תחנת מזג אוויר סולארית: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

האם אי פעם רצית מידע על מזג אוויר בזמן אמת מהחצר האחורית שלך? עכשיו אתה יכול לקנות תחנת מזג אוויר בחנות אבל אלה בדרך כלל דורשות סוללות או שצריך לחבר אותן לשקע. תחנת מזג אוויר זו אינה צריכה להיות מחוברת לרשת מכיוון שיש לה פאנלים סולאריים המסתובבים לכיוון השמש ליעילות רבה יותר. עם מודולי ה- RF שלה הוא יכול להעביר נתונים מהתחנה בחוץ ל- Raspberry Pi בתוך הבית שלך. ה- Raspberry Pi מארח אתר אינטרנט בו ניתן לצפות בנתונים.

שלב 1: אסוף חומרים

חומרים

• Raspberry Pi 3 דגם B + + מתאם + כרטיס מיקרו SD 16GB
• ארדואינו אונו
• פריצה בסיסית של Arduino Pro Mini + FTDI
• 4 פאנלים סולאריים 6V 1W
• 4 סוללות 18650
• בוסטר 5v
• 4 מטעני סוללות TP 4056
• חיישן טמפרטורה ולחות Adafruit DHT22
• חיישן לחץ ברומטרי BMP180
• 4 LDR
• מקלט ומשדר RF 433
• 2 מנועי צעד מסוג Nema 17
• 2 נהגי מנוע צעד DRV8825
• lcd 128*64
• הרבה חוטים

כלים וחומרים

• דֶבֶק
• קרשים מעץ
• ראה
• ברגים + מברג
• קלטת ברווז
• 2 רצועות אלומיניום

שלב 2: תכנון מכני

גוף תחנת מזג האוויר עשוי דיקט. אתה לא צריך להשתמש בעץ, אתה יכול להכין אותו מכל חומר שאתה מעדיף. עבור תושבות המנוע, קידחתי שלם בתוך גוש עץ ולאחר מכן הברגתי בורג שטוח לפיר המנוע, שעובד טוב יותר מכפי שציפיתי. באופן זה אינך צריך להדפיס תלת -ממד הר מנוע וקל לביצוע. ואז כיפפתי 2 רצועות אלומיניום בכדי להחזיק את המנועים חזק מאוד. לאחר מכן חתכתי קרש וקדחתי בו חורים לפאנלים הסולאריים. לאחר מכן הדביקו עליו את הפאנלים הסולאריים וחוטי הלחמה על הלוחות הסולאריים. אז תצטרך גם לעשות צלב מחומר שחור. אם אין לך משהו שחור, אתה יכול להשתמש בקלטת שחורה. צלב זה יחזיק LDR בכל פינה כך שהארדואינו יוכל להשוות את המדידות מה- LDR ולחשב לאיזה כיוון הוא צריך לפנות. אז קדחו שלמים זעירים בכל פינה, כך שתוכלו להתאים שם LDR. כל מה שנותר לעשות עכשיו הוא להכין לוח בסיס ומשהו להכניס אליו את האלקטרוניקה. לצלחת הבסיס, יהיה עליך לקדוח בו שלם כדי לנתב את כל החוטים. לגבי המדידות, אני לא אתן לך שום כי זה באמת תלוי בך איך אתה רוצה לעצב את זה. אם יש לך מנועים אחרים או פאנלים סולאריים אחרים, יהיה עליך להבין את המדידות בעצמך.

שלב 3: תכנון חשמל

כּוֹחַ

המערכת כולה פועלת על סוללות (למעט ה- Raspberry Pi). הנחתי 3 סוללות בסדרות. סוללה אחת היא בממוצע 3.7V, אז 3 בסדרות נותנות לך בסביבות 11V. מארז סוללות 3s זה משמש עבור המנועים ומשדר ה- RF. הסוללה השנייה שנותרה משמשת להפעלת ה- Arduino Pro Mini והחיישנים. כדי לטעון את הסוללות השתמשתי ב -4 מודולים TP4056. לכל סוללה יש מודול TP4056 אחד, כל מודול מחובר ללוח סולארי. מכיוון שלמודול יש B (in) ו- B (out), אני יכול לטעון אותם בנפרד ולפרוק אותם בסדרות. הקפד לקנות את המודולים הנכונים TP4056 מכיוון שלא לכל המודולים יש B (in) ו- B (out).

קונרטול

ה- Arduino Pro Mini שולט על החיישנים והמנועים. סיכת הגלם והטחון של הארדואינו מחוברת למגבר 5V. מגבר 5V מחובר לסוללה היחידה. צריכת החשמל נמוכה מאוד של ה- Arduino Pro Mini.

