תחנת מזג אוויר: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

האם אי פעם הרגשת אי נוחות במהלך שיחות חולין? צריך דברים מגניבים לדבר עליהם (בסדר, להתפאר)? ובכן, יש לנו את הדבר בשבילכם! הדרכה זו תאפשר לך לבנות ולהשתמש בתחנת מזג אוויר משלך. עכשיו אתה יכול למלא בביטחון כל שקט מביך עם עדכונים על הטמפרטורה, הלחץ, הלחות, הגובה ומהירות הרוח. לעולם לא תחזור אל "מזג האוויר היה נעים" לאחר שתסיים את הפרויקט המסודר הזה.

תחנת מזג האוויר שלנו מאובזרת במלואה בקופסה עמידה במים עם חיישנים שונים המתעדים מדידות טבעיות שונות ושומרים את כולם על אותו כרטיס SD. Arduino Uno משמש לקידוד בקלות של תחנת מזג האוויר כך שתוכל לעבוד מרחוק. בנוסף, ניתן להוסיף או לשלב כל מספר חיישנים במערכת על מנת לתת לה מערך פונקציות שונות. החלטנו להשתמש בחיישנים שונים של Adafruit: השתמשנו בחיישן טמפרטורה ולחות DHT22, חיישן לחץ וגובה ברומטרי BMP280 וחיישן מהירות רוח מד רוח. היינו צריכים להוריד כמה ספריות קוד בנוסף לחבר כמה קודים שונים כדי לגרום לכל החיישנים שלנו לרוץ יחד ולרשום נתונים על כרטיס ה- SD. הקישורים לספריות מובאים בקוד שלנו.

שלב 1: אסוף חומרים

• ארדואינו אונו
• פרוטובארד
• סוללה 9V
• חיישן מהירות הרוח של Adafruit מד טווח
• דיור עמיד למים
• חיישן לחץ ברומטרי וגובה Adafruit BMP280
• חיישן טמפרטורה ולחות Adafruit DHT22
• מגן רישום נתונים מורכב של Adafruit
• דבק חם

חשוב בשלב זה פשוט לוודא שה- Arduino שלך פועל וניתן לתכנת אותו מהמחשב שלך. בסופו של דבר הלחמנו את כל הרכיבים שלנו לפרוטובארד, אך ניתן להשתמש בלוח לחם גם לחיבור החיישן לארדואינו. לוח ההגנה שלנו הפך את כל החיבורים שלנו לקבועים והקל על אחסון הרכיבים מבלי לדאוג להרחיק אותם ממקומם.

שלב 2: הוסף לוגר נתונים

שלב זה הוא פשוט קל. כל שעליך לעשות כדי לבצע את השלב הזה הוא הצמדת לוגר הנתונים במקומו. הוא מתאים ממש על גבי ה- Arduino Uno.

כדי לגרום לאוגר הנתונים להיכנס לנתוני נתונים בפועל, יש צורך בקידוד כלשהו. הלוגר רושם את הנתונים לכרטיס SD שמתאים למגן וניתן להסירו ולחבר אותו למחשב. תכונה אחת של הקוד מועילה היא ניצול חותמת הזמן. שעון הזמן מתעד את היום, החודש והשנה בנוסף לשנייה, לדקה ולשעה (כל עוד הוא מחובר לסוללה). היינו צריכים להגדיר את הזמן הזה בקוד כשהתחלנו, אבל רוגר הנתונים שומר את הזמן כל עוד הסוללה בלוח שלו מחוברת. המשמעות היא לא איפוס השעון!

שלב 3: הגדר את חיישן הטמפרטורה והלחות

1. חבר את הסיכה הראשונה (אדומה) בחיישן לסיכה 5V בארדואינו
2. חבר את הפין השני (כחול) לסיכה דיגיטלית על הארדואינו (שמנו את שלנו בסיכה 6)
3. חברו את הסיכה הרביעית (הירוקה) לקרקע של הארדואינו

החיישן מ- Adafruit בו השתמשנו צריך רק סיכה דיגיטלית אחת בארדואינו לאיסוף נתונים. חיישן זה הוא חיישן לחות קיבולי. המשמעות של זה היא שהיא מודדת את הלחות היחסית עם שתי אלקטרודות מתכת המופרדות ביניהן מחומר דיאלקטרי נקבובי. כאשר מים נכנסים לנקבוביות, הקיבול משתנה. החלק שחוש הטמפרטורה של החיישן הוא נגד פשוט: ההתנגדות משתנה ככל שהטמפרטורה משתנה (נקרא תרמיסטור). למרות שהשינוי אינו ליניארי, ניתן לתרגמו לקריאת טמפרטורה הנרשמת על ידי מגן לוגר הנתונים שלנו.

