Madala energiatarbega ilmajaam: 6 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Nüüd, kui see on kolmas versioon ja seda on testitud üle kahe aasta, uuendatakse minu ilmajaama paremaks väikese energiatarbega jõudluseks ja andmeedastuse usaldusväärsuseks.

Energiatarve - muudel kuudel peale detsembri ja jaanuari pole probleem, kuid neil väga pimedatel kuudel ei suutnud päikesepaneel, kuigi selle võimsus oli 40 vatti, süsteemi nõudlusega sammu pidada … ja suurem osa nõudlusest tuli 2G FONA GPRS moodul, mis edastab andmed otse võrkudesse.

Järgmine probleem oli FONA GPRS -mooduli endaga, õigemini mobiiltelefonivõrguga. Seade töötaks ideaalselt nädalaid / kuid, kuid siis peatub ootamatult ilma nähtava põhjuseta. Ilmselt üritab võrk saata mingisugust „süsteemivärskendusteavet”, mille vastuvõtmata jätmise korral seade võrgust välja lülitatakse, seega pole GPRS tegelikult andmeedastuseks hooldusvaba lahendus. Sellest on kahju, sest kui see töötas, töötas see tõesti kenasti.

See uuendus kasutab väikese võimsusega LoRa protokolli andmete saatmiseks Raspberry Pi kohalikku serverisse, mis seejärel saadab need edasi võrkudesse. Sel moel võib ilmajaam ise päikesepaneelil vähe energiatarbida ja protsessi rasketõstmise osa teha kuskil WIFI vahemikus toitevõrgu piires. Muidugi, kui teil on levialas avalik LoRa -lüüs, pole Raspberry Pi vajalik.

Ilmajaama trükkplaadi ehitamine on lihtne, kuna kõik SMD komponendid on üsna suured (1206) ja kõik trükkplaadil olev töö töötab 100%. Mõned komponendid, nimelt puhkpillid, on üsna kallid, kuid mõnikord võib neid Ebayst leida kasutatud.

Samm: komponendid

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

Raspberry Pi (valikuline, sõltuvalt kohaliku LoRa lüüsi saadavusest) ………… 1 of

BME280 rõhu, niiskuse, temperatuuri ja kõrguse jaoks ………………………….. 1 of

RJ 25 pistik 477-387 ……………………………………………………

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

Piiksur 754-2053 ……………………………… 1

Kuum diood (1206) …………………………

R1K restors …………………………………… 3 of

R4.7K takisti ………………………………… 1

C100nF kondensaator …………………………….. 3 of

R100K ………………………………………………… 1

R10K …………………………………………….. 4 of

C1uF ……………………………………………………. 1

C0.33uF ……………………………………………… 1 /

R100 …………………………………………….. 1

R0 ……………………………………………….. 1

Dallase DS18B20 temperatuuriandur ………… 1 /

PCB …………………………………………………………………………… 1

Vihmamõõtur ……………………………………………. 1

Mullaandur ………………………………………………………………………………………………… 1

A100LK anemomeeter ………………………….. 1

W200P tuulelipp ………………………………

2. toiming: kuidas see toimib

Andurite töötamine selliste asjade jaoks nagu temperatuur, niiskus ja rõhk on piisavalt lihtne, kuid mõned teised on üsna keerulised, kuigi kogu kood on selles blogis.

1. Vihmamõõtur on katkestusel ja töötab muutuse tuvastamisel. Vihm siseneb instrumenti ja tilgub alla saepurule, mis kõigub, kui üks ots on täis, käivitades selle läbimisel kaks korda magnetanduri. Vihmasensor on kõigest eelis ja töötab isegi siis, kui andmeid edastatakse.

2. Anemomeeter töötab väikese võimsusega impulsi saatmisega, mille sagedus sõltub selle kiirusest. Seda on väga lihtne kodeerida ja see kasutab väga vähe energiat, kuigi see peab salvestama umbes kord sekundis, et tabada kõige tõsisemaid puhanguid. Kood hoiab jooksva märkuse salvestamise ajal keskmise tuule kiiruse ja maksimaalse puhangu kohta.

