Sääasema tietojen kirjauksella: 7 vaihetta (kuvilla)

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

Tässä ohjeessa näytän sinulle, kuinka tehdä sääasemajärjestelmä itse. Tarvitset vain perustiedot elektroniikasta, ohjelmoinnista ja vähän aikaa.

Tämä projekti on vielä kesken. Tämä on vasta ensimmäinen osa. Päivitykset ladataan seuraavan yhden tai kahden kuukauden kuluessa.

Jos sinulla on kysyttävää tai ongelmia, voit ottaa minuun yhteyttä sähköpostillani: [email protected]. DFRobotin tarjoamat komponentit

Aloitetaan siis

Vaihe 1: Materiaalit

Lähes kaikki tähän projektiin tarvittavat materiaalit voidaan ostaa DFRobot -verkkokaupasta

Tätä hanketta varten tarvitsemme:

-Sääaseman sarja

-Arduino SD -kortin moduuli

-Sd-kortti

-Aurinkosähköpäällikkö

-5V 1A Aurinkopaneeli

-Jotkut nylon -nippusiteet

-Asennussarja

-LCD -näyttö

-Leipälauta

-Liionioniakut (käytin Sanyo 3.7V 2250mAh akkuja)

-Vedenpitävä muovinen liitäntärasia

-Jotkut johdot

-Vastukset (2x 10kOhm)

Vaihe 2: Moduulit

Tässä projektissa käytin kahta eri moduulia.

Aurinkosähköpäällikkö

Tämä moduuli voi saada virtaa kahdella eri lisälaitteella, 3,7 V akulla, 4,5 V - 6 V aurinkopaneelilla tai USB -kaapelilla.

Siinä on kaksi eri ulostuloa. 5 V: n USB -lähtö, jota voidaan käyttää Arduinon tai jonkin muun ohjaimen syöttämiseen, ja 5 V: n nastat eri moduulien ja antureiden virransyöttöön.

Tekniset tiedot:

• Auringon tulojännite (SOLAR IN): 4,5V ~ 6V
• Akun tulo (BAT IN): 3,7 V Yksikennoinen litiumpolymeeri/litiumioni
• Akku Latausvirta (USB/SOLAR IN): 900mA Max tippuvirtaus, vakiovirta, vakiojännite kolmivaiheinen lataus
• Latauksen katkaisujännite (USB/SOLAR IN): 4,2 V ± 1%
• Säädetty virtalähde: 5V 1A
• Säädetty virtalähteen hyötysuhde (3,7 V BAT IN): 86%@50%kuorma
• USB-/aurinkopaneeliteho: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD -moduuli

Tämä moduuli on täysin yhteensopiva Arduinon kanssa. Sen avulla voit lisätä massamuistia ja tiedon kirjaamista projektiin.

Käytin sitä tietojen keräämiseen sääasemalta 16 Gt: n SD -kortilla.

Tekniset tiedot:

• Irrota kortti tavalliselle SD -kortille ja Micro SD (TF) -kortille
• Sisältää kytkimen flash -korttipaikan valitsemiseksi
• Istuu suoraan Arduinon päällä
• Voidaan käyttää myös muiden mikro -ohjaimien kanssa

Vaihe 3: Sääasemapaketti

Tämän projektin pääkomponentti on sääasema. Se saa virtansa 5 V: n Arduinolta tai voit käyttää myös ulkoista 5 V: n virtalähdettä.

Siinä on 4 nastaa (5V, GND, TX, RX). TXD -dataportti käyttää 9600 bps.

Sääasemapaketti sisältää:

• Tuulimittari
• Tuuliviiri
• Sadesäiliö
• Anturikortti
• Ruostumaton teräslanka (30 cm) (11,81 ")
• Komponenttipaketti

Sitä voidaan käyttää mittaamaan:

• Tuulen nopeus
• Tuulen suunta
• Sademäärä

Siinä on sisäänrakennettu kosteus- ja lämpötila -anturi, joka voi myös mitata ilmanpaineen.

Tuulimittari voi mitata tuulen nopeuden jopa 25 m/s. Tuulen suunta näytetään asteina.

Lisätietoja tästä sarjasta ja mallikoodista on osoitteessa: DFRobot wiki

Vaihe 4: Sääaseman asennussarja

Tämän sarjan kokoaminen on melko helppoa, mutta saadaksesi lisätietoja kokoonpanosta katso opetusohjelma tämän sarjan kokoamisesta.

Opetusohjelma: Sääaseman asennussarja

Vaihe 5: Toimitus ja asuminen

Akku:

Tässä projektissa käytin 3,7 V litiumioniakkuja. Tein akun 5x näistä paristoista. Jokaisessa akussa on noin 2250 mAh, joten 5 -kertainen paketti antaa noin 11250 mAh, kun se on kytketty rinnakkain.

Liitäntä: Kuten mainitsin, liitin paristot rinnakkain, koska rinnakkain säilytät alkuperäisen jännitteen, mutta saat suuremman akun kapasiteetin. Esimerkiksi: Jos sinulla on kaksi 3,7 V 2000 mAh: n akkua ja liität sen rinnakkain, saat 3,7 V ja 4000 mAh.

