Stazione meteorologica Hanging Gear: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

In questo Instructable, ti mostrerò come costruire la tua stazione meteorologica sospesa, realizzata con parti in MDF tagliate al laser a controllo numerico. Un motore passo-passo aziona ogni ingranaggio e un Arduino effettua misurazioni di temperatura e umidità utilizzando un sensore DHT11 e quindi sposta i motori passo-passo per visualizzare i valori misurati.

La stazione meteorologica è supportata da due gambe e da una base piatta, che la rendono perfetta per essere appoggiata su una scrivania, una mensola o un tavolino.

Il sensore DHT ha un intervallo di umidità relativa del 20-95% e può misurare la temperatura tra 0 e 50 gradi Celsius. Ho progettato gli ingranaggi per l'intero intervallo di umidità e con un intervallo di misurazione della temperatura negativo in modo da poter utilizzare facilmente un sensore diverso se desideri posizionare il sensore all'esterno per misurare la temperatura esterna.

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Forniture

Per realizzare la tua stazione meteorologica, avrai bisogno di:

• Pannello MDF da 3 mm –
• Arduino Pro Micro -
• 2 motori passo passo 28BYJ 48 e driver ULN2003 -
• 4 viti e dadi M3 x 10 mm -
• Sensore di temperatura e umidità DHT11 -
• Resistenza 10K -
• PCB di prototipazione 4x6 cm -
• Pin intestazione maschio -
• Pin testata femmina -

Taglierina laser K40 usata -

Passaggio 1: tagliare al laser i componenti in MDF

Ho progettato i componenti tagliati al laser in Inkscape, puoi scaricare i file di taglio qui. I componenti sono tutti su un unico foglio nel download, quindi dovrai dividerli per adattarli alle dimensioni del letto del tuo laser cutter.

Ho iniziato incidendo e poi tagliando gli ingranaggi, poi ho inciso e tagliato la piastra frontale e infine ho tagliato i componenti rimanenti.

Uso sempre del nastro adesivo sull'MDF durante l'incisione o il taglio in modo che il fumo non segni la superficie.

Se non hai accesso a un laser cutter, prendi in considerazione l'utilizzo di un servizio di taglio laser online. Sono diventati molto convenienti e la maggior parte di loro consegnerà persino le parti a casa tua.

Ho usato una taglierina laser K40 economica per tagliare le parti.

Una volta che tutte le parti sono state tagliate, dovrai rimuovere il nastro adesivo.

Passaggio 2: installare i motori passo-passo e assemblare gli ingranaggi di guida

Quindi fissare i due motori passo-passo alla piastra anteriore utilizzando due viti a macchina M3 x 10 mm per ciascun motore.

Incollare anche la piastra di supporto del cavalletto con l'intaglio per i motori sul retro della piastra anteriore utilizzando della colla per legno. Questo può essere fatto in seguito, ma è più facile farlo prima di installare i motori in modo che non siano d'intralcio quando lo stai incollando in posizione.

Quindi assembla i tuoi ingranaggi di guida. Impila i tuoi pezzi di ingranaggio sui tuoi servi con una goccia di colla per legno tra ciascuno di essi. Inizia con il disco con un foro e poi l'ingranaggio. Dovrai quindi aggiungere un piccolo distanziatore tra l'ingranaggio e il disco anteriore per creare un po' di spazio affinché gli ingranaggi possano muoversi liberamente. Ho usato una rondella piatta come distanziatore per ognuno di questi.

Passaggio 3: assemblare l'elettronica

Ora mettiamo insieme i componenti elettronici.

Il circuito è abbastanza semplice e include connessioni di base dai pin IO digitali da 2 a 9 ai due driver stepper e quindi una connessione tra il sensore DHT11 e il pin 10 IO digitale. Dovrai anche aggiungere le connessioni di alimentazione al sensore e allo stepper driver e una resistenza da 10k tra la connessione al pin 10 e 5V.

Ho assemblato le connessioni dei pin dell'intestazione e il sensore DHT su un PCB di prototipazione 4x6 cm in modo che i driver Arduino e del motore passo-passo potessero essere semplicemente collegati ad esso.

