Графична метеорологична станция: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Винаги ли сте искали да имате графична метеорологична станция? И с точни сензори? Може би този проект е нещо за вас. С тази метеорологична станция можете да видите какво "прави" времето. Температурите например могат да се повишат или понижат. От нормален термометър не е възможно да се види хронологичната история. С тази метеорологична станция имате история от 26 часа, показвана над 320 пиксела на TFT дисплей. На всеки 5 минути към графиката се добавя пиксел, който ще ви позволи да видите дали има нарастваща или падаща тенденция. Това се прави за температура, влажност, въздушно налягане и CO2 в различни цветове. Външната температура е включена и безжично. По този начин можете да "прогнозирате" времето въз основа на това какво прави въздушното налягане.

Нормалните метеорологични станции имат сензори, които са някои неточни. Например, за температура те обикновено имат точност от +/- 2 градуса. За тази метеорологична станция се използват по -точни сензори. Температурният сензор HDC1080 има точност от +/- 0,2 градуса, което е много по-добре. Същото се отнася и за влажността и налягането на въздуха.

В горната част на TFT дисплея измерванията на сензорите се показват и опресняват на всеки 5 секунди. Тези измервания са достъпни и чрез RS232.

Основните функции:

• Графики в различни цветове за разпознаване на тенденциите
• Точни сензори за температура, влажност и налягане на въздуха.
• Фабричните данни за калибриране и температурата на сензора се отчитат от сензорите, където е възможно, и се прилагат към кода, за да се получат най -точните измервания.
• Температурите са налични в Целзий (по подразбиране) или Фаренхайт.
• Външна температура чрез безжичен модул (по избор)
• RS232 интерфейс за дистанционно наблюдение.
• Хубав малък дизайн (дори съпругата ми го търпи в хола ни;-)

Надявам се да се насладите на разглеждането на метеорологичните условия по същия начин като мен!

Стъпка 1: Части

1 x TFT модул 2.8 инча без сензорен панел ILI9341 Drive IC 240 (RGB)*320 SPI интерфейс

1 х микрочип 18f26k22 микроконтролер 28-PIN PDIP

1 x HDC1080 модул, GY-213V-HDC1080 Цифров сензор за влажност с висока точност с температурен сензор

1 x GY-63 MS5611 Модул за сензор за атмосферна височина с висока резолюция IIC / SPI

1 x MH-Z19 инфрачервен сензор за co2 за монитор co2

1 x (по избор) безжични модули NRF24L01+PA+LNA (с антена)

1 x 5V към 3.3V DC-DC Модул за понижаване на захранването AMS1117 800MA

1 х керамичен кондензатор 100nF

2 x акрилна дъска 6*12 см дебелина 5 мм или 100*100 мм дебелина 2 мм

1 x Micro USB конектор 5pin седалка Жак Micro usb DIP4 крака Четири крака Вмъкване на плоча седалка mini usb конектор

1 x Черен универсален телефон с Android Micro USB EU Plug Travel AC адаптер за зарядно за стена за телефони с Android

1 x двустранна печатна платка.

Някои найлонови дистанционни елементи/винтове M3

-

За външна температура (по избор)

1 х микрочип 16f886 микроконтролер 28-пинов PDIP

1 x водоустойчив температурен датчик DS18b20 температурен датчик Пакет от неръждаема стомана -100см тел

1 x 4k7 резистор

1 x NRF24L01+ безжичен модул

1 х керамичен кондензатор 100nF

1 x Прототипна платка за печатни платки

1 x 85x58x33mm Водоустойчив прозрачен капак Пластмасов електронен кабелен корпус за кутия за проектиране

1 x Пластмасов държач за кутия за съхранение на кутия с жични кабели за 2 X AA 3.0V 2AA

2 x AA батерия

Стъпка 2: ПХБ

Използвах двустранна печатна платка за този проект. Файловете Gerber са налични. Тази печатна платка се побира в задната част на TFT дисплея. Температурният сензор е монтиран отзад, за да се предотврати нагряване от веригата. Свържете NRF24L01+ по следния начин към микроконтролера:

