Stesen Cuaca Suria: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Adakah anda pernah mahukan maklumat cuaca masa nyata dari halaman belakang rumah anda? Sekarang anda boleh membeli stesen cuaca di kedai tetapi biasanya memerlukan bateri atau perlu dihubungkan ke outlet. Stesyen cuaca ini tidak perlu dihubungkan ke grid kerana mempunyai panel solar yang berputar ke arah matahari untuk kecekapan yang lebih tinggi. Dengan modul RFnya, ia dapat memindahkan data dari stesen ke luar ke Raspberry Pi di dalam rumah anda. Raspberry Pi mempunyai laman web di mana anda dapat melihat data.

Langkah 1: Kumpulkan Bahan

Bahan

• Raspberry Pi 3 model B + + penyesuai + Kad Micro SD 16GB
• Arduino Uno
• Pelarian asas Arduino Pro Mini + FTDI
• 4 panel solar 6V 1W
• 4 18650 bateri
• Penggalak 5v
• 4 pengecas bateri TP 4056
• Sensor Suhu dan Kelembapan Adafruit DHT22
• Sensor Tekanan Barometrik BMP180
• 4 LDR
• Penerima dan pemancar RF 433
• 2 Nema 17 Motor stepper
• 2 pemacu motor Stepper DRV8825
• lcd 128 * 64
• Banyak wayar

Alat dan bahan

• Lem
• Papan kayu
• Melihat
• Skru + pemacu skru
• Pita Bebek
• 2 jalur aluminium

Langkah 2: Reka Bentuk Mekanikal

Badan stesen cuaca terbuat dari papan lapis. Anda tidak perlu menggunakan kayu, anda boleh membuatnya dari bahan yang anda sukai. Untuk pemasangan motor, saya menggerudi keseluruhan dalam blok kayu dan kemudian memasukkan skru rata ke batang motor, yang berfungsi lebih baik daripada yang saya harapkan. Dengan cara itu anda tidak perlu mencetak 3D pelekap motor dan senang dibuat. Kemudian saya membengkokkan 2 helai aluminium untuk menahan motor dengan ketat. Saya kemudian memotong papan dan menggerudi lubang di dalamnya untuk panel solar. Kemudian lekatkan panel suria di atasnya dan kabel solder pada panel solar. Maka anda juga perlu membuat silang dari bahan hitam. Sekiranya anda tidak mempunyai sesuatu yang hitam, anda boleh menggunakan pita hitam. Salib ini akan memegang LDR di setiap sudut sehingga Arduino dapat membandingkan ukuran dari LDR dan mengira arah yang perlu dipusingkannya. Oleh itu, gerudi keseluruhan kecil di setiap sudut supaya anda dapat memuat LDR di sana. Yang tinggal sekarang ialah membuat plat asas dan sesuatu untuk memasukkan elektronik. Untuk plat asas, anda perlu menggerudi keseluruhannya untuk mengarahkan semua wayar melalui. Untuk ukuran, saya tidak akan memberi anda apa-apa kerana sebenarnya terpulang kepada anda bagaimana anda ingin merancang ini. Sekiranya anda mempunyai motor lain atau panel solar yang lain, maka anda perlu mengetahui sendiri ukurannya.

Langkah 3: Reka Bentuk Elektrik

Kuasa

Keseluruhan sistem menggunakan bateri (kecuali Raspberry Pi). Saya meletakkan 3 bateri secara bersiri. 1 Bateri rata-rata 3.7V, jadi 3 siri memberi anda sekitar 11V. Pek bateri 3s ini digunakan untuk motor dan pemancar RF. Bateri lain yang tersisa digunakan untuk menghidupkan Arduino Pro Mini dan sensor. Untuk mengecas bateri, saya menggunakan 4 modul TP4056. Setiap bateri mempunyai 1 modul TP4056, setiap modul disambungkan ke panel solar. Oleh kerana modul ini mempunyai B (dalam) dan B (keluar), saya dapat mengecasnya secara berasingan dan melepaskannya secara bersiri. Pastikan anda membeli modul TP4056 yang betul kerana tidak semua modul mempunyai B (in) dan B (out).

Conrtol

Arduino Pro Mini mengawal sensor dan motor. Pin mentah dan tanah Arduino disambungkan ke penggalak 5V. Penguat 5V disambungkan ke bateri tunggal. Arduino Pro Mini mempunyai penggunaan kuasa yang sangat rendah.

