Meteorológiai állomás adatnaplózással: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ebben az oktatóanyagban megmutatom, hogyan készítse el az időjárás -állomás rendszert egyedül. Csak alapvető elektronikai ismeretekre, programozásra és egy kis időre van szüksége.

Ez a projekt még folyamatban van. Ez csak az első rész. A frissítések a következő egy -két hónapban kerülnek feltöltésre.

Ha bármilyen kérdése vagy problémája van, vegye fel velem a kapcsolatot az e -mail címen: [email protected]. A DFRobot által biztosított összetevők

Tehát kezdjük

1. lépés: Anyagok

A projekthez szinte minden szükséges anyag megvásárolható a DFRobot webáruházban

Ehhez a projekthez szükségünk lesz:

-Időjárás állomás készlet

-Arduino SD kártya modul

-SD kártya

-Napenergia -menedzser

-5V 1A napelem

-Néhány nylon kábelköteg

-Szerelőkészlet

-LCD kijelzö

-Kenyértábla

- Li-ion akkumulátorok (én Sanyo 3.7V 2250mAh akkumulátorokat használtam)

-Vízálló műanyag csatlakozódoboz

-Néhány vezeték

-Ellenállások (2x 10 kOhm)

2. lépés: Modulok

Ehhez a projekthez két különböző modult használtam.

Napenergia menedzser

Ez a modul két különböző tápegységgel, 3,7 V -os akkumulátorral, 4,5–6 V -os napelemmel vagy USB -kábellel táplálható.

Két különböző kimenettel rendelkezik. 5 V -os USB -kimenet, amely használható Arduino vagy más vezérlő tápellátására, és 5 V -os tüskék különböző modulok és érzékelők táplálására.

Specifikációk:

• Szolár bemeneti feszültség (SOLAR IN): 4,5V ~ 6V
• Akkumulátor bemenet (BAT IN): 3,7 V Egycellás Li-polimer/Li-ion
• Akkumulátor töltési áram (USB/SOLAR IN): 900mA Max csepptöltés, állandó áram, állandó feszültség háromfázisú töltés
• Töltési lekapcsolási feszültség (USB/SOLAR IN): 4,2 V ± 1%
• Szabályozott tápegység: 5V 1A
• Szabályozott áramellátási hatékonyság (3,7 V BAT IN): 86%@50%terhelés
• USB/napelemes töltés hatékonysága: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD modul

Ez a modul teljes mértékben kompatibilis az Arduino -val. Lehetővé teszi tömeges tárolás és adatnaplózás hozzáadását a projekthez.

Adatgyűjtésre használtam az időjárás -állomásról 16 GB -os SD -kártyával.

Specifikációk:

• Törje ki a táblát a szabványos SD és a Micro SD (TF) kártyákhoz
• Tartalmaz egy kapcsolót a flash kártyahely kiválasztásához
• Közvetlenül az Arduino -n ül
• Más mikrovezérlőkkel is használható

3. lépés: Időjárás állomás készlet

Ennek a projektnek a fő összetevője az időjárás állomás készlet. A tápellátását az Arduino 5V táplálja, vagy külső 5V -os tápegységet is használhat.

4 tűvel rendelkezik (5V, GND, TX, RX). A TXD adatport 9600 bps sebességet használ.

Az időjárás állomás készlet a következőkből áll:

• Szélmérő
• Szélkakas
• Esővödör
• Érzékelő tábla
• Rozsdamentes acél cső (30 cm) (11,81 ")
• Komponens csomag

Mérésére használható:

• Szélsebesség
• Szélirány
• A csapadék mennyisége

Beépített páratartalom- és hőmérséklet -érzékelővel rendelkezik, amely a légköri nyomást is képes mérni.

A szélmérő akár 25 m/s szélsebességet is képes mérni. A szélirány fokban jelenik meg.

További információ erről a készletről és a mintakód a következő címen található: DFRobot wiki

4. lépés: Az időjárás állomás készlet összeszerelése

Ennek a készletnek az összeszerelése meglehetősen egyszerű, de ha többet szeretne megtudni az összeszerelésről, nézze meg a készlet összeszerelésének bemutatóját.

Oktatóanyag: Az időjárás -állomás készlet összeállítása

5. lépés: Ellátás és ház

Akkumulátor:

Ehhez a projekthez 3,7 V-os lítium-ion akkumulátorokat használtam. Ebből az elemből ötször készítettem akkumulátort. Minden akkumulátor körülbelül 2250 mAh -t tartalmaz, így egy 5x -es csomag körülbelül 11250 mAh -t biztosít párhuzamosan csatlakoztatva.

Csatlakozás: Amint említettem, párhuzamosan csatlakoztattam az elemeket, mert ezzel párhuzamosan megtartja az eredeti feszültséget, de növeli az akkumulátor kapacitását. Például: Ha két 3,7 V -os 2000 mAh -s akkumulátorral rendelkezik, és párhuzamosan csatlakoztatja, akkor 3,7 V és 4000 mAh -t kap.