Ho quindi realizzato alcuni cavi connettore Dupont per collegare il PCB e i driver del motore passo-passo. Puoi utilizzare i ponticelli o creare anche i tuoi cavi di intestazione.

Passaggio 4: montare i componenti elettronici

Ho usato una pistola per colla per incollare il PCB Arduino alla piastra posteriore della stazione meteorologica e i due driver del motore passo-passo sui due pezzi del cavalletto laterale. Funziona meglio per lasciare spazio sufficiente per il cablaggio tra i componenti e per i motori passo-passo.

Una volta che l'elettronica è stata incollata in posizione, possiamo assemblare il resto della stazione meteorologica usando la colla per legno.

Passaggio 5: completare l'assemblaggio della stazione meteorologica

Incolla le due gambe nella base e poi aggiungi la piastra anteriore sulle gambe.

Infine, incolla la piastra posteriore in posizione e lascia asciugare la colla. Assicurati che la porta micro USB di Arduino sia rivolta verso la base della stazione meteorologica.

Una volta che la colla è asciutta, collega i motori passo-passo ai driver e quindi collega i driver al tuo Arduino usando i cavi che hai creato. Cerca di infilare il cablaggio in modo che non sporga dal fondo o fuoriesca dalla parte superiore dell'area posteriore.

Se desideri chiudere la parte superiore, usa il pezzo ritagliato dalla piastra di supporto. Non incollarlo in posizione finché non hai testato i driver e le connessioni dello stepper poiché potrebbe essere necessario accedere nuovamente ai cavi per apportare modifiche.

Collega il cavo micro USB nella parte inferiore della stazione meteorologica e sei pronto per caricare il codice.

Passaggio 6: programmazione di Arduino

Il codice è abbastanza semplice. Non entrerò nei dettagli per spiegare il codice qui, ma puoi scaricare il codice e leggere una spiegazione dettagliata su cosa fa ogni sezione qui.

Nel codice, creiamo un oggetto sensore, creiamo le variabili richieste e quindi definiamo i pin del motore e del sensore.

La funzione di configurazione avvia la comunicazione seriale, imposta le modalità pin e si collega al sensore DHT11.

La funzione loop prende le misurazioni dal sensore DHT11, le visualizza sul monitor seriale e quindi calcola il numero di passi e le direzioni per spostare ciascuno dei motori passo-passo per indicare i valori misurati. Il codice attende quindi un minimo di 5 secondi prima di ripetere il ciclo.

C'è una funzione aggiuntiva che viene chiamata dall'anello principale a cui viene dato il numero di passi e la direzione per ogni motore e quindi esegue i movimenti.

Passaggio 7: configurazione e utilizzo della stazione meteorologica

Prima di caricare il codice, posizionare i due ingranaggi sui motori, impostandoli per indicare i valori impostati inizialmente nel codice, questi erano 25°C e 50% di umidità nel mio codice.

È quindi possibile caricare il codice.

Se apri il tuo monitor seriale, vedrai la prima misurazione effettuata dal sensore e i motori inizieranno a muovere gli ingranaggi per arrivare a questi valori dai valori iniziali.

Una volta terminato il movimento, dovresti vedere il secondo set di valori e quindi gli ingranaggi potrebbero muoversi di nuovo.

Di solito ci vogliono un paio di minuti perché le letture del sensore si stabilizzino e otterrai quindi dati più coerenti e meno movimento degli ingranaggi.

Se noti che i tuoi valori visualizzati non sono gli stessi di quelli mostrati nel monitor seriale, controlla prima che le direzioni di movimento del tuo motore siano corrette, quindi controlla che i valori iniziali siano corretti e, infine, potresti dover apportare modifiche al numero di passaggi per gradi o valori percentuali per calibrare la stazione meteorologica.

La tua stazione meteorologica è ora completa e può essere installata sulla scrivania o sullo scaffale.

Se ti è piaciuto questo Instructable, considera di votarlo nel concorso CNC.

Fammi sapere nella sezione commenti se hai già costruito una stazione meteorologica e cosa hai usato per visualizzare i valori.

Secondo classificato al concorso CNC 2020