Stație meteo solară: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Ați dorit vreodată informații despre vreme în timp real din curtea din spate? Acum puteți cumpăra o stație meteo în magazin, dar acestea necesită de obicei baterii sau trebuie conectate la o priză. Această stație meteo nu trebuie conectată la rețea, deoarece are panouri solare care se rotesc spre soare pentru o mai mare eficiență. Cu modulele sale RF, poate transfera date de la stația din exterior la un Raspberry Pi din interiorul casei. Raspberry Pi găzduiește un site web pe care puteți vizualiza datele.

Pasul 1: Strângeți materiale

Materiale

• Adaptor Raspberry Pi 3 model B + + + Card Micro SD de 16 GB
• Arduino Uno
• Arduino Pro Mini + FTDI breakout de bază
• 4 panouri solare 6V 1W
• 4 baterii 18650
• Booster 5v
• 4 încărcătoare de baterii TP 4056
• Senzor de temperatură și umiditate Adafruit DHT22
• Senzor de presiune barometrică BMP180
• 4 LDR
• Receptor și emițător RF 433
• 2 motoare pas cu pas Nema 17
• 2 drivere de motor DRV8825 pas cu pas
• lcd 128 * 64
• O mulțime de fire

Unelte și materiale

• Lipici
• Scanduri
• A văzut
• Șuruburi + șurubelniță
• Duck Tape
• 2 benzi de aluminiu

Pasul 2: Proiectare mecanică

Corpul stației meteo este realizat din placaj. Nu trebuie să folosiți lemn, îl puteți face din orice material preferați. Pentru suporturile motorului, am forat un întreg într-un bloc de lemn și apoi înșurubez un șurub plat la arborele motorului, care funcționează mai bine decât mă așteptam. În acest fel, nu este nevoie să imprimați 3D un suport motor și este ușor de realizat. Apoi am îndoit 2 benzi de aluminiu pentru a ține motoarele foarte strânse. Am decupat apoi o scândură și am făcut găuri în ea pentru panourile solare. Apoi lipiți panourile solare pe acesta și lipiți firele pe panourile solare. Apoi, va trebui să faceți și o cruce din material negru. Dacă nu aveți nimic negru, puteți folosi bandă neagră. Această cruce va ține un LDR în fiecare colț, astfel încât Arduino să poată compara măsurătorile din LDR și să calculeze în ce direcție trebuie să se întoarcă. Deci, găuriți mici mici în fiecare colț, astfel încât să puteți încadra un LDR acolo. Tot ce mai rămâne de făcut acum este să faceți o placă de bază și ceva în care să puneți electronica. Pentru placa de bază, va trebui să găuriți un întreg în ea pentru a direcționa toate cablurile. Pentru măsurători, nu vă voi oferi niciunul deoarece într-adevăr depinde de dvs. cum doriți să proiectați acest lucru. Dacă aveți alte motoare sau alte panouri solare, atunci va trebui să vă dați seama singuri măsurătorile.

Pasul 3: Proiectare electrică

Putere

Întregul sistem funcționează pe baterii (cu excepția Raspberry Pi). Am pus 3 baterii în serie. 1 Bateria este în medie de 3,7 V, deci 3 în serie vă oferă aproximativ 11 V. Acest acumulator 3s este utilizat pentru motoare și transmițătorul RF. Cealaltă baterie rămasă este utilizată pentru alimentarea Arduino Pro Mini și a senzorilor. Pentru a încărca bateriile, am folosit 4 module TP4056. Fiecare baterie are 1 modul TP4056, fiecare modul este conectat la un panou solar. Deoarece modulul are B (in) și B (out), le pot încărca separat și le pot descărca în serie. Asigurați-vă că cumpărați modulele TP4056 potrivite, deoarece nu toate modulele au B (în) și B (în afara).

Conrtol

Arduino Pro Mini controlează senzorii și motoarele. Pinul brut și la sol al Arduino este conectat la rapel de 5V. Boosterul de 5V este conectat la o singură baterie. Arduino Pro Mini are un consum foarte redus de energie.

