Meteoroloģiskā stacija: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Vai kādreiz jutāties neērti sarunu laikā? Nepieciešamas foršas lietas, par kurām runāt (labi, lielīties)? Nu mums ir tas priekš jums! Šī apmācība ļaus jums izveidot un izmantot savu laika apstākļu staciju. Tagad jūs varat droši aizpildīt jebkuru neērto klusumu, atjauninot informāciju par temperatūru, spiedienu, mitrumu, augstumu un vēja ātrumu. Kad esat pabeidzis šo veiklo projektu, jūs nekad vairs neizmantosit mīlošo, "laiks bija jauks".

Mūsu laika stacija ir pilnībā aprīkota ūdensnecaurlaidīgā kastē ar dažādiem sensoriem, kas reģistrē dažādus dabiskos mērījumus un saglabā tos visus vienā SD kartē. Arduino Uno tiek izmantots, lai viegli kodētu laika staciju, lai tā varētu strādāt attālināti. Turklāt sistēmai var pievienot vai integrēt jebkuru sensoru skaitu, lai nodrošinātu tai dažādu funkciju klāstu. Mēs nolēmām izmantot dažādus Adafruit sensorus: mēs izmantojām DHT22 temperatūras un mitruma sensoru, BMP280 barometriskā spiediena un augstuma sensoru un anemometra vēja ātruma sensoru. Mums bija jālejupielādē vairākas kodu bibliotēkas, kā arī jāsaliek kopā dažādi kodi, lai visi mūsu sensori darbotos kopā un reģistrētu datus SD kartē. Saites uz bibliotēkām ir komentētas mūsu kodā.

1. darbība: apkopojiet materiālus

• Arduino Uno
• Protoboard
• 9V akumulators
• Adafruit anemometra vēja ātruma sensors
• Ūdensnecaurlaidīgs korpuss
• Adafruit BMP280 barometriskā spiediena un augstuma sensors
• Adafruit DHT22 temperatūras un mitruma sensors
• Adafruit samontētais datu reģistrēšanas vairogs
• Karstā līme

Šajā solī ir svarīgi tikai pārliecināties, ka jūsu Arduino darbojas un vai to var ieprogrammēt no datora. Mēs arī galu galā pielodējām visus mūsu komponentus protoboardā, taču, lai savienotu sensoru ar Arduino, var izmantot arī maizes dēli. Mūsu protoboards padarīja visus mūsu savienojumus pastāvīgus un atviegloja komponentu izvietošanu, neuztraucoties par to izgrūšanu no vietas.

2. darbība: pievienojiet datu reģistrētāju

Šis solis ir viegli izpildāms. Viss, kas jums jādara, lai veiktu šo darbību, ir nofiksēt datu reģistrētāju savā vietā. Tas iederas tieši virs Arduino Uno.

Lai datu reģistrētājs faktiski reģistrētu datus, ir nepieciešama kodēšana. Reģistrētājs reģistrē datus SD kartē, kas ietilpst vairogā un kuru var noņemt un pievienot datoram. Viena noderīga koda iezīme ir laika zīmoga izmantošana. Laika pulkstenis papildus otrajai, minūtei un stundai reģistrē dienu, mēnesi un gadu (ja vien tas ir pievienots akumulatoram). Mums bija jāiestata šis laiks kodā, kad sākām, bet datu reģistrētājs saglabā laiku, kamēr ir pievienots tā paneļa akumulators. Tas nenozīmē pulksteņa atiestatīšanu!

3. darbība: iestatiet temperatūras un mitruma sensoru

1. Savienojiet sensora pirmo tapu (sarkano) ar Arduino 5V tapu
2. Savienojiet otro tapu (zilu) ar Arduino digitālo tapu (mēs ievietojam savējo 6. tapā)
3. Pievienojiet ceturto tapu (zaļu) pie Arduino zemes

Mūsu izmantotajam Adafruit sensoram datu vākšanai Arduino ir nepieciešama tikai viena digitālā tapa. Šis sensors ir kapacitatīvs mitruma sensors. Tas nozīmē, ka tas mēra relatīvo mitrumu ar diviem metāla elektrodiem, kurus starp tiem atdala porains dielektrisks materiāls. Kad ūdens nokļūst porās, kapacitāte tiek mainīta. Sensora temperatūras noteikšanas daļa ir vienkāršs rezistors: pretestība mainās, mainoties temperatūrai (to sauc par termistoru). Lai gan izmaiņas ir nelineāras, tās var pārvērst temperatūras rādījumā, ko reģistrē mūsu datu reģistrētāja vairogs.

