ایستگاه هواشناسی کم توان: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

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

در حال حاضر در نسخه سوم و با بیش از دو سال آزمایش ، ایستگاه هواشناسی من برای عملکرد بهتر کم و قابلیت اطمینان انتقال داده ارتقا می یابد.

مصرف برق - مشکلی در ماههای غیر از دسامبر و ژانویه نیست ، اما در این ماههای بسیار تاریک ، پنل خورشیدی ، اگرچه دارای توان 40 وات است ، اما نتوانست با تقاضای سیستم مطابقت داشته باشد … و بیشتر تقاضا از ماژول 2G FONA GPRS که داده ها را مستقیماً به شبکه های بین المللی منتقل می کند.

مشکل بعدی مربوط به خود ماژول FONA GPRS یا احتمالاً شبکه تلفن همراه بود. این دستگاه برای هفته ها / ماه کاملاً کار می کند ، اما ناگهان بدون هیچ دلیل مشخصی متوقف می شود. ظاهراً شبکه سعی می کند نوعی "اطلاعات به روز رسانی سیستم" ارسال کند که اگر پذیرفته نشود ، باعث خاموش شدن دستگاه از شبکه می شود ، بنابراین GPRS در واقع یک راه حل رایگان برای نگهداری داده ها نیست. شرم آور است زیرا وقتی کار می کرد ، واقعاً زیبا کار می کرد.

این ارتقا از پروتکل LoRa کم مصرف برای ارسال داده ها به سرور محلی Raspberry Pi استفاده می کند و سپس به شبکه های بین المللی ارسال می شود. به این ترتیب ، ایستگاه آب و هوا می تواند قدرت کم در یک صفحه خورشیدی و بخش "بلند کردن سنگین" این فرآیند باشد ، جایی که در محدوده WIFI از طریق برق اصلی انجام می شود. البته ، اگر یک دروازه LoRa عمومی در محدوده خود دارید ، رزبری پای مورد نیاز نخواهد بود.

ساخت PCB ایستگاه هواشناسی آسان است زیرا قطعات SMD همه بزرگ هستند (1206) و همه چیز روی PCB 100٪ کار می کند. برخی از قطعات ، یعنی سازهای بادی ، بسیار گران هستند ، اما گاهی اوقات می توان آنها را در Ebay یافت.

مرحله 1: اجزاء

آردوینو MKR1300 LORAWAN ………………………………………………………………. 1 از

Raspberry Pi (اختیاری وابسته به در دسترس بودن دروازه LoRa محلی) ………… 1 عدد

BME280 برای فشار ، رطوبت ، دما و ارتفاع ………………………….. 1 از

اتصال RJ 25 477-387 ……………………………………………………………………… 1 از

L7S505 ………………………………………………………………………………………… 1 از

بیپر 754-2053 ……………………………… 1 از

دیود شاتکی (1206) …………………………………… 2 از

بازسازی کننده های R1K …………………………………… 3 از

مقاومت R4.7K ………………………………… 1 از

خازن C100nF …………………………….. 3 از

R100K …………………………………………… 1 از

R10K …………………………………………….. 4 از

C1uF ……………………………………………… 1 از

C0.33uF ………………………………………… 1 از

R100 …………………………………………….. 1 از

R0 ……………………………………………….. 1 از

پروب دما Dallas DS18B20 ………… 1 عدد

PCB ……………………………………………………… 1 از

باران سنج ……………………………………………. 1 از

کاوشگر خاک ……………………………………… 1 از (مرحله 6 را برای کاوشگر DIY ببینید)

بادسنج A100LK ………………………….. 1 عدد

پره بادی W200P ………………………………..1 عدد

مرحله 2: چگونه کار می کند

به راحتی می توان حسگرها را برای مواردی مانند دما ، رطوبت و فشار کار کرد ، اما برخی از موارد دیگر بسیار پیچیده هستند ، اگرچه تمام کد در این وبلاگ گنجانده شده است.

1. باران سنج بر روی "وقفه" است و هنگامی که تغییر تشخیص داده می شود ، کار می کند. باران وارد ساز می شود و بر روی یک راکر اره ای که یک سر آن پر می شود می لغزد و با بالا رفتن سنسور مغناطیسی دوبار فعال می شود. سنسور باران بر همه چیز اولویت دارد و حتی در صورت انتقال داده ها کار می کند.

2. بادسنج با ارسال یک پالس قدرت کم کار می کند که فرکانس آن بستگی به سرعت آن دارد. کد نویسی بسیار ساده است و از قدرت بسیار کمی استفاده می کند ، حتی اگر برای ضربات شدیدتر نیاز به ضبط در هر ثانیه داشته باشد. کد یادداشتی از سرعت متوسط باد و حداکثر تند باد در طول جلسه ضبط نگه می دارد.

