Stesen Cuaca Dengan Pembalakan Data: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Dalam arahan ini saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana membuat sistem stesen cuaca sendiri. Yang anda perlukan hanyalah pengetahuan asas dalam elektronik, pengaturcaraan dan sedikit masa.

Projek ini masih dalam proses. Ini hanya bahagian pertama. Peningkatan akan dimuat naik dalam satu atau dua bulan akan datang.

Sekiranya anda mempunyai pertanyaan atau masalah, anda boleh menghubungi saya melalui surat saya: [email protected]. Komponen yang disediakan oleh DFRobot

Oleh itu mari kita mulakan

Langkah 1: Bahan

Hampir semua bahan yang diperlukan untuk projek ini dapat dibeli di kedai dalam talian: DFRobot

Untuk projek ini, kami memerlukan:

- Kit stesen cuaca

Modul kad SD-Arduino

-Kad SD

-Pengurus kuasaolar

-5V Solar panel

-Beberapa ikatan kabel nilon

-Mounting kit

-Layar LCD

- Papan roti

-Bateri ion (saya menggunakan bateri Sanyo 3.7V 2250mAh)

- Kotak simpang plastik kalis air

-Beberapa wayar

-Penyekat (2x 10kOhm)

Langkah 2: Modul

Untuk projek ini saya menggunakan dua modul yang berbeza.

Pengurus tenaga suria

Modul ini boleh dihidupkan dengan dua bekalan yang berbeza, bateri 3.7V, panel solar 4.5V - 6V atau kabel USB.

Ia mempunyai dua output berbeza. Output USB 5V yang dapat digunakan untuk membekalkan Arduino atau beberapa pengawal lain dan pin 5V untuk menghidupkan modul dan sensor yang berbeza.

Spesifikasi:

• Voltan Input Suria (SOLAR IN): 4.5V ~ 6V
• Input Bateri (BAT IN): Li-polimer / Li-ion sel tunggal 3.7V
• BatteryCharge Current (USB / SOLAR IN): 900mA Max tetesan pengecasan, arus tetap, voltan malar tiga fasa
• Mengecas Voltan Potong (USB / SOLAR IN): 4.2V ± 1%
• Bekalan Kuasa Teratur: 5V 1A
• Kecekapan Bekalan Kuasa Terkawal (3.7V BAT IN): Beban 86% @ 50%
• Kecekapan Caj USB / Suria: 73%@3.7V 900mA BAT IN

Modul SD

Modul ini serasi sepenuhnya dengan Arduino. Ini membolehkan anda menambah simpanan besar-besaran dan log data ke projek anda.

Saya menggunakannya untuk mengumpulkan data dari stesen cuaca dengan kad SD 16GB.

Spesifikasi:

• Pecahkan papan untuk kad SD standard dan kad Micro SD (TF)
• Mengandungi suis untuk memilih slot kad flash
• Duduk terus di Arduino
• Juga digunakan dengan mikrokontroler lain

Langkah 3: Kit Stesen Cuaca

Komponen utama untuk projek ini adalah kit stesen cuaca. Ia dikuasakan oleh 5V dari Arduino atau anda juga boleh menggunakan bekalan 5V luaran.

Ia mempunyai 4 pin (5V, GND, TX, RX). Port data TXD menggunakan 9600bps.

Kit stesen cuaca terdiri daripada:

• Anemometer
• Baling-baling angin
• Baldi hujan
• Papan Sensor
• Kancing keluli tahan karat (30 CM) (11.81 ")
• Pakej komponen

Ia boleh digunakan untuk mengukur:

• Kelajuan angin
• Arah angin
• Jumlah hujan

Ia memiliki sensor kelembapan dan suhu yang dapat mengukur tekanan barometrik.

Anemometer dapat mengukur kelajuan angin hingga 25 m / s. Arah angin ditunjukkan dalam darjah.

Maklumat lebih lanjut mengenai kit ini dan contoh kod boleh didapati di: DFRobot wiki

Langkah 4: Cara Memasang Kit Stesen Cuaca

Pemasangan kit ini agak mudah tetapi untuk maklumat lebih lanjut mengenai pemasangan tonton tutorial cara memasang kit ini.

Tutorial: Cara memasang kit stesen cuaca

Langkah 5: Bekalan dan Perumahan

Bateri:

Untuk projek ini saya menggunakan bateri li-ion 3.7V. Saya membuat pek bateri dari 5x bateri ini. Setiap bateri mempunyai kira-kira 2250 mAh, jadi sebungkus 5x memberikan sekitar 11250 mAh ketika disambungkan secara selari.

Sambungan: Seperti yang saya sebutkan, saya menyambungkan bateri secara selari, kerana secara selari anda mengekalkan voltan asal tetapi memperoleh kapasiti bateri yang lebih besar. Contohnya: Sekiranya anda mempunyai dua bateri 3.7V 2000 mAh dan anda menyambungkannya secara selari, anda akan mendapat 3.7V dan 4000 mAh.