4. solis: iestatiet spiediena un augstuma sensoru

1. Vin tapa (sarkana) tiek savienota ar Arduino 5V tapu
2. Otrā tapa nav savienota ar neko
3. GND tapa (melna) ir savienota ar zemi Arduino
4. SCK tapa (dzeltena) iet uz Arduino SCL tapu
5. Piektā tapa nav pievienota
6. SDI tapa (zila) ir savienota ar Arduino SDA tapu
7. Septītā tapa nav pievienota un nav parādīta diagrammā

Vin tapa regulē spriegumu pašam sensoram un samazina to no 5 V ieejas uz 3 V. SCK tapa vai SPI pulksteņa tapa ir sensora ievades tapa. SDI tapa ir sērijas dati tapā, un tā nes informāciju no Arduino uz sensoru. Arduino un maizes dēļa iestatīšanas shēmā attēlotais spiediena un augstuma sensors nebija precīzs mūsu izmantotais modelis. Tomēr ir par vienu tapu mazāk, vadu savienošanas veids ir tieši tāds pats kā faktiskā sensora vadu savienošanas veids. Tapu savienošanas veids atspoguļo sensora tapas, un tam vajadzētu nodrošināt atbilstošu modeli sensora uzstādīšanai.

5. darbība: iestatiet anemometru

1. Sarkanā elektrības līnija no anemometra ir jāpievieno Arduino Vin tapai
2. Melnajai zemējuma līnijai jābūt savienotai ar Arduino zemi
3. Zilais vads (mūsu ķēdē) bija savienots ar A2 tapu

Viena svarīga lieta, kas jāņem vērā, ir tāda, ka anemometram ir nepieciešama 7–24 V jauda. Arduino 5V tapa vienkārši to nesagriezīs. Tātad Arduino ir jāpievieno 9 V akumulators. Tas tieši savienojas ar Vin tapu un ļauj anemometram smelties no lielāka enerģijas avota. Anemometrs mēra vēja ātrumu, radot elektrisko strāvu. Jo ātrāk tas griežas, jo vairāk enerģijas un līdz ar to arī strāvas lieluma avoti. Arduino spēj pārveidot saņemto elektrisko signālu vēja ātrumā. Mūsu kodētā programma arī veic nepieciešamo pārveidošanu, lai vēja ātrumu iegūtu jūdzēs stundā.

6. darbība: pārbaudiet ķēdi un veiciet dažus testus

Augšējā attēlā ir mūsu pabeigtā shēma. Temperatūras sensors ir balts, četru pintu sensors tāfeles vidū. Spiediena sensoru attēlo sarkanais sensors labajā pusē. Lai gan tas precīzi neatbilst mūsu izmantotajam sensoram, tapas/savienojumi sakritīs, ja tos izlīdzināsit no kreisās puses uz labo (uz mūsu izmantotā sensora ir par vienu tapu vairāk nekā diagrammā). Anemometra vadi atbilda krāsām, kuras mēs tām piešķīrām diagrammā. Turklāt mēs pievienojām 9 V akumulatoru melnajam akumulatora portam Arduino diagrammas apakšējā kreisajā stūrī.

Lai pārbaudītu meteoroloģisko staciju, mēģiniet ieelpot temperatūras un mitruma sensoru, pagriezt anemometru un iegūt datus augstas ēkas/kalna augšpusē un apakšā, lai noskaidrotu, vai temperatūras sensors, anemometrs un spiediena/augstuma sensors apkopo datus. Izmēģiniet SD karti un pievienojiet to ierīcei, lai pārliecinātos, ka mērījumi ir ierakstīti pareizi. Cerams, ka viss norit gludi. Ja nē, vēlreiz pārbaudiet visus savienojumus. Rezerves plānā pārbaudiet kodu un pārbaudiet, vai nav pieļautas kļūdas.

7. solis: ievietojiet visus komponentus

Tagad ir pienācis laiks, lai tā izskatītos kā īsta laika stacija. Mēs izmantojām āra izstrādājumu ūdensnecaurlaidīgu kārbu, lai izvietotu mūsu ķēdi un lielāko daļu sastāvdaļu. Mūsu kastē jau bija caurums sānos ar iespiedēju un gumijas blīvi. Tas ļāva mums vadīt temperatūras sensoru un anemometra vadus ārpus kastes caur caurumu, kas urbts iekļūšanas ierīcē un noslēgts ar epoksīdu. Lai atrisinātu jautājumu par spiediena sensora ievietošanu kastes iekšpusē, mēs urbām nelielus caurumus pašā kastes apakšā un katrā dibena stūrī ievietojām stāvvadu, lai tas sēdētu virs zemes līmeņa.

Lai nodrošinātu ūdensnecaurlaidību vadiem, kas savieno anemometru un temperatūras sensoru ar galveno shēmu, mēs izmantojām termo sarūkošo lenti, lai noslēgtu visus savienojumus. Mēs palaidām temperatūras sensoru zem kastes un piestiprinājām to (mēs vienkārši negribējām, lai tonētā plastmasa uztvertu siltumu un sniegtu nepatiesus temperatūras rādījumus).

Šī nav vienīgā mājokļa iespēja, taču tā noteikti būs iespēja paveikt darbu jautram projektam.

8. solis: izbaudiet savu personīgo laika apstākļu staciju

Tagad ir jautrā daļa! Ņemiet līdzi savu meteostaciju, uzstādiet to ārpus loga vai dariet visu, ko vēlaties. Vai vēlaties to nosūtīt laika balonā? Iepazīstieties ar mūsu nākamo pamācību!