Stazione meteorologica: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Ti sei mai sentito a disagio durante le chiacchiere? Hai bisogno di cose interessanti di cui parlare (ok, vantarti)? Bene, abbiamo quello che fa per te! Questo tutorial ti consentirà di costruire e utilizzare la tua stazione meteorologica personale. Ora puoi riempire con sicurezza qualsiasi silenzio imbarazzante con aggiornamenti su temperatura, pressione, umidità, altitudine e velocità del vento. Non ricorrerai mai più al blando "il tempo è stato bello" una volta completato questo bel progetto.

La nostra stazione meteorologica è completamente attrezzata in una scatola resistente all'acqua con diversi sensori che registrano varie misurazioni naturali e le salvano tutte sulla stessa scheda SD. Un Arduino Uno viene utilizzato per codificare facilmente la stazione meteorologica in modo che possa funzionare in remoto. Inoltre, è possibile aggiungere o integrare nel sistema un numero qualsiasi di sensori per dargli una serie di diverse funzionalità. Abbiamo deciso di utilizzare vari sensori di Adafruit: abbiamo utilizzato un sensore di temperatura e umidità DHT22, un sensore di pressione barometrica e altitudine BMP280 e un sensore di velocità del vento anemometro. Abbiamo dovuto scaricare diverse librerie di codici oltre a mettere insieme alcuni codici diversi per far funzionare tutti i nostri sensori insieme e registrare i dati sulla scheda SD. I collegamenti alle librerie sono commentati nel nostro codice.

Passaggio 1: raccogliere materiali

• Arduino Uno
• Protoboard
• Batteria da 9V
• Sensore di velocità del vento anemometro Adafruit
• Custodia impermeabile
• Sensore di pressione barometrica e altitudine Adafruit BMP280
• Sensore di temperatura e umidità Adafruit DHT22
• Scudo di registrazione dei dati assemblato Adafruit
• Colla calda

È importante in questo passaggio assicurarsi che il tuo Arduino funzioni e possa essere programmato dal tuo computer. Abbiamo anche finito per saldare tutti i nostri componenti a una scheda prototipi, ma è possibile utilizzare anche una breadboard per collegare il sensore all'Arduino. La nostra scheda prototipi ha reso permanenti tutte le nostre connessioni e ha reso più facile alloggiare i componenti senza preoccuparsi di spostarli fuori posto.

Passaggio 2: aggiungi un registratore di dati

Questo passaggio è facile. Tutto quello che devi fare per eseguire questo passaggio è far scattare il registratore di dati in posizione. Si adatta proprio sopra l'Arduino Uno.

Far sì che il data logger registri effettivamente i dati richiede un po' di codifica. Il logger registra i dati su una scheda SD che si inserisce nella schermatura e può essere rimossa e collegata a un computer. Una caratteristica del codice che è utile è l'utilizzo del timestamp. L'orologio registra il giorno, il mese e l'anno oltre al secondo, minuto e ora (purché sia collegato alla batteria). Abbiamo dovuto impostare quell'ora nel codice all'avvio, ma il data logger mantiene l'ora finché la batteria sulla sua scheda è collegata. Ciò significa nessun azzeramento dell'orologio!

Passaggio 3: impostare il sensore di temperatura e umidità

1. Collega il primo pin (rosso) del sensore al pin 5V dell'Arduino
2. Collega il secondo pin (blu) a un pin digitale dell'Arduino (il nostro lo mettiamo nel pin 6)
3. Collega il quarto pin (verde) alla massa dell'Arduino

Il sensore di Adafruit che abbiamo usato ha bisogno solo di un pin digitale su Arduino per raccogliere i dati. Questo sensore è un sensore di umidità capacitivo. Ciò significa che misura l'umidità relativa con due elettrodi metallici separati da un materiale dielettrico poroso tra di loro. Quando l'acqua entra nei pori, la capacità viene alterata. La parte di rilevamento della temperatura del sensore è un semplice resistore: la resistenza cambia al variare della temperatura (chiamata termistore). Sebbene il cambiamento non sia lineare, può essere tradotto in una lettura della temperatura che viene registrata dal nostro scudo del data logger.

