Orų stotis su duomenų registravimu: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šioje pamokoje aš jums parodysiu, kaip patiems pasidaryti orų stočių sistemą. Viskas, ko jums reikia, yra pagrindinės elektronikos žinios, programavimas ir šiek tiek laiko.

Šis projektas vis dar kuriamas. Tai tik pirmoji dalis. Naujovinimai bus įkelti per kitą ar du mėnesius.

Jei turite klausimų ar problemų, galite susisiekti su manimi el. Paštu: [email protected]. Komponentai, kuriuos pateikė „DFRobot“

Taigi pradėkime

1 žingsnis: medžiagos

Beveik visas reikalingas medžiagas šiam projektui galima nusipirkti internetinėje parduotuvėje: DFRobot

Šiam projektui mums reikės:

-Oro stoties rinkinys

-Arduino SD kortelės modulis

-SD kortelė

-Saulės energijos valdytojas

-5V 1A Saulės skydelis

-Kai kurie nailoniniai kabeliai

-Montavimo komplektas

-LCD ekranas

-Bandomoji Lenta

- Ličio jonų baterijos (naudojau „Sanyo 3.7V 2250mAh“baterijas)

-Vandeniui atspari plastikinė jungčių dėžutė

-Kai kurie laidai

-Rezistoriai (2x 10kOhm)

2 žingsnis: moduliai

Šiam projektui naudojau du skirtingus modulius.

Saulės energijos valdytojas

Šis modulis gali būti maitinamas dviem skirtingais maitinimo šaltiniais, 3,7 V baterija, 4,5–6 V saulės kolektorių arba USB kabeliu.

Jis turi du skirtingus išėjimus. 5 V USB išvestis, kuri gali būti naudojama „Arduino“ar kitam valdikliui tiekti, ir 5 V kaiščiai, skirti maitinti įvairius modulius ir jutiklius.

Specifikacijos:

• Saulės įėjimo įtampa (SOLAR IN): 4,5V ~ 6V
• Baterijos įvestis (BAT IN): 3.7V Vieno elemento ličio polimeras/ličio jonas
• Akumuliatorius Įkrovimo srovė (USB/SOLAR IN): 900mA Maksimalus įkrovimo įkrovimas, pastovi srovė, nuolatinė įtampa trijų fazių įkrovimas
• Įkrovimo išjungimo įtampa (USB/SOLAR IN): 4,2 V ± 1%
• Reguliuojamas maitinimo šaltinis: 5V 1A
• Reguliuojamas maitinimo šaltinio efektyvumas (3,7 V BAT IN): 86%@50%apkrova
• USB/saulės energijos įkrovimo efektyvumas: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD modulis

Šis modulis yra visiškai suderinamas su „Arduino“. Tai leidžia prie projekto pridėti masinę saugyklą ir duomenų registravimą.

Aš jį naudoju rinkdamas duomenis iš orų stoties su 16 GB SD kortele.

Specifikacijos:

• Išardykite standartinės SD kortelės ir „Micro SD“(TF) kortelės plokštę
• Yra jungiklis, skirtas pasirinkti „flash“kortelės lizdą
• Sėdi tiesiai ant „Arduino“
• Taip pat galima naudoti su kitais mikrovaldikliais

3 veiksmas: orų stoties rinkinys

Pagrindinis šio projekto komponentas yra oro stoties rinkinys. Jį maitina 5 V iš „Arduino“arba taip pat galite naudoti išorinį 5 V maitinimą.

Turi 4 kaiščius (5V, GND, TX, RX). TXD duomenų prievadas naudoja 9600 bps.

Orų stoties rinkinį sudaro:

• Anemometras
• Vėjarodė
• Kibiras nuo lietaus
• Jutiklių lenta
• Nerūdijančio plieno kaištis (30 cm) (11,81 colio)
• Komponentų paketas

Jis gali būti naudojamas matuoti:

• Vėjo greitis
• Vėjo kryptis
• Kritulių kiekis

Jame yra įmontuotas drėgmės ir temperatūros jutiklis, kuris taip pat gali matuoti barometrinį slėgį.

Anemometras gali matuoti vėjo greitį iki 25 m/s. Vėjo kryptis rodoma laipsniais.

Daugiau informacijos apie šį rinkinį ir pavyzdinį kodą rasite: DFRobot wiki

4 žingsnis: Kaip surinkti orų stoties rinkinį

Šio rinkinio surinkimas yra gana lengvas, tačiau daugiau informacijos apie surinkimą rasite šio rinkinio surinkimo pamokoje.

Pamoka: Kaip surinkti orų stoties rinkinį

5 žingsnis: tiekimas ir būstas

Baterija:

Šiam projektui naudojau 3,7 V ličio jonų baterijas. Aš pagaminau akumuliatorių iš 5 kartų šios baterijos. Kiekviena baterija turi apie 2250 mAh, taigi 5 kartų pakuotė lygiagrečiai prijungus suteikia apie 11250 mAh.

Ryšys: Kaip jau minėjau, baterijas prijungiau lygiagrečiai, nes lygiagrečiai išlaikote pradinę įtampą, tačiau padidėja akumuliatoriaus talpa. Pavyzdžiui: Jei turite dvi 3,7 V 2000 mAh baterijas ir prijungiate jas lygiagrečiai, gausite 3,7 V ir 4000 mAh.

