תחנת מזג אוויר עם רישום נתונים: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

במדריך זה אראה לך כיצד להכין מערכת תחנות מזג אוויר בעצמך. כל מה שאתה צריך זה ידע בסיסי באלקטרוניקה, תכנות וקצת זמן.

הפרויקט הזה עדיין בעיצומו. זהו רק החלק הראשון. השדרוגים יועלו בחודש -חודשיים הקרובים.

אם יש לך שאלות או בעיות תוכל לפנות אלי בדואר שלי: [email protected]. רכיבים המסופקים על ידי DFRobot

אז בואו נתחיל

שלב 1: חומרים

ניתן לרכוש כמעט את כל החומרים הדרושים לפרויקט זה בחנות המקוונת: DFRobot

לפרויקט זה נצטרך:

-ערכת תחנת מזג אוויר

-מודול כרטיס Arduino SD

-כרטיס זיכרון

-מנהל חשמל סולרי

פאנל סולארי -5V 1A

-כמה קשרי ניילון

-ערכת הרכבה

-תצוגת אל סי די

-קרש

-סוללות ליון (השתמשתי בסוללות 3.7V 2250mAh של Sanyo)

-קופסת חיבור מפלסטיק עמידה במים

-כמה חוטים

-נגדים (2x10kOhm)

שלב 2: מודולים

לפרויקט זה השתמשתי בשני מודולים שונים.

מנהל חשמל סולארי

ניתן להפעיל מודול זה עם שני אספקה שונים, סוללת 3.7V, פאנל סולארי 4.5V - 6V או כבל USB.

יש לו שתי יציאות שונות. יציאת USB 5V שניתן להשתמש בה לאספקת Arduino או בקר אחר וסיכות 5V להפעלת מודולים וחיישנים שונים.

מפרטים:

• מתח קלט סולארי (SOLAR IN): 4.5V ~ 6V
• כניסת סוללה (BAT IN): 3.7V תא יחיד לי-פולימר/ליון
• סוללה טעינת זרם (USB/SOLAR IN): טעינת טפטוף מקסימלית של 900mA, זרם קבוע, מתח קבוע בטעינה שלשה שלבים
• מתח טעינת טעינה (USB/SOLAR IN): 4.2V ± 1%
• ספק כוח מוסדר: 5V 1A
• יעילות אספקת חשמל מוסדרת (3.7V BAT IN): 86%@50%עומס
• יעילות טעינת USB/סולארית: 73%@3.7V 900mA BAT IN

מודול SD

מודול זה תואם באופן מלא עם Arduino. זה מאפשר לך להוסיף אחסון המוני ורישום נתונים לפרויקט שלך.

השתמשתי בו לאיסוף נתונים מתחנת מזג אוויר עם כרטיס SD בנפח 16GB.

מפרטים:

• לוח פריצה לכרטיס SD סטנדרטי וכרטיס Micro SD (TF)
• מכיל מתג לבחירת חריץ כרטיס הבזק
• יושב ישירות על ארדואינו
• יש להשתמש גם עם בקרי מיקרו אחרים

שלב 3: ערכת תחנת מזג אוויר

המרכיב העיקרי בפרויקט זה הוא ערכת תחנות מזג אוויר. הוא מופעל על ידי 5V מבית Arduino או שאתה יכול גם להשתמש באספקה חיצונית של 5V.

יש לו 4 סיכות (5V, GND, TX, RX). יציאת הנתונים של TXD משתמשת ב- 9600bps.

ערכת תחנת מזג האוויר מורכבת מ:

• מַד רוּחַ
• שבב רוח
• דלי גשם
• לוח חיישן
• עגילי נירוסטה (30 ס"מ) (11.81 אינץ ')
• חבילת רכיבים

ניתן להשתמש בו למדידה:

• מהירות הרוח
• כיוון הרוח
• כמות הגשמים

יש לו חיישן לחות וטמפרטורה מובנה שיכול גם למדוד לחץ ברומטרי.

מד -מד יכול למדוד את מהירות הרוח עד 25 מ '/ש. כיוון הרוח מוצג במעלות.

מידע נוסף על ערכה זו וקוד לדוגמא ניתן למצוא ב: DFRobot wiki

שלב 4: כיצד להרכיב ערכת תחנת מזג אוויר

ההרכבה של ערכה זו היא קלה למדי, אך למידע נוסף אודות הרכבה צפה במדריך כיצד להרכיב ערכה זו.

הדרכה: כיצד להרכיב ערכת תחנת מזג אוויר

שלב 5: אספקה ודיור

סוֹלְלָה:

לפרויקט זה השתמשתי בסוללות ליתיום 3.7V. הכנתי מארז סוללות מפי 5 מהסוללות האלה. לכל סוללה יש כ- 2250 מיליאמפר / שעה, כך שחבילה של 5x נותנת כ- 11250 מיליאמפר / שעה כאשר היא מחוברת במקביל.

חיבור: כפי שציינתי חיברתי סוללות במקביל, כי במקביל אתה שומר על המתח המקורי אך צובר קיבולת סוללה גדולה יותר. לדוגמא: אם יש לך שתי סוללות 3.7V 2000 mAh ואתה מחבר אותה במקביל תקבל 3.7V ו- 4000 mAh.

