 2 drajvera za koračni motor DRV8825
• LCD 128*64
• Puno žica

Alati i materijali

• Ljepilo
• Drvene daske
• Saw
• Vijci + odvijač
• Duck Tape
• 2 aluminijske trake

Korak 2: Mehanički dizajn

Kućište meteorološke stanice izrađeno je od šperploče. Ne morate koristiti drvo, možete ga napraviti od bilo kojeg materijala koji vam se više sviđa. Za nosače motora izbušio sam čitavu cjelinu u drvenom bloku, a zatim uvrnuo ravni vijak na vratilo motora, što radi bolje nego što sam očekivao. Na taj način ne morate 3D ispisivati nosač motora, a lako ga je izraditi. Zatim sam savio 2 aluminijske trake kako bi motor čvrsto držao. Zatim sam izrezao dasku i izbušio u njoj rupe za solarne panele. Zatim na njega zalijepite solarne ploče i zalemite žice na solarnim panelima. Zatim ćete također morati napraviti križ od crnog materijala. Ako nemate ništa crno, možete upotrijebiti crnu traku. Ovaj križ će držati LDR u svakom kutu tako da Arduino može usporediti mjerenja iz LDR -a i izračunati u kojem smjeru se treba okrenuti. Zato izbušite male cijeline u svakom kutu kako biste u nju ubacili LDR. Sve što sada treba učiniti je napraviti temeljnu ploču i nešto u što će se staviti elektronika. Za osnovnu ploču, morat ćete u nju izbušiti cijelu cjelinu da biste sve žice provukli. Za mjerenja vam neću dati ništa jer na vama je kako to želite dizajnirati. Ako imate druge motore ili druge solarne panele, morat ćete sami utvrditi mjerenja.

Korak 3: Električni dizajn

Snaga

Cijeli sistem radi na baterije (osim Raspberry Pi). Stavio sam 3 baterije u seriju. 1 Baterija je u prosjeku 3,7 V, pa vam 3 u seriji daju oko 11 V. Ova baterija od 3 sekunde koristi se za motore i RF predajnik. Druga preostala baterija koristi se za napajanje Arduino Pro Mini i senzora. Za punjenje baterija koristio sam 4 modula TP4056. Svaka baterija ima 1 TP4056 modul, svaki modul je spojen na solarni panel. Budući da modul ima B (ulaz) i B (izlaz), mogu ih puniti zasebno i prazniti u seriji. Kupite odgovarajuće module TP4056 jer nemaju svi moduli B (ulaz) i B (izlaz).

Conrtol

Arduino Pro Mini kontrolira senzore i motore. Sirovi i uzemljeni pin Arduina spojen je na 5V pojačivač. Pojačivač snage 5V spojen je na jednu bateriju. Arduino Pro Mini ima vrlo nisku potrošnju energije.

Komponente

DHT22: Spojio sam ovaj senzor na VCC i uzemljenje, zatim sam spojio pin za podatke na digitalni pin 10.

BMP180: Spojio sam ovaj senzor na VCC i Ground, spojio SCL na SCL na Arduinu i SDA na SDA na Arduinu. Budite oprezni jer se SCL i SDA pinovi na Arduino Pro Mini nalaze u sredini ploče, pa ako ste lemili pinove na ploču i stavili ih na ploču s osnovom, to neće raditi jer ćete imati smetnje s drugih pinova. Lemio sam ta 2 pina na vrhu ploče i spojio žicu direktno na njega.

RF odašiljač: Spojio sam ga na 3s bateriju radi boljeg signala i većeg dometa. Pokušao sam ga spojiti na 5V s Arduina, ali tada je RF signal jako slab. Zatim sam spojio podatkovni pin na digitalni pin 12.

LDR: Spojio sam 4 LDR -a na analogne pinove A0, A1, A2, A3. LDR -ove sam spojio sa 1K otpornikom.

Motori: Motori se pokreću pomoću 2 upravljačka modula DRV8825. Oni su vrlo zgodni jer uzimaju samo 2 ulazne linije (smjer i korak) i mogu proizvesti do 2A po fazi do motora. Priključio sam ih na digitalne pinove 2, 3 i 8, 9.

LCD: Priključio sam LCD na Raspberry Pi kako bih pokazao njegovu IP adresu. Koristio sam trimer za regulaciju pozadinskog osvjetljenja.

RF prijemnik: Priključio sam prijemnik na Arduino Uno na 5V i uzemljenje. Prijemnik ne smije uzimati više od 5V. Zatim sam spojio pin za podatke na digitalni pin 11. Ako možete pronaći biblioteku za ove RF module koja radi na Raspberry Pi, onda ne morate koristiti Arduino Uno.

Raspberry Pi: Raspberry Pi je spojen na Arduino Uno putem USB kabela. Arduino prenosi RF signale na Raspberry Pi putem serijske veze.

Korak 4: Počnimo kodiranje

Za kodiranje Arduino Pro Mini trebat će vam FTDI programator. Budući da Pro Mini nema USB priključak (radi uštede energije), trebat će vam ta ploča za razbijanje. Kôd sam programirao u Arduino IDE -u, mislim da je to najlakši način za to. Otpremite kôd iz datoteke i bilo bi dobro da krenete.

Da bih kodirao Arduino Uno, spojio sam ga na računalo putem USB kabela. Nakon što sam učitao kôd, spojio sam ga na Raspberry Pi. Također sam uspio promijeniti kôd na Raspberry Pi -u jer sam instalirao Arduino IDE pa sam ga odatle mogao programirati. Kod je vrlo jednostavan, uzima ulaz od prijemnika i šalje ga preko serijskog porta na Raspberry Pi.

Da bih kodirao Raspberry Pi, instalirao sam Raspbian. Zatim sam koristio Putty za povezivanje s njim putem SSH veze. Zatim konfiguriram Raspberry tako da se mogu povezati s njim putem VNC -a i tako imati GUI. Instalirao sam Apache web poslužitelj i počeo kodirati pozadinu i sučelje za ovaj projekt. Kôd možete pronaći na githubu:

Korak 5: Baza podataka

Za spremanje podataka koristim SQL bazu podataka. Napravio sam bazu podataka u MySQL Workbench -u. Baza podataka sadrži očitanja senzora i podatke senzora. Imam 3 tablice, jednu za spremanje vrijednosti senzora s vremenskim oznakama, drugu za spremanje podataka o senzorima i posljednju za pohranu podataka o korisnicima. Ne koristim tablicu Users jer nisam kodirao taj dio projekta jer nije bio u mom MVP -u. Preuzmite i pokrenite SQL datoteku i baza podataka bi trebala biti spremna.