Sončna vremenska postaja: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ste kdaj želeli vremenske informacije v realnem času s svojega dvorišča? Zdaj lahko v trgovini kupite vremensko postajo, vendar te običajno zahtevajo baterije ali pa jih je treba priključiti na vtičnico. Te vremenske postaje ni treba priključiti na omrežje, ker ima sončne celice, ki se za večjo učinkovitost vrtijo proti soncu. S svojimi RF moduli lahko prenaša podatke iz zunanje postaje na Raspberry Pi v vašem domu. Raspberry Pi gosti spletno mesto, na katerem si lahko ogledate podatke.

Korak: Zberite materiale

Materiali

• Raspberry Pi 3 model B + + adapter + Micro SD kartica 16 GB
• Arduino Uno
• Osnovni preboj Arduino Pro Mini + FTDI
• 4 sončne celice 6V 1W
• 4 baterije 18650
• Ojačevalnik 5v
• 4 polnilci baterij TP 4056
• Senzor temperature in vlažnosti Adafruit DHT22
• Senzor barometričnega tlaka BMP180
• 4 LDR
• Sprejemnik in oddajnik RF 433
• 2 Nema 17 koračnih motorjev
• 2 gonilnika koračnih motorjev DRV8825
• LCD 128*64
• Veliko žic

Orodja in materiali

• Lepilo
• Lesene deske
• Videl
• Vijaki + izvijač
• Račji trak
• 2 aluminijasta traku

2. korak: Mehansko oblikovanje

Telo vremenske postaje je izdelano iz vezanega lesa. Ni vam treba uporabljati lesa, lahko ga izdelate iz katerega koli materiala, ki vam je ljubši. Za nosilce motorja sem izvrtal celoto v lesenem bloku in nato privijal ploski vijak na gred motorja, ki deluje bolje, kot sem pričakoval. Tako vam ni treba 3D tiskati nosilca motorja in je enostaven za izdelavo. Nato sem upognil 2 aluminijasta traku, da sta motorja zelo tesno držala. Nato sem izrezal desko in v njej izvrtal luknje za sončne celice. Nato nanj prilepite sončne celice in na solarne plošče spajkajte žice. Potem boste morali narediti tudi križ iz črnega materiala. Če nimate nič črnega, lahko uporabite črni trak. Ta križ bo imel LDR v vsakem kotu, tako da lahko Arduino primerja meritve iz LDR in izračuna, v katero smer se mora obrniti. Zato izvrtajte drobne celice v vsakem vogalu, da lahko vanj vstavite LDR. Zdaj je le še narediti osnovno ploščo in nekaj, v kar bo vstavljena elektronika. Za osnovno ploščo boste morali v njej izvrtati celoto, da boste vse žice speljali po tleh. Za meritve vam ne bom dal ničesar, ker je res odvisno od vas, kako to želite oblikovati. Če imate druge motorje ali druge sončne celice, boste morali sami ugotoviti meritve.

3. korak: Električno oblikovanje

Moč

Celoten sistem deluje na baterije (razen Raspberry Pi). V serijo sem dal 3 baterije. 1 Baterija je v povprečju 3,7 V, zato vam 3 v seriji dajo okoli 11 V. Ta baterijski paket 3s se uporablja za motorje in RF oddajnik. Druga preostala baterija se uporablja za napajanje Arduino Pro Mini in senzorjev. Za polnjenje baterij sem uporabil 4 module TP4056. Vsaka baterija ima 1 modul TP4056, vsak modul je povezan s solarno ploščo. Ker ima modul B (in) in B (out), jih lahko polnim ločeno in praznim. Kupite prave module TP4056, ker nimajo vsi moduli B (v) in B (ven).

Conrtol

Arduino Pro Mini upravlja senzorje in motorje. Surovi in ozemljeni zatič Arduina je priključen na 5V ojačevalnik. Ojačevalnik 5V je priključen na eno baterijo. Arduino Pro Mini ima zelo nizko porabo energije.

