Метеорологична станция: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Чувствали ли сте се неудобно по време на разговор? Имате нужда от готини неща, за които да говорите (добре, похвалете се)? Е, ние имаме нещо за вас! Този урок ще ви позволи да изградите и използвате своя собствена метеорологична станция. Сега можете уверено да запълните всяка неудобна тишина с актуализации за температурата, налягането, влажността, надморската височина и скоростта на вятъра. Никога повече няма да прибягвате до скучното, „времето беше хубаво“, след като завършите този чист проект.

Нашата метеорологична станция е напълно оборудвана във водоустойчива кутия с различни сензори, които записват различни естествени измервания и ги записват на една и съща SD карта. Arduino Uno се използва за лесно кодиране на метеорологичната станция, така че да може да работи дистанционно. В допълнение, произволен брой сензори могат да бъдат добавени или интегрирани в системата, за да й се даде набор от различни функционалности. Решихме да използваме различни сензори от Adafruit: използвахме датчик за температура и влажност на DHT22, сензор за барометрично налягане и надморска височина BMP280 и сензор за скорост на вятъра на анемометър. Трябваше да изтеглим няколко кодови библиотеки в допълнение към събирането на различни кодове, за да накараме всички наши сензори да работят заедно и да регистрират данни на SD картата. Връзките към библиотеките са коментирани в нашия код.

Стъпка 1: Съберете материали

• Arduino Uno
• Protoboard
• 9V батерия
• Датчик за скорост на вятъра Adafruit Anemometer
• Водоустойчив корпус
• Сензор за барометрично налягане и височина Adafruit BMP280
• Сензор за температура и влажност на Adafruit DHT22
• Щит за регистриране на събрани данни Adafruit
• Горещо лепило

На тази стъпка е важно просто да се уверите, че вашият Arduino работи и може да бъде програмиран от вашия компютър. Също така завършихме запояване на всички наши компоненти към протоборд, но макет може да се използва и за свързване на сензора към Arduino. Нашата протоборда направи всички наши връзки постоянни и улесни поставянето на компонентите, без да се притеснявате, че ще ги избутате на място.

Стъпка 2: Добавете регистратор на данни

Тази стъпка е лесна. Всичко, което трябва да направите, за да изпълните тази стъпка, е да поставите регистратора на данни на място. Той се побира точно върху Arduino Uno.

За да накарате регистратора на данни да регистрира действително данни, е необходимо известно кодиране. Логърът записва данните на SD карта, която се вписва в щита и може да бъде премахната и включена в компютър. Една особеност на кода, която е полезна, е използването на времевия печат. Часовникът за часове записва деня, месеца и годината в допълнение към втората, минутата и часа (стига да е свързан към батерията). Трябваше да зададем това време в кода, когато стартирахме, но регистраторът на данни запазва времето, докато батерията на платката му е свързана. Това означава, че няма нулиране на часовника!

Стъпка 3: Настройте сензора за температура и влажност

1. Свържете първия щифт (червен) на сензора към 5V щифта на Arduino
2. Свържете втория щифт (син) към цифров щифт на Arduino (поставяме нашия в пин 6)
3. Свържете четвъртия щифт (зелен) към земята на Arduino

Сензорът от Adafruit, който използвахме, се нуждае само от един цифров щифт на Arduino за събиране на данни. Този сензор е капацитивен сензор за влажност. Това означава, че измерва относителната влажност с два метални електрода, разделени от порест диелектричен материал между тях. Когато водата попадне в порите, капацитетът се променя. Частта за измерване на температурата на сензора е обикновен резистор: съпротивлението се променя с промяната на температурата (наречена термистор). Въпреки че промяната е нелинейна, тя може да бъде преобразувана в отчитане на температурата, което се записва от нашия щит на регистратора на данни.

