Estació meteorològica assistida per satèl·lit: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Aquest projecte està pensat per a persones que vulguin recopilar les seves pròpies dades meteorològiques. Pot mesurar la velocitat i la direcció del vent, la temperatura i la humitat de l’aire. També és capaç d’escoltar satèl·lits meteorològics que orbiten al voltant de la Terra un cop cada 100 minuts. Més endavant utilitzaré aquest projecte per crear la meva pròpia predicció meteorològica amb IA entrenada en aquestes imatges.

Subministraments:

Materials

• Perfil d'alumini en U de 15 mm i 12 mm, 1 metre de llarg
• contraxapat
• Tubs d'alumini de 10 mm de diàmetre, 4,5 m
• 8 suports de tubs de llautó
• 8 femelles i cargols M2
• Biga de fusta de 2x4,5 cm, 1,2 m de llarg
• 2 cargols i femelles M8
• 3m 50ohm coaxial
• Caixa elèctrica de 12x12 cm
• la calor es redueix
• soldar
• trípode amb forat per adaptar-se al cargol M8
• alguns llegos
• 2 envasos de plàstic
• cola calenta

Electrònica

• Raspberry Pi 3 o 4
• Alimentació Raspberry Pi
• cable ethernet
• cable d'extensió USB (almenys 40 cm de llarg)
• font d'alimentació raspberry pi
• Arduino Nano
• Sensor DHT11
• interruptor de canya
• codificador rotatiu
• zumbador
• Nooelec NESDR mini

Eines

• trepant
• serra de taula
• soldador
• més lleuger
• conjunt de tornavisos
• pistola de cola calenta

Pas 1: construir l’antena

La creu

Feu 2 trossos de fusta de 54,2 cm de llarg. Practicar un forat al centre per obtenir un pern M8 i muntar les dues peces en una creu. A continuació, feu 4 trossos de 4cm de llarg i heu vist un extrem amb un angle de 45 graus. Col·loqueu-los a sobre dels extrems de la creu. D’aquesta manera, els extrems quedaran a ras els uns amb els altres. Al centre de cada extrem, practiqueu un forat prou gran per al cable coaxial. Marqueu ara un angle de 30 respecte a la vertical. En aquest angle muntar 2 suports de tub aprox. 1,5 cm del centre. Si voleu, podeu fer forats a la creu per fer-la més lleugera.

Dipols d'alumini

Tallar 8 tubs d'alumini de 50 cm. 2 tubs formen 1 dipol.

Tallant el coaxial

Talla dos trossos de 36cm de coaxial. Talleu 2 peces més aquesta vegada amb una longitud de 72cm. Talla una peça de 60 cm més, aquesta serà la línia principal del receptor.

Munteu els cables coaxials amb la mateixa longitud oposats. Els costats amb 36 cm de coaxial són dipols 1 i 2, els costats amb dipols de 72 cm 3 i 4.

Tireu els extrems del coaxial per soldar. El receptor SDR ve amb la seva pròpia antena i coaxial, talla el cable al seu connector. Més tard, el soldem a la nostra antena principal coaxial.

Cablejat

Als extrems de la creu, connecteu el nucli del coaxial a la part superior del dipol, el blindatge passa a la part inferior. Al centre, soldeu el blindatge dels dipols 1 i 2 junts. Feu el mateix per al 3 i el 4. Ara soldeu els nuclis dels dipols 1 i 3 junts, igual per al 2 i el 4. Ara només us queden 2 cables.

Soldeu els nuclis des del dipol 1 i 3 fins al blindatge de la línia receptora. Soldar els nuclis des dels dipols 2 i 4 fins al nucli de la línia receptora.

Muntant la creu

Col·loqueu els dos perfils en U d’alumini. En un extrem, col·loqueu el parabolt al centre de la creu a la part superior. Practicar 2 forats a través dels perfils i el cargol per ajustar-los als cargols M2. Feu el mateix amb l’altre cargol M8 de l’altra banda dels perfils. Col·loqueu l’antena al trípode.

