Ilmajaam andmete logimisega: 7 sammu (piltidega)

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

Selles juhendis näitan teile, kuidas ilmajaamade süsteemi ise valmistada. Kõik, mida vajate, on baasteadmised elektroonikast, programmeerimisest ja natuke aega.

See projekt on alles tegemisel. See on alles esimene osa. Uuendused laaditakse üles järgmise ühe või kahe kuu jooksul.

Kui teil on küsimusi või probleeme, võtke minuga ühendust minu e -posti aadressil: [email protected]. DFRoboti pakutavad komponendid

Nii et alustame

Samm: materjalid

Peaaegu kõiki selle projekti jaoks vajalikke materjale saab osta veebipoest: DFRobot

Selle projekti jaoks vajame:

-ilmastikujaama komplekt

-Arduino SD -kaardi moodul

-SD -kaart

-Päikeseenergia haldur

-5V 1A päikesepaneel

-Mõned nailonist kaablisidemed

-Paigalduskomplekt

-LCD ekraan

-Leivalaud

-Liioonioonakud (kasutasin Sanyo 3.7V 2250mAh akusid)

-veekindlast plastist jaotuskarp

-Mõned juhtmed

-Takistid (2x 10kOhm)

2. samm: moodulid

Selle projekti jaoks kasutasin kahte erinevat moodulit.

Päikeseenergia haldur

Seda moodulit saab toita kahe erineva toiteallikaga, 3,7 V akuga, 4,5–6 V päikesepaneeliga või USB -kaabliga.

Sellel on kaks erinevat väljundit. 5 V USB -väljund, mida saab kasutada Arduino või mõne muu kontrolleri varustamiseks, ja 5 V nööpnõelad erinevate moodulite ja andurite toiteks.

Spetsifikatsioonid:

• Päikeseenergia sisendpinge (SOLAR IN): 4,5V ~ 6V
• Aku sisend (BAT IN): 3,7 V Üheelemendiline liitpolümeer/liitiumioon
• Aku laadimisvool (USB/SOLAR IN): 900mA Maksimaalne nihkelaadimine, püsivool, püsipinge kolmefaasiline laadimine
• Laadimislülituspinge (USB/SOLAR IN): 4,2 V ± 1%
• Reguleeritud toide: 5V 1A
• Reguleeritud toiteallika efektiivsus (3.7V BAT IN): 86%@50%koormus
• USB/päikeseenergia laadimise efektiivsus: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD -moodul

See moodul ühildub täielikult Arduinoga. See võimaldab teil projektile lisada massmälu ja andmete logimise.

Kasutasin seda ilmajaamast andmete kogumiseks 16 GB SD -kaardiga.

Spetsifikatsioonid:

• Lahutage standardse SD -kaardi ja Micro SD (TF) kaardi plaat
• Sisaldab lülitit välgukaardi pesa valimiseks
• Istub otse Arduino peal
• Seda saab kasutada ka koos teiste mikrokontrolleritega

3. samm: ilmajaama komplekt

Selle projekti põhikomponent on ilmajaamade komplekt. Selle toiteallikaks on Arduino 5 V või võite kasutada ka välist 5 V toiteallikat.

Sellel on 4 kontakti (5V, GND, TX, RX). TXD andmeport kasutab 9600bps.

Ilmajaamakomplekt koosneb:

• Anemomeeter
• Tuulelipp
• Vihmaämber
• Anduriplaat
• Roostevabast terasest naast (30 cm) (11,81 tolli)
• Komponentpakett

Seda saab kasutada mõõtmiseks:

• Tuule kiirus
• Tuule suund
• Sademete hulk

Sellel on sisseehitatud niiskus- ja temperatuuriandur, mis saab mõõta ka õhurõhku.

Anemomeeter suudab mõõta tuule kiirust kuni 25 m/s. Tuule suund kuvatakse kraadides.

Lisateavet selle komplekti ja näidiskoodi kohta leiate aadressilt: DFRobot wiki

4. samm: ilmajaama komplekti kokkupanek

Selle komplekti kokkupanek on üsna lihtne, kuid lisateabe saamiseks vaadake selle komplekti kokkupaneku õpetust.

Õpetus: Kuidas ilmajaama komplekti kokku panna

5. samm: pakkumine ja korpus

Aku:

Selle projekti jaoks kasutasin 3,7 V liitiumioonakusid. Tegin akut 5 korda nendest akudest. Igal akul on umbes 2250 mAh, nii et 5x pakend annab paralleelselt ühendatuna umbes 11250 mAh.