אם אתה רוצה להשיג מתח גדול יותר, עליך לחבר אותם בסדרה. לדוגמה: אם תחבר שתי סוללות 3.7V 2000 mAh בסדרה תקבל 7, 4V ו- 2000 mAh.

פנל סולארי:

השתמשתי בפאנל סולארי 5V 1A. ללוח זה יש הספק פלט של מקסימום 5W. מתח היציאה עולה עד 6V. כאשר בדקתי את הלוח במזג אוויר מעונן מתח הפלט שלו היה בערך 5.8-5.9V.

אבל אם אתה רוצה לספק לתחנת מזג האוויר הזו מלא אנרגיה סולארית אתה צריך להוסיף 1 או 2 פאנלים סולאריים וסוללת חומצת עופרת או משהו אחר לאחסון אנרגיה ולספקת תחנה כשאין שמש.

דיור:

זה לא נראה אבל דיור הוא אחד החלקים החשובים ביותר של מערכת זו, מכיוון שהוא מגן על רכיבים חיוניים מפני גורמים חיצוניים.

אז אני בוחר בארגז חיבור מפלסטיק עמיד למים. יש לו מספיק גדול כדי להתאים את כל הרכיבים בפנים. זה בערך 19X15 ס מ.

שלב 6: חיווט וקוד

ארדואינו:

כל הרכיבים מחוברים ל- Arduino.

-מודול SD:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> סיכה דיגיטלית 9
• MISO -> סיכה דיגיטלית 11
• SCK -> סיכה דיגיטלית 12
• SS -> סיכה דיגיטלית 10

לוח תחנת מזג האוויר:

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

הסוללה מחוברת ישירות למנהל החשמל (כניסת סוללה 3.7V). ביצעתי גם חיבור מהסוללה לפין A0 האנלוגי בארדואינו לצורך ניטור מתח.

פאנל סולארי מחובר ישירות למודול זה (קלט סולארי). פאנל סולארי מחובר גם למפריד מתח. פלט מחלק מתח מחובר לפין האנלוגי A1 ב- Arduino.

עשיתי גם חיבור כך שתוכל לחבר עליו תצוגת LCD כדי לבדוק את המתח. אז LCD מחובר ל- 5V, GND ו- SDA מ- LCD עובר ל- SDA ב- Arduino ואותו דבר עם סיכת SCK.

Arduino מחובר למודול מנהל החשמל באמצעות כבל USB.

קוד:

קוד לתחנת מזג אוויר זו ניתן למצוא ב- wiki DFRobot. צירפתי גם את הקוד שלי עם כל השדרוגים.

-אם אתה רוצה לקבל את כיוון הרוח הנכון לתפקיד שלך, עליך לשנות את ערכי ההורדה בתוכנית באופן ידני.

אז כל הנתונים מאוחסנים בקובץ txt בשם test. אתה יכול לשנות את שם הקובץ הזה אם תרצה. אני כותב את כל הערכים האפשריים מתחנת מזג האוויר וזה כותב גם במתח סוללה ומתח סולארי. כך שתוכל לראות איך הצריכה של הסוללה.

שלב 7: מדידת מתח ובדיקה

הייתי צריך לבצע ניטור מתח על הסוללה והפאנל הסולארי לפרויקט שלי.

לצורך ניטור המתח על הסוללה השתמשתי בסיכה אנלוגית. חיברתי + מהסוללה לפין האנלוגי A0 ו - מהסוללה ל- GND ב- Arduino. בתוכנית השתמשתי בפונקציה "analogRead" וב- "lcd.print ()" להצגת ערך מתח ב- LCD. התמונה השלישית מראה מתח על הסוללה. מדדתי אותו עם Arduino וגם עם מולטימטר כדי שאוכל להשוות את הערך. ההבדל בין שני ערכים זה היה כ- 0.04V.

מכיוון שמתח המוצא מהפאנל הסולארי גדול מ- 5V אני צריך לעשות מחלק מתח. קלט אנלוגי יכול לקחת מתח כניסה מקסימלי של 5V. הכנתי עם שני נגד 10 קאוהם. שימוש בשני נגדים בעלי ערך שווה, מחלק את המתח בדיוק למחצית. אז אם אתה מתחבר 5V, מתח המוצא יהיה בערך 2.5V. מחלק המתח הזה מופיע בתמונה הראשונה. ההבדל בין ערך המתח ב- LCD למולטימטר היה בערך 0.1-0.2V

המשוואה לפלט מחלק המתח היא: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

בדיקה

כשחיברתי הכל יחד וארזתי את כל הרכיבים לדיור שהייתי צריך לעשות מבחן חיצוני. אז הוצאתי את תחנת מזג האוויר בחוץ כדי לראות איך זה יעבוד בתנאי חוץ ממשיים. המטרה העיקרית של בדיקה זו הייתה לראות כיצד הסוללות יעבדו או כמה הן יפרקו במהלך בדיקה זו. בעוד בדיקת הטמפרטורה החיצונית הייתה כ -1 מעלות צלזיוס בחוץ וכ -4 מעלות צלזיוס בתוך הבית.

מתח הסוללה ירד מ -3.58 לכ -3.47 בחמש שעות.