Vremenska postaja z beleženjem podatkov: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

V tem navodilu vam bom pokazal, kako sami narediti sistem vremenskih postaj. Vse kar potrebujete je osnovno znanje o elektroniki, programiranju in nekaj časa.

Ta projekt je še v nastajanju. To je le prvi del. Nadgradnje bodo naložene v naslednjem mesecu ali dveh.

Če imate kakršna koli vprašanja ali težave, se lahko obrnete na mojo pošto: [email protected]. Komponente, ki jih ponuja DFRobot

Pa začnimo

1. korak: Materiali

Skoraj vse potrebne materiale za ta projekt lahko kupite v spletni trgovini: DFRobot

Za ta projekt bomo potrebovali:

-Komplet za vremensko postajo

-Modul kartice SD Arduino

-SD kartice

-Upravitelj sončne energije

-5V 1A Solarna plošča

-Nekatere najlonske kabelske vezice

-Montažni komplet

-LCD zaslon

-lesena deska

-Li-ionske baterije (uporabljal sem Sanyo 3,7V 2250mAh baterije)

-Vodotesna plastična spojna omarica

-Nekatere žice

-Upori (2x 10kOhm)

2. korak: moduli

Za ta projekt sem uporabil dva različna modula.

Upravitelj sončne energije

Ta modul se lahko napaja z dvema različnima napajalnikoma, 3,7 V baterijo, 4,5 V - 6 V sončno ploščo ali kablom USB.

Ima dva različna izhoda. 5V USB izhod, ki se lahko uporablja za napajanje Arduina ali katerega drugega krmilnika in 5V zatiči za napajanje različnih modulov in senzorjev.

Specifikacije:

• Solarna vhodna napetost (SOLAR IN): 4.5V ~ 6V
• Vhod za baterijo (BAT IN): 3,7 V enocelični Li-polimer/Li-ion
• Napolnjenost baterije (USB/SOLAR IN): 900 mA Maksimalno polnjenje, konstanten tok, konstantna napetost, trifazno polnjenje
• Izklopna napetost polnjenja (USB/SOLAR IN): 4,2 V ± 1%
• Regulirano napajanje: 5V 1A
• Regulirana učinkovitost napajanja (3,7 V BAT IN): 86%pri 50%obremenitvi
• Učinkovitost USB/sončnega polnjenja: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD modul

Ta modul je popolnoma združljiv z Arduinom. Omogoča vam, da v svoj projekt dodate množično shranjevanje in beleženje podatkov.

Uporabil sem ga za zbiranje podatkov z vremenske postaje s 16 GB kartico SD.

Specifikacije:

• Odklopna plošča za standardno kartico SD in kartico Micro SD (TF)
• Vsebuje stikalo za izbiro reže za bliskovno kartico
• Sedi neposredno na Arduinu
• Uporablja se tudi z drugimi mikrokrmilniki

3. korak: Komplet vremenske postaje

Glavna sestavina tega projekta je komplet vremenskih postaj. Napaja ga 5V iz Arduina ali pa lahko uporabite tudi zunanje 5V napajanje.

Ima 4 zatiče (5V, GND, TX, RX). Podatkovna vrata TXD uporabljajo 9600bps.

Komplet vremenske postaje je sestavljen iz:

• Anemometer
• Vetrnica
• Vedro za dež
• Senzorska plošča
• Ročaj iz nerjavečega jekla (30CM) (11,81 ")
• Paket komponent

Z njim lahko merimo:

• Hitrost vetra
• Smer vetra
• Količina padavin

Vgrajen ima senzor vlažnosti in temperature, ki lahko meri tudi barometrični tlak.

Anemometer lahko meri hitrost vetra do 25 m/s. Smer vetra je prikazana v stopinjah.

Več informacij o tem kompletu in vzorčni kodi najdete na: DFRobot wiki

4. korak: Kako sestaviti komplet vremenskih postaj

Sestavljanje tega kompleta je precej preprosto, vendar za več informacij o sestavljanju si oglejte vadnico o tem, kako sestaviti ta komplet.

Vadnica: Kako sestaviti komplet vremenskih postaj

5. korak: oskrba in stanovanje

Baterija:

Za ta projekt sem uporabil 3,7 V litij-ionske baterije. Baterijo sem naredil iz 5x teh baterij. Vsaka baterija ima približno 2250 mAh, zato paket 5x daje približno 11250 mAh pri vzporedni povezavi.

Povezava: Kot sem omenil, sem baterije priključil vzporedno, ker vzporedno vzdržujete prvotno napetost, vendar pridobite večjo kapaciteto baterije. Na primer: Če imate dve bateriji 3,7 V 2000 mAh in ju povežete vzporedno, boste dobili 3,7 V in 4000 mAh.

