Meteorološka stanica sa evidentiranjem podataka: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

U ovom uputstvu ću vam pokazati kako sami napraviti sistem meteoroloških stanica. Sve što trebate je osnovno znanje o elektronici, programiranju i malo vremena.

Ovaj projekat je još u nastajanju. Ovo je samo prvi dio. Nadogradnje će biti učitane u narednih jedan ili dva mjeseca.

Ako imate bilo kakvih pitanja ili problema, možete me kontaktirati na moju poštu: [email protected]. Komponente pruža DFRobot

Pa počnimo

Korak 1: Materijali

Gotovo svi potrebni materijali za ovaj projekt mogu se kupiti u internetskoj trgovini: DFRobot

Za ovaj projekat trebat će nam:

-Komplet za vremensku stanicu

-Modul SD kartice Arduino

-Sd kartica

-Menadžer solarne energije

-5V 1A Solarni panel

-Neke najlonske kablovske vezice

-Komplet za montažu

-LCD displej

-Bboardboard

-Lion-ionske baterije (koristio sam Sanyo 3,7V 2250mAh baterije)

-Vodootporna plastična razvodna kutija

-Neke žice

-Otpornici (2x 10 kOhm)

Korak 2: Moduli

Za ovaj projekt koristio sam dva različita modula.

Menadžer solarne energije

Ovaj se modul može napajati s dva različita izvora napajanja, baterijom od 3,7 V, solarnim panelom od 4,5 V do 6 V ili USB kabelom.

Ima dva različita izlaza. 5V USB izlaz koji se može koristiti za napajanje Arduina ili nekog drugog kontrolera i 5V pinovi za napajanje različitih modula i senzora.

Specifikacije:

• Ulazni solarni napon (SOLARNI ULAZ): 4.5V ~ 6V
• Ulaz baterije (BAT IN): 3,7 V jednoćelijski Li-polimer/Li-ion
• Struja punjenja baterije (USB/SOLARNI ULAZ): 900 mA Maksimalno kapanje punjenja, konstantna struja, konstantan napon trofazno punjenje
• Granični napon punjenja (USB/SOLARNI ULAZ): 4,2 V ± 1%
• Regulirano napajanje: 5V 1A
• Regulirana efikasnost napajanja (3,7 V BAT IN): 86%pri 50%opterećenja
• Efikasnost USB/solarnog punjenja: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD modul

Ovaj modul je potpuno kompatibilan s Arduinom. Omogućava vam da svom projektu dodate masovnu pohranu i bilježenje podataka.

Koristio sam ga za prikupljanje podataka sa meteorološke stanice sa 16 GB SD karticom.

Specifikacije:

• Razdvojna ploča za standardnu SD karticu i Micro SD (TF) karticu
• Sadrži prekidač za odabir utora za flash karticu
• Sjedi direktno na Arduinu
• Također se može koristiti s drugim mikrokontrolerima

Korak 3: Komplet meteorološke stanice

Glavna komponenta ovog projekta je komplet meteoroloških stanica. Napaja se 5V iz Arduina ili možete koristiti i vanjsko 5V napajanje.

Ima 4 pina (5V, GND, TX, RX). TXD port podataka koristi 9600bps.

Komplet meteorološke stanice sastoji se od:

• Anemometar
• Vjetrokaz
• Kanta za kišu
• Sensor Board
• Nožica od nehrđajućeg čelika (30 cm) (11,81 ")
• Komponentni paket

Može se koristiti za mjerenje:

• Brzina vjetra
• Smjer vjetra
• Količina padavina

Ima ugrađen senzor vlažnosti i temperature koji takođe može mjeriti barometarski pritisak.

Anemometar može mjeriti brzinu vjetra do 25 m/s. Smjer vjetra prikazan je u stupnjevima.

Više informacija o ovom kompletu i uzorku koda možete pronaći na: DFRobot wiki

Korak 4: Kako sastaviti komplet meteorološke stanice

Sastavljanje ovog kompleta je prilično jednostavno, ali za više informacija o montaži pogledajte vodič o sastavljanju ovog kompleta.

Vodič: Kako sastaviti komplet meteoroloških stanica

Korak 5: Opskrba i stanovanje

Baterija:

Za ovaj projekt koristio sam 3,7 V litij-ionske baterije. Napravio sam bateriju od 5x ovih baterija. Svaka baterija ima oko 2250 mAh, pa pakovanje od 5x daje oko 11250 mAh kada se spoji paralelno.

