Estació meteorològica: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Us heu sentit mai incòmodes durant les xerrades? Necessiteu coses divertides per parlar (d’acord, presumir)? Doncs tenim la cosa per a vosaltres! Aquest tutorial us permetrà construir i utilitzar la vostra pròpia estació meteorològica. Ara podeu omplir amb seguretat qualsevol silenci incòmode amb actualitzacions sobre temperatura, pressió, humitat, altitud i velocitat del vent. Mai més no recorrereu a la anodina "El temps ha estat agradable" un cop hàgiu completat aquest bonic projecte.

La nostra estació meteorològica està totalment equipada en una caixa resistent a l’aigua amb diferents sensors que registren diverses mesures naturals i les guarden a la mateixa targeta SD. Un Arduino Uno s’utilitza per codificar fàcilment l’estació meteorològica perquè funcioni de forma remota. A més, es poden afegir o integrar qualsevol nombre de sensors al sistema per donar-li una gran varietat de funcionalitats. Vam decidir utilitzar diversos sensors d’Adafruit: vam utilitzar un sensor de temperatura i humitat DHT22, un sensor de pressió baromètrica i altitud BMP280 i un sensor de velocitat del vent de l’anemòmetre. Hem hagut de descarregar diverses biblioteques de codis a més de reunir alguns codis diferents per aconseguir que tots els nostres sensors funcionessin junts i registressin dades a la targeta SD. Els enllaços a les biblioteques es comenten al nostre codi.

Pas 1: reuniu materials

• Arduino Uno
• Protoboard
• Bateria de 9V
• Sensor de velocitat del vent d'anemòmetre Adafruit
• Carcassa impermeable
• Sensor d'altitud i pressió baromètrica Adafruit BMP280
• Sensor de temperatura i humitat Adafruit DHT22
• Escut de registre de dades muntat per Adafruit
• Cola calenta

En aquest pas, és important assegurar-se que l'Arduino funcioni i que es pugui programar des de l'ordinador. També hem acabat soldant tots els nostres components amb un protobordo, però també es pot utilitzar una placa per connectar el sensor a l’Arduino. El nostre protobordo va fer que totes les nostres connexions fossin permanents i va facilitar l’allotjament dels components sense preocupar-se de deixar-los fora de lloc.

Pas 2: afegiu un registrador de dades

Aquest pas és senzill. Tot el que heu de fer per aconseguir aquest pas és ajustar el registre de dades al seu lloc. S'adapta a la part superior de l'Arduino Uno.

Per aconseguir que el registrador de dades realitzi un registre de dades, cal una mica de codificació. El registrador registra les dades en una targeta SD que s’adapta a l’escut i es pot treure i connectar a un ordinador. Una característica útil del codi és la utilització del segell de temps. El rellotge horari registra el dia, el mes i l'any, a més del segon, minut i hora (sempre que estigui connectat a la bateria). Havíem d’establir aquesta hora al codi quan vam començar, però el registrador de dades manté el temps sempre que la bateria de la placa estigui connectada. Això significa que no es reinicia el rellotge.

Pas 3: configureu el sensor de temperatura i humitat

1. Connecteu el primer pin (vermell) del sensor al pin de 5V de l’Arduino
2. Connecteu el segon pin (blau) a un pin digital de l'Arduino (posem el nostre al pin 6)
3. Connecteu el quart passador (verd) al terra de l'Arduino

El sensor d’Adafruit que hem utilitzat només necessita un pin digital a l’Arduino per recopilar dades. Aquest sensor és un sensor d’humitat capacitiu. Això vol dir que mesura la humitat relativa amb dos elèctrodes metàl·lics separats per un material dielèctric porós entre ells. Quan l’aigua entra als porus, la capacitat es veu alterada. La part sensorial de la temperatura del sensor és una resistència simple: la resistència canvia a mesura que canvia la temperatura (anomenada termistor). Tot i que el canvi no és lineal, es pot traduir en una lectura de temperatura registrada pel nostre blindatge de registre de dades.