Componente

DHT22: Am conectat acest senzor la VCC și la masă, apoi am conectat pinul de date la pinul digital 10.

BMP180: Am conectat acest senzor la VCC și la masă, am conectat SCL la SCL pe Arduino și SDA la SDA pe Arduino. Aveți grijă, deoarece pinii SCL și SDA de pe Arduino Pro Mini se află în mijlocul plăcii, deci, dacă ați lipit pinii pe placa și l-ați pus într-o placă, nu va funcționa, deoarece veți avea interferențe din alte pini. Am lipit cei 2 pini de pe partea superioară a plăcii și am conectat un fir direct la acesta.

Transmițător RF: l-am conectat la bateria 3s pentru un semnal mai bun și o rază mai mare de acțiune. Am încercat să-l conectez la 5V de la Arduino, dar apoi semnalul RF este foarte slab. Am conectat apoi pinul de date la pinul digital 12.

LDR: Am conectat cele 4 LDR-uri la pinii analogici A0, A1, A2, A3. Am pus LDR-urile împreună cu un rezistor de 1K.

Motoare: motoarele sunt acționate de 2 module de control DRV8825. Acestea sunt foarte utile, deoarece iau doar 2 linii de intrare (direcție și pas) și pot produce până la 2A pe fază pentru motoare. Le-am conectat la pinii 2, 3 și 8, 9.

LCD: Am conectat lcd-ul la Raspberry Pi pentru a-i arăta adresa IP. Am folosit un aparat de tuns pentru a regla lumina de fundal.

Receptor RF: Am conectat receptorul la Arduino Uno pe 5V și la masă. Receptorul nu trebuie să ia mai mult de 5V. Am conectat apoi pinul de date la pinul digital 11. Dacă puteți găsi o bibliotecă pentru aceste module RF care funcționează pe Raspberry Pi, atunci nu este nevoie să utilizați Arduino Uno.

Raspberry Pi: Raspberry Pi este conectat la Arduino Uno printr-un cablu USB. Arduino transmite semnalele RF către Raspberry Pi printr-o conexiune serială.

Pasul 4: Să începem codificarea

Pentru a codifica Arduino Pro Mini, veți avea nevoie de programatorul FTDI. Întrucât Pro Mini nu are port USB (pentru a economisi energie), veți avea nevoie de placa respectivă. Am programat codul în Arduino IDE, cred că acesta este cel mai simplu mod de a face acest lucru. Încărcați codul din fișier și ar fi bine să mergeți.

Pentru a codifica Arduino Uno, l-am conectat la computer printr-un cablu USB. După ce am încărcat codul, l-am conectat la Raspberry Pi. De asemenea, am putut schimba codul de pe Raspberry Pi pentru că am instalat Arduino IDE și aș putea să-l programez de acolo. Codul este foarte simplu, preia intrarea de la receptor și îl trimite prin portul serial către Raspberry Pi.

Pentru a codifica Raspberry Pi, am instalat Raspbian. Am folosit apoi Putty pentru a mă conecta la el printr-o conexiune SSH. Apoi configurez Raspberry astfel încât să mă pot conecta la acesta prin VNC și astfel să am o interfață grafică. Am instalat un server web Apache și am început să codez backend-ul și frontend-ul pentru acest proiect. Puteți găsi codul pe github:

Pasul 5: Baza de date

Pentru a stoca datele, folosesc o bază de date SQL. Am făcut baza de date în MySQL Workbench. Baza de date conține citirile senzorilor și datele senzorului. Am 3 tabele, unul pentru stocarea valorilor senzorilor cu timestamps, celălalt pentru stocarea informațiilor despre senzori și ultimul pentru stocarea informațiilor despre utilizatori. Nu folosesc tabelul Utilizatori, deoarece nu am codificat acea parte a proiectului, deoarece nu era în MVP-ul meu. Descărcați fișierul SQL și executați-l, iar baza de date ar trebui să fie bună.