Povezivanje: Kao što sam spomenuo, paralelno sam spojio baterije, jer paralelno održavate izvorni napon, ali dobivate veći kapacitet baterije. Na primjer: Ako imate dvije 3,7V 2000 mAh baterije i povežete ih paralelno, dobit ćete 3,7V i 4000 mAh.

Ako želite postići veći napon, morate ih spojiti u seriju. Na primjer: Ako serijski spojite dvije 3,7V 2000 mAh baterije, dobit ćete 7, 4V i 2000 mAh.

Solarni panel:

Koristio sam 5V 1A solarni panel. Ova ploča ima oko 5 W izlazne snage. Izlazni napon raste do 6V. Kad sam testirao panel po oblačnom vremenu, njegov izlazni napon je bio oko 5,8-5,9V.

Ali ako ovu meteorološku stanicu želite potpuno opskrbiti solarnom energijom, morate dodati 1 ili 2 solarna panela i olovnu bateriju ili nešto drugo za skladištenje energije i opskrbu stanice kada nema sunca.

KUĆA:

Čini se da nije, ali kućište je jedan od najvažnijih dijelova ovog sistema jer štiti vitalne komponente od vanjskih elemenata.

Zato sam odabrao vodootpornu plastičnu razvodnu kutiju. Ima dovoljno veliku veličinu da u nju stanu sve komponente. Dimenzije su 19x15 cm.

Korak 6: Ožičenje i šifra

Arduino:

Sve komponente povezane su s Arduinom.

-SD modul:

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

Tabla meteorološke stanice:

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

Baterija je direktno povezana sa upravljačem napajanja (ulaz baterije 3,7 V). Također sam povezao bateriju s analognim pinom A0 na Arduinu za praćenje napona.

Solarni panel je direktno povezan sa ovim modulom (solarni ulaz). Solarni panel je također spojen na razdjelnik napona. Izlaz razdjelnika napona spojen je na analogni pin A1 na Arduinu.

Također sam napravio vezu tako da na nju možete spojiti LCD ekran kako biste provjerili napon. Dakle, LCD je spojen na 5V, GND i SDA sa LCD -a ide na SDA na Arduinu, a isto sa SCK pinom.

Arduino je povezan s modulom za upravljanje napajanjem putem USB kabela.

KOD:

Kôd za ovu meteorološku stanicu možete pronaći na DFRobot wiki. Takođe sam priložio svoj kôd sa svim nadogradnjama.

-Ako želite dobiti pravi smjer vjetra za svoju poziciju, morate ručno promijeniti vrijednosti pada u programu.

Tako se svi podaci spremaju u txt datoteku pod nazivom test. Ovu datoteku možete preimenovati ako želite. Zapisujem sve moguće vrijednosti s meteorološke stanice, a piše i u naponu akumulatora i solarnog napona. Tako da možete vidjeti kakva je potrošnja baterije.

Korak 7: Mjerenje napona i ispitivanje

Morao sam napraviti nadzor napona na bateriji i solarnoj ploči za svoj projekt.

Za nadzor napona na bateriji koristio sam analogni pin. Spojio sam + iz baterije na analogni pin A0 i - iz baterije u GND na Arduinu. U programu sam koristio "analogRead" funkciju i "lcd.print ()" za prikaz vrijednosti napona na LCD -u. Treća slika prikazuje napon na bateriji. Izmjerio sam ga s Arduinom, a također i s multimetrom kako bih mogao usporediti vrijednost. Razlika između ove dvije vrijednosti bila je oko 0,04V.

Budući da je izlazni napon iz solarnog panela veći od 5V, potrebno mi je da napravim razdjelnik napona. Analogni ulaz može uzeti maksimalno 5V ulazni napon. Uspio sam sa dva 10kOhm otpornika. Upotreba dva otpornika jednake vrijednosti dijeli napon točno na pola. Dakle, ako spojite 5V, izlazni napon će biti oko 2.5V. Ovaj razdjelnik napona je na prvoj slici. Razlika između vrijednosti napona na LCD-u i na multimetru bila je oko 0,1-0,2V

Jednačina za izlaz razdjelnika napona je: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testiranje

Kad sam sve spojio i spakovao sve komponente u kućište potrebno mi je vanjsko testiranje. Zato sam izvadio meteorološku stanicu vani da vidim kako će raditi u stvarnim vanjskim uslovima. Glavna svrha ovog testa bila je vidjeti kako će baterije raditi ili koliko će se isprazniti tokom ovog testa. Prilikom ispitivanja vanjska temperatura je bila oko 1 ° C vani i oko 4 ° C unutar kućišta.

Napon baterije je pao sa 3,58 na 3,47 u pet sati.