Jei norite pasiekti didesnę įtampą, turite juos prijungti nuosekliai. Pavyzdžiui: Jei serijiniu būdu prijungsite dvi 3,7 V 2000 mAh baterijas, gausite 7, 4 V ir 2000 mAh.

Saulės skydelis:

Aš naudoju 5V 1A saulės kolektorių. Šis skydelis turi apie 5 W išėjimo galią. Išėjimo įtampa pakyla iki 6 V. Kai aš išbandžiau skydą debesuotu oru, jo išėjimo įtampa buvo apie 5,8–5,9 V.

Bet jei norite visiškai aprūpinti šią oro stotį saulės energija, turite pridėti 1 arba 2 saulės kolektorius ir švino rūgšties akumuliatorių ar dar ką nors, kad būtų galima kaupti energiją ir tiekti stotį, kai nėra saulės.

BUSAS:

Atrodo, bet korpusas yra viena iš svarbiausių šios sistemos dalių, nes apsaugo gyvybiškai svarbius komponentus nuo išorinių elementų.

Taigi renkuosi vandeniui atsparią plastikinę jungiamąją dėžę. Jis yra pakankamai didelis, kad tilptų visi jo komponentai. Jis yra apie 19x15 cm.

6 žingsnis: laidai ir kodas

Arduino:

Visi komponentai yra prijungti prie „Arduino“.

-SD modulis:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> skaitmeninis kaištis 9
• MISO -> skaitmeninis kaištis 11
• SCK -> skaitmeninis kaištis 12
• SS -> skaitmeninis kaištis 10

Orų stoties lenta:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX „Arduino“
• RX -> TX „Arduino“

Akumuliatorius yra prijungtas tiesiai prie maitinimo šaltinio (3,7 V akumuliatoriaus įvestis). Aš taip pat prijungiau akumuliatorių prie analoginio kištuko A0 „Arduino“, kad galėčiau stebėti įtampą.

Saulės skydelis yra tiesiogiai prijungtas prie šio modulio (saulės įėjimas). Saulės skydelis taip pat prijungtas prie įtampos skirstytuvo. Įtampos skirstytuvo išėjimas yra prijungtas prie analoginio kištuko A1 „Arduino“.

Aš taip pat prijungiau, kad galėtumėte prijungti LCD ekraną, kad patikrintumėte įtampą. Taigi LCD yra prijungtas prie 5 V, GND ir SDA iš LCD eina į SDA „Arduino“ir tas pats su SCK kaiščiu.

„Arduino“yra prijungtas prie maitinimo tvarkyklės modulio USB kabeliu.

KODAS:

Šios orų stoties kodą rasite DFRobot wiki. Aš taip pat pridėjau savo kodą su visais atnaujinimais.

-Jei norite gauti tinkamą vėjo kryptį savo pozicijai, turite rankiniu būdu pakeisti degreso vertes programoje.

Taigi visi duomenys saugomi txt faile pavadinimu test. Jei norite, galite pervardyti šį failą. Aš rašau visas galimas vertes iš oro stoties, taip pat akumuliatoriaus įtampą ir saulės įtampą. Kad galėtumėte pamatyti, kaip sunaudojama baterija.

7 žingsnis: įtampos matavimas ir bandymas

Mano projektui reikėjo stebėti akumuliatoriaus ir saulės kolektorių įtampos stebėjimą.

Norėdami stebėti akumuliatoriaus įtampą, naudoju analoginį kaištį. Aš prijungiau + iš akumuliatoriaus prie analoginio kaiščio A0 ir - iš akumuliatoriaus į GND „Arduino“. Programoje aš naudoju "analogRead" funkciją ir "lcd.print ()", norėdamas rodyti įtampos vertę LCD. Trečioje nuotraukoje parodyta akumuliatoriaus įtampa. Aš išmatavau jį naudodami „Arduino“ir multimetrą, kad galėčiau palyginti vertę. Skirtumas tarp šių dviejų verčių buvo apie 0,04 V.

Kadangi saulės kolektoriaus išėjimo įtampa yra didesnė nei 5 V, man reikia įtampos daliklio. Analoginė įvestis gali įvesti ne daugiau kaip 5 V įėjimo įtampą. Aš padariau jį su dviem 10 kOhm rezistoriais. Naudojant du vienodos vertės rezistorius, įtampa padalijama tiksliai per pusę. Taigi, jei prijungsite 5 V, išėjimo įtampa bus apie 2,5 V. Šis įtampos skirstytuvas yra pirmoje nuotraukoje. Skirtumas tarp įtampos vertės LCD ir multimetre buvo apie 0,1-0,2 V.

Įtampos daliklio išėjimo lygtis yra: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testavimas

Kai viską sujungiau ir supakavau visus komponentus į korpusą, man reikėjo atlikti išorinį bandymą. Taigi išėmiau orų stotį lauke, kad pamatyčiau, kaip ji veiks realiomis lauko sąlygomis. Pagrindinis šio bandymo tikslas buvo pamatyti, kaip baterijos veiks arba kiek išsikraus šio bandymo metu. Bandant lauko temperatūra buvo apie 1 ° C lauke ir apie 4 ° C korpuso viduje.

Baterijos įtampa per penkias valandas nukrito nuo 3,58 iki maždaug 3,47.