Værstasjon med datalogging: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

I denne instruksen vil jeg vise deg hvordan du lager værstasjonssystem selv. Alt du trenger er grunnleggende kunnskap innen elektronikk, programmering og litt tid.

Dette prosjektet er fremdeles under utvikling. Dette er bare første del. Oppgraderinger vil bli lastet opp om en eller to måneder.

Hvis du har spørsmål eller problemer, kan du kontakte meg på e -posten min: [email protected]. Komponenter levert av DFRobot

Så la oss begynne

Trinn 1: Materialer

Nesten alt nødvendig materiale for dette prosjektet kan kjøpes i nettbutikken: DFRobot

For dette prosjektet trenger vi:

-Værstasjonssett

-Arduino SD -kortmodul

-SD kort

-Solar power manager

-5V 1A Solcellepanel

-Noen kabelbindere i nylon

-Monteringssett

-LCD-skjerm

-Brødbrett

-Liionbatterier (jeg brukte Sanyo 3.7V 2250mAh batterier)

-Vanntett koblingsboks i plast

-Noen ledninger

-Motstandere (2x 10kOhm)

Trinn 2: Moduler

For dette prosjektet brukte jeg to forskjellige moduler.

Leder for solenergi

Denne modulen kan drives med to forskjellige forsyninger, 3,7V batteri, 4,5V - 6V solcellepanel eller USB -kabel.

Den har to forskjellige utganger. 5V USB -utgang som kan brukes til å forsyne Arduino eller en annen kontroller og 5V pins for å drive forskjellige moduler og sensorer.

Spesifikasjoner:

• Solinngangsspenning (SOLAR IN): 4,5V ~ 6V
• Batteriinngang (BAT IN): 3,7V enkeltcelle Li-polymer/Li-ion
• Batteriladestrøm (USB/SOLAR IN): 900mA Maks sippelading, konstant strøm, konstant spenning tre faser lading
• Ladestoppspenning (USB/SOLAR IN): 4,2V ± 1%
• Regulert strømforsyning: 5V 1A
• Regulert strømforsyningseffektivitet (3,7V BAT IN): 86%@50%belastning
• USB/solladningseffektivitet: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD -modul

Denne modulen er fullt kompatibel med Arduino. Det lar deg legge til masselagring og datalogging i prosjektet ditt.

Jeg brukte den til å samle data fra værstasjonen med 16 GB SD -kort.

Spesifikasjoner:

• Bryte ut brett for standard SD -kort og Micro SD (TF) -kort
• Inneholder en bryter for å velge flash -kortsporet
• Sitter direkte på en Arduino
• Kan også brukes med andre mikrokontrollere

Trinn 3: Værstasjonssett

Hovedkomponenten for dette prosjektet er værstasjonssett. Den drives av 5V fra Arduino, eller du kan også bruke ekstern 5V -forsyning.

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

Værstasjonssett består av:

• Vindmåler
• Vindvinge
• Regnbøtte
• Sensorbrett
• Rustfritt stål (30cm) (11.81 ")
• Komponentpakke

Den kan brukes til å måle:

• Vindfart
• Vindretning
• Mengden nedbør

Den har innebygd fuktighets- og temperatursensor som også kan måle barometrisk trykk.

Vindmåler kan måle vindhastighet på opptil 25 m/s. Vindretningen vises i grader.

Mer informasjon om dette settet og prøvekoden finner du på: DFRobot wiki

Trinn 4: Hvordan sette sammen værstasjonssett

Monteringen av dette settet er ganske enkel, men for mer informasjon om montering, se en veiledning om hvordan du monterer dette settet.

Opplæring: Hvordan sette sammen værstasjonssett

Trinn 5: Forsyning og bolig

Batteri:

Til dette prosjektet brukte jeg 3,7V li-ion-batterier. Jeg lagde batteripakke av 5x av disse batteriene. Hvert batteri har omtrent 2250 mAh, så en pakke med 5x gir omtrent 11250 mAh når den er parallellkoblet.

Tilkobling: Som jeg nevnte koblet jeg til batterier parallelt, fordi du parallelt beholder den opprinnelige spenningen, men får større batterikapasitet. For eksempel: Hvis du har to 3,7V 2000 mAh batteri og du kobler det parallelt, får du 3,7V og 4000 mAh.

