Estació meteorològica gràfica: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Sempre heu volgut tenir una estació meteorològica gràfica? I amb sensors precisos? Potser aquest projecte és alguna cosa per a vosaltres. Amb aquesta estació meteorològica es pot veure el que "fa" el temps. Per exemple, les temperatures poden augmentar o baixar. Des d’un termòmetre normal no és possible veure la història de la temperatura. Amb aquesta estació meteorològica teniu un historial de 26 hores, que es mostra a més de 320 píxels d’una pantalla TFT. Cada 5 minuts s’afegeix un píxel al gràfic que us permetrà veure si té una tendència ascendent o descendent. Això es fa per a la temperatura, la humitat, la pressió de l’aire i el CO2 en diferents colors. També s’inclou la temperatura exterior sense fils. D’aquesta manera es pot “predir” el temps en funció del que fa la pressió de l’aire.

Les estacions meteorològiques normals tenen uns sensors poc precisos. Per exemple, per a la temperatura normalment tenen una precisió de +/- 2 graus. Per a aquesta estació meteorològica s’utilitzen sensors més precisos. El sensor de temperatura HDC1080 té una precisió de +/- 0,2 graus, que és molt millor. El mateix per a la humitat i la pressió de l’aire.

A la part superior de la pantalla TFT es mostren i actualitzen les mesures dels sensors cada 5 segons. Aquestes mesures també estan disponibles a través de RS232.

Principals característiques:

• Gràfics de diferents colors per reconèixer les tendències
• Sensors precisos de temperatura, humitat i pressió de l’aire.
• Les dades de calibratge de fàbrica i la temperatura del sensor es llegeixen des dels sensors quan sigui possible i s’apliquen al codi per obtenir les mesures més precises.
• Les temperatures estan disponibles en centígrads (per defecte) o Fahrenheit.
• Temperatura exterior mitjançant mòdul sense fils (opcional)
• Interfície RS232 per a control remot.
• Bon disseny petit (fins i tot la meva dona ho tolera a la nostra sala d'estar;-)

Espero que us agradi examinar les condicions meteorològiques igual que a mi!

Pas 1: parts

1 x mòdul TFT de 2,8 polzades sense panell tàctil ILI9341 IC IC 240 (RGB) * 320 SPI Interface

1 x Microchip 18f26k22 microcontrolador PDIP de 28 PIN

1 mòdul HDC1080, sensor d'humitat digital d'alta precisió GY-213V-HDC1080 amb sensor de temperatura

1 x GY-63 MS5611 Mòdul de sensor d’altura atmosfèrica d’alta resolució IIC / SPI

1 x sensor de CO2 infraroig MH-Z19 per a monitor de CO2

1 x (opcional) NRF24L01 + mòduls sense fils PA + LNA (amb antena)

1 x 5 V a 3,3 V CC-CC reduïts mòdul Buck AMS1117 800MA

1 x condensador ceràmic 100nF

2 x Tauler acrílic de 6 * 12 cm de gruix 5 mm o 100 * 100 mm de gruix 2 mm

1 x connector micro USB seient de 5 pines Jack micro usb DIP4 potes Quatre potes Inserció mini seient placa USB

1 x Adaptador de carregador de paret de CA per a mòbils UE USB negre universal per a telèfons Android

1 x PCB de doble cara.

Alguns separadors / cargols de niló M3

-

Per a temperatura exterior (opcional)

1 x Microchip 16f886 microcontrolador PDIP de 28 pins

1 x Sensor de temperatura a prova de temperatura impermeable DS18b20 Paquet d'acer inoxidable-filferro de 100cm

1 x 4k7 resistència

1 x Mòdul sense fils NRF24L01 +

1 x condensador ceràmic 100nF

1 x tauler de prototip de PCB

1 x 85x58x33mm Funda transparent impermeable amb tapa de cable electrònic de caixa per a projectes

1 x suport de caixa d'emmagatzematge de caixes de bateries de plàstic amb cables per a 2 X AA 3.0V 2AA

