ایستگاه هواشناسی خورشیدی: 5 قدم

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

آیا تا به حال از حیاط خلوت خود خواسته اید اطلاعات آب و هوایی بلادرنگ داشته باشد؟ اکنون می توانید ایستگاه هواشناسی را در فروشگاه خریداری کنید ، اما معمولاً آنها نیاز به باتری دارند یا باید به پریز متصل شوند. این ایستگاه هواشناسی نیازی به اتصال به شبکه ندارد زیرا دارای صفحات خورشیدی است که برای کارایی بیشتر به سمت خورشید می چرخند. با ماژول های RF خود می تواند داده ها را از ایستگاه خارج به Raspberry Pi در داخل خانه شما منتقل کند. رزبری پای میزبان وب سایتی است که می توانید داده ها را در آن مشاهده کنید.

مرحله 1: جمع آوری مواد

مواد

• رزبری پای 3 مدل B + + آداپتور + کارت حافظه Micro SD 16 گیگابایت
• آردوینو اونو
• شکست اولیه Arduino Pro Mini + FTDI
• 4 پنل خورشیدی 6 ولت 1 واتی
• 4 باتری 18650
• تقویت کننده 5 ولت
• 4 عدد شارژر باتری TP 4056
• سنسور دما و رطوبت Adafruit DHT22
• سنسور فشار فشارسنج BMP180
• 4 LDR
• گیرنده و فرستنده RF 433
• 2 موتور نما 17 استپر
• 2 درایور موتور DRV8825 Stepper
• ال سی دی 128*64
• تعداد زیادی سیم

ابزار و مواد

• چسب
• قطعات چوب
• اره
• پیچ + پیچ گوشتی
• نوار اردک
• 2 نوار آلومینیومی

مرحله 2: طراحی مکانیکی

بدنه ایستگاه هواشناسی از تخته سه لا ساخته شده است. لازم نیست از چوب استفاده کنید ، می توانید آن را از هر ماده ای که ترجیح می دهید تهیه کنید. برای نصب موتور ، من یک کل را در یک بلوک چوبی سوراخ کردم و سپس یک پیچ مسطح را به شفت موتور پیچ کردم ، که بهتر از آنچه انتظار داشتم کار می کند. به این ترتیب نیازی به پرینت سه بعدی یک پایه موتور ندارید و ساخت آن آسان است. سپس 2 نوار آلومینیومی را خم کردم تا موتورها را محکم نگه دارد. سپس یک تخته را برش دادم و سوراخ هایی را در آن برای صفحات خورشیدی ایجاد کردم. سپس صفحات خورشیدی را روی آن بچسبانید و سیم ها را روی صفحات خورشیدی بچسبانید. سپس باید متریالی از مواد سیاه تهیه کنید. اگر چیزی سیاه ندارید ، می توانید از نوار سیاه استفاده کنید. این ضربدر یک LDR در هر گوشه نگه می دارد ، بنابراین آردوینو می تواند اندازه گیری های LDR را مقایسه کرده و محاسبه کند که به کدام جهت باید بچرخد. بنابراین کل قطعات کوچک را در هر گوشه حفر کنید تا بتوانید LDR را در آنجا جا دهید. تنها کاری که باید انجام دهید این است که یک صفحه پایه و چیزی برای قرار دادن وسایل الکترونیکی در آن قرار دهید. برای صفحه پایه ، شما باید یک کل را در آن سوراخ کنید تا تمام سیم ها را از طریق مسیر عبور دهید. برای اندازه گیری ها ، من هیچ چیزی به شما نمی دهم زیرا واقعاً به شما بستگی دارد که چگونه می خواهید این را طراحی کنید. اگر موتورهای دیگر یا صفحات خورشیدی دیگر دارید ، باید اندازه گیری ها را خودتان انجام دهید.

مرحله 3: طراحی برق

قدرت

کل سیستم با باتری کار می کند (به جز رزبری پای). من 3 باتری را به صورت سری قرار دادم. 1 باتری به طور متوسط 3.7 ولت است ، بنابراین 3 سری در حدود 11 ولت به شما می دهند. این بسته باتری 3s برای موتورها و فرستنده RF استفاده می شود. باتری دیگر باقی مانده برای تغذیه Arduino Pro Mini و سنسورها استفاده می شود. برای شارژ باتری ها از 4 ماژول TP4056 استفاده کردم. هر باتری دارای 1 ماژول TP4056 است ، هر ماژول به یک پنل خورشیدی متصل است. از آنجا که ماژول دارای B (in) و B (out) است ، می توانم آنها را جداگانه شارژ کرده و آنها را به صورت سری تخلیه کنم. مطمئن شوید که ماژول های TP4056 مناسب خریداری کرده اید زیرا همه ماژول ها B (in) و B (out) ندارند.