3. Kuigi esimeste mõtete peale oleks tuulelippu lihtne kodeerida, on pärast keerukuste uurimist see palju keerulisem. Sisuliselt on see lihtsalt väga väikese pöördemomendiga potentsiomeeter, kuid sellest näitude saamise probleemi suurendab asjaolu, et sellel on põhja suunas lühike surnud tsoon. See vajab tõmbetakisteid ja kondensaatoreid, et vältida veidraid näiteid põhja lähedal, mis seejärel põhjustavad näitude mittelineaarsust. Samuti, kuna näidud on polaarsed, pole keskmise keskmise arvutamine võimalik ja seega tuleb arvutada keerulisem režiim, mis hõlmab umbes 360 numbrist koosneva massiivi loomist! …. Ja see pole veel lõpp…. Erilist tähelepanu tuleb pöörata sellele, millisele kvadrandile andur osutab, nagu asuks see mõlemapoolsel pool kvadrandis, režiimi tuleb käsitleda erinevalt.

4. Pinnase niiskus on lihtne juhtivusandur, kuid energia säästmiseks ja korrosiooni vältimiseks pulseeritakse see väga kiiresti ühe Arduino varu -digitaalse tihvtiga.

5. Süsteem saadab andmed Arduino'st Raspberry Pi -le (või LoRa -lüüsile), kuid vajab ka vastuvõtjalt tagasikõnet, et enne kõigi erinevate loendurite ja keskmiste lähtestamist ning värsked näidud. Salvestusseanss võib kesta umbes 5 minutit, pärast mida proovib Arduino andmeid saata. Kui andmed on rikutud või Interneti -ühendus puudub, pikendatakse salvestusseanssi seni, kuni tagasihelistamine näitab edukust. Nii ei jää vahele maksimaalne tuuleiil ega vihma mõõtmine.

6. Kuigi see blogi ei hõlma, kogutakse andmed Interneti -serverisse sattudes (see on suur arvuti, mis asub Ühendkuningriigis Ipswichis) MySQL -andmebaasi, millele pääseb juurde lihtsate PHP -skriptide abil. Lõppkasutaja näeb tänu Amchartsi Java -tarkvarale ka andmeid, mida kuvatakse väljamõeldud valikuklahvides ja graafikutes. "Lõpptulemust" saab näha siit:

www.goatindustries.co.uk/weather2/

3. samm: failid

Kõik Arduino, Raspberry Pi koodifailid ja PCB loomise fail tarkvara „Design Spark” jaoks on saadaval Githubi hoidlas siin:

github.com/paddygoat/Weather-Station

Samm: trükkplaadi täitmine

SMD komponentide jootmiseks pole vaja šablooni - lihtsalt tupsutage natuke jootet PCB -plaatidele ja asetage komponendid mõne pintsetiga. Komponendid on piisavalt suured, et teha kõike silmaga ja pole vahet, kas jootetik näeb segane välja või komponendid on tsentrist veidi eemal.

Asetage PCB röstriahju ja kuumutage temperatuuride jälgimiseks K -tüüpi termomeetrisondi abil temperatuurini 240 ° C. Oodake 30 sekundit temperatuuril 240 kraadi ja seejärel lülitage ahi välja ning avage uks, et soojust vabastada.

Nüüd saab ülejäänud komponendid käsitsi jootma panna.

Kui soovite PCB -d osta, laadige alla pakitud Gerber -failid siit:

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

ja laadige need JLC -sse üles siin:

Valige plaadi suurus 100 x 100 mm ja kasutage kõiki vaikeseadeid. Maksumus on 2 dollarit + postikulu 10 laua eest.

5. samm: juurutamine

Ilmajaam on paigutatud keset põldu, puhkpillid on kõrgel postil koos kaablitega. Juurutamise üksikasjad on toodud siin:

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

6. samm: eelmine töö

See juhend on projekti käimasolev viimane etapp, mille arengulugu on veel seitsmes varasemas projektis:

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…