Pienitehoinen sääasema: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Nyt kolmatta versiotaan ja yli kahden vuoden ajan testattua sääasemaa päivitetään paremman virrankulutuksen ja tiedonsiirron luotettavuuden vuoksi.

Virrankulutus - ei ongelma muina kuukausina kuin joulukuussa ja tammikuussa, mutta näinä hyvin pimeinä kuukausina aurinkopaneeli, vaikka se on mitoitettu 40 watille, ei kyennyt pysymään järjestelmän kysynnässä… ja suurin osa kysynnästä tuli 2G FONA GPRS -moduuli, joka lähettää tiedot suoraan verkkoihin.

Seuraava ongelma oli itse FONA GPRS -moduulissa tai luultavasti matkapuhelinverkossa. Laite toimisi täydellisesti viikkoja / kuukausia, mutta sitten yhtäkkiä pysähtyi ilman ilmeistä syytä. Ilmeisesti verkko yrittää lähettää jonkinlaisia "järjestelmäpäivitystietoja", jotka, jos niitä ei hyväksytä, saavat laitteen käynnistymään verkosta, joten GPRS ei todellakaan ole huoltovapaa ratkaisu tiedonsiirtoon. Se on sääli, koska kun se toimi, se toimi todella hienosti.

Tämä päivitys käyttää pienitehoista LoRa -protokollaa tietojen lähettämiseen Raspberry Pi -palvelimelle, joka lähettää sen edelleen Internetiin. Tällä tavalla sääasema voi itse kuluttaa vähän virtaa aurinkopaneelilla ja prosessin raskaan nosto -osan, joka tehdään jossain WIFI -alueella verkkovirralla. Tietenkin, jos sinulla on julkinen LoRa -yhdyskäytävä kantaman sisällä, Raspberry Pi ei ole tarpeen.

Sääaseman piirilevyn rakentaminen on helppoa, koska kaikki SMD -komponentit ovat melko suuria (1206) ja kaikki piirilevyllä toimivat 100%. Jotkut komponentit, nimittäin puhallinsoittimet, ovat melko kalliita, mutta niitä voi joskus löytää käytettyinä Ebayssa.

Vaihe 1: Komponentit

Arduino MKR1300 LORAWAN ………………………………………………………………. 1 /

Raspberry Pi (valinnainen paikallisen LoRa -yhdyskäytävän saatavuuden mukaan) ………… 1 /

BME280 paineelle, kosteudelle, lämpötilalle ja korkeudelle ………………………….. 1 of

RJ 25 -liitin 477-387 ……………………………………………………

L7S505 ………………………………………………………………………………………………. 1 /

Äänimerkki 754-2053 ……………………………… 1 /

Kuuma diodi (1206) …………………………………… 2 /

R1K -vastustajat …………………………………… 3 /

R4.7K vastus ………………………………… 1 /

C100nF -kondensaattori …………………………….. 3 of

R100K …………………………………………………………………………………………

R10K …………………………………………….. 4 of

C1uF …………………………………………………… 1 /

C0.33uF ……………………………………………… 1 /

R100 …………………………………………….. 1 /

R0 ……………………………………………….. 1 /

Dallas DS18B20 -lämpötila -anturi ………… 1 /

PCB …………………………………………

Sademittari ……………………………………………. 1 /

Maaperäanturi ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

A100LK -tuulimittari ………………………….. 1 /

W200P -tuuliviiri ………………………………

Vaihe 2: Näin se toimii

On tarpeeksi helppoa saada anturit toimimaan esimerkiksi lämpötilan, kosteuden ja paineen suhteen, mutta jotkut muut ovat melko hankalia, vaikka kaikki koodit sisältyvät tähän blogiin.

1. Sademittari on keskeytyksessä ja toimii, kun muutos havaitaan. Sade tulee instrumenttiin ja tippuu alas sahalaitaan, joka keinuu yli, kun toinen pää on täynnä, ja laukaisee magneettianturin kahdesti sen yli. Sadetunnistin on etusijalla kaikkeen ja toimii, vaikka tietoja lähetetään.

2. Tuulimittari toimii lähettämällä pienitehoisen pulssin, jonka taajuus riippuu sen nopeudesta. Se on erittäin yksinkertaista koodata ja käyttää hyvin vähän virtaa, vaikka sen on tallennettava noin kerran sekunnissa, jotta se saisi pahimmat puuskat. Koodi pitää juoksuilmoituksen keskimääräisestä tuulen nopeudesta ja suurimmasta puuskasta tallennuksen aikana.

