Метеостанция: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Вы когда-нибудь чувствовали себя некомфортно во время светской беседы? Нужны крутые вещи, о которых можно поговорить (ладно, похвастаться)? Что ж, у нас есть то, что вам нужно! Это руководство позволит вам построить и использовать свою собственную метеостанцию. Теперь вы можете уверенно заполнить любую неловкую тишину обновлениями температуры, давления, влажности, высоты и скорости ветра. Когда вы завершите этот аккуратный проект, вы больше никогда не будете прибегать к вежливому выражению «погода была хорошей».

Наша метеостанция полностью укомплектована водонепроницаемой коробкой с различными датчиками, которые записывают различные естественные измерения и сохраняют их все на одной SD-карте. Arduino Uno используется для простого программирования метеостанции, чтобы она могла работать удаленно. Кроме того, в систему можно добавить или интегрировать любое количество датчиков, чтобы придать ей набор различных функций. Мы решили использовать различные датчики от Adafruit: мы использовали датчик температуры и влажности DHT22, датчик атмосферного давления и высоты BMP280 и датчик скорости ветра анемометра. Нам пришлось загрузить несколько библиотек кодов в дополнение к составлению нескольких разных кодов, чтобы все наши датчики работали вместе и регистрировали данные на SD-карте. Ссылки на библиотеки прокомментированы в нашем коде.

Шаг 1. Соберите материалы

• Ардуино Уно
• Протоборд
• Батарея 9В
• Датчик скорости ветра Adafruit Anemometer
• Водонепроницаемый корпус
• Датчик атмосферного давления и высоты Adafruit BMP280
• Датчик температуры и влажности Adafruit DHT22
• Щит регистрации собранных данных Adafruit
• Горячий клей

На этом этапе важно просто убедиться, что ваш Arduino работает и его можно программировать с вашего компьютера. Мы также припаяли все наши компоненты к макетной плате, но макетную плату также можно использовать для подключения датчика к Arduino. Наша макетная плата сделала все наши соединения постоянными и упростила размещение компонентов, не беспокоясь о том, что они будут неуместны.

Шаг 2. Добавьте регистратор данных

Этот шаг очень простой. Все, что вам нужно сделать для выполнения этого шага, - это установить регистратор данных на место. Он помещается прямо на Arduino Uno.

Чтобы регистратор данных действительно регистрировал данные, требуется некоторое кодирование. Регистратор записывает данные на SD-карту, которая вставляется в экран и может быть снята и подключена к компьютеру. Одна из полезных функций кода - это использование отметки времени. Часы записывают день, месяц и год в дополнение к секундам, минутам и часам (если они подключены к батарее). Нам нужно было установить это время в коде при запуске, но регистратор данных сохраняет время, пока подключен аккумулятор на его плате. Это означает, что часы не сбрасываются!

Шаг 3: Настройте датчик температуры и влажности

1. Подключите первый контакт (красный) датчика к контакту 5V на Arduino.
2. Подключите второй контакт (синий) к цифровому контакту на Arduino (мы вставляем наш в контакт 6).
3. Подключите четвертый контакт (зеленый) к земле Arduino.

Датчику Adafruit, который мы использовали, нужен только один цифровой вывод на Arduino для сбора данных. Этот датчик является емкостным датчиком влажности. Это означает, что он измеряет относительную влажность с помощью двух металлических электродов, разделенных пористым диэлектрическим материалом между ними. Когда вода попадает в поры, емкость изменяется. Чувствительная к температуре часть датчика представляет собой простой резистор: сопротивление изменяется при изменении температуры (так называемый термистор). Хотя это изменение является нелинейным, его можно преобразовать в показание температуры, которое записывается нашим экраном регистратора данных.

