Aurinkosääasema: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Oletko koskaan halunnut reaaliaikaista säätietoa takapihaltasi? Nyt voit ostaa sääaseman kaupasta, mutta ne vaativat yleensä paristoja tai ne on kytkettävä pistorasiaan. Tätä sääasemaa ei tarvitse liittää verkkoon, koska siinä on aurinkopaneeleja, jotka pyörivät aurinkoa kohti tehokkaammin. RF -moduuliensa avulla se voi siirtää tietoja ulkopuoliselta asemalta Raspberry Pi -laitteeseen kotisi sisällä. Raspberry Pi isännöi verkkosivustoa, jolla voit tarkastella tietoja.

Vaihe 1: Kerää materiaalit

Materiaalit

• Raspberry Pi 3 malli B + + -sovitin + Micro SD -kortti 16 Gt
• Arduino Uno
• Arduino Pro Mini + FTDI -perussuoja
• 4 6V 1W aurinkopaneelia
• 4 18650 akkua
• Tehostin 5v
• 4 TP 4056 -akkulaturia
• Adafruit DHT22 lämpötila- ja kosteusanturi
• BMP180 Barometrinen paineanturi
• 4 LDR
• RF 433 vastaanotin ja lähetin
• 2 Nema 17 Askelmoottorit
• 2 DRV8825 askelmoottorin ohjainta
• lcd 128*64
• Paljon johtoja

Työkalut ja materiaalit

• Liima
• Puulaudat
• Näin
• Ruuvit + ruuvimeisseli
• Ankanauha
• 2 alumiininauhaa

Vaihe 2: Mekaaninen suunnittelu

Sääaseman runko on valmistettu vanerista. Sinun ei tarvitse käyttää puuta, voit tehdä sen mistä tahansa haluamastasi materiaalista. Moottorikiinnikkeitä varten porasin kokonaisuuden puukappaleeseen ja ruuvasin sitten litteän ruuvin kiinni moottorin akseliin, mikä toimii paremmin kuin odotin. Näin sinun ei tarvitse tulostaa 3D -moottoritelinettä, ja se on helppo tehdä. Sitten taivutin 2 alumiininauhaa pitämään moottorit erittäin tiukalla. Leikkasin sitten lankun ja porasin siihen reikiä aurinkopaneeleille. Liimaa sitten aurinkopaneelit siihen ja juota johdot aurinkopaneeleihin. Sitten sinun on myös tehtävä risti mustasta materiaalista. Jos sinulla ei ole mitään mustaa, voit käyttää mustaa teippiä. Tämä risti pitää LDR: n jokaisessa kulmassa, jotta Arduino voi verrata LDR: n mittauksia ja laskea mihin suuntaan sen on käännettävä. Joten poraa pieniä kokonaisuuksia jokaiseen kulmaan, jotta voit asentaa LDR: n sinne. Kaikki, mitä on enää tehtävä, on tehdä pohjalevy ja jotain elektroniikan sisäänpanoa varten. Pohjalevyä varten sinun on porattava siihen kokonaisuus, jotta kaikki johdot voidaan reitittää. Mittoja varten en anna sinulle mitään, koska se on todella sinun tehtäväsi suunnitella tämä. Jos sinulla on muita moottoreita tai muita aurinkopaneeleja, sinun on selvitettävä mitat itse.

Vaihe 3: Sähköinen suunnittelu

Virta

Koko järjestelmä toimii paristoilla (paitsi Raspberry Pi). Laitoin 3 paristoa sarjaan. 1 Akku on keskimäärin 3,7 V, joten kolme sarjaa antaa noin 11 V. Tätä 3s -akkua käytetään moottoreihin ja RF -lähettimeen. Toinen jäljellä oleva akku käyttää Arduino Pro Minin ja antureiden virransyöttöä. Akkujen lataamiseen käytin 4 TP4056 -moduulia. Jokaisessa akussa on 1 TP4056 -moduuli, jokainen moduuli on kytketty aurinkopaneeliin. Koska moduulissa on B (tulo) ja B (lähtö), voin ladata ne erikseen ja purkaa ne sarjassa. Varmista, että ostat oikeat TP4056 -moduulit, koska kaikissa moduuleissa ei ole B (sisään) ja B (lähtö).