2 x bateria AA

Pas 2: PCB

He utilitzat un PCB de doble cara per a aquest projecte. Els fitxers Gerber estan disponibles. Aquest PCB s’adapta a la part posterior de la pantalla TFT. El sensor de temperatura està muntat a la part posterior per evitar l'escalfament del circuit. Connecteu el NRF24L01 + de la següent manera al microcontrolador:

pin 2 - CSN de NRF24L01 +

pin 8 - GND de NRF24L01 +

pin 9 - CE de NRF24L01 +

pin 22 - SCK de NRF24L01 +

pin 23 - MISO de NRF24L01 +

pin 24 - MOSI de NRF24L01 +

pin 20 - VCC de NRF24L01 +

n.c - IRQ de NRF24L01 +

Pas 3: temperatura exterior

El microcontrolador 16f886 s’utilitza per llegir el sensor de temperatura DS18B20 cada 5 minuts. Aquesta temperatura es transmet a través del mòdul sense fils NRF24L01 +. Aquí és suficient un prototip de placa de control de PCB. Utilitzeu la configuració següent del pin del microcontrolador:

pin 2 - CSN de NRF24L01 +

pin 8 - GND

pin 9 - CE de NRF24L01 +

pin 14 - SCK de NRF24L01 +

pin 15 - MISO de NRF24L01 +

pin 16 - MOSI de NRF24L01 +

pin 20 - +3 volts de les bateries AA

pin 21 - IRQ de NRF24L01 +

pin 22 - Dades DS18B20 (utilitzeu una resistència 4k7 com a pull up)

Pas 4: sortida RS232

Cada 5 segons, les mesures es proporcionen mitjançant RS232 al pin 27 (9600 baud). Podeu connectar aquesta interfície a l’ordinador i utilitzar un programa terminal (per exemple, Putty) per obtenir les dades. Us permet utilitzar les mesures amb altres finalitats.

Pas 5: Codi

Els sensors utilitzats en aquest projecte utilitzen diferents interfícies del microcontrolador 18f26k22. També ho és la primera interfície en sèrie que utilitza el sensor de CO2 MH-Z19. Aquesta interfície està configurada en 9600 baud. La segona interfície sèrie d’aquest microcontrolador s’utilitza per proporcionar les mesures del sensor al pin 27 cada 5 segons perquè pugueu connectar-lo a l’ordinador (també està definit a 9600 baud). El sensor de temperatura / humitat HDC1080 i el sensor de pressió d’aire MS5611 funcionen a la interfície i2c. La pantalla TFT i el mòdul sense fils NRF24L01 + funcionen a la mateixa interfície SPI configurada a 8 Mhz. El microcontrolador 18f26k22 està configurat a 64 Mhz. Per defecte, les temperatures són en centígrads. En connectar el pin 21 a terra s’obté la temperatura en Fahrenheit. Gràcies a Achim Döbler per la seva biblioteca gràfica µGUI i a Harry W (1and0) per la seva solució de 64 bits.

El microcontrolador 16f886 s’utilitza per mesurar la temperatura exterior. El sensor de temperatura DS18B20 es llegeix cada 5 minuts (aquí s’utilitza un protocol d’un cable) i es transmet amb la interfície SPI a través del mòdul sense fils NRF24L01 +. La majoria de les vegades aquest microcontrolador està en mode de poca energia per estalviar bateries. Per descomptat, també s’admeten temperatures negatives. Si no s'utilitza aquesta funció de temperatura exterior, no apareixerà a la pantalla TFT, de manera que és opcional.

Per programar els microcontroladors 18f26k22 i 16f886 cal un programador pickit3. Podeu utilitzar el programari gratuït de programació Microchip IPE (no oblideu establir VDD a 3,0 volts i marqueu la casella de selecció "Circuit objectiu de potència des de l'eina" al menú "Opcions ICSP" al menú "Potència").

Pas 6: impressió de mapes de temps

Una impressió de mapes de temps de com són aproximadament 15 hores de vigilància del temps. La boira blanca a la pantalla no hi és a la realitat.

• En vermell la temperatura interior
• En taronja la temperatura exterior
• En blau la humitat
• En verd la pressió de l'aire
• En groc el CO2

Pas 7: gaudiu

Gaudeix d’aquest projecte !!

Però, en principi, és força equivocat intentar fundar una teoria només sobre magnituds observables. En realitat passa tot el contrari. És la teoria la que decideix què podem observar.

~ Albert Einstein a Física i més enllà de Werner Heisenberg pàg. 63