S'ha completat l'antena!

Si voleu, podeu provar l'antena seguint aquest tutorial a rtl-sdr.com.

Pas 2: fabricació dels sensors de vent

Velocitat

Podeu trobar les parts i les instruccions a la guia de construcció en pdf. Està fet de maons Lego simples i comuns.

Un cop hàgiu acabat de construir l’estructura de Lego, soldeu dos cables de 110 cm de llarg als passadors de l’interruptor de canya. enfileu un dels cables a través del tub al costat de la biga. A continuació, doblegueu les potes metàl·liques de l'interruptor de canya a la part superior perquè quedi ben fixat a la part superior del tub. A continuació, enganxeu l’imant a la part inferior d’un dels plats perquè amb prou feines toqui l’interruptor de canya. Sempre que l'imant estigui per sobre de l'interruptor de canya, el circuit s'ha de tancar. Proveu amb un multímetre i torneu-lo a instal·lar si cal. Connecteu el feix de Lego amb un cargol de fusta a l’antena.

Direcció

El sensor de direcció consisteix en un codificador rotatiu amb una veleta impresa en 3D. Aquí s’inclou l’inventor i el fitxer STL. Premeu fermament la paleta a l'eix del codificador rotatiu. Practicar un forat de 7 mm en una caixa de plàstic i muntar el codificador rotatiu pensat. El codificador ve amb una femella que es cargola a la part superior de la caixa de plàstic. Utilitzeu dos cargols de fusta per muntar la caixa en un dels feixos de l’antena.

La calor es redueix

Un cop muntat, utilitzeu la calor per reduir els cables. La longitud ha de ser de 86 cm i l’amplada de 2,5 cm.

Pas 3: elaboració del recinte per al SDR

Per a aquest recinte senzill, haureu de serrar aquestes peces de fusta contraxapada:

• dos 9,5x1,6 cm
• dos 9,5x4,2 cm
• un de 3x4,2 cm

Agafeu una peça de 9,5x1,6 i practiqueu un forat de 8 mm per al cable del receptor. Aquest forat hauria d’estar a 1,8 cm per sota de la part superior i a 0,5 cm del costat (veure imatge). Enganxeu primer i claveu les parets laterals (9,5x,16 cm) a la part inferior (una de les peces de 9,5x4,2 cm). A continuació, introduïu el SDR i connecteu-lo pel forat de la paret lateral. Tanqueu el recinte amb la darrera part de 9,5x4,2 cm, la part superior de 3x4,2 cm.

Pas 4: recinte del Raspberry Pi

Font d'alimentació

Traieu la font d'alimentació de la carcassa. El condensador que es mostra a la imatge és massa gran per adaptar-se al nou cas.

Dessoldeu-lo i col·loqueu extensions (filferro, potes de resistència velles,..). Soldeu el tap a aquestes extensions i doblegueu-lo perquè quedi ben ajustat a la caixa. Soldeu els cables de 5V i GND des de la placa de corrent fins als coixinets del PI (es mostra a les imatges).

Els cables d'alimentació s'adapten al forat de la caixa lateral.

LCD

Talleu un forat rectangular a la tapa frontal. Enganxeu el lcd en calent cap a l'interior i assegureu-vos que els passadors del lcd estiguin cap amunt.

Soldeu els cables femella a la placa negra i connecteu-los al Pi. Traieu el forat de la part inferior esquerra i enganxeu el ventilador Pi per aspirar l’aire d’aquest forat.

DHT

Soldeu els cables del pont femení al sensor dht i connecteu-los al Pi. Enganxeu el sensor just a sota del port Ethernet del Pi, de manera que el ventilador que hi ha al costat bufa aire fresc sobre el sensor.

Pas 5: programari

Github

Tot el programari està disponible a Git. Assegureu-vos de clonar-lo a la carpeta inicial del vostre Pi