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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

U ovom uputstvu pokazat ću vam kako sami napraviti sustav vremenskih postaja. Sve što trebate je osnovno znanje o elektronici, programiranju i malo vremena.

Ovaj projekt je još u nastajanju. Ovo je samo prvi dio. Nadogradnje će se učitati u sljedećih jedan ili dva mjeseca.

Ako imate bilo kakvih pitanja ili problema, možete me kontaktirati na moj mail: [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 projekt trebat će nam:

-Komplet za vremensku stanicu

-Modul SD kartice Arduino

-SD kartica

-Upravljač solarnom energijom

-5V 1A Solarni panel

-Neke najlonske kabelske vezice

-Komplet za montažu

-LCD zaslon

-Daska

-Li-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, solarnom pločom 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.

Tehnički podaci:

• Ulazni solarni napon (SOLARNI ULAZ): 4,5V ~ 6V
• Ulaz baterije (BAT IN): 3,7 V jednoćelijski Li-polimer/Li-ion
• Struja napunjenosti 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 učinkovitost napajanja (3,7 V BAT IN): 86%pri 50%opterećenja
• Učinkovitost USB/solarnog punjenja: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD modul

Ovaj je modul potpuno kompatibilan s Arduinom. Omogućuje vam dodavanje masovne pohrane i bilježenja podataka u vaš projekt.

Koristio sam ga za prikupljanje podataka s meteorološke postaje sa SD karticom od 16 GB.

Tehnički podaci:

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

Korak 3: Komplet meteorološke postaje

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 podatkovni port koristi 9600bps.

Komplet meteorološke stanice sastoji se od:

• Anemometar
• Vjetar lopatica
• Kanta za kišu
• Pločica senzora
• Držač od nehrđajućeg čelika (30 cm) (11,81 ")
• Paket komponenti

Može se koristiti za mjerenje:

• Brzina vjetra
• Smjer vjetra
• Količina oborina

Ima ugrađen senzor vlažnosti i temperature koji također može mjeriti barometarski tlak.

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 meteoroloških stanica

Sastavljanje ovog kompleta prilično je jednostavno, ali za više informacija o montaži pogledajte vodič o tome kako sastaviti ovaj komplet.

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 pakiranje od 5x daje oko 11250 mAh kad se spoji paralelno.

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

No, ako ovu meteorološku postaju želite potpuno opskrbiti solarnom energijom, morate dodati 1 ili 2 solarna panela i olovnu bateriju ili nešto drugo za pohranu energije i opskrbu stanice kada nema sunca.

KUĆIŠTE:

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

Zato sam odabrao vodootpornu plastičnu razvodnu kutiju. Ima dovoljno veliku veličinu da u nju stanu sve komponente. Veličina je oko 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 spojena izravno na upravitelj napajanja (ulaz baterije 3,7 V). Također sam povezao bateriju s analognim pinom A0 na Arduinu za nadzor napona.

Solarna ploča je izravno spojena na ovaj modul (solarni ulaz). Solarna ploča je također spojena 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 zaslon kako biste provjerili napon. Dakle, LCD je spojen na 5V, GND i SDA s LCD -a ide na SDA na Arduinu, a isto sa SCK pinom.

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

KODIRATI:

Kôd za ovu meteorološku postaju možete pronaći na DFRobot wiki. Također 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 postaje, a također zapisuje napon akumulatora i solarni napon. 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 0,04 V.

Budući da je izlazni napon iz solarne ploče veći od 5V, potrebno mi je napraviti razdjelnik napona. Analogni ulaz može uzeti maksimalno 5V ulazni napon. Napravio sam to s dva 10kOhm otpornika. Korištenje dva otpornika jednake vrijednosti dijeli napon točno na pola. Dakle, ako spojite 5V, izlazni napon bit će 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 djelitelja napona je: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testiranje

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

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