ایستگاه هواشناسی گرافیکی: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

همیشه می خواستم یک ایستگاه هواشناسی گرافیکی داشته باشم؟ و با سنسورهای دقیق؟ شاید این پروژه چیزی برای شما باشد. با استفاده از این ایستگاه هواشناسی می توانید ببینید آب و هوا در حال انجام چه کاری است. به عنوان مثال ، دما ممکن است افزایش یا کاهش یابد. از دماسنج معمولی نمی توان تاریخ دما را مشاهده کرد. با استفاده از این ایستگاه هواشناسی شما 26 ساعت سابقه دارید که بیش از 320 پیکسل از صفحه نمایش TFT را نشان می دهد. هر 5 دقیقه یک پیکسل به نمودار اضافه می شود که به شما امکان می دهد ببینید روند صعودی دارد یا نزولی. این کار برای دما ، رطوبت ، فشار هوا و CO2 در رنگهای مختلف انجام می شود. دمای بیرون نیز به صورت بی سیم در نظر گرفته شده است. به این ترتیب می توانید آب و هوا را بر اساس آنچه فشار هوا انجام می دهد "پیش بینی" کنید.

ایستگاههای معمولی هواشناسی دارای سنسورهایی هستند که برخی از آنها نادرست هستند. به عنوان مثال ، برای درجه حرارت معمولاً دقت آنها +/- 2 درجه است. برای این ایستگاه هواشناسی از سنسورهای دقیق تری استفاده می شود. سنسور دما HDC1080 دارای دقت +/- 0.2 درجه است که بسیار بهتر است. در مورد رطوبت و فشار هوا هم همینطور.

در بالای صفحه TFT اندازه گیری سنسورها نمایش داده می شود و هر 5 ثانیه تجدید می شود. این اندازه گیری ها از طریق RS232 نیز قابل دسترسی است.

ویژگی های اصلی:

• نمودارهایی در رنگهای مختلف برای تشخیص روندها
• سنسورهای دقیق دما ، رطوبت و فشار هوا.
• داده های کالیبراسیون کارخانه و دمای سنسور از حسگرها در صورت امکان خوانده شده و روی کد اعمال می شوند تا دقیق ترین اندازه گیری ها انجام شود.
• درجه حرارت در درجه سانتیگراد (پیش فرض) یا فارنهایت در دسترس است.
• دمای بیرون از طریق ماژول بی سیم (اختیاری)
• رابط RS232 برای نظارت از راه دور
• طراحی کوچک زیبا (حتی همسرم آن را در اتاق نشیمن ما تحمل می کند ؛-)

امیدوارم از بررسی شرایط آب و هوایی مانند من لذت ببرید!

مرحله 1: قطعات

1 x TFT Module 2.8 اینچ بدون صفحه لمسی ILI9341 Drive IC 240 (RGB)*320 رابط SPI

1 عدد میکروچیپ 18f26k22 میکروکنترلر 28-PIN PDIP

1 عدد ماژول HDC1080 ، سنسور رطوبت دیجیتال GY-213V-HDC1080 با سنسور دما

1 x GY-63 MS5611 ماژول سنسور ارتفاع جوی با وضوح بالا IIC / SPI

1 عدد سنسور CO2 مادون قرمز MH-Z19 برای مانیتور co2

1 عدد (اختیاری) ماژول های بی سیم NRF24L01+PA+LNA (با آنتن)

1 x 5V تا 3.3V DC-DC منبع تغذیه باک ماژول AMS1117 800MA

1 x خازن سرامیکی 100nF

2 عدد تخته اکریلیک 6*12 سانتی متر ضخامت 5 میلی متر یا 100*100 میلی متر ضخامت 2 میلی متر

1 عدد کانکتور Micro USB 5pin seat Jack Micro usb DIP4 feet Four feet Inserting plate seat mini USB connector

1 x Black Universal Android Phone Micro USB EU Plug Travel AC آداپتور شارژر دیواری برای تلفن های Android

1 عدد PCB دو طرفه

برخی از جداکننده ها/پیچ های نایلونی M3

-

برای دمای بیرون (اختیاری)

1 عدد میکروچیپ 16f886 میکروکنترلر 28 پین PDIP

1 عدد سنسور درجه حرارت پروب دما DS18b20 بسته بندی فولاد ضد زنگ -100cm سیم

1 x 4k7 مقاومت

1 x NRF24L01+ ماژول بی سیم

1 x خازن سرامیکی 100nF

1 عدد نمونه اولیه بردبرد PCB

1 x 85x58x33mm پوشش ضد آب پلاستیکی کابل پلاستیکی پروژه جعبه جعبه محفظه

1 عدد جعبه جعبه پلاستیکی جعبه نگهدارنده با سیم سیم برای 2 X AA 3.0V 2AA

2 عدد باتری AA

مرحله 2: PCB

من برای این پروژه از PCB دو طرفه استفاده کردم. فایل های Gerber در دسترس هستند. این PCB در پشت صفحه نمایش TFT قرار می گیرد. سنسور دما در پشت نصب شده است تا از گرم شدن مدار جلوگیری شود. NRF24L01+ را به روش زیر به میکروکنترلر وصل کنید:

پین 2 - CSN از NRF24L01+

پین 8 - GND از NRF24L01+

پین 9 - CE NRF24L01+

پین 22 - SCK از NRF24L01+

پین 23 - MISO از NRF24L01+

پین 24 - MOSI از NRF24L01+

پین 20 - VCC از NRF24L01+

n.c - IRQ NRF24L01+

مرحله 3: دمای بیرون

از میکروکنترلر 16f886 برای خواندن سنسور دما DS18B20 هر 5 دقیقه استفاده می شود. این دما از طریق ماژول بی سیم NRF24L01+ منتقل می شود. در اینجا نمونه اولیه نان برد PCB کافی است. از پیکربندی پین میکروکنترلر زیر استفاده کنید:

پین 2 - CSN از NRF24L01+

پین 8 - GND

پین 9 - CE NRF24L01+

پین 14 - SCK از NRF24L01+

پین 15 - MISO از NRF24L01+

پین 16 - MOSI از NRF24L01+

پین 20 - +3 ولت باتری های AA

پین 21 - IRQ NRF24L01+

پین 22 - داده های DS18B20 (از مقاومت 4k7 به عنوان کشش بالا استفاده کنید)

مرحله 4: خروجی RS232

هر 5 ثانیه اندازه گیری ها از طریق RS232 در پین 27 (9600 باود) انجام می شود. می توانید این رابط را به رایانه خود متصل کرده و از برنامه ترمینال (به عنوان مثال Putty) برای دریافت داده ها استفاده کنید. این به شما امکان می دهد از اندازه گیری ها برای اهداف دیگر استفاده کنید.

مرحله 5: کد

سنسورهای مورد استفاده در این پروژه از رابط های مختلف میکروکنترلر 18f26k22 استفاده می کنند. بنابراین اولین رابط سریال مورد استفاده توسط سنسور CO2 MH-Z19 است. این رابط روی 9600 baud تنظیم شده است. رابط سریال دوم این میکروکنترلر برای اندازه گیری سنسور در پین 27 هر 5 ثانیه استفاده می شود تا بتوانید آن را به رایانه خود وصل کنید (همچنین در 9600 baud تنظیم شده است). سنسور دما/رطوبت HDC1080 و سنسور فشار هوا MS5611 بر روی رابط i2c کار می کند. صفحه نمایش TFT و ماژول بی سیم NRF24L01+ بر روی یک رابط SPI با پیکربندی 8 مگاهرتز کار می کند. خود میکروکنترلر 18f26k22 روی 64 مگاهرتز تنظیم شده است. به طور پیش فرض ، درجه حرارت بر حسب سانتی گراد است. با اتصال پین 21 به زمین ، درجه حرارت را در فارنهایت دریافت می کنید. از Achim Döbler برای کتابخانه گرافیکی µGUI و Harry W (1and0) برای راه حل 64 بیتی اش تشکر می کنم.

میکروکنترلر 16f886 برای اندازه گیری دمای بیرون استفاده می شود. سنسور دما DS18B20 هر 5 دقیقه خوانده می شود (پروتکل یک سیم در اینجا استفاده می شود) و با رابط SPI از طریق ماژول بی سیم NRF24L01+ منتقل می شود. بیشتر اوقات این میکروکنترلر در حالت کم مصرف است تا باتری را ذخیره کند. البته دمای منفی نیز پشتیبانی می شود. اگر از این ویژگی درجه حرارت خارج استفاده نشود ، روی صفحه TFT ظاهر نمی شود ، بنابراین اختیاری است.

برای برنامه نویسی میکروکنترلرهای 18f26k22 و 16f886 به یک برنامه نویس pickit3 نیاز دارید. می توانید از نرم افزار برنامه نویسی رایگان Microchip IPE استفاده کنید (فراموش نکنید که VDD را روی 3.0 ولت تنظیم کنید و کادر تأیید "Power Target Circuit from Tool" را در "ICSP Options" در منوی "Power" علامت بزنید).

مرحله 6: Timelaps Impression

تصور زمانی که 15 ساعت نظارت بر آب و هوا به نظر می رسد. مه سفید روی صفحه نمایش در واقعیت وجود ندارد.

• دمای داخلی با رنگ قرمز
• به رنگ نارنجی دمای بیرون
• در آبی رطوبت
• در رنگ سبز فشار هوا
• به رنگ زرد co2

مرحله 7: لذت ببرید

از این پروژه لذت ببرید !!

اما در اصل ، تلاش برای ایجاد یک نظریه تنها در مورد بزرگی های قابل مشاهده کاملاً اشتباه است. در واقعیت ، عکس این اتفاق می افتد. این نظریه است که تصمیم می گیرد چه چیزی را می توانیم مشاهده کنیم.

~ آلبرت اینشتین در فیزیک و فراتر از ورنر هایزنبرگ ص. 63