Ha nagyobb feszültséget szeretne elérni, akkor sorba kell kötni őket. Például: Ha két 3,7 V -os 2000 mAh -s akkumulátort sorba kapcsol, akkor 7, 4 V -os és 2000 mAh -t kap.

Napelem:

Én 5V 1A napelemet használtam. Ennek a panelnek körülbelül 5W kimeneti teljesítménye van. A kimeneti feszültség 6V -ra emelkedik. Amikor felhős időben teszteltem a panelt, a kimeneti feszültsége körülbelül 5,8-5,9 volt.

De ha teljes mértékben el szeretné látni ezt az időjárás-állomást napenergiával, akkor hozzá kell tennie 1 vagy 2 napelemet és ólomakkumulátort, vagy valami mást az energia tárolására és az ellátásra, ha nincs nap.

HÁZ:

Úgy tűnik, de a ház a rendszer egyik legfontosabb része, mert megvédi a létfontosságú alkatrészeket a külső elemektől.

Tehát a vízálló műanyag csatlakozódobozt választom. Elég nagy ahhoz, hogy elférjen benne minden alkatrész. Ez kb 19x15 cm.

6. lépés: Kábelezés és kód

Arduino:

Minden alkatrész csatlakoztatva van az Arduino -hoz.

-SD modul:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> digitális tű 9
• MISO -> digitális tű 11
• SCK -> digitális csap 12
• SS -> digitális csap 10

Időjárás állomás táblája:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX az Arduino -n
• RX -> TX az Arduino -n

Az akkumulátor közvetlenül az energiagazdálkodáshoz van csatlakoztatva (3,7 V -os akkumulátor bemenet). Csatlakoztattam az akkumulátort az Arduino analóg A0 tűjéhez is a feszültségfigyeléshez.

A napelem közvetlenül csatlakozik ehhez a modulhoz (szolár bemenet). A napelem is feszültségosztóhoz van csatlakoztatva. A feszültségosztó kimenet az Arduino analóg A1 tűjéhez van csatlakoztatva.

Csatlakoztattam is, hogy LCD kijelzőt csatlakoztathasson rá a feszültség ellenőrzéséhez. Tehát az LCD 5V -ra van csatlakoztatva, a GND és az SDA az LCD -ről az SDA -ra megy az Arduino -n, és ugyanaz az SCK -tűvel.

Az Arduino USB -kábellel csatlakozik az energiagazdálkodási modulhoz.

KÓD:

Ennek az időjárási állomásnak a kódja megtalálható a DFRobot wikiben. Az összes frissítéshez csatoltam a kódomat is.

-Ha a megfelelő szélirányt szeretné elérni a pozíciójához, manuálisan módosítania kell a programban a degressziós értékeket.

Tehát az összes adat a teszt nevű txt fájlba kerül. Ha akarja, átnevezheti ezt a fájlt. Az összes lehetséges értéket az időjárás állomásról írom, és az akkumulátor feszültségét és a napelem feszültségét is. Így láthatja, hogy milyen az akkumulátor fogyasztása.

7. lépés: Feszültség mérése és tesztelése

A projektemhez feszültségfigyelést kellett végeznem az akkumulátoron és a napelemeken.

Az akkumulátor feszültségének ellenőrzésére analóg tűt használtam. Csatlakoztam + az akkumulátorról az A0 analóg érintkezőhöz, és - az akkumulátorról a GND -re az Arduino -n. A programban az "analogRead" funkciót és az "lcd.print ()" -t használtam a feszültségérték LCD -n történő megjelenítésére. A harmadik kép az akkumulátor feszültségét mutatja. Arduino -val és multiméterrel mértem, hogy összehasonlíthassam az értéket. A két érték közötti különbség körülbelül 0,04V volt.

Mivel a napelem kimeneti feszültsége meghaladja az 5 V -ot, feszültségosztót kell készítenem. Az analóg bemenet maximum 5V bemeneti feszültséget vehet fel. Két 10 kOhm -os ellenállással készítettem. Két azonos értékű ellenállás használata pontosan a felére osztja a feszültséget. Tehát ha 5 V -ot csatlakoztat, a kimeneti feszültség körülbelül 2,5 V lesz. Ez a feszültségosztó az első képen látható. Az LCD és a multiméter feszültsége közötti különbség körülbelül 0,1-0,2 V volt

A feszültségosztó kimenetének egyenlete: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Tesztelés

Amikor mindent összekötöttem és az összes alkatrészt a házba csomagoltam, amire szükségem volt a külső teszt elvégzéséhez. Ezért kivettem az időjárás -állomást, hogy megnézzem, hogyan fog működni valódi külső körülmények között. Ennek a tesztnek a fő célja az volt, hogy megnézze, hogyan fognak működni az akkumulátorok, vagy mennyit fog lemerülni a teszt során. Míg a külső hőmérséklet körülbelül 1 ° C volt a külső hőmérséklet és körülbelül 4 ° C a házon belül.

Az akkumulátor feszültsége öt óra alatt 3,58 -ról körülbelül 3,47 -re csökkent.