Stație meteo cu înregistrare de date: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În acest instructiv vă voi arăta cum să faceți sistemul stației meteo de unul singur. Tot ce aveți nevoie este cunoștințe de bază în electronică, programare și puțin timp.

Acest proiect este încă în desfășurare. Aceasta este doar prima parte. Actualizările vor fi încărcate în următoarele una sau două luni.

Dacă aveți întrebări sau probleme, mă puteți contacta prin e-mail: [email protected]. Componente furnizate de DFRobot

Deci, să începem

Pasul 1: Materiale

Aproape toate materialele necesare pentru acest proiect pot fi cumpărate de pe magazinul online: DFRobot

Pentru acest proiect vom avea nevoie de:

-Kit stație meteo

-Modul cardului SD Arduino

-Card SD

-Solar manager solar

-5V 1A Panou solar

-Unele legături de cablu din nailon

-Kit de montare

-Ecran LCD

-Panoul

-Baterii Li-ion (am folosit baterii Sanyo 3.7V 2250mAh)

-Caseta de joncțiune din plastic rezistentă la apă

-Unele fire

-Rezistori (2x 10kOhm)

Pasul 2: Module

Pentru acest proiect am folosit două module diferite.

Manager de energie solară

Acest modul poate fi alimentat cu două surse de alimentare diferite, baterie de 3,7 V, panou solar de 4,5 V - 6 V sau cablu USB.

Are două ieșiri diferite. Ieșire USB de 5V care poate fi utilizată pentru alimentarea Arduino sau a altui controler și pini de 5V pentru alimentarea diferitelor module și senzori.

Specificații:

• Tensiunea de intrare solară (SOLAR IN): 4.5V ~ 6V
• Intrare baterie (BAT IN): 3.7V Li-polimer / Li-ion cu o singură celulă
• Curent de încărcare a bateriei (USB / SOLAR IN): 900 mA încărcare maximă, curent constant, tensiune constantă încărcare în trei faze
• Tensiune de întrerupere de încărcare (USB / SOLAR IN): 4,2V ± 1%
• Alimentare reglementată: 5V 1A
• Eficiență reglementată a sursei de alimentare (3,7 V BAT IN): 86% @ 50% încărcare
• Eficiență încărcare USB / Solar: 73%@3.7V 900mA BAT IN

Modul SD

Acest modul este pe deplin compatibil cu Arduino. Vă permite să adăugați stocarea în masă și înregistrarea datelor în proiectul dvs.

L-am folosit pentru colectarea datelor de la stația meteo cu card SD de 16 GB.

Specificații:

• Scoateți placa pentru cardul SD standard și cardul Micro SD (TF)
• Conține un comutator pentru a selecta slotul pentru card flash
• Stă direct pe un Arduino
• De asemenea, poate fi utilizat cu alte microcontrolere

Pasul 3: Setul stației meteo

Componenta principală a acestui proiect este kitul stației meteo. Este alimentat de 5V de la Arduino sau puteți utiliza și o sursă externă de 5V.

Are 4 pini (5V, GND, TX, RX). Portul de date TXD folosește 9600bps.

Kitul stației meteo constă din:

• Anemometru
• Paletă de vânt
• Găleată de ploaie
• Placă senzor
• Studdle din oțel inoxidabil (30CM) (11,81 ")
• Pachetul de componente

Poate fi folosit pentru a măsura:

• Viteza vântului
• Directia vantului
• Cantitatea de precipitații

Are senzor de umiditate și temperatură care poate măsura și presiunea barometrică.

Anemometrul poate măsura viteza vântului până la 25 m / s. Direcția vântului este afișată în grade.

Mai multe informații despre acest kit și exemplul de cod pot fi găsite pe: DFRobot wiki

Pasul 4: Cum se asamblează setul stației meteo

Asamblarea acestui kit este destul de ușoară, dar pentru mai multe informații despre asamblare urmăriți un tutorial despre cum să asamblați acest kit.

Tutorial: Cum se asamblează kitul stației meteo

Pasul 5: Aprovizionare și locuințe

Baterie:

Pentru acest proiect am folosit baterii Li-ion de 3,7 V. Am făcut baterii din 5x din aceste baterii. Fiecare baterie are aproximativ 2250 mAh, deci un pachet de 5x oferă aproximativ 11250 mAh atunci când este conectat în paralel.

Conexiune: După cum am menționat, am conectat bateriile în paralel, deoarece în paralel păstrați tensiunea originală, dar câștigați o capacitate mai mare a bateriei. De exemplu: Dacă aveți două baterii de 3.7V 2000 mAh și o conectați în paralel, veți obține 3.7V și 4000 mAh.