שלב 4: הגדר את חיישן הלחץ והגובה

1. סיכת ה- Vin (אדומה) מתחברת לסיכה 5V בארדואינו
2. הסיכה השנייה אינה מחוברת לשום דבר
3. סיכת ה- GND (שחורה) מחוברת לקרקע על הארדואינו
4. סיכת SCK (צהוב) עוברת אל סיכת SCL שעל הארדואינו
5. הסיכה החמישית אינה מחוברת
6. סיכת ה- SDI (כחולה) מחוברת לסיכת ה- SDA של הארדואינו
7. הסיכה השביעית אינה מחוברת ואינה מופיעה בתרשים

סיכת Vin מסדירה את המתח לחיישן עצמו ומורידה אותו מקלט 5V ל -3V. סיכת SCK, או סיכת השעון SPI, היא סיכת קלט לחיישן. סיכת ה- SDI היא הנתונים הטוריים בסיכה ומעבירה את המידע מהארדואינו לחיישן. בתרשים של מערך Arduino ולוח הלוח, חיישן הלחץ והגובה בתמונה לא היה הדגם המדויק בו השתמשנו. עם זאת, יש סיכה אחת פחות, הדרך שבה הוא חוטי זהה בדיוק לאופן שבו החיישן בפועל היה מחווט. אופן חיבור הפינים משקף את הסיכות בחיישן, ואמור לספק מודל מתאים להתקנת החיישן.

שלב 5: הגדר את מד הרוח

1. יש לחבר את קו החשמל האדום ממד הרוח אל סיכת הווין שבארדואינו
2. יש לחבר את קו הקרקע השחור לקרקע על הארדואינו
3. החוט הכחול (במעגל שלנו) היה מחובר לסיכה A2

דבר אחד חשוב שיש לקחת בחשבון הוא כי מד הרוח דורש כוח של 7-24V להפעלה. סיכת 5V בארדואינו פשוט לא הולכת לחתוך אותו. לכן, יש לחבר סוללת 9V לארדואינו. זה מתחבר ישירות לסיכת Vin ומאפשר למד הרוח לצייר ממקור כוח גדול יותר. מד הרוח מודד את מהירות הרוח על ידי יצירת זרם חשמלי. ככל שהוא מסתובב מהר יותר, כך מקורות האנומטר רבים יותר, וכך גם הזרם יותר. הארדואינו מסוגל לתרגם את האות החשמלי שהוא מקבל למהירות רוח. התוכנית שקיודנו מבצעת גם את ההמרה הדרושה כדי להעלות את מהירות הרוח לקילומטרים לשעה.

שלב 6: בדוק את המעגל והפעל כמה בדיקות

בתמונה למעלה תרשים המעגלים שהושלם שלנו. חיישן הטמפרטורה הוא החיישן הלבן בעל ארבע הצירים באמצע הלוח. חיישן הלחץ מיוצג על ידי החיישן האדום מימין. למרות שזה לא תואם את החיישן שהשתמשנו בו במדויק, הסיכות/החיבורים יתאימו אם תיישר אותם משמאל לימין (יש עוד סיכה אחת בחיישן שהשתמשנו בו מאשר בתרשים). חוטי מד המד תואמים את הצבעים שהקצבנו להם בתרשים. בנוסף, הוספנו את סוללת 9V ליציאת הסוללה השחורה בפינה השמאלית התחתונה של התרשים על הארדואינו.

כדי לבדוק את תחנת מזג האוויר, נסה לנשום את חיישן הטמפרטורה והלחות, סובב את מד הרוח וקח נתונים בחלקו העליון והתחתון של בניין/גבעה גבוהה כדי לראות אם חיישן הטמפרטורה, מד הרוח וחיישן הלחץ/הגובה אוספים נתונים. נסה להוציא את כרטיס ה- SD ולהתחבר למכשיר כדי לוודא שהמידות נרשמו כראוי. נקווה שהכל מתנהל בצורה חלקה. אם לא, בדוק שוב את כל החיבורים שלך. כתוכנית גיבוי, נסה לבדוק את הקוד ולראות אם נעשו שגיאות.

שלב 7: בית כל הרכיבים

זה הזמן לגרום לזה להיראות כמו תחנת מזג אוויר אמיתית. השתמשנו בקופסה עמידה למים של מוצרי חוץ כדי לאכלס את המעגל שלנו ואת רוב הרכיבים. בתיבה שלנו כבר היה חור בצד עם חודר ואטם גומי. זה איפשר לנו להריץ את חיישן הטמפרטורה ואת חוטי המדד מחוץ לקופסה דרך חור שנקדח בחודר ואטום באפוקסי. כדי לפתור את סוגיית האכסון של חיישן הלחץ בתוך התיבה, קידחנו חורים קטנים בתחתית הקופסה ושמנו קומה על כל פינה בתחתית כדי לשמור אותה יושבת מעל פני הקרקע.

כדי לאטום את החוטים המחברים את מד הרוח וחיישן הטמפרטורה ללוח המעגל הראשי, השתמשנו בקלטת כיווץ חום כדי לאטום כל חיבור. העברנו את חיישן הטמפרטורה מתחת לקופסה וחיברנו אותו (פשוט לא רצינו שהפלסטיק הצבוע ילכד חום וייתן לנו קריאות טמפרטורה שקריות).

זוהי לא אפשרות הדיור היחידה, אך היא בהחלט תעשה את העבודה עבור פרויקט מהנה.

שלב 8: תהנה מתחנת מזג האוויר הקטנה האישית שלך

עכשיו החלק המהנה! קח איתך את תחנת מזג האוויר שלך, הגדר אותה מחוץ לחלון שלך, או עשה מה שאתה רוצה. רוצה לשלוח אותו בכדור פורח? בדוק את המדריך הבא שלנו!