ایستگاه هواشناسی: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

آیا تا به حال در حین صحبت های کوچک احساس ناراحتی کرده اید؟ آیا به چیزهای جالبی برای صحبت نیاز دارید (خوب ، مفتخر)؟ خوب ما چیزی را برای شما داریم! این آموزش به شما امکان می دهد ایستگاه هواشناسی خود را بسازید و از آن استفاده کنید. اکنون می توانید هرگونه سکوت ناخوشایند را با اطمینان از تغییرات دما ، فشار ، رطوبت ، ارتفاع و سرعت باد با اطمینان پر کنید. هنگامی که این پروژه منظم را به پایان رسانید ، دیگر هرگز به آرامش متوسل نخواهید شد ، "هوا خوب بود".

ایستگاه هواشناسی ما به طور کامل در یک جعبه مقاوم در برابر آب با سنسورهای مختلف مجهز شده است که اندازه های مختلف طبیعی را ثبت کرده و همه آنها را در یک کارت SD یکسان ذخیره می کند. از Arduino Uno برای کدگذاری آسان ایستگاه هواشناسی استفاده می شود تا بتواند از راه دور کار کند. علاوه بر این ، هر تعداد سنسور را می توان به سیستم اضافه یا یکپارچه کرد تا مجموعه ای از عملکردهای مختلف به آن داده شود. ما تصمیم گرفتیم از سنسورهای مختلف Adafruit استفاده کنیم: از سنسور دما و رطوبت DHT22 ، سنسور فشار و ارتفاع فشارسنج BMP280 و سنسور سرعت باد بادسنج استفاده کردیم. ما مجبور شدیم چندین کتابخانه کد را بارگیری کنیم ، علاوه بر این چند کد مختلف را با هم ترکیب کنیم تا همه سنسورهای ما با هم کار کنند و داده ها را روی کارت SD ثبت کنند. پیوندهای کتابخانه ها در کد ما توضیح داده شده است.

مرحله 1: جمع آوری مواد

• آردوینو اونو
• پروتو بورد
• باتری 9 ولت
• سنسور سرعت باد باد سنج Adafruit
• مسکن ضد آب
• سنسور فشار و ارتفاع فشارسنج Adafruit BMP280
• سنسور دما و رطوبت Adafruit DHT22
• Adafruit Assembled Data Loging Shield
• چسب گرم

در این مرحله مهم است که فقط مطمئن شوید که Arduino شما کار می کند و می تواند از طریق رایانه شما برنامه ریزی شود. ما همچنین تمام اجزای خود را به یک تخته اولیه لحیم کردیم ، اما برای اتصال سنسور به آردوینو نیز می توان از تخته نان استفاده کرد. صفحه اصلی ما تمام اتصالات ما را دائمی کرده و باعث می شود که اجزاء را بدون نگرانی در مورد دور زدن آنها در جای مناسب قرار دهیم.

مرحله 2: یک Data Logger اضافه کنید

این مرحله آسان peasy است. برای انجام این مرحله تنها کاری که باید انجام دهید این است که دیتا لاگر را در جای خود محکم کنید. این دستگاه دقیقاً در بالای Arduino Uno قرار می گیرد.

رسیدن دیتا لاگر به داده های ورود به سیستم نیاز به مقداری کدگذاری دارد. Logger داده ها را روی یک کارت SD ذخیره می کند که در سپر قرار دارد و می تواند برداشته شود و به رایانه متصل شود. یکی از ویژگی های کد که مفید است استفاده از تمبر زمان است. ساعت ساعت روز ، ماه و سال را علاوه بر ثانیه ، دقیقه و ساعت (به شرطی که به باتری متصل شده باشد) ثبت کند. وقتی شروع کردیم باید آن زمان را در کد تنظیم می کردیم ، اما دیتا لاگر زمان را تا زمانی که باتری روی برد آن متصل است نگه می دارد. این به معنی عدم تنظیم مجدد ساعت است!

مرحله 3: سنسور دما و رطوبت را تنظیم کنید

1. اولین پین (قرمز) سنسور را به پین 5 ولت آردوینو وصل کنید
2. پین دوم (آبی) را به پین دیجیتال در آردوینو وصل کنید (ما پین خود را در پین 6 قرار دادیم)
3. سنجاق چهارم (سبز) را به زمین آردوینو وصل کنید

سنسور Adafruit که ما از آن استفاده کردیم فقط به یک پین دیجیتالی در آردوینو برای جمع آوری داده ها نیاز دارد. این سنسور یک سنسور خازنی رطوبت است. این بدان معناست که رطوبت نسبی را با دو الکترود فلزی جدا شده توسط یک ماده دی الکتریک متخلخل بین آنها اندازه گیری می کند. با ورود آب به منافذ ، ظرفیت تغییر می کند. قسمت حسگر دما سنسور یک مقاومت ساده است: مقاومت با تغییر دما تغییر می کند (ترمیستور نامیده می شود). اگرچه این تغییر غیر خطی است ، اما می توان آن را به یک دما خوانی تبدیل کرد که توسط سپر اطلاعات ثبت کننده ما ثبت می شود.

مرحله 4: سنسور فشار و ارتفاع را تنظیم کنید

1. پین Vin (قرمز) به پین 5V در آردوینو متصل می شود
2. پین دوم به هیچ چیزی متصل نیست
3. پین GND (سیاه) در آردوینو به زمین متصل است
4. پین SCK (زرد) به پین SCL در آردوینو اجرا می شود
5. پین پنجم متصل نیست
6. پین SDI (آبی) به پین SDA آردوینو متصل است
7. پین هفتم متصل نیست و روی نمودار نشان داده نشده است

پین Vin ولتاژ سنسور را تنظیم می کند و آن را از ورودی 5 ولت به 3 ولت کاهش می دهد. پین SCK یا پین ساعت SPI یک پین ورودی به سنسور است. پین SDI داده های سری در پین است و اطلاعات را از آردوینو به سنسور منتقل می کند. در نمودار تنظیمات آردوینو و تخته نان ، سنسور فشار و ارتفاع در تصویر مدل دقیق ما نبود. با این حال ، یک پین کمتر وجود دارد ، نحوه سیم کشی آن دقیقاً مشابه نحوه سیم کشی سنسور واقعی است. نحوه اتصال پین ها منعکس کننده پین های سنسور است و باید مدلی مناسب برای تنظیم سنسور ارائه دهد.

مرحله 5: تنظیم بادسنج

1. خط برق قرمز از بادسنج باید به پین Vin در