Sestavni deli

DHT22: Ta senzor sem priključil na VCC in ozemljitev, nato sem priključil podatkovni pin na digitalni pin 10.

BMP180: Ta senzor sem priključil na VCC in Ground, priključil sem SCL na SCL na Arduinu in SDA na SDA na Arduinu. Bodite previdni, ker so zatiči SCL in SDA na Arduino Pro Mini na sredini plošče, zato, če ste na ploščo spajkali zatiče in jih postavili na ploščo, ne bo delovalo, ker boste imeli motnje od drugih zatičev. Ta dva zatiča sem spajkala na vrhu plošče in nanj priključila žico.

RF oddajnik: To sem priključil na baterijo 3s za boljši signal in daljši doseg. Poskušal sem ga priključiti na 5V iz Arduina, vendar je potem RF signal zelo šibek. Nato sem podatkovni pin priključil na digitalni pin 12.

LDR: Priključil sem 4 LDR na analogne nožice A0, A1, A2, A3. LDR sem združil z 1K uporom.

Motorji: Motorja poganjata 2 krmilna modula DRV8825. Ti so zelo priročni, ker vzamejo le 2 vhodni vodi (smer in korak) in lahko proizvedeta do 2A na fazo do motorjev. Priključil sem jih na digitalne zatiče 2, 3 in 8, 9.

LCD: LCD sem priključil na Raspberry Pi, da prikažem njegov naslov IP. Za nastavitev osvetlitve ozadja sem uporabil trimer.

RF sprejemnik: sprejemnik sem priključil na Arduino Uno na 5V in ozemljitvi. Sprejemnik ne sme porabiti več kot 5 V. Podatkovni zatič sem nato priključil na digitalni pin 11. Če najdete knjižnico za te RF module, ki deluje na Raspberry Pi, vam ni treba uporabljati Arduino Uno.

Raspberry Pi: Raspberry Pi je priključen na Arduino Uno prek kabla USB. Arduino posreduje RF signale na Raspberry Pi po serijski povezavi.

4. korak: Začnimo s kodiranjem

Za kodiranje Arduino Pro Mini potrebujete programer FTDI. Ker Pro Mini nima vrat USB (za varčevanje z energijo), boste potrebovali to odklopno ploščo. Kodo sem programiral v Arduino IDE, mislim, da je to najlažji način. Naložite kodo iz datoteke in dobro bi bilo iti.

Za kodiranje Arduino Uno sem ga povezal z računalnikom prek kabla USB. Ko sem naložil kodo, sem jo povezal z Raspberry Pi. Prav tako sem lahko spremenil kodo na Raspberry Pi, ker sem namestil Arduino IDE, zato sem jo lahko od tam programiral. Koda je zelo preprosta, sprejme vnos od sprejemnika in ga pošlje skozi serijska vrata do Raspberry Pi.

Za kodiranje Raspberry Pi sem namestil Raspbian. Nato sem uporabil Putty za povezavo z njim prek povezave SSH. Nato nastavim Raspberry, da se lahko povežem z njim prek VNC in tako dobim grafični vmesnik. Namestil sem spletni strežnik Apache in začel kodirati zaledje in prednjo stran tega projekta. Kodo najdete na githubu:

5. korak: Baza podatkov

Za shranjevanje podatkov uporabljam bazo podatkov SQL. Bazo podatkov sem naredil v MySQL Workbenchu. Baza podatkov vsebuje odčitke senzorjev in podatke senzorjev. Imam 3 tabele, ena za shranjevanje vrednosti senzorjev s časovnimi žigi, druga za shranjevanje podatkov o senzorjih in zadnja za shranjevanje podatkov o uporabnikih. Tabele Uporabniki ne uporabljam, ker nisem kodiral tega dela projekta, ker ni bil v mojem MVP -ju. Prenesite datoteko SQL in jo izvedite, baza podatkov pa mora biti pripravljena.