רכיבים

DHT22: חיברתי חיישן זה ל- VCC ולארקה, ואז חיברתי את סיכת הנתונים לפין 10 דיגיטלי.

BMP180: חיברתי חיישן זה ל- VCC ולקרקע, חיברתי SCL ל- SCL ב- Arduino ו- SDA ל- SDA ב- Arduino. היזהר מכיוון שסיכות SCL ו- SDA ב- Arduino Pro Mini נמצאות באמצע הלוח, כך שאם יש לך סיכות הלחמה ללוח והכנסת אותו ללוח לחם, זה לא יעבוד כי תהיה לך הפרעה מהסיכות האחרות. הלחמתי את 2 הסיכות בחלק העליון של הלוח וחיברתי אליו חוט ישירות.

משדר RF: חיברתי את זה לחבילת הסוללות של 3s לאות טוב יותר וטווח ארוך יותר. ניסיתי לחבר אותו ל- 5V מהארדואינו אבל אז האות RF חלש במיוחד. לאחר מכן חיברתי את סיכת הנתונים לפין הדיגיטלי 12.

LDR: חיברתי את 4 LDR לפינים אנלוגיים A0, A1, A2, A3. חיברתי את ה- LDR יחד עם נגד 1K.

מנועים: המנועים מונעים על ידי 2 מודולי בקרה DRV8825. אלה נוחים מאוד מכיוון שהם לוקחים רק 2 קווי כניסה (כיוון וצעד) ויכולים לייצר עד 2A לכל שלב למנועים. יש לי אותם מחוברים לסיכות דיגיטליות 2, 3 ו -8, 9.

LCD: חיברתי את ה- LCD ל- Raspberry Pi כדי להציג את כתובת ה- IP שלו. השתמשתי בגוזם לוויסות התאורה האחורית.

מקלט RF: חיברתי את המקלט ל- Arduino Uno על 5V וקרקע. המקלט לא צריך לקחת יותר מ- 5V. לאחר מכן חיברתי את סיכת הנתונים לפין הדיגיטלי 11. אם אתה יכול למצוא ספרייה עבור מודולי RF אלה שעובדים ב- Raspberry Pi, אז אינך צריך להשתמש ב- Arduino Uno.

Raspberry Pi: ה- Raspberry Pi מחובר ל- Arduino Uno באמצעות כבל USB. ה- Arduino מעביר את אותות ה- RF ל- Raspberry Pi באמצעות חיבור טורי.

שלב 4: נתחיל בקידוד

כדי לקודד את Arduino Pro Mini, תזדקק למתכנת FTDI. מכיוון של- Pro Mini אין יציאת USB (כדי לחסוך בחשמל), תזדקק ללוח הפריצה הזה. תיכננתי את הקוד ב- Arduino IDE, אני חושב שזו הדרך הקלה ביותר לעשות זאת. העלה את הקוד מהקובץ והוא אמור להיות טוב.

כדי לקודד את ה- Arduino Uno, חיברתי אותו למחשב שלי באמצעות כבל USB. לאחר שהעליתי את הקוד, חיברתי אותו ל- Raspberry Pi. הצלחתי גם לשנות את הקוד ב- Raspberry Pi מכיוון שהתקנתי את ה- Arduino IDE וכך אוכל לתכנת אותו משם. הקוד פשוט מאוד, הוא לוקח את הקלט מהמקלט ושולח אותו דרך היציאה הטורית אל ה- Raspberry Pi.

כדי לקודד את Raspberry Pi, התקנתי את Raspbian. לאחר מכן השתמשתי במרק כדי להתחבר אליו באמצעות חיבור SSH. לאחר מכן אני מגדיר את הפטל כך שאוכל להתחבר אליו באמצעות VNC וכך יהיה לי ממשק משתמש. התקנתי שרת אינטרנט של Apache והתחלתי לקודד את ה- backend ואת frontend של הפרויקט הזה. אתה יכול למצוא את הקוד ב- github:

שלב 5: מסד נתונים

כדי לאחסן את הנתונים אני משתמש במסד נתונים של SQL. הכנתי את מסד הנתונים ב- MySQL Workbench. מסד הנתונים מחזיק את קריאות החיישן ונתוני החיישנים. יש לי 3 טבלאות, אחת לאחסון ערכי החיישנים עם חותמות זמן, השנייה לאחסן מידע על החיישנים והאחרונה לאחסן מידע על משתמשים. אני לא משתמש בטבלת משתמשים מכיוון שלא קודדתי את החלק הזה של הפרויקט מכיוון שהוא לא היה ב- MVP שלי. הורד את קובץ ה- SQL והפעל אותו ובסיס הנתונים אמור להיות טוב.