תחנת מזג אוויר ניידת לצופות שמי לילה: 7 שלבים (עם תמונות)

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

זיהום אור הוא אחת הבעיות הרבות בעולם. כדי לפתור את הבעיה, עלינו לדעת עד כמה שמי הלילה מזוהמים באור מלאכותי. תלמידים רבים עם מורים בעולם מנסים למדוד זיהום אור בעזרת חיישנים יקרים. החלטתי לשנות את לוקסמטר הנייד שלי (לעוד בדיקת פרוייקט ההוראות הקודם Portable Luxmeter) לתחנת מזג אוויר עם חיישן TSL2591. חיישן זה רגיש מספיק למדידת זיהום לילה. כמו כן, אני מוסיף HTU21D למדידת טמפרטורה ולחות.

שלב 1: מהי זיהום לילה וכיצד היא נמדדת

זיהום הלילה הוא אור ממנורות, מכוניות, בתים, לוחות LCD ענקיים בעיר וכל אור שנוצר על ידי בני אדם. השיחה הקלה הזו מלאכותית. עבור משקיפים, אור מלאכותי הוא הבעיה העיקרית לראות כוכבים מהעיר, והם חייבים לצאת מחוץ לעיר. עבור בני אדם זיהום אור גבוה מזיק. וגם לעצים, דשא ובעלי חיים.

לבדיקת זיהום האור של המקום שלך, תוכל לראות כאן מפת זיהום אור

זה רק מודל, וערכים אמיתיים יכולים להשתנות. לכן יצרתי את מד הלוקס הזה.

למדידת זיהום אור אני מודד לוקס בלבד ומחשב את גודל/ arsec2.

אני יכול לחשב מ לוקס לקנדלה לכל מטרים רבועים:

1 cd/m2 = 1 lux

גודל לכל קשת מרובעת (mag/arcsec2) מתאר רקע של שמי הלילה (הוא קורא בהירות פני השטח).

עוד בוויקי: בהירות פני השטח

לחישוב cd/m2 ל- mag/arcsec2 היא הנוסחה:

[ערך ב- mag/arcsec2] = Log10 ([ערך ב- cd/m2]/108000)/-0.4

unihedron.com/projects/darksky/magconv.php

שלב 2: בום

לפרויקט זה אתה צריך:

1. WEMOS D1 Mini או כל מיקרו -בקר

(אני משתמש ב- wemos, מכיוון שהוא הקטן ביותר, עם יציאת USB, אתה יכול לנסות Arduino Nano)

WEMOS D1 MINI (דואר אוויר כלכלי Yanwen)

WEMOS D1 MINI (משלוח רגיל של AliExpress)

WEMOS D1 MINI 10 יח '(דואר אוויר רשום בסין - משלוח חינם)

כבל USB לתכנות והעלאת קוד ל- wemos

2. חיישן TSL2591

TSL2591 (דואר אוויר כלכלי Yanwen)

TSL2591 (סין דואר אוויר רשום)

TSL2591 (סין דואר אוויר רשום)

3. חיישן טמפרטורה ולחות HTU21D

HTU21D (Cainiao Super Economy)

HTU21D (דואר אוויר כלכלי Yanwen - משלוח חינם)

4. תצוגת OLED 0.96 (128 x 64)

תצוגת OLED

תצוגת OLED

תצוגת OLED

5. סוללה 18650

סוללת ליתיום יון 18650

סוללת ליתיום יון 18650

מחזיק סוללה 18650

6. מודול טעינה TP4056

tp4056

tp4056

7. לחצני מתג או מגשר טבילה

swtich אדום מטבל

swtichers, הרבה שונים

8. קרש לחם וכבלי דופונט

קרש לחם קטן

ערכת קרש לחם

9. מארז, אני יוצר מעץ + קלטת

כתף אדומה

מדפסת תלת מימד פרוזה, אני מקווה שאעשה מארז מפלסטיק: D

שלב 3: מעגל

המעגל די פשוט:

חבר את כל המודולים i2c (TSL2591, OLED, HTU21D) לסיכות SCL ו- SDA ב- wemos (SDA -> D2, SCL -> D1).

הפעל אותם באמצעות 3.3 V מ- wemos.

חבר את מסוף הסוללה פלוס לפין 5V ב- wemos וסוללה + סיכה במודול הטעינה tp4056 למסוף פלוס בסוללה.

חבר את כל השטח יחד.

שלב 4: חיישן HTU21D

אני קונה חיישן טמפרטורה חדש, הנמדד בדיוק של 0.3 מעלות צלזיוס!

