Vejrstation med datalogning: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

I denne instruktive vil jeg vise dig, hvordan du laver vejrstationssystem selv. Alt du behøver er grundlæggende viden inden for elektronik, programmering og lidt tid.

Dette projekt er stadig undervejs. Dette er kun første del. Opgraderinger uploades i løbet af de næste en eller to måneder.

Hvis du har spørgsmål eller problemer, kan du kontakte mig på min mail: [email protected]. Komponenter leveret af DFRobot

Så lad os begynde

Trin 1: Materialer

Næsten alle nødvendige materialer til dette projekt kan købes i onlinebutik: DFRobot

Til dette projekt skal vi bruge:

-Vejrstationssæt

-Arduino SD -kort modul

-SD kort

-Solar power manager

-5V 1A Solpanel

-Nogle nylon kabelbindere

-Monteringssæt

-LCD display

-Brødbræt

-Lion-batterier (jeg brugte Sanyo 3.7V 2250mAh batterier)

-Vandtæt plastforbindelsesboks

-Nogle ledninger

-Modstande (2x 10kOhm)

Trin 2: Moduler

Til dette projekt brugte jeg to forskellige moduler.

Solar power manager

Dette modul kan forsynes med to forskellige forsyninger, 3,7V batteri, 4,5V - 6V solpanel eller USB -kabel.

Det har to forskellige udgange. 5V USB -udgang, der kan bruges til at levere Arduino eller en anden controller og 5V ben til at drive forskellige moduler og sensorer.

Specifikationer:

• Solindgangsspænding (SOLAR IN): 4,5V ~ 6V
• Batteriindgang (BAT IN): 3,7V enkeltcelle Li-polymer/Li-ion
• Batteri Ladestrøm (USB/SOLAR IN): 900mA Max trickle -opladning, konstant strøm, konstant spænding tre faser opladning
• Opladningsafbrydelsesspænding (USB/SOLAR IN): 4,2V ± 1%
• Reguleret strømforsyning: 5V 1A
• Reguleret strømforsyningseffektivitet (3,7V BAT IN): 86%@50%belastning
• USB/solopladningseffektivitet: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD -modul

Dette modul er fuldt kompatibelt med Arduino. Det giver dig mulighed for at tilføje masselagring og datalogning til dit projekt.

Jeg brugte det til at indsamle data fra vejrstation med 16 GB SD -kort.

Specifikationer:

• Break out board til standard SD -kort og Micro SD (TF) -kort
• Indeholder en kontakt til valg af flash -kortplads
• Sidder direkte på en Arduino
• Kan også bruges sammen med andre mikrokontrollere

Trin 3: Vejrstationssæt

Hovedkomponenten til dette projekt er vejrstationssæt. Den drives af 5V fra Arduino, eller du kan også bruge ekstern 5V -forsyning.

Den har 4 ben (5V, GND, TX, RX). TXD -dataport bruger 9600bps.

Vejrstationssæt består af:

• Vindmåler
• Vindskovl
• Regnspand
• Sensor bord
• Rustfrit stål (30cm) (11.81 ")
• Komponentpakke

Det kan bruges til at måle:

• Vindhastighed
• Vindretning
• Mængden af nedbør

Den har indbygget fugtigheds- og temperatursensor, som også kan måle barometrisk tryk.

Vindmåler kan måle vindhastighed op til 25 m/s. Vindretningen vises i grader.

Mere info om dette kit og prøvekode findes på: DFRobot wiki

Trin 4: Sådan samles vejrstationssæt

Monteringen af dette kit er ganske let, men for mere information om montering, se en tutorial om hvordan du samler dette kit.

Tutorial: Sådan samles vejrstationssæt

Trin 5: Forsyning og bolig

Batteri:

Til dette projekt brugte jeg 3,7V li-ion batterier. Jeg lavede batteripakke fra 5x af disse batterier. Hvert batteri har omkring 2250 mAh, så en pakke med 5x giver omkring 11250 mAh, når den er forbundet parallelt.

Tilslutning: Som jeg nævnte, tilsluttede jeg batterier parallelt, fordi du parallelt bevarer den originale spænding, men får større batterikapacitet. For eksempel: Hvis du har to 3,7V 2000 mAh batteri, og du tilslutter det parallelt, får du 3,7V og 4000 mAh.