کنرتول

Arduino Pro Mini سنسورها و موتورها را کنترل می کند. پین خام و آسیاب شده آردوینو به تقویت کننده 5 ولت متصل است. تقویت کننده 5V به یک باتری متصل می شود. آردوینو پرو مینی مصرف برق بسیار پایینی دارد.

اجزاء

DHT22: این سنسور را به VCC و Ground متصل کردم ، سپس پین داده را به پین دیجیتال 10 وصل کردم.

BMP180: این سنسور را به VCC و Ground متصل کردم ، SCL را به SCL در آردوینو و SDA را به SDA در آردوینو متصل کردم. مراقب باشید زیرا پین های SCL و SDA در Arduino Pro Mini در وسط برد قرار دارند ، بنابراین اگر پین ها را روی برد لحیم کرده اید و در یک تخته نان قرار داده اید ، کار نمی کند زیرا در سایر پین ها تداخل ایجاد می شود. من آن 2 پین را در بالای تخته لحیم کردم و یک سیم را مستقیماً به آن وصل کردم.

فرستنده RF: من این دستگاه را برای سیگنال بهتر و برد بیشتر به باتری 3s متصل کردم. من سعی کردم آن را از طریق آردوینو به 5 ولت وصل کنم اما در این صورت سیگنال RF بسیار ضعیف است. سپس پین داده را به پین دیجیتال 12 متصل کردم.

LDR: من 4 LDR را به پین های آنالوگ A0 ، A1 ، A2 ، A3 متصل کردم. من LDR ها را با یک مقاومت 1K کنار هم قرار داده ام.

موتورها: موتورها توسط 2 ماژول کنترل DRV8825 هدایت می شوند. اینها بسیار مفید هستند زیرا فقط 2 خط ورودی (جهت و مرحله) را می گیرند و می توانند تا 2A در هر فاز به موتورها تولید کنند. من آنها را به پین های دیجیتال 2 ، 3 و 8 ، 9 متصل کرده ام.

LCD: ال سی دی را به Raspberry Pi متصل کردم تا آدرس IP آن نشان داده شود. برای تنظیم نور پس زمینه از تریمر استفاده کردم.

گیرنده RF: من گیرنده را به Arduino Uno در 5V و Ground متصل کردم. گیرنده نباید بیش از 5 ولت مصرف کند. سپس پین داده را به پین دیجیتال 11 متصل کردم. اگر می توانید کتابخانه ای برای این ماژول های RF پیدا کنید که روی رزبری پای کار می کند ، نیازی به استفاده از Arduino Uno ندارید.

رزبری پای: رزبری پای از طریق کابل USB به Arduino Uno متصل می شود. آردوینو سیگنال های RF را از طریق اتصال سریال به رزبری پای منتقل می کند.

مرحله 4: بیایید برنامه نویسی را شروع کنیم

برای کدگذاری Arduino Pro Mini ، به برنامه نویس FTDI نیاز دارید. از آنجا که Pro Mini پورت USB ندارد (برای صرفه جویی در مصرف برق) ، شما به آن برد بریکت نیاز دارید. من کد را در Arduino IDE برنامه ریزی کردم ، فکر می کنم این ساده ترین راه برای انجام این کار است. کد را از فایل بارگذاری کنید و باید خوب باشد.

برای کدگذاری Arduino Uno ، آن را از طریق کابل USB به کامپیوترم وصل کردم. پس از بارگذاری کد ، آن را به Raspberry Pi متصل کردم. من همچنین می توانم کد را در Raspberry Pi تغییر دهم زیرا من Arduino IDE را نصب کردم و بنابراین می توانم آن را از آنجا برنامه ریزی کنم. کد بسیار ساده است ، ورودی را از گیرنده می گیرد و از طریق پورت سریال به رزبری پای ارسال می کند.

برای کدگذاری رزبری پای ، من Raspbian را نصب کردم. سپس از Putty برای اتصال به آن از طریق اتصال SSH استفاده کردم. سپس رزبری را پیکربندی می کنم تا بتوانم از طریق VNC به آن متصل شوم و در نتیجه GUI داشته باشم. من یک وب سرور Apache نصب کردم و شروع به کدگذاری باطن و پیش نمای این پروژه کردم. می توانید کد را در github پیدا کنید:

مرحله 5: پایگاه داده

برای ذخیره داده ها از پایگاه داده SQL استفاده می کنم. پایگاه داده را در MySQL Workbench ایجاد کردم. پایگاه داده قرائت سنسور و داده های حسگر را در خود نگه می دارد. من 3 جدول دارم ، یکی برای ذخیره مقادیر سنسور با نشان زمان ، دیگری برای ذخیره اطلاعات در مورد سنسورها و آخرین مورد برای ذخیره اطلاعات در مورد کاربران. من از جدول کاربران استفاده نمی کنم زیرا آن قسمت از پروژه را کدگذاری نکردم زیرا در MVP من نبود. فایل SQL را بارگیری و اجرا کنید و پایگاه داده باید خوب پیش برود.