Jos haluat saavuttaa suuremman jännitteen, sinun on kytkettävä ne sarjaan. Esimerkki: Jos liität kaksi 3,7 V: n 2000 mAh: n akkua sarjaan, saat 7, 4 V ja 2000 mAh.

Aurinkopaneeli:

Käytin 5V 1A aurinkopaneelia. Tämän paneelin lähtöteho on noin 5 W. Lähtöjännite nousee 6 V. Kun testasin paneelia pilvisellä säällä, sen lähtöjännite oli noin 5,8-5,9 V.

Mutta jos haluat toimittaa tälle sääasemalle täysin aurinkoenergiaa, sinun on lisättävä 1 tai 2 aurinkopaneelia ja lyijyakku tai jotain muuta energian varastoimiseksi ja toimittamiseksi asemaan, kun aurinkoa ei paista.

KOTI:

Ei näytä siltä, mutta kotelo on yksi tämän järjestelmän tärkeimmistä osista, koska se suojaa elintärkeitä komponentteja ulkoisilta tekijöiltä.

Joten valitsen vedenpitävän muovisen kytkentärasian. Se on juuri niin suuri, että mahtuu kaikki komponentit sisälle. Se on noin 19x15 cm.

Vaihe 6: Johdotus ja koodi

Arduino:

Kaikki komponentit on liitetty Arduinoon.

-SD -moduuli:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> digitaalinen nasta 9
• MISO -> digitaalinen nasta 11
• SCK -> digitaalinen nasta 12
• SS -> digitaalinen nasta 10

Sääaseman lauta:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX Arduinolla
• RX -> TX Arduinolla

Akku on kytketty suoraan virranhallintaan (3,7 V: n akkutulo). Liitin myös akun analogiseen nastaan A0 Arduinossa jännitteenvalvontaa varten.

Aurinkopaneeli on kytketty suoraan tähän moduuliin (aurinkotulo). Aurinkopaneeli on myös kytketty jännitteenjakajaan. Jännitteenjakajan lähtö on kytketty analogiseen nastaan A1 Arduinossa.

Tein myös liitännän, jotta voit liittää siihen LCD -näytön jännitteen tarkistamiseksi. Joten LCD on kytketty 5 V: een, GND ja SDA nestekidenäytöstä menee SDA: han Arduinolla ja sama SCK -nastalla.

Arduino on kytketty virranhallintayksikköön USB -kaapelilla.

KOODI:

Tämän sääaseman koodi löytyy DFRobot -wikistä. Liitin myös koodini kaikkiin päivityksiin.

-Jos haluat saada oikean tuulen suunnan asentoosi, sinun on muutettava manuaalisesti degressiarvoja ohjelmassa.

Joten kaikki tiedot tallennetaan txt -tiedostoon nimeltä test. Voit halutessasi nimetä tämän tiedoston uudelleen. Kirjoitan kaikki mahdolliset arvot sääasemalta ja se kirjoittaa myös akku- ja aurinkojännitteen. Näin näet, miten akun kulutus on.

Vaihe 7: Jännitteen mittaaminen ja testaus

Minun piti tehdä projektin jännitteenvalvonta akusta ja aurinkopaneelista.

Akun jännitteen seurantaan käytin analogista nasta. Yhdistin + akusta analogiseen nastaan A0 ja - akusta GND: hen Arduinolla. Ohjelmassa käytin "analogRead" -toimintoa ja "lcd.print ()" jännitearvon näyttämiseen nestekidenäytöllä. Kolmas kuva näyttää akun jännitteen. Mittasin sen Arduinolla ja myös yleismittarilla, jotta voisin vertailla arvoa. Ero näiden kahden arvon välillä oli noin 0,04 V.

Koska aurinkopaneelin lähtöjännite on suurempi kuin 5 V, tarvitsen jännitteenjakajan. Analoginen tulo voi ottaa enintään 5 V: n tulojännitteen. Tein sen kahdella 10 kOhm: n vastuksella. Kahden samanarvoisen vastuksen käyttö jakaa jännitteen täsmälleen puoleen. Joten jos liität 5V, lähtöjännite on noin 2,5V. Tämä jännitteenjakaja on ensimmäisessä kuvassa. Ero jännitearvon välillä nestekidenäytössä ja yleismittarissa oli noin 0,1-0,2 V

Jännitteenjakajan lähdön yhtälö on: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testaus

Kun liitin kaiken yhteen ja pakkasin kaikki komponentit koteloon, tarvitsin ulkopuolisen testin. Joten otin sääaseman ulos katsomaan, miten se toimii todellisissa ulko -olosuhteissa. Tämän testin päätarkoituksena oli nähdä, miten paristot toimivat tai kuinka paljon se purkautuu testin aikana. Testauksen aikana ulkolämpötila oli noin 1 ° C ulkona ja noin 4 ° C kotelon sisällä.

Akun jännite laski 3,58: sta noin 3,47: een viidessä tunnissa.