Komponen

DHT22: Saya menyambungkan sensor ini ke VCC dan Ground, saya kemudian menyambungkan pin data ke pin digital 10.

BMP180: Saya menghubungkan sensor ini ke VCC dan Ground, saya menghubungkan SCL ke SCL di Arduino dan SDA ke SDA di Arduino. Hati-hati kerana pin SCL dan SDA pada Arduino Pro Mini berada di tengah papan, jadi jika anda mempunyai pin yang disolder ke papan dan meletakkannya di papan roti, ia tidak akan berfungsi kerana anda akan mengalami gangguan daripada pin lain. Saya menyolder 2 pin di bahagian atas papan dan menyambungkan wayar terus ke atasnya.

Pemancar RF: Saya menghubungkannya ke pek bateri 3s untuk isyarat yang lebih baik dan jarak yang lebih panjang. Saya cuba menyambungkannya ke 5V dari Arduino tetapi kemudian isyarat RFnya sangat lemah. Saya kemudian menyambungkan pin data ke pin digital 12.

LDR: Saya menyambungkan 4 LDR ke pin analog A0, A1, A2, A3. Saya telah meletakkan LDR bersama perintang 1K.

Motor: Motor didorong oleh 2 modul kawalan DRV8825. Ini sangat berguna kerana mereka hanya mengambil 2 jalur input (arah dan langkah) dan dapat menghasilkan hingga 2A per fasa ke motor. Saya menyambungkannya ke pin digital 2, 3 dan 8, 9.

LCD: Saya menyambungkan lcd ke Raspberry Pi untuk menunjukkan alamat IP-nya. Saya menggunakan perapi untuk mengatur lampu belakang.

Penerima RF: Saya menyambungkan penerima ke Arduino Uno pada 5V dan Ground. Penerima tidak boleh mengambil lebih daripada 5V. Saya kemudian menghubungkan pin data ke pin digital 11. Sekiranya anda dapat mencari perpustakaan untuk modul RF yang berfungsi pada Raspberry Pi, maka anda tidak perlu menggunakan Arduino Uno.

Raspberry Pi: Raspberry Pi disambungkan ke Arduino Uno melalui kabel USB. Arduino menyampaikan isyarat RF ke Raspberry Pi melalui sambungan bersiri.

Langkah 4: Mari Mulakan Pengekodan

Untuk membuat kod Arduino Pro Mini, anda memerlukan pengaturcara FTDI. Oleh kerana Pro Mini tidak mempunyai port USB (untuk menjimatkan kuasa), anda memerlukan papan pelarian tersebut. Saya memprogramkan kod di Arduino IDE, saya rasa ini adalah kaedah termudah untuk melakukannya. Muat naik kod dari fail dan selamat digunakan.

Untuk membuat kod Arduino Uno, saya menyambungkannya ke komputer saya melalui kabel USB. Selepas saya memuat naik kod, saya menyambungkannya ke Raspberry Pi. Saya juga dapat menukar kod pada Raspberry Pi kerana saya memasang Arduino IDE dan saya dapat memprogramnya dari sana. Kodnya sangat mudah, ia memerlukan input dari penerima dan mengirimkannya melalui port bersiri ke Raspberry Pi.

Untuk membuat kod Raspberry Pi, saya memasang Raspbian. Saya kemudian menggunakan Putty untuk menyambungnya melalui sambungan SSH. Saya kemudian mengkonfigurasi Raspberry sehingga saya dapat menyambungnya melalui VNC dan dengan itu mempunyai GUI. Saya memasang pelayan web Apache dan mula membuat kod backend dan frontend untuk projek ini. Anda boleh mendapatkan kod di github:

Langkah 5: Pangkalan Data

Untuk menyimpan data saya menggunakan pangkalan data SQL. Saya membuat pangkalan data di MySQL Workbench. Pangkalan data menyimpan bacaan sensor dan data sensor. Saya mempunyai 3 jadual, satu untuk menyimpan nilai sensor dengan cap waktu, satu lagi untuk menyimpan maklumat mengenai sensor dan yang terakhir menyimpan maklumat mengenai pengguna. Saya tidak menggunakan jadual Pengguna kerana saya tidak membuat kod bahagian projek ini kerana ia tidak ada dalam MVP saya. Muat turun fail SQL dan laksanakannya dan pangkalan data harus baik.