Če želite doseči večjo napetost, jih morate povezati zaporedno. Na primer: Če serijsko priključite dve 3,7V 2000 mAh bateriji, dobite 7, 4V in 2000 mAh.

Sončna celica:

Uporabil sem 5V 1A sončno celico. Ta plošča ima približno 5 W izhodne moči. Izhodna napetost se dvigne do 6V. Ko sem testiral ploščo v oblačnem vremenu, je bila njena izhodna napetost približno 5,8-5,9 V.

Če pa želite to vremensko postajo v celoti oskrbeti s sončno energijo, morate dodati 1 ali 2 sončni plošči in svinčevo-kislinsko baterijo ali kaj drugega za shranjevanje energije in oskrbovalno postajo, ko ni sonca.

NASTANITEV:

Zdi se, vendar je ohišje eden najpomembnejših delov tega sistema, saj ščiti vitalne komponente pred zunanjimi elementi.

Zato se odločim za vodoodporno plastično razdelilno omarico. Ima ravno dovolj veliko velikost, da se v njej prilegajo vse komponente. Velikost je približno 19 x 15 cm.

6. korak: Ožičenje in koda

Arduino:

Vse komponente so povezane z Arduinom.

-SD modul:

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

Tabla vremenske postaje:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX na Arduinu
• RX -> TX na Arduinu

Baterija je neposredno priključena na napajalnik (vhod za baterijo 3,7 V). Prav tako sem priključil baterijo na analogni pin A0 na Arduinu za spremljanje napetosti.

Sončna plošča je neposredno priključena na ta modul (solarni vhod). Sončna plošča je priključena tudi na razdelilnik napetosti. Izhod delilnika napetosti je priključen na analogni pin A1 na Arduinu.

Prav tako sem vzpostavil povezavo, tako da lahko nanjo priključite LCD zaslon za preverjanje napetosti. Tako je LCD priključen na 5V, GND in SDA iz LCD gre na SDA na Arduinu in enako s SCK pin.

Arduino je priključen na modul za upravljanje napajanja s kablom USB.

KODA:

Kodo za to vremensko postajo lahko najdete na wikiju DFRobot. Kodi sem priložil tudi vse nadgradnje.

-Če želite doseči pravo smer vetra za vaš položaj, morate ročno spremeniti vrednosti znižanja v programu.

Tako so vsi podatki shranjeni v datoteko txt z imenom test. To datoteko lahko preimenujete, če želite. Vse možne vrednosti zapisujem z vremenske postaje, prav tako pa zapisuje napetost akumulatorja in sončno napetost. Tako lahko vidite, kako je poraba baterije.

7. korak: Merjenje napetosti in testiranje

Za svoj projekt sem moral narediti nadzor napetosti na bateriji in sončni plošči.

Za spremljanje napetosti na akumulatorju sem uporabil analogni pin. Priključil sem + iz baterije na analogni pin A0 in - iz baterije v GND na Arduinu. V programu sem uporabil funkcijo "analogRead" in "lcd.print ()" za prikaz vrednosti napetosti na LCD -prikazovalniku. Tretja slika prikazuje napetost na akumulatorju. Izmeril sem ga z Arduinom in tudi z multimetrom, da sem lahko primerjal vrednost. Razlika med tema dvema vrednostma je bila približno 0,04 V.

Ker je izhodna napetost iz sončne celice večja od 5 V, moram narediti delilnik napetosti. Analogni vhod lahko sprejme največ 5V vhodne napetosti. Uspelo mi je z dvema uporoma 10 kOhm. Uporaba dveh uporov z enako vrednostjo deli napetost natančno na polovico. Torej, če priključite 5V, bo izhodna napetost približno 2,5 V. Ta delilnik napetosti je na prvi sliki. Razlika med vrednostjo napetosti na LCD-ju in multimetru je bila približno 0,1-0,2V

Enačba za izhod delilnika napetosti je: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testiranje

Ko sem vse skupaj povezal in vse komponente zapakiral v ohišje, sem potreboval zunanji preizkus. Zato sem odnesel vremensko postajo zunaj, da vidim, kako bo delovala v resničnih zunanjih razmerah. Glavni namen tega testa je bil videti, kako bodo baterije delovale ali koliko se bodo med tem preskusom izpraznile. Med testiranjem je bila zunanja temperatura približno 1 ° C zunaj in okoli 4 ° C znotraj ohišja.

Napetost akumulatorja je v petih urah padla s 3,58 na približno 3,47.