Passaggio 4: impostare il sensore di pressione e altitudine

1. Il pin Vin (rosso) si collega al pin 5V su Arduino
2. Il secondo pin non è collegato a nulla
3. Il pin GND (nero) è collegato a terra su Arduino
4. Il pin SCK (giallo) va al pin SCL su Arduino
5. Il quinto pin non è collegato
6. Il pin SDI (blu) è collegato al pin SDA di Arduino
7. Il settimo pin non è collegato e non è raffigurato nel diagramma

Il pin Vin regola la tensione al sensore stesso e la abbassa dall'ingresso 5V a 3V. Il pin SCK, o SPI Clock Pin, è un pin di ingresso al sensore. Il pin SDI è i dati seriali nel pin e trasporta le informazioni dall'Arduino al sensore. Nel diagramma della configurazione di Arduino e breadboard, il sensore di pressione e altitudine nella foto non era il modello esatto che abbiamo usato. C'è un pin in meno, tuttavia, il modo in cui è cablato è esattamente lo stesso del modo in cui è stato cablato il sensore effettivo. Il modo in cui i pin sono collegati riflette i pin sul sensore e dovrebbe fornire un modello adeguato per l'impostazione del sensore.

Passaggio 5: impostare l'anemometro

1. La linea di alimentazione rossa dell'anemometro deve essere collegata al pin Vin sull'Arduino
2. La linea di terra nera dovrebbe essere collegata a terra sull'Arduino
3. Il filo blu (nel nostro circuito) era collegato al pin A2

Una cosa importante da considerare è che l'anemometro richiede 7-24V di alimentazione per funzionare. Il pin 5V su Arduino semplicemente non lo taglierà. Quindi, una batteria da 9 V deve essere collegata ad Arduino. Questo si collega direttamente al pin Vin e consente all'anemometro di attingere da una fonte di alimentazione più grande. L'anemometro misura la velocità del vento creando una corrente elettrica. Più velocemente gira, più energia, e quindi più corrente, viene fornita dall'anemometro. L'Arduino è in grado di tradurre il segnale elettrico che riceve in una velocità del vento. Il programma che abbiamo codificato esegue anche la conversione necessaria per ottenere la velocità del vento in miglia orarie.

Passaggio 6: controllare il circuito ed eseguire alcuni test

Nella foto sopra è il nostro schema elettrico completo. Il sensore di temperatura è il sensore bianco a quattro pin al centro della scheda. Il sensore di pressione è rappresentato dal sensore rosso a destra. Sebbene non corrisponda esattamente al sensore che abbiamo usato, i pin/le connessioni corrisponderanno se li allinei da sinistra a destra (c'è un pin in più sul sensore che abbiamo usato rispetto al diagramma). I fili dell'anemometro corrispondevano ai colori assegnati loro nel diagramma. Inoltre, abbiamo aggiunto la batteria da 9 V alla porta della batteria nera nell'angolo in basso a sinistra del diagramma su Arduino.

Per testare la stazione meteorologica, prova a respirare sul sensore di temperatura e umidità, fai girare l'anemometro e prendi i dati in cima e in fondo a un edificio alto/collina per vedere se il sensore di temperatura, l'anemometro e il sensore di pressione/altitudine stanno raccogliendo dati. Prova a estrarre la scheda SD e collegarla a un dispositivo per assicurarti che le misurazioni siano state registrate correttamente. Speriamo che tutto stia andando liscio. In caso contrario, ricontrolla tutte le connessioni. Come piano di riserva, prova a controllare il codice e a vedere se sono stati commessi errori.

Passaggio 7: alloggia tutti i componenti

Ora è il momento di farlo sembrare una vera stazione meteorologica. Abbiamo utilizzato una scatola impermeabile di prodotti per esterni per alloggiare il nostro circuito e la maggior parte dei componenti. La nostra scatola aveva già un foro laterale con un penetratore e una guarnizione in gomma. Questo ci ha permesso di far passare il sensore di temperatura ei fili dell'anemometro all'esterno della scatola attraverso un foro praticato nel penetratore e sigillato con resina epossidica. Per risolvere il problema dell'alloggiamento del sensore di pressione all'interno della scatola, abbiamo praticato dei piccoli fori nella parte inferiore della scatola e messo un rialzo su ogni angolo del fondo per mantenerlo al di sopra del livello del suolo.

Per impermeabilizzare i fili che collegano l'anemometro e il sensore di temperatura alla scheda del circuito principale, abbiamo utilizzato del nastro termoretraibile per sigillare eventuali connessioni. Abbiamo eseguito il sensore di temperatura sotto la scatola e l'abbiamo collegato (non volevamo che la plastica colorata intrappolasse il calore e ci desse false letture della temperatura).

Questa non è l'unica opzione abitativa, ma è sicuramente quella che porterà a termine il lavoro per un progetto divertente.

Passaggio 8: goditi la tua piccola stazione meteorologica personale

Ora è la parte divertente! Porta con te la tua stazione meteorologica, posizionala fuori dalla finestra o fai qualsiasi altra cosa desideri. Vuoi spedirlo in un pallone meteorologico? Dai un'occhiata al nostro prossimo Instructable!