Спутниковая метеостанция: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:47

Этот проект предназначен для людей, которые хотят собирать собственные данные о погоде. Он может измерять скорость и направление ветра, температуру и влажность воздуха. Он также способен прослушивать метеорологические спутники, вращающиеся вокруг Земли, каждые 100 минут. Позже я воспользуюсь этим проектом для создания собственного прогноза погоды с использованием искусственного интеллекта, обученного на этих изображениях.

Запасы:

Материалы

• Алюминиевый U-профиль 15 мм и 12 мм, длина 1 метр
• фанера
• Алюминиевые трубы диаметром 10 мм, 4,5 м
• 8 латунных держателей для трубок
• 8 болтов и гаек M2
• Деревянный брус 2х4,5 см, длина 1,2 м
• 2 гайки и болта M8
• Коаксиальный кабель 3 м 50 Ом
• Электрический шкаф 12х12 см
• термоусадка
• припаять
• штатив с отверстием для болта M8
• некоторые лего
• 2 пластиковых контейнера
• горячий клей

Электроника

• Raspberry Pi 3 или 4
• Блок питания Raspberry Pi
• сетевой кабель
• удлинитель usb (длиной не менее 40 см)
• блок питания raspberry pi
• Ардуино Нано
• Датчик DHT11
• Геркон
• поворотный энкодер
• зуммер
• Нооэлец НЭСДР мини

Инструменты

• дрель
• столовая пила
• паяльник
• легче
• набор отверток
• пистолет для горячего клея

Шаг 1: Сборка антенны

Крест

Сделайте 2 деревянных бруска длиной 54,2 см. Просверлите отверстие посередине для болта M8 и установите две детали крест-накрест. Затем сделайте 4 куска по 4 см и пропилите один конец под углом 45 градусов. Прикрутите их поверх концов креста. Это сделает концы на одном уровне. В центре каждого конца просверлите отверстие достаточно большого размера для вашего коаксиального кабеля. Теперь отметьте угол 30 от вертикали. На этот угол установите 2 держателя для трубок прибл. 1,5 см от центра. При желании можно просверлить в крестовине отверстия, чтобы сделать ее светлее.

Алюминиевые диполи

Отрежьте 8 алюминиевых трубок диаметром 50 см. 2 трубки образуют 1 диполь.

Резка коаксиального кабеля

Отрежьте два куска коаксиального кабеля по 36 см. Отрежьте еще 2 части, на этот раз длиной 72 см. Отрежьте еще один кусок 60 см, это будет основная леска к приемнику.

Установите коаксиальные кабели одинаковой длины напротив друг друга. Стороны с 36-сантиметровым коаксиальным кабелем - это диполи 1 и 2, стороны с 72-сантиметровыми диполями 3 и 4.

Зачистите концы коаксиального кабеля для пайки. Приемник SDR поставляется с собственной антенной и коаксиальным кабелем, перерезайте провод на его разъеме. Позже мы припаиваем его к нашему основному коаксиальному кабелю, формируя нашу собственную антенну.

Проводка

На концах креста подключите жилу коаксиального кабеля к верхней части диполя, экранирование идет к нижней части. В центре припаиваем экранирующие элементы диполей 1 и 2 вместе. Сделайте то же самое для 3 и 4. Теперь спаяйте жилы диполей 1 и 3 вместе, то же самое для 2 и 4. Теперь у вас осталось только 2 провода.

Припаяйте жилы от диполя 1 и 3 к экрану приемной линии. Припаяйте жилы от диполей 2 и 4 к сердечнику приемной линии.

Установка креста

Поместите 2 алюминиевых U-образных профиля друг в друга. С одного конца поместите болт в центр креста сверху. Просверлите 2 отверстия в профилях и болте для установки болтов M2. Проделайте то же самое с другим болтом M8 с другой стороны профилей. Установите антенну на штатив.

Антенна завершена!

Если вы хотите, вы можете проверить свою антенну, следуя этому руководству на rtl-sdr.com.

Шаг 2: Изготовление датчиков ветра

Скорость

Вы можете найти детали и инструкции в руководстве по сборке в формате pdf. Он сделан из простых и распространенных кубиков Lego.

После того, как вы закончите сборку конструкции Lego, припаяйте два провода длиной 110 см к контактам геркона. проденьте одну из проволок через трубку со стороны балки. Затем вы сгибаете металлические ножки язычкового переключателя сверху, чтобы он надежно сидел на верхней части трубки. Затем приклейте магнит ко дну одной из тарелок, чтобы он почти не касался язычкового переключателя. Когда магнит находится над герконом, цепь должна быть замкнута. Проверьте мультиметром и при необходимости установите заново. Прикрепите балку Lego с помощью шурупа к антенне.

Направление

Датчик направления состоит из энкодера с флюгером, напечатанным на 3D-принтере. Сюда включены изобретатель и файл STL. Плотно нажмите на лопатку на оси углового энкодера. Просверлите отверстие 7 мм в пластиковом корпусе и установите датчик угла поворота. Энкодер поставляется с гайкой, которая навинчивается на пластиковую коробку. С помощью двух шурупов прикрепите коробку к одной из балок антенны.

Термоусадки

После установки используйте термоусадочную пленку, чтобы аккуратно закрыть провода. Длина должна быть 86 см, а ширина - 2,5 см.

Шаг 3: Изготовление корпуса для SDR

Для этого простого корпуса вам потребуется распилить следующие детали из фанеры:

• два 9,5x1,6 см
• два 9,5х4,2 см
• один 3х4,2 см

Возьмите одну деталь размером 9,5x1,6 и просверлите отверстие диаметром 8 мм для кабеля приемника. Это отверстие должно быть на 1,8 см ниже верха и 0,5 см сбоку (см. Рисунок). Сначала приклейте и прибейте боковые стенки (9,5х16 см) к нижней части (одна из частей 9,5х4,2 см). Затем вставьте SDR и вставьте его в отверстие в боковой стенке. Закройте корпус последней деталью 9,5х4,2 см, 3х4,2 см идет сверху.

Шаг 4: корпус для Raspberry Pi

Источник питания

Выньте плату блока питания из корпуса. Конденсатор, показанный на картинке, слишком велик для нового корпуса.

Отпаяйте его и установите удлинители (провод, старые ножки резистора и т. Д.). Припаяйте колпачок к этим удлинителям и согните его так, чтобы он плотно прилегал к корпусу. Припаяйте провода 5V и GND от платы питания к контактным площадкам на PI (показано на рисунках).

Шнуры питания проходят через отверстие в корпусе сбоку.

ЖК-дисплей

Вырежьте прямоугольное отверстие в передней крышке. Приклейте ЖК-дисплей к внутренней части горячим способом, убедившись, что контакты на ЖК-дисплее направлены вверх.

Припаяйте женские провода к черной плате и подключите их к Pi. Удалите отверстие в нижней левой части и приклейте Pi-вентилятор, чтобы втягивать воздух из этого отверстия.

DHT

Припаяйте перемычки с внутренней резьбой к датчику dht и подключите их к Pi. Приклейте датчик горячим клеем прямо под Ethernet-портом Pi, чтобы вентилятор рядом с ним обдувал датчик свежим воздухом.

Шаг 5: Программное обеспечение

Github

Все программное обеспечение доступно на Git. Убедитесь, что вы клонировали его в домашней папке вашего Pi