Hvis du vil oppnå større spenning, må du koble dem i serie. For eksempel: Hvis du kobler til to 3,7V 2000 mAh batterier i serie, får du 7, 4V og 2000 mAh.

Solcellepanel:

Jeg brukte 5V 1A solcellepanel. Dette panelet har omtrent maks 5W utgangseffekt. Utgangsspenningen går opp til 6V. Da jeg testet panelet i overskyet vær var utgangsspenningen omtrent 5,8-5,9V.

Men hvis du vil forsyne denne værstasjonen fullt med solenergi, må du legge til 1 eller 2 solcellepaneler og blybatteri eller noe annet for å lagre energi og forsyne stasjonen når det ikke er sol.

BOLIG:

Det virker ikke, men boliger er en av de viktigste delene av dette systemet, fordi det beskytter viktige komponenter fra ytre elementer.

Så jeg velger vanntett koblingsboks i plast. Den har akkurat stor nok til å passe alle komponentene inni. Den er ca 19x15 cm.

Trinn 6: Kabling og kode

Arduino:

Alle komponentene er koblet til Arduino.

-SD -modul:

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

Værstasjonstavle:

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

Batteripakken er koblet direkte til strømstyring (3,7V batteriinngang). Jeg gjorde også tilkobling fra batteri til analog pin A0 på Arduino for spenningsovervåking.

Solcellepanel er koblet direkte til denne modulen (solinngang). Solcellepanel er også koblet til spenningsdeler. Spenningsdelerutgang er koblet til analog pin A1 på Arduino.

Jeg gjorde også tilkobling slik at du kan koble til LCD -skjerm på den for å kontrollere spenningen. Så LCD er koblet til 5V, GND og SDA fra LCD går til SDA på Arduino og det samme med SCK -pin.

Arduino er koblet til strømstyringsmodul med USB -kabel.

KODE:

Koden for denne værstasjonen finnes på DFRobot wiki. Jeg har også lagt ved koden min med alle oppgraderingene.

-Hvis du ønsker å få riktig vindretning for posisjonen din, må du manuelt endre degressverdiene i programmet.

Så alle dataene er lagret i txt -filen med navnet test. Du kan gi denne filen nytt navn hvis du vil. Jeg skriver alle mulige verdier fra værstasjonen, og det skriver også i batterispenning og solspenning. Slik at du kan se hvordan forbruket av batteri er.

Trinn 7: Måling av spenning og testing

Jeg trengte å lage spenningsovervåking på batteri og solcellepanel for prosjektet mitt.

For å overvåke spenningen på batteriet brukte jeg en analog pin. Jeg koblet + fra batteri til analog pin A0 og - fra batteri til GND på Arduino. I programmet brukte jeg "analogRead" -funksjonen og "lcd.print ()" for å vise spenningsverdi på LCD. Det tredje bildet viser spenning på batteriet. Jeg målte den med Arduino og også med multimeter slik at jeg kunne sammenligne verdien. Forskjellen mellom disse to verdiene var omtrent 0,04V.

Fordi utgangsspenningen fra solcellepanelet er større enn 5V trenger jeg å lage spenningsdeler. Analog inngang kan maksimalt ta 5V inngangsspenning. Jeg klarte det med to 10kOhm motstand. Bruk av to motstander med samme verdi, deler spenningen nøyaktig til halvparten. Så hvis du kobler til 5V, vil utgangsspenningen være omtrent 2,5V. Denne spenningsdeleren er på det første bildet. Forskjellen mellom spenningsverdi på LCD og på multimeter var omtrent 0,1-0,2V

Likhet for spenningsdelerutgang er: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testing

Da jeg koblet alt sammen og pakket alle komponentene i et hus jeg trengte å lage utvendig test. Så jeg tok ut værstasjonen utenfor for å se hvordan det vil fungere under virkelige forhold utenfor. Hovedformålet med denne testen var å se hvordan batterier vil fungere eller hvor mye det vil lade ut under denne testen. Mens testing av utetemperaturen var ca 1 ° C ute og ca 4 ° C inne i huset.

Batterispenningen falt fra 3,58 til omtrent 3,47 på fem timer.