Conrtol

Arduino Pro Mini ohjaa antureita ja moottoreita. Arduinon raaka- ja maadoitusnasta on kytketty 5 V: n tehostimeen. 5 V: n tehostin on kytketty yhteen akkuun. Arduino Pro Minin virrankulutus on erittäin pieni.

Komponentit

DHT22: Liitin tämän anturin VCC: hen ja maahan, sitten liitin datanapin digitaaliseen nastaan 10.

BMP180: Yhdistin tämän anturin VCC: hen ja maahan, liitin SCL: n SCL: ään Arduinolla ja SDA: n SDA: lle Arduinolla. Ole varovainen, koska Arduino Pro Mini -laitteen SCL- ja SDA -nastat ovat levyn keskellä. Juotin ne kaksi nastaa levyn yläosaan ja liitin johto suoraan siihen.

RF -lähetin: Liitin tämän 3s -akkuun paremman signaalin ja pidemmän kantaman saavuttamiseksi. Yritin liittää sen 5 V: iin Arduinosta, mutta sitten RF -signaali on erittäin heikko. Liitin sitten datanapin digitaaliseen nastaan 12.

LDR: Liitin 4 LDR: ää analogisiin nastoihin A0, A1, A2, A3. Olen laittanut LDR: t yhteen 1K -vastuksen kanssa.

Moottorit: Moottoreita ohjaa 2 DRV8825 -ohjausmoduulia. Nämä ovat erittäin käteviä, koska ne vievät vain 2 tulolinjaa (suunta ja askel) ja voivat tuottaa moottoreille jopa 2A / vaihe. Olen liittänyt ne digitaalisiin nastoihin 2, 3 ja 8, 9.

LCD: Liitin lcd: n Raspberry Pi -laitteeseen näyttääkseni sen IP-osoitteen. Säädin taustavaloa trimmerillä.

RF -vastaanotin: Yhdistin vastaanottimen Arduino Unoon 5V ja maadoituksella. Vastaanottimen virrankulutus ei saa ylittää 5 V. Liitin sitten datatapin digitaaliseen nastaan 11. Jos löydät näille RF -moduuleille kirjaston, joka toimii Raspberry Pi -laitteella, sinun ei tarvitse käyttää Arduino Unoa.

Raspberry Pi: Raspberry Pi on liitetty Arduino Unoon USB -kaapelin kautta. Arduino välittää RF -signaalit Raspberry Pi: lle sarjayhteyden kautta.

Vaihe 4: Aloitetaan koodaus

Arduino Pro Minin koodaamiseen tarvitset FTDI -ohjelmoijan. Koska Pro Mini -laitteessa ei ole USB -porttia (virran säästämiseksi), tarvitset tämän erotuslevyn. Ohjelmoin koodin Arduino IDE: hen, mielestäni tämä on helpoin tapa tehdä se. Lataa koodi tiedostosta ja sen pitäisi olla hyvä mennä.

Koodataksesi Arduino Unon liitin sen tietokoneeseen USB -kaapelilla. Kun olen ladannut koodin, liitin sen Raspberry Pi: hen. Pystyin myös muuttamaan Raspberry Pi -koodin, koska asensin Arduino IDE: n ja voisin ohjelmoida sen sieltä. Koodi on hyvin yksinkertainen, se ottaa syötteen vastaanottimelta ja lähettää sen sarjaportin kautta Raspberry Pi: lle.

Raspberry Pi: n koodaamiseksi asensin Raspbianin. Käytin sitten Puttyä yhteyden muodostamiseen siihen SSH -yhteyden kautta. Määritän sitten Vadelman, jotta voisin muodostaa yhteyden siihen VNC: n kautta ja siten saada käyttöliittymän. Asensin Apache -verkkopalvelimen ja aloin koodata tämän projektin tausta- ja käyttöliittymää. Löydät koodin githubista:

Vaihe 5: Tietokanta

Tietojen tallentamiseen käytän SQL -tietokantaa. Tein tietokannan MySQL Workbenchissä. Tietokanta sisältää anturilukemat ja anturitiedot. Minulla on 3 taulukkoa, joista toinen on anturien arvojen tallentamiseen aikaleimoilla, toinen anturien tietojen tallentamiseen ja viimeinen käyttäjien tietojen tallentamiseen. En käytä Käyttäjät -taulukkoa, koska en koodannut sitä osaa projektista, koska se ei ollut MVP: ssä. Lataa SQL -tiedosto ja suorita se, ja tietokannan pitäisi olla hyvä mennä.