Стъпка 4: Настройте сензора за налягане и надморска височина

1. Pin щифтът (червен) се свързва с 5V пина на Arduino
2. Вторият щифт не е свързан с нищо
3. ПИН GND (черен) е свързан към земята на Arduino
4. SCK щифтът (жълт) преминава към SCL щифта на Arduino
5. Петият извод не е свързан
6. SDI щифтът (син) е свързан към SDA щифта на Arduino
7. Седмият извод не е свързан и не е показан на диаграмата

Pin щифтът регулира напрежението към самия сензор и го сваля от 5V вход на 3V. Щифтът SCK или SPI часовникът е входен щифт към сензора. ПИН SDI е серийните данни в пин и пренася информацията от Arduino към сензора. В диаграмата на настройката на Arduino и макета, изобразеният сензор за налягане и надморска височина не беше точно моделът, който използвахме. Има един щифт по -малко, но начинът, по който той е свързан, е същият като начина, по който е свързан действителният сензор. Начинът на свързване на щифтовете отразява щифтовете на сензора и трябва да осигури адекватен модел за настройка на сензора.

Стъпка 5: Настройте анемометъра

1. Червеният електропровод от анемометъра трябва да бъде свързан към щифта Vin на Arduino
2. Черната заземителна линия трябва да бъде свързана към земята на Arduino
3. Синият проводник (в нашата верига) беше свързан към щифта А2

Едно важно нещо, което трябва да имате предвид, е, че анемометърът изисква 7-24V мощност, за да работи. 5V щифтът на Arduino просто няма да го отреже. Така че, 9V батерия трябва да бъде включена в Arduino. Това се свързва директно с щифта Vin и позволява на анемометъра да черпи от по -голям източник на енергия. Анемометърът измерва скоростта на вятъра, като създава електрически ток. Колкото по -бързо се върти, толкова повече енергия и по този начин по -голям ток източниците на анемометъра. Arduino може да преобразува електрическия сигнал, който получава, до скорост на вятъра. Програмата, която кодирахме, също прави необходимото преобразуване, за да превърне скоростта на вятъра в мили в час.

Стъпка 6: Проверете веригата и изпълнете някои тестове

На снимката по -горе е нашата завършена електрическа схема. Температурният сензор е белият сензор с четири щифта в средата на дъската. Сензорът за налягане е представен от червения сензор вдясно. Въпреки че не съвпада точно със сензора, който използвахме, щифтовете/връзките ще съвпаднат, ако ги подравните отляво надясно (има още един щифт на сензора, който използвахме, отколкото на диаграмата). Проводниците на анемометъра съвпадат с цветовете, които им зададохме в диаграмата. В допълнение, добавихме 9V батерията към черния порт на батерията в долния ляв ъгъл на диаграмата на Arduino.

За да тествате метеорологичната станция, опитайте да дишате върху сензора за температура и влажност, завъртете анемометъра и вземете данни в горната и долната част на висока сграда/хълм, за да видите дали температурният сензор, анемометърът и сензорът за налягане/надморска височина събират данни. Опитайте да извадите SD картата и да я включите в устройство, за да се уверите, че измерванията са записани правилно. Дано всичко върви гладко. Ако не, проверете отново всичките си връзки. Като резервен план, опитайте да проверите кода и да видите дали са допуснати грешки.

Стъпка 7: Съберете всички компоненти

Сега е моментът да изглежда като истинска метеорологична станция. Използвахме водоустойчива кутия за продукти на открито, за да поместим нашата верига и повечето компоненти. Нашата кутия вече имаше дупка отстрани с пенетратор и гумено уплътнение. Това ни позволи да прокараме температурния сензор и проводниците на анемометъра извън кутията през отвор, пробит в пенетратора и запечатан с епоксидна смола. За да разрешим проблема с поставянето на сензора за налягане вътре в кутията, пробихме малки дупки в самото дъно на кутията и поставихме щранг във всеки ъгъл на дъното, за да го държим над нивото на земята.

За хидроизолация на проводниците, свързващи анемометъра и температурния сензор към основната платка, използвахме термосвиваща се лента, за да запечатаме всички връзки. Пуснахме температурния сензор под кутията и го прикрепихме (просто не искахме оцветената пластмаса да улавя топлината и да ни дава фалшиви показания за температурата).

Това не е единственият вариант за жилище, но определено е този, който ще свърши работата за забавен проект.

Стъпка 8: Насладете се на вашата лична малка метеорологична станция

Сега е забавната част! Вземете със себе си метеорологичната си станция, настройте я извън прозореца си или направете каквото искате. Искате ли да го изпратите в метеорологичен балон? Вижте следващата ни инструкция!