דברים שכדאי לדעת על חיישן זה (מבית sparkfun):

• משתמש בממשק I2C
• דיוק לחות אופייני של ± 2%
• דיוק טמפרטורה אופייני של ± 0.3 מעלות צלזיוס
• פועל מ -0 עד 100% לחות אך חיישן זה אינו מומלץ לסביבות קשות שבהן הוא עלול לבוא במגע עם מים (כגון גשם).
• חיישן 3.3V - השתמש בממירי רמה לוגית מוטבעת או נגדים 10k להגבלת אותות 5V
• רק חיישן HTU21D אחד יכול להתגורר בכל פעם באוטובוס I2C

הסיכום שלי: הוא חיישן טוב, כי הוא נמדד בדיוק 0.3 ° C ושניהם - טמפרטורה ולחות. יתרונות היא הפרעה I2C וחסרונות 3.3V, אבל זה לא משנה במקרה שלי.

שלב 5: TSL2591

חיישן זה טוב למדידת זיהום שמי הלילה בגלל הרגישות שלו (עד 188 מיקרו לוקס!).

1. הם דיודות עם IR אפשרי ומידה מלאה. אני לא משתמש בו.

2. ווסת מתח מ- 5V ל -3.3 V

מפרט שבב (מ- adafruit):

• מתקרב לתגובת העין האנושית
• טווח דינמי רחב במיוחד 1 עד 600, 000, 000 ספירות
• טווח לוקס: 188 רגישות uLux, עד 88, 000 מדידות קלט לוקס.
• טווח טמפרטורות: -30 עד 80 *C
• טווח מתח: 3.3-5V לתוך הרגולטור המשולב
• ממשק: I2C
• לוח זה/שבב זה משתמש בכתובת 7-bit I2C 0x29 (קבוע)
• מידות: 19mm x 16mm x 1mm /.75 "x.63" x.04 "משקל: 1.1g
• 2 דיודות למדידה הן - IR וספקטרום מלא

סיכום:

188 uLux פרפרקט, גם תקשורת I2C פשוטה. אולי אפשר לתקן את הבעיה I2C כתובת (0x29). גם הרגולטור על הלוח טוב ואפשר להשתמש בחיישן במהלך החורף (כפור).

שלב 6: קוד

אתה צריך את הספריות האלה (אני מוסיף אותן לקובץ zip אחד):

• Adafruit-GFX-Library-master
• adafruit_gfx_library_master
• Adafruit_HTU21DF_Library-master
• Adafruit_Sensor-master
• Adafruit_TSL2591_Library-master

קוד: אתה יכול להשתמש בשלי, או ליצור משלו. אל תשכח להגדיר זמן אינטגרציה מקסימלי (600 MS) ולהעלות למקסימום (GAIN_MAX) למדידת שמי הלילה.

אם אתה מנסה להשתמש בקוד שלי, אנא הורד קובץ ino. כשאני מעתיק מהקוד שלי את ההוראה, משהו לא בסדר בספריות

אני משתמש בהעלאת תמונת הירח רק בשביל הכיף. אתה יכול להשתמש בכל, פשוט השתמש בדף זה כדי לקבל מערך:

javl.github.io/image2cpp/

//https://lastminuteengineers.com/oled-display-arduino-tutorial///https://javl.github.io/image2cpp/ // mcd to magnitude https://unihedron.com/projects/darksky/magconv.php… // HD44780 הוא בקר למסכי קריסטל נוזלי מבוססי תווים (LCDs). https://unihedron.com/projects/darksky/magconv.php… #כלול