Hvis du vil opnå større spænding, skal du forbinde dem i serie. For eksempel: Hvis du tilslutter to 3,7V 2000 mAh batterier i serie, får du 7, 4V og 2000 mAh.

Solpanel:

Jeg brugte 5V 1A solpanel. Dette panel har cirka 5 W udgangseffekt. Udgangsspændingen går op til 6V. Da jeg testede panelet i grumset vejr, var udgangsspændingen omkring 5,8-5,9V.

Men hvis du vil forsyne denne vejrstation fuldt ud med solenergi, skal du tilføje 1 eller 2 solpaneler og blybatteri eller noget andet for at lagre energi og forsyne stationen, når der ikke er sol.

BOLIG:

Det ser ikke ud til, men boliger er en af de vigtigste dele af dette system, fordi det beskytter vitale komponenter mod eksterne elementer.

Så jeg vælger vandtæt plastforbindelsesboks. Den er lige stor nok til at passe alle komponenterne indeni. Det er cirka 19x15 cm.

Trin 6: Ledningsføring og kode

Arduino:

Alle komponenter er forbundet med Arduino.

-SD modul:

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

Vejrstationens bestyrelse:

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

Batteripakken er forbundet direkte til strømstyring (3,7V batteriindgang). Jeg lavede også forbindelse fra batteri til analog pin A0 på Arduino til spændingsovervågning.

Solpanel er forbundet direkte til dette modul (solindgang). Solpanel er også forbundet med spændingsdeler. Spændingsdelerudgang er forbundet til analog pin A1 på Arduino.

Jeg lavede også forbindelse, så du kan tilslutte LCD -display på den for at kontrollere spændingen. Så LCD er forbundet til 5V, GND og SDA fra LCD går til SDA på Arduino og det samme med SCK pin.

Arduino er forbundet til strømstyringsmodul med USB -kabel.

KODE:

Koden til denne vejrstation kan findes på DFRobot wiki. Jeg vedhæftede også min kode med alle opgraderingerne.

-Hvis du ønsker at få den rigtige vindretning til din position, skal du manuelt ændre degress -værdier i programmet.

Så alle data gemmes i txt -fil med navnet test. Du kan omdøbe denne fil, hvis du vil. Jeg skriver alle de mulige værdier fra vejrstation, og det skriver også i batterispænding og solspænding. Så du kan se, hvordan forbruget af batteri er.

Trin 7: Måling af spænding og test

Jeg havde brug for at lave spændingsovervågning på batteri og solpanel til mit projekt.

Til overvågning af spændingen på batteriet brugte jeg en analog pin. Jeg tilsluttede + fra batteri til analog pin A0 og - fra batteri til GND på Arduino. I programmet brugte jeg "analogRead" -funktionen og "lcd.print ()" til at vise spændingsværdi på LCD. Tredje billede viser spænding på batteriet. Jeg målte det med Arduino og også med multimeter, så jeg kunne sammenligne værdien. Forskellen mellem disse to værdier var omkring 0,04V.

Fordi udgangsspænding fra solpanel er større end 5V, skal jeg lave spændingsdeler. Analog indgang kan maksimalt tage 5V indgangsspænding. Jeg lavede den med to 10kOhm modstand. Brug af to modstande med samme værdi, deler spændingen nøjagtigt til det halve. Så hvis du tilslutter 5V, vil udgangsspændingen være omkring 2,5V. Denne spændingsdeler er på det første billede. Forskellen mellem spændingsværdi på LCD og på multimeter var ca. 0,1-0,2V

Lighed for spændingsdelerudgang er: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Test

Da jeg tilsluttede alt sammen og pakkede alle komponenterne i et hus, havde jeg brug for at lave en udvendig test. Så jeg tog vejrstationen udenfor for at se, hvordan det vil fungere under reelle forhold udefra. Hovedformålet med denne test var at se, hvordan batterier fungerer, eller hvor meget de vil aflade under denne test. Mens testning af udetemperaturen var omkring 1 ° C udenfor og ca. 4 ° C inde i huset.

Batterispændingen faldt fra 3,58 til omkring 3,47 på fem timer.