Графическая метеостанция: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Всегда хотели иметь графическую метеостанцию? А с точными датчиками? Может быть, этот проект что-то для вас. С помощью этой метеостанции вы можете видеть, что «делает» погода. Например, температура может повышаться или понижаться. С помощью обычного термометра невозможно просмотреть историю температуры. С этой метеостанцией у вас есть история 26 часов, отображаемая на TFT-дисплее более 320 пикселей. Каждые 5 минут на график добавляется пиксель, который позволит вам увидеть, есть ли у него восходящий или падающий тренд. Это сделано для температуры, влажности, атмосферного давления и CO2 в разных цветах. Наружная температура также включена в беспроводной. Таким образом, вы можете «предсказать» погоду на основе давления воздуха.

Обычные метеостанции имеют неточные датчики. Например, для температуры они обычно имеют точность +/- 2 градуса. Для этой метеостанции используются более точные датчики. Датчик температуры HDC1080 имеет точность +/- 0,2 градуса, что намного лучше. То же самое для влажности и давления воздуха.

В верхней части TFT-дисплея отображаются измерения датчиков, которые обновляются каждые 5 секунд. Эти измерения также доступны через RS232.

Основные особенности:

• Графики разного цвета для распознавания тенденций
• Точные датчики температуры, влажности и давления воздуха.
• Данные заводской калибровки и температура датчика считываются с датчиков, где это возможно, и применяются в коде для получения наиболее точных измерений.
• Температуры доступны в градусах Цельсия (по умолчанию) или Фаренгейта.
• Наружная температура через беспроводной модуль (опция)
• Интерфейс RS232 для удаленного мониторинга.
• Симпатичный небольшой дизайн (даже жена терпит это в нашей гостиной;-)

Надеюсь, вам понравится изучать погодные условия так же, как и мне!

Шаг 1: Детали

1 x TFT-модуль 2,8 дюйма без сенсорной панели ILI9341 Drive IC 240 (RGB) * 320 SPI интерфейс

1 x микроконтроллер Microchip 18f26k22 28-PIN PDIP

1 модуль HDC1080, высокоточный цифровой датчик влажности GY-213V-HDC1080 с датчиком температуры

1 x GY-63 MS5611 Модуль датчика атмосферной высоты с высоким разрешением IIC / SPI

1 x MH-Z19 инфракрасный датчик CO2 для монитора CO2

1 x (опционально) беспроводные модули NRF24L01 + PA + LNA (с антенной)

1 x 5 В до 3,3 В DC-DC понижающий модуль источника питания AMS1117 800MA

1 х керамический конденсатор 100 нФ

2 x акриловая доска 6 * 12 см толщиной 5 мм или 100 * 100 мм толщиной 2 мм

1 x разъем Micro USB 5-контактный разъем для сиденья Micro usb DIP4 ножки Четыре ножки Вставная пластина для сиденья mini usb разъем

1 X Черный Универсальный Телефон Android Micro USB ЕС Plug Travel AC Настенное Зарядное Устройство Адаптер Для Телефонов Android

1 двусторонняя печатная плата.

Некоторые нейлоновые прокладки / винты M3

-

Для наружной температуры (опция)

1 x Microchip 16f886 микроконтроллер 28-контактный PDIP

1 x водонепроницаемый датчик температуры датчика температуры DS18b20 Пакет из нержавеющей стали-провод 100 см

1 x 4k7 резистор

1 x NRF24L01 + беспроводной модуль

1 х керамический конденсатор 100 нФ

1 x макет печатной платы прототипа

1 x 85x58x33 мм водонепроницаемая прозрачная крышка пластиковый корпус для электронного кабеля

1 x Пластиковый держатель для ящика для хранения батарейного отсека с проводами для 2 X AA 3.0V 2AA

2 батарейки типа АА

Шаг 2: печатная плата

В этом проекте я использовал двухстороннюю печатную плату. Файлы Gerber доступны. Эта печатная плата устанавливается на задней панели TFT-дисплея. Датчик температуры установлен сзади, чтобы предотвратить нагрев контура. Подключите NRF24L01 + к микроконтроллеру следующим образом:

пин 2 - ДНС NRF24L01 +

контакт 8 - GND NRF24L01 +

вывод 9 - CE NRF24L01 +

пин 22 - SCK NRF24L01 +

вывод 23 - MISO из NRF24L01 +

пин 24 - MOSI NRF24L01 +

пин 20 - VCC NRF24L01 +

n.c - IRQ NRF24L01 +

Шаг 3: Наружная температура

Микроконтроллер 16f886 используется для считывания показаний датчика температуры DS18B20 каждые 5 минут. Эта температура передается через беспроводной модуль NRF24L01 +. Здесь достаточно прототипа макета печатной платы. Используйте следующую конфигурацию выводов микроконтроллера:

пин 2 - ДНС NRF24L01 +

контакт 8 - GND

вывод 9 - CE NRF24L01 +

пин 14 - SCK NRF24L01 +

пин 15 - MISO NRF24L01 +

пин 16 - MOSI NRF24L01 +

пин 20 - +3 вольта батарейки АА

вывод 21 - IRQ NRF24L01 +

контакт 22 - данные DS18B20 (используйте резистор 4k7 в качестве подтягивающего)

Шаг 4: выход RS232

Каждые 5 секунд измерения предоставляются через RS232 на выводе 27 (9600 бод). Вы можете подключить этот интерфейс к своему компьютеру и использовать терминальную программу (например, Putty) для получения данных. Это позволяет использовать измерения для других целей.

Шаг 5: Код

Датчики, используемые в этом проекте, используют разные интерфейсы микроконтроллера 18f26k22. Это первый последовательный интерфейс, используемый датчиком CO2 MH-Z19. Этот интерфейс установлен на 9600 бод. Второй последовательный интерфейс этого микроконтроллера используется для обеспечения измерений датчика на выводе 27 каждые 5 секунд, чтобы вы могли подключить его к компьютеру (также установлен на 9600 бод). Датчик температуры / влажности HDC1080 и датчик давления воздуха MS5611 работают по интерфейсу i2c. TFT-дисплей и беспроводной модуль NRF24L01 + работают на одном интерфейсе SPI, настроенном на 8 МГц. Сам микроконтроллер 18f26k22 настроен на 64 МГц. По умолчанию температура указывается в градусах Цельсия. Подключив контакт 21 к земле, вы получите температуру в градусах Фаренгейта. Спасибо Ахиму Дёблеру за его графическую библиотеку µGUI и Гарри У (1and0) за его 64-битное решение.

Микроконтроллер 16f886 используется для измерения наружной температуры. Датчик температуры DS18B20 считывается каждые 5 минут (здесь используется однопроводный протокол) и передается через интерфейс SPI через беспроводной модуль NRF24L01 +. Большую часть времени этот микроконтроллер находится в режиме низкого энергопотребления для экономии батарей. Конечно, поддерживаются и отрицательные температуры. Если эта функция температуры наружного воздуха не используется, она не будет отображаться на экране TFT, поэтому она не является обязательной.

Для программирования микроконтроллеров 18f26k22 и 16f886 вам понадобится программатор pickit3. Вы можете использовать бесплатное программное обеспечение для программирования Microchip IPE (не забудьте установить VDD на 3,0 вольта и установить флажок «Power Target Circuit from Tool» в «ICSP Options» в меню «Power»).

Шаг 6. Отпечатки с временным интервалом

Временное представление о том, как выглядят примерно 15 часов мониторинга погоды. На самом деле белой дымки на дисплее нет.

• В красном цвете внутренняя температура
• Оранжевым цветом - наружная температура.
• В синей влажности
• Зеленым - давление воздуха.
• В желтом co2

Шаг 7: наслаждайтесь

Наслаждайтесь этим проектом !!

Но в принципе неправильно пытаться основывать теорию только на наблюдаемых величинах. На самом деле происходит прямо противоположное. Именно теория решает, что мы можем наблюдать.

~ Альберт Эйнштейн в «Физике и за ее пределами» Вернера Гейзенберга с. 63