щифт 2 - CSN на NRF24L01+

щифт 8 - GND на NRF24L01+

щифт 9 - CE на NRF24L01+

щифт 22 - SCK на NRF24L01+

щифт 23 - MISO на NRF24L01+

щифт 24 - MOSI на NRF24L01+

щифт 20 - VCC на NRF24L01+

n.c - IRQ на NRF24L01+

Стъпка 3: Външна температура

Микроконтролерът 16f886 се използва за отчитане на температурния сензор DS18B20 на всеки 5 минути. Тази температура се предава чрез безжичния модул NRF24L01+. Тук е достатъчна прототипна платка за печатни платки. Използвайте следната конфигурация на микроконтролера:

щифт 2 - CSN на NRF24L01+

щифт 8 - GND

щифт 9 - CE на NRF24L01+

щифт 14 - SCK на NRF24L01+

щифт 15 - MISO на NRF24L01+

щифт 16 - MOSI на NRF24L01+

щифт 20 - +3 волта на батериите тип АА

щифт 21 - IRQ на NRF24L01+

щифт 22 - данни DS18B20 (използвайте резистор 4k7 като изтегляне)

Стъпка 4: RS232 изход

На всеки 5 секунди измерванията се извършват чрез RS232 на пин 27 (9600 бода). Можете да свържете този интерфейс към компютъра си и да използвате терминална програма (например Putty), за да получите данните. Позволява ви да използвате измерванията за други цели.

Стъпка 5: Код

Сензорите, използвани в този проект, използват различни интерфейси на микроконтролера 18f26k22. Така е и първият сериен интерфейс, използван от CO2 сензора MH-Z19. Този интерфейс е настроен на 9600 бода. Вторият сериен интерфейс на този микроконтролер се използва за осигуряване на измерванията на сензора на пин 27 на всеки 5 секунди, така че можете да го свържете към компютъра си (също настроен на 9600 бода). Сензорът за температура/влажност HDC1080 и сензорът за въздушно налягане MS5611 работят на интерфейса i2c. TFT дисплеят и безжичният модул NRF24L01+ работят на същия SPI интерфейс, конфигуриран на 8 Mhz. Самият микроконтролер 18f26k22 е настроен на 64 Mhz. По подразбиране температурите са в Целзий. Чрез свързване на щифт 21 към земята получавате температурите във Фаренхайт. Благодаря на Achim Döbler за неговата µGUI графична библиотека и Harry W (1and0) за неговото 64 -битово решение.

Микроконтролерът 16f886 се използва за измерване на външната температура. Температурният сензор DS18B20 се отчита на всеки 5 минути (тук се използва едножичен протокол) и се предава чрез SPI интерфейса чрез безжичния модул NRF24L01+. През повечето време този микроконтролер е в режим на ниска консумация на енергия, за да пести батерии. Разбира се, поддържат се и отрицателни температури. Ако тази функция за външна температура не се използва, тя няма да се появи на TFT екрана, така че е по избор.

За програмиране на микроконтролерите 18f26k22 и 16f886 се нуждаете от програмист pickit3. Можете да използвате безплатния софтуер за програмиране на Microchip IPE (не забравяйте да настроите VDD на 3.0 волта и поставете отметка в квадратчето „Електрическа верига за захранване от инструмента“в „Опции на ICSP“в меню „Захранване“).

Стъпка 6: Timelaps Impression

Впечатление във времето как изглеждат около 15 часа наблюдение на времето. Бялата мъгла на дисплея в действителност я няма.

• В червено вътрешната температура
• Външната температура в оранжево
• В синьо влажността
• В зелено въздушното налягане
• В жълто co2

Стъпка 7: Насладете се

Насладете се на този проект !!

Но по принцип е доста погрешно да се опитвате да основавате теория само за наблюдаеми величини. В действителност се случва точно обратното. Това е теорията, която решава какво можем да наблюдаваме.

~ Алберт Айнщайн във Физика и отвъд Вернер Хайзенберг стр. 63