Sekiranya anda ingin mendapatkan voltan yang lebih besar, anda perlu menghubungkannya secara bersiri. Contohnya: Sekiranya anda menyambungkan dua bateri 3.7V 2000 mAh secara bersiri, anda akan mendapat 7, 4V dan 2000 mAh.

Panel solar:

Saya menggunakan panel solar 5V 1A. Panel ini mempunyai kuasa output maksimum 5W. Voltan output naik hingga 6V. Semasa saya menguji panel dalam cuaca mendung voltan keluarannya sekitar 5.8-5.9V.

Tetapi jika anda ingin membekalkan sepenuhnya stesen cuaca ini dengan tenaga suria, anda perlu menambah 1 atau 2 panel solar dan bateri asid plumbum atau yang lain untuk menyimpan tenaga dan membekalkan stesen apabila tidak ada cahaya matahari.

PERUMAHAN:

Nampaknya, tetapi perumahan adalah salah satu bahagian terpenting dalam sistem ini, kerana melindungi komponen penting dari elemen luar.

Oleh itu, saya memilih kotak simpang plastik kalis air. Cukup besar untuk memuatkan semua komponen di dalamnya. Ia berukuran kira-kira 19x15 cm.

Langkah 6: Pendawaian dan Kod

Arduino:

Semua komponen dihubungkan dengan Arduino.

Modul SD:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> pin digital 9
• MISO -> pin digital 11
• SCK -> pin digital 12
• SS -> pin digital 10

Papan stesen cuaca:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX pada Arduino
• RX -> TX pada Arduino

Pek bateri disambungkan terus ke pengurus kuasa (input bateri 3.7V). Saya juga membuat sambungan dari bateri ke pin analog A0 pada Arduino untuk pemantauan voltan.

Panel suria dihubungkan terus ke modul ini (input solar). Panel solar juga disambungkan ke pembahagi voltan. Output pembahagi voltan disambungkan ke pin analog A1 pada Arduino.

Saya juga membuat sambungan supaya anda dapat menyambungkan paparan LCD di atasnya untuk memeriksa voltan. Jadi LCD disambungkan ke 5V, GND dan SDA dari LCD pergi ke SDA di Arduino dan sama dengan pin SCK.

Arduino disambungkan ke modul pengurus kuasa dengan kabel USB.

KOD:

Kod untuk stesen cuaca ini boleh didapati di wiki DFRobot. Saya juga melampirkan kod saya dengan semua peningkatan.

-Jika anda ingin mendapatkan arah angin yang tepat untuk kedudukan anda, anda perlu mengubah nilai penurunan secara manual dalam program ini.

Jadi semua data disimpan ke dalam file txt bernama test. Anda boleh menamakan semula fail ini jika anda mahu. Saya menulis semua kemungkinan nilai dari stesen cuaca dan ia juga menulis dalam voltan bateri dan voltan solar. Sehingga anda dapat melihat bagaimana penggunaan bateri.

Langkah 7: Mengukur Voltan dan Menguji

Saya perlu membuat pemantauan voltan pada bateri dan panel solar untuk projek saya.

Untuk memantau voltan pada bateri, saya menggunakan pin analog. Saya menyambung + dari bateri ke pin analog A0 dan - dari bateri ke GND di Arduino. Dalam program saya menggunakan fungsi "analogRead" dan "lcd.print ()" untuk memaparkan nilai voltan pada LCD. Gambar ketiga menunjukkan voltan pada bateri. Saya mengukurnya dengan Arduino dan juga multimeter sehingga saya dapat membandingkan nilainya. Perbezaan antara dua nilai ini adalah sekitar 0.04V.

Kerana voltan keluaran dari panel suria lebih besar daripada 5V saya perlu membuat pembahagi voltan. Input analog boleh mengambil maksimum voltan input 5V. Saya membuatnya dengan dua perintang 10kOhm. Penggunaan dua perintang dengan nilai yang sama, membahagikan voltan tepat kepada separuh. Oleh itu, jika anda menyambungkan 5V, voltan keluaran akan menjadi sekitar 2.5V. Pembahagi voltan ini terdapat pada gambar pertama. Perbezaan antara nilai voltan pada LCD dan multimeter adalah kira-kira 0.1-0.2V

Persamaan untuk output pembahagi voltan ialah: Vout = (Vcc * R2) / R1 + R2

Ujian

Semasa saya menyatukan semuanya dan memasukkan semua komponen ke dalam perumahan, saya perlu membuat ujian di luar. Oleh itu, saya mengeluarkan stesen cuaca di luar untuk melihat bagaimana ia akan berfungsi dalam keadaan luar yang sebenar. Tujuan utama ujian ini adalah untuk melihat bagaimana bateri berfungsi atau berapa lama bateri akan habis semasa ujian ini. Semasa menguji suhu di luar adalah sekitar 1 ° C di luar dan sekitar 4 ° C di dalam perumahan.

Voltan bateri turun dari 3.58 menjadi sekitar 3.47 dalam lima jam.