Pas 4: configureu el sensor de pressió i altitud

1. El pin Vin (vermell) es connecta al pin de 5V de l’Arduino
2. El segon pin no està connectat a res
3. El pin GND (negre) està connectat a terra a l'Arduino
4. El pin SCK (groc) s'executa fins al pin SCL de l'Arduino
5. El cinquè pin no està connectat
6. El pin SDI (blau) està connectat al pin SDA de l'Arduino
7. El setè pin no està connectat i no apareix al diagrama

El pin Vin regula el voltatge al propi sensor i el baixa de l'entrada de 5V a 3V. El pin SCK, o el pin de rellotge SPI, és un pin d’entrada al sensor. El pin SDI és les dades de sèrie del pin i transporta la informació de l’Arduino al sensor. Al diagrama de configuració d’Arduino i de taulers de suport, el sensor de pressió i altitud que es mostrava no era el model exacte que vam utilitzar. Hi ha un pin menys, però, la manera com es connecta és exactament igual que la forma en què es va connectar el sensor real. La forma en què es connecten els pins reflecteix els pins del sensor i ha de proporcionar un model adequat per a la configuració del sensor.

Pas 5: configureu l'anemòmetre

1. La línia elèctrica vermella de l’anemòmetre ha d’estar connectada al pin Vin de l’Arduino
2. La línia de terra negra hauria d’estar connectada a terra a l’Arduino
3. El cable blau (al nostre circuit) estava connectat al pin A2

Una cosa important a tenir en compte és que l’anemòmetre requereix 7-24V de potència per funcionar. El pin de 5V de l’Arduino no el tallarà. Per tant, s’ha de connectar una bateria de 9V a l’Arduino. Això es connecta directament al pin Vin i permet a l'anemòmetre treure d'una font d'energia més gran. L’anemòmetre mesura la velocitat del vent creant un corrent elèctric. Com més ràpid gira, més energia i, per tant, més corrent, les fonts de l’anemòmetre. L'Arduino és capaç de traduir el senyal elèctric que rep a una velocitat del vent. El programa que hem codificat també fa la conversió necessària per aconseguir la velocitat del vent en milles per hora.

Pas 6: comproveu el circuit i feu algunes proves

A la imatge superior es mostra el nostre diagrama de circuits completat. El sensor de temperatura és el sensor blanc de quatre clavilles situat al centre de la placa. El sensor de pressió està representat pel sensor vermell de la dreta. Tot i que no coincideix exactament amb el sensor que hem utilitzat, els pins / connexions coincidiran si els alineeu d’esquerra a dreta (hi ha un pin més al sensor que hem utilitzat que al diagrama). Els cables de l’anemòmetre coincideixen amb els colors que els hem assignat al diagrama. A més, hem afegit la bateria de 9V al port negre de la bateria a la part inferior esquerra del diagrama de l’Arduino.

Per provar l'estació meteorològica, intenteu respirar el sensor de temperatura i humitat, gireu l'anemòmetre i agafeu dades a la part superior i inferior d'un edifici alt / turó per veure si el sensor de temperatura, l'anemòmetre i el sensor de pressió / altitud recopilen dades.. Proveu de treure la targeta SD i connecteu-la a un dispositiu per assegurar-vos que les mesures es registren correctament. Esperem que tot funcioni sense problemes. Si no, comproveu totes les vostres connexions. Com a pla de còpia de seguretat, proveu de comprovar el codi i veure si s’han produït errors.

Pas 7: Allotgeu tots els components

Ara és el moment de fer que sembli una autèntica estació meteorològica. Hem utilitzat una caixa impermeable de productes d’exterior per allotjar el nostre circuit i la majoria dels components. La nostra caixa ja tenia un forat al costat amb un penetrador i una junta de goma. Això ens va permetre fer passar el sensor de temperatura i els cables de l'anemòmetre fora de la caixa a través d'un forat perforat al penetrador i segellat amb epoxi. Per resoldre el problema de l’allotjament del sensor de pressió a l’interior de la caixa, hem perforat petits forats a la part inferior de la caixa i hem posat un elevador a cada cantonada de la part inferior per mantenir-lo assegut per sobre del nivell del terra.

Per impermeabilitzar els cables que connecten l’anemòmetre i el sensor de temperatura a la placa de circuit principal, hem utilitzat cinta termoretràctil per segellar qualsevol connexió. Vam passar el sensor de temperatura a sota de la caixa i el vam fixar (simplement no volíem que el plàstic tintat capturés la calor i ens donés falses lectures de temperatura).

Aquesta no és l’única opció d’habitatge, però definitivament és la que farà la feina per a un projecte divertit.

Pas 8: gaudiu de la vostra petita estació meteorològica personal

Ara és la part divertida! Emporteu-vos l'estació meteorològica, configureu-la fora de la finestra o feu el que vulgueu. Voleu enviar-lo amb un globus meteorològic? Mireu el nostre proper instructable.