3. اگرچه در اولین تصورات ، بادگیر به آسانی قابل رمزگذاری است ، اما هنگامی که پیچیدگی ها مورد بررسی قرار می گیرند ، بسیار پیچیده تر می شود. در اصل ، این فقط یک پتانسیومتر گشتاور بسیار کم است ، اما مشکل دریافت خواندن از آن با این واقعیت تشدید می شود که دارای یک "منطقه مرده" کوتاه در جهت شمال است. برای جلوگیری از قرائت های عجیب و غریب در نزدیکی شمال که باعث غیر خطی بودن خوانش ها می شود ، به مقاومت و خازن های پایین نیاز دارد. همچنین ، چون قرائت قطبی است ، محاسبه میانگین نرمال متوسط امکان پذیر نیست و بنابراین حالت پیچیده تر باید محاسبه شود که شامل ایجاد یک آرایه عظیم از حدود 360 عدد است! …. و این پایان کار نیست…. باید توجه ویژه ای به این شود که سنسور به کدام ربع اشاره می کند ، انگار در چهار ضلعی از شمال قرار دارد ، باید با حالت متفاوت رفتار کرد.

4- رطوبت خاک یک پروب رسانایی ساده است ، اما برای صرفه جویی در انرژی و جلوگیری از خوردگی ، با یکی از پین های دیجیتال یدکی آردوینو بسیار سریع پالس می شود.

5. سیستم داده ها را از آردوینو به Raspberry Pi (یا دروازه LoRa) ارسال می کند ، اما همچنین نیاز به یک تماس مجدد از گیرنده دارد تا تأیید کند که داده ها را قبل از بازنشانی همه شمارنده ها و میانگین ها و گرفتن یک مجموعه تازه خواندن یک جلسه ضبط ممکن است هر کدام 5 دقیقه باشد ، پس از آن آردوینو سعی می کند داده ها را ارسال کند. اگر داده خراب باشد یا اتصال به اینترنت وجود نداشته باشد ، جلسه ضبط تمدید می شود تا زمانی که تماس مجدد موفقیت آمیز را نشان می دهد. به این ترتیب ، حداکثر وزش باد و اندازه گیری باران را از دست نخواهیم داد.

6. اگرچه خارج از محدوده این وبلاگ ، یکبار در سرور اینترنت (رایانه بزرگی است که در ایپسویچ ، انگلستان واقع شده است) ، داده ها سپس در پایگاه داده MySQL جمع آوری می شوند که با استفاده از اسکریپت های ساده PHP قابل دسترسی است. کاربر نهایی همچنین می تواند به لطف نرم افزار اختصاصی جاوا توسط Amcharts ، داده های نمایش داده شده در صفحات و نمودارهای فانتزی را مشاهده کند. سپس "نتیجه نهایی" را می توانید در اینجا مشاهده کنید:

www.goatindustries.co.uk/weather2/

مرحله 3: فایل ها

همه فایلهای کد Arduino ، Raspberry Pi و فایل ایجاد PCB در نرم افزار "Design Spark" در مخزن Github در اینجا نمایش داده شده است:

github.com/paddygoat/Weather-Station

مرحله 4: پر کردن PCB

برای لحیم کاری اجزای SMD نیازی به استنسیل نیست - کافی است مقداری لحیم کاری روی پد های PCB بکشید و اجزای آن را با موچین بگذارید. قطعات به اندازه کافی بزرگ هستند که می توانند همه کارها را با چشم انجام دهند و مهم نیست که لحیم به هم ریخته است یا قطعات کمی از مرکز خارج شده اند.

PCB را در فر توستر قرار دهید و با استفاده از کاوشگر دماسنج نوع K ، دما را تا 240 درجه سانتیگراد گرم کنید تا دما را کنترل کنید. 30 ثانیه در دمای 240 درجه منتظر بمانید و سپس فر را خاموش کرده و در را باز کنید تا حرارت آزاد شود.

حالا بقیه اجزا را می توان با دست لحیم کرد.

اگر می خواهید PCB بخرید ، فایلهای gerber زیپ شده را از اینجا بارگیری کنید:

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

و آنها را در JLC اینجا بارگذاری کنید:

اندازه برد 100 100 100 میلی متر را انتخاب کرده و از همه موارد پیش فرض استفاده کنید. هزینه 2 دلار + هزینه پست برای 10 تخته است.

مرحله 5: استقرار

ایستگاه هواشناسی در وسط یک میدان با سازهای بادی روی یک تیر بلند با کابل های مردانه مستقر شده است. جزئیات استقرار در اینجا آورده شده است:

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

مرحله 6: کار قبلی

این دستورالعمل آخرین مرحله در پروژه در حال انجام است که سابقه توسعه آن در هفت پروژه قبلی دیگر را دارد:

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…