Ühendus: Nagu ma mainisin, ühendasin patareid paralleelselt, sest paralleelselt hoiate esialgset pinget, kuid suurendate aku mahtuvust. Näiteks: kui teil on kaks 3,7 V 2000 mAh aku ja ühendate selle paralleelselt, saate 3,7 V ja 4000 mAh.

Kui soovite saavutada suuremat pinget, peate need järjestikku ühendama. Näiteks: kui ühendate järjestikku kaks 3,7 V 2000 mAh aku, saate 7, 4 V ja 2000 mAh.

Päikesepaneel:

Kasutasin 5V 1A päikesepaneeli. Selle paneeli väljundvõimsus on umbes 5 W. Väljundpinge ulatub 6V -ni. Kui testisin paneeli pilves ilmaga, oli selle väljundpinge umbes 5,8–5,9 V.

Aga kui soovite seda ilmajaama päikeseenergiaga täielikult varustada, peate lisama 1 või 2 päikesepaneeli ja pliiakud või midagi muud, et energiat salvestada ja varustada jaama, kui päikest pole.

Eluase:

See ei tundu, kuid korpus on selle süsteemi üks olulisemaid osi, kuna see kaitseb olulisi komponente väliste elementide eest.

Seega valin veekindla plastist jaotuskarbi. See on piisavalt suur, et mahutada kõik komponendid sisse. See on umbes 19x15 cm.

6. samm: juhtmestik ja kood

Arduino:

Kõik komponendid on ühendatud Arduinoga.

-SD -moodul:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> digitaalne tihvt 9
• MISO -> digitaalne tihvt 11
• SCK -> digitaalne tihvt 12
• SS -> digitaalne tihvt 10

Ilmajaama pardal:

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

Aku on ühendatud otse toitehalduriga (3,7 V aku sisend). Samuti ühendasin pinge jälgimiseks Arduino akult analoogpistikuga A0.

Päikesepaneel on selle mooduliga otse ühendatud (päikesesisend). Päikesepaneel on ühendatud ka pingejagajaga. Pingejaguri väljund on ühendatud Arduino analoogpistikuga A1.

Tegin ka ühenduse, et saaksite pinge kontrollimiseks LCD -ekraani külge ühendada. Nii et LCD on ühendatud 5 V -ga, GND ja SDA LCD -lt läheb Arduino SDA -le ja sama SCK -tihvtiga.

Arduino on ühendatud toitehalduri mooduliga USB -kaabli abil.

KOOD:

Selle ilmajaama koodi leiate DFRobot wikist. Lisasin ka oma koodi koos kõigi uuendustega.

-Kui soovite oma positsiooni jaoks õiget tuule suunda saada, peate programmis käsitsi muutma alandamisväärtusi.

Seega salvestatakse kõik andmed txt -faili nimega test. Soovi korral saate selle faili ümber nimetada. Kirjutan kõik võimalikud väärtused ilmajaamast ja see kirjutab ka aku pinge ja päikesepinge. Nii et näete, kuidas aku kulub.

7. samm: pinge mõõtmine ja testimine

Mul oli vaja oma projekti jaoks teha aku ja päikesepaneeli pingeseire.

Aku pinge jälgimiseks kasutasin analoogpinge. Ühendasin + akult analoogpistikuga A0 ja - Arduino akult GND -ga. Programmis kasutasin funktsiooni "analogRead" ja pinge väärtuse kuvamiseks LCD -l "lcd.print ()". Kolmas pilt näitab aku pinget. Mõõtsin seda Arduinoga ja ka multimeetriga, et saaksin väärtust võrrelda. Nende kahe väärtuse erinevus oli umbes 0,04 V.

Kuna päikesepaneeli väljundpinge on suurem kui 5 V, on mul vaja pingejaoturit teha. Analoogsisend võib võtta maksimaalselt 5 V sisendpinget. Tegin selle kahe 10kOhm takisti abil. Kahe võrdse väärtusega takisti kasutamine jagab pinge täpselt pooleks. Nii et kui ühendate 5 V, on väljundpinge umbes 2,5 V. See pingejagur on esimesel pildil. Pinge väärtuse erinevus LCD-ekraanil ja multimeetril oli umbes 0,1-0,2 V.

Pingejaguri väljundi võrrand on: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testimine

Kui ühendasin kõik kokku ja pakkisin kõik komponendid korpusesse, pidin tegema välistesti. Nii et võtsin välja ilmajaama, et näha, kuidas see reaalsetes välitingimustes töötab. Selle testi peamine eesmärk oli näha, kuidas akud töötavad või kui palju see selle testi ajal tühjeneb. Välistemperatuuri testimisel oli väljas umbes 1 ° C ja korpuse sees umbes 4 ° C.

Aku pinge langes viie tunniga 3,58 -lt umbes 3,47 -le.