3. Vaikka ensimmäisten ajatusten mukaan tuuliviiri olisi helppo koodata, kun seikka on tutkittu, se on paljon monimutkaisempi. Pohjimmiltaan se on vain erittäin pieni vääntömomenttipotentiometri, mutta lukemien saamisen ongelmaa pahentaa se, että sillä on lyhyt "kuollut alue" pohjoisen suunnassa. Se tarvitsee vetää vastuksia ja kondensaattoreita estääkseen outoja lukemia lähellä pohjoista, jotka sitten aiheuttavat epälineaarisuuden lukemissa. Lisäksi, koska lukemat ovat polaarisia, normaalit keskimääräiset laskelmat eivät ole mahdollisia, joten monimutkaisempi tila on laskettava, mikä edellyttää massiivisen noin 360 -numeroisen taulukon luomista! …. Ja se ei ole sen loppu…. Erityistä huomiota on kiinnitettävä siihen, mihin neljännekseen anturi osoittaa, ikään kuin se olisi neljänneksen molemmin puolin pohjoista, tilaa on käsiteltävä eri tavalla.

4. Maaperän kosteus on yksinkertainen johtavuusanturi, mutta energian säästämiseksi ja korroosion estämiseksi se pulssi erittäin nopeasti yhdellä Arduinon digitaalisilla varatapeilla.

5. Järjestelmä lähettää tietoja Arduinosta Raspberry Pi -laitteeseen (tai LoRa -yhdyskäytävään), mutta tarvitsee myös soittajan takaisinsoiton, joka vahvistaa, että se on todella vastaanottanut tiedot oikein, ennen kuin nollataan kaikki laskurit ja keskiarvot ja lasketaan uudet lukemat. Tallennusistunto voi kestää noin 5 minuuttia, minkä jälkeen Arduino yrittää lähettää tiedot. Jos tiedot ovat vioittuneet tai Internet -yhteyttä ei ole, tallennusistuntoa jatketaan, kunnes takaisinsoitto osoittaa onnistuneen. Tällä tavoin suurin tuulenpuuska tai sateen mittaus eivät jää väliin.

6. Vaikka tämän blogin soveltamisalan ulkopuolelta, Internet -palvelimella (se on iso tietokone, joka sijaitsee Ipswichissä, Isossa -Britanniassa), tiedot kootaan MySQL -tietokantaan, johon pääsee käsiksi yksinkertaisilla PHP -skripteillä. Loppukäyttäjä voi myös nähdä tiedot, jotka näytetään hienoissa valitsimissa ja kaavioissa Amchartsin Java -ohjelmiston ansiosta. Lopputulos näkyy sitten täällä:

www.goatindustries.co.uk/weather2/

Vaihe 3: Tiedostot

Kaikki Arduino-, Raspberry Pi -kooditiedostot ja PCB: n luontitiedosto Design Spark -ohjelmistossa löytyvät Github -arkistosta täältä:

github.com/paddygoat/Weather-Station

Vaihe 4: Piirilevyn täyttäminen

SMD -komponenttien juottamiseen ei tarvita kaavainta - vain hiero hieman juotetta piirilevyille ja aseta komponentit pinseteillä. Komponentit ovat riittävän suuria, jotta ne voivat tehdä kaiken silmällä, eikä sillä ole väliä, näyttääkö juotos sotkuiselta tai komponentit ovat hieman keskellä.

Aseta piirilevy leivänpaahdin -uuniin ja kuumenna 240 asteeseen K -tyypin lämpömittarilla lämpötilan seuraamiseksi. Odota 30 sekuntia 240 asteessa ja sammuta sitten uuni ja avaa luukku lämmön vapauttamiseksi.

Loput osat voidaan nyt juottaa käsin.

Jos haluat ostaa piirilevyn, lataa pakatut gerber -tiedostot täältä:

github.com/paddygoat/Weather-Station/blob/master/PCB/Gerbers_Weather%20station%203_Tx_01.zip

ja lataa ne JLC: hen täällä:

Valitse levyn koko 100 x 100 mm ja käytä kaikkia oletusasetuksia. Hinta on 2 dollaria + postitus 10 levylle.

Vaihe 5: Käyttöönotto

Sääasema on sijoitettu keskelle kenttää puhallinsoittimien kanssa korkealle sauvalle kaverikaapelilla. Käyttöönoton yksityiskohdat löytyvät täältä:

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

Vaihe 6: Edellinen työ

Tämä ohje on viimeisin vaihe meneillään olevassa projektissa, jolla on kehityshistoria seitsemässä muussa aikaisemmassa projektissa:

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

www.instructables.com/id/Setting-Up-an-A10…

www.instructables.com/id/Analogue-Sensors-…

www.instructables.com/id/Analogue-Wind-Van…

www.instructables.com/id/Arduino-Soil-Prob…

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…