Шаг 4: Настройте датчик давления и высоты

1. Контакт Vin (красный) подключается к контакту 5V на Arduino.
2. Второй контакт ни к чему не подключен
3. Контакт GND (черный) подключен к земле на Arduino.
4. Контакт SCK (желтый) идет к контакту SCL на Arduino.
5. Пятый контакт не подключен
6. Вывод SDI (синий) подключен к выводу SDA Arduino.
7. Седьмой контакт не подключен и не изображен на схеме

Вывод Vin регулирует напряжение на самом датчике и понижает его с входного 5 В до 3 В. Контакт SCK или SPI Clock Pin - это входной контакт датчика. Вывод SDI - это вывод последовательных данных, который передает информацию от Arduino к датчику. На схеме Arduino и макетной платы изображенный датчик давления и высоты не соответствовал той модели, которую мы использовали. Однако на один вывод меньше, способ его подключения такой же, как и у самого датчика. Способ соединения штырей отражает штыри на датчике и должен обеспечивать адекватную модель для настройки датчика.

Шаг 5: Настройте анемометр

1. Красная линия питания от анемометра должна быть подключена к контакту Vin на Arduino.
2. Черная линия заземления должна быть подключена к земле на Arduino.
3. Синий провод (в нашей схеме) был подключен к выводу А2

Важно учитывать, что для работы анемометра требуется питание от 7 до 24 В. Вывод 5V на Arduino просто не поможет. Итак, в Arduino необходимо подключить батарею на 9 В. Он напрямую подключается к контакту Vin и позволяет анемометру использовать более мощный источник питания. Анемометр измеряет скорость ветра, создавая электрический ток. Чем быстрее он вращается, тем больше энергии и, следовательно, больше тока у источников анемометра. Arduino может преобразовывать получаемый электрический сигнал в скорость ветра. Программа, которую мы закодировали, также выполняет необходимое преобразование, чтобы получить скорость ветра в милях в час.

Шаг 6: проверьте схему и выполните несколько тестов

На фото выше наша полная принципиальная схема. Датчик температуры - это белый четырехконтактный датчик в центре платы. Датчик давления представлен красным датчиком справа. Хотя он не совсем соответствует датчику, который мы использовали, контакты / соединения будут совпадать, если вы выровняете их слева направо (на датчике, который мы использовали, на один контакт больше, чем на схеме). Провода анемометра соответствовали цветам, которые мы назначили им на схеме. Кроме того, мы добавили батарею 9 В к черному разъему для батареи в нижнем левом углу диаграммы на Arduino.

Чтобы проверить метеостанцию, попробуйте подышать датчиком температуры и влажности, поверните анемометр и возьмите данные в верхней и нижней части высокого здания / холма, чтобы проверить, собирают ли данные датчик температуры, анемометр и датчик давления / высоты.. Попробуйте вынуть SD-карту и подключить ее к устройству, чтобы убедиться, что измерения были записаны правильно. Надеюсь, все идет гладко. Если нет, дважды проверьте все свои подключения. В качестве резервного плана попробуйте проверить код и посмотреть, были ли сделаны какие-либо ошибки.

Шаг 7: разместите все компоненты

Пришло время сделать его похожим на настоящую метеостанцию. Мы использовали водонепроницаемую коробку Outdoor Products для размещения нашей схемы и большинства компонентов. В нашей коробке уже была дырка сбоку с пенетратором и резиновой прокладкой. Это позволило нам пропустить датчик температуры и провода анемометра за пределы коробки через отверстие, просверленное в пенетраторе и заделанное эпоксидной смолой. Чтобы решить проблему размещения датчика давления внутри коробки, мы просверлили небольшие отверстия в самом низу коробки и поставили подступенки на каждом углу дна, чтобы датчик оставался выше уровня земли.

Для гидроизоляции проводов, соединяющих анемометр и датчик температуры с основной платой, мы использовали термоусадочную ленту для герметизации любых соединений. Мы разместили датчик температуры под коробкой и прикрепили его (мы просто не хотели, чтобы тонированный пластик задерживал тепло и давал нам ложные показания температуры).

Это не единственный вариант жилья, но он определенно подойдет для интересного проекта.

Шаг 8: Наслаждайтесь своей личной маленькой метеостанцией

А теперь самое интересное! Возьмите с собой метеостанцию, установите ее за окном или делайте все, что захотите. Хотите отправить его на метеозонд? Ознакомьтесь с нашим следующим руководством!