#לִכלוֹל

#include #include #include "Adafruit_HTU21DF.h" #include "Adafruit_TSL2591.h" counter counter; // כתובת TWI לתצוגה של OLED #הגדרת OLED_ADDR 0x3C Adafruit_SSD1306 תצוגה (-1); // - 1 להצגת הפעלה מחדש עם לחצן הפעלה מחדש על לוח arduino Adafruit_HTU21DF htu = Adafruit_HTU21DF (); Adafruit_TSL2591 tsl = Adafruit_TSL2591 (2591); // להעביר מספר למזהה החיישן (לשימושך מאוחר יותר) uint32_t lum; uint16_t ir, מלא; int ulux; צף לוקס; צף טמפ; לצוף rel_hum; float mag_arcsec2; // visual mags/arcsecond² [value in mag/arcsec2] = Log10 ([value in cd/m2]/108000)/-0.4 // סמלים // תואר עבור תואר char unsius Celsius const PROGMEM = {0xe, 0x11, 0x11, 0x11, 0xe, 0x0, 0x0, 0x0}; // exponent 2 const un -char exponent PROGMEM = {0xe, 0x1b, 0x3, 0x6, 0xc, 0x18, 0x1f, 0x0}; // 'moon_logo', 128x64px const intro char intro PROGMEM = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc1, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0xff, 0xfd, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x01, 0xff, 0xfd, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x03, 0xff, 0xc0, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x, 0xfc, 0x07, 0xff, 0xe0, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x07, 0xff, 0xf8, 0xff, 0x, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x0f, 0xff, 0xf0, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x0f, 0xff, 0x77, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x,, 0x80, 0x1f, 0xbe, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x80, 0x1f, 0xcc, 0xff, 0xff, 0x8, 0x,, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x3f, 0xc0, 0xff, 0xff, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf,, 0xc0, 0xff, 0xff, 0x8f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x3f, 0xe0, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x,, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x00, 0x3f, 0x80, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x0, 0x3,, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x3f, 0xf1, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x,, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x3f, 0xf9, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x ff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x3f, 0xfb, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x3f, 0x, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x, 0xe0, 0x18, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x60, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe7, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe1, 0xe7, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x07, 0xff, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x18, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x38, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x48, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x80, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xff, 0x, 0x, 0xff, 0xff, 0xc0, 0xc4, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x00, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x60, 0x0f, 0x, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0xf0, 0x03, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x07, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x, 0x, 0xc0, 0x00, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0xe3, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x00, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf1, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x, 0x43, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfb, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x4f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfb, 0xff, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x5f, 0xff, 0xff, 0x03, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x3f, 0xff, 0xff, 0x87, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x0,, 0xcf, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xb7, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x,, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x03, 0xff, 0xff,, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x01, 0x0f, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x,, 0xfc, 0x01, 0xfe, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, 0x3f, 0xff, 0xff, 0xff,, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x,, 0x00, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x80, 0x 00, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xc0, 0x00, 0x03, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xfd, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x7f, 0xff, 0xf3, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xc7, 0xff, 0xff, 0x, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfc, 0x00, 0x00, 0x00, 0xfc, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf8, 0x00, 0x00, 0x0, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe0, 0x01, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff}; הגדרת חלל () {// htu21d htu.begin (); // חיישן tsl2591 sensor_t; tsl.getSensor (& חיישן); tsl.setGain (TSL2591_GAIN_MAX); // MAX, HIGH MED, LOW, tsl.setTiming (TSL2591_INTEGRATIONTIME_600MS); // 100MS, 200 MS, 300MS, 400MS, 500MS, 600MS // הגדרת תצוגת תצוגת oled.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR); display.clearDisplay (); display.display (); display.drawBitmap (0, 0, מבוא, 128, 64, לבן); display.display (); עיכוב (1000); display.setTextSize (1); display.setTextColor (לבן); display.setFont (& FreeSerif9pt7b); display.clearDisplay (); } לולאת חלל () {lux = 0; ulux = 0; mag_arcsec2 = 0; טמפ '= 0; rel_hum = 0; עיכוב (100); lum = tsl.getFullLuminosity (); ir = lum >> 16; full = lum & 0xFFFF; עיכוב (100); lux = tsl.calculateLux (מלא, ir); // עוצמת אור ב- microlux ulux = lux*1000000; אם (ulux <0) {ulux = 0; } mag_arcsec2 = log10 (lux/108000)/-0.4; // (log ((ulux/108000)) /(-0.4) temp = htu.readTemperature (); rel_hum = htu.readHumidity (); display_values ();} display_values void () {//display.drawPixel(120, 50, WHITE); display.clearDisplay (); display.setCursor (1, 15); display.print (temp); display.drawBitmap (42, 2, תואר, 8, 5, לבן); display.setCursor (50, 15); display.print ("C"); display.setCursor (70, 15); display.print (rel_hum); display.setCursor (114, 15); display.print ("%"); display.drawLine (1, 20, 127, 20, WHITE); display.drawLine (67, 1, 67, 20, WHITE); display.setCursor (1, 35); display.print ("ulux ="); display.setCursor (50, 35); display.print (ulux); display.setCursor (1, 55); display.print ("mag/arsec"); display.drawBitmap (70, 45, מעריך, 8, 8, לבן); תצוגה. setCursor (83, 55); display.print (mag_arcsec2); display.display ();}

שלב 7: בפנים

אני יוצר מארז משלי ואני משתמש בקרש עם כבלי דופונט כפי שאתה יכול לראות.

אני משתמש ב- TP4056 לטעינת סוללה באמצעות כבל USB (צריך מגשר טבילה swtich).

להפעלה/כיבוי אני משתמש במגשר טבילה.

לאור היום, TSL2591 מראה 0 ו- mag/arcsec2 הוא nan.

לשמי הלילה TSL2591 צריך להראות בין 0 ל 1000 000 microlux (ulux) ותואם mag/arcsec2

(cca. 14 עד 22 mag/arsec2).

עבור fullMoon מדדתי 50k ulux שהם 0.05 לוקס.