Dacă doriți să obțineți o tensiune mai mare, atunci trebuie să le conectați în serie. De exemplu: Dacă conectați două baterii de 3.7V 2000 mAh în serie, veți obține 7, 4V și 2000 mAh.

Panou solar:

Am folosit panou solar 5V 1A. Acest panou are o putere de ieșire de aproximativ 5W. Tensiunea de ieșire crește până la 6V. Când am testat panoul pe vreme tulbure, tensiunea de ieșire a fost de aproximativ 5,8-5,9V.

Dar dacă doriți să furnizați complet această stație meteo cu energie solară, trebuie să adăugați 1 sau 2 panouri solare și baterie plumb-acid sau altceva pentru a stoca energie și pentru a furniza stația atunci când nu există soare.

LOCUINȚĂ:

Nu pare, dar carcasa este una dintre cele mai importante părți ale acestui sistem, deoarece protejează componentele vitale de elementele exterioare.

Așa că aleg cutia de joncțiune din plastic impermeabilă. Are doar suficient de mare pentru a se potrivi tuturor componentelor din interior. Are aproximativ 19x15 cm.

Pasul 6: Cablare și cod

Arduino:

Toate componentele sunt conectate cu Arduino.

-Modul SD:

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

Panoul stației meteo:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX pe Arduino
• RX -> TX pe Arduino

Acumulatorul este conectat direct la administratorul de energie (intrare baterie 3,7V). De asemenea, am făcut conexiune de la baterie la pinul analogic A0 pe Arduino pentru monitorizarea tensiunii.

Panoul solar este conectat direct la acest modul (intrare solară). Panoul solar este, de asemenea, conectat la divizorul de tensiune. Ieșirea divizorului de tensiune este conectată la pinul analogic A1 de pe Arduino.

De asemenea, am făcut conexiune, astfel încât să puteți conecta afișajul LCD pe acesta pentru a verifica tensiunea. Deci, LCD-ul este conectat la 5V, GND și SDA de la LCD merge la SDA pe Arduino și la fel cu pinul SCK.

Arduino este conectat la modulul de gestionare a energiei prin cablu USB.

COD:

Codul pentru această stație meteo poate fi găsit pe DFRobot wiki. Am atașat și codul meu cu toate actualizările.

-Dacă doriți să obțineți direcția corectă a vântului pentru poziția dvs., trebuie să modificați manual valorile de degresare din program.

Deci, toate datele sunt stocate în fișierul txt numit test. Puteți redenumi acest fișier dacă doriți. Scriu toate valorile posibile de la stația meteo și scrie și în tensiunea bateriei și tensiunea solară. Astfel încât să puteți vedea cum este consumul de baterie.

Pasul 7: Măsurarea tensiunii și testarea

Trebuia să fac monitorizarea tensiunii pe baterie și panoul solar pentru proiectul meu.

Pentru monitorizarea tensiunii pe baterie am folosit pin analogic. Am conectat + de la baterie la pinul analogic A0 și - de la baterie la GND pe Arduino. În program am folosit funcția „analogRead” și „lcd.print ()” pentru afișarea valorii tensiunii pe LCD. A treia imagine arată tensiunea la baterie. L-am măsurat cu Arduino și, de asemenea, cu multimetru, astfel încât să pot compara valoarea. Diferența dintre aceste două valori a fost de aproximativ 0,04V.

Deoarece tensiunea de ieșire de la panoul solar este mai mare de 5V, trebuie să fac divizor de tensiune. Intrarea analogică poate lua maximum 5V tensiune de intrare. L-am realizat cu două rezistențe de 10kOhm. Utilizarea a două rezistențe cu valoare egală, împarte tensiunea exact la jumătate. Deci, dacă conectați 5V, tensiunea de ieșire va fi de aproximativ 2,5V. Acest divizor de tensiune se află pe prima imagine. Diferența dintre valoarea tensiunii pe LCD și pe multimetru a fost de aproximativ 0,1-0,2V

Ecuația pentru ieșirea divizorului de tensiune este: Vout = (Vcc * R2) / R1 + R2

Testarea

Când am conectat totul împreună și am ambalat toate componentele în carcasă, am trebuit să fac testul exterior. Așa că am scos stația meteo afară pentru a vedea cum va funcționa în condiții reale exterioare. Scopul principal al acestui test a fost de a vedea cum vor funcționa bateriile sau cât se vor descărca în timpul acestui test. În timpul testării, temperatura exterioară a fost de aproximativ 1 ° C în exterior și de aproximativ 4 ° C în interiorul carcasei.

Tensiunea bateriei a scăzut de la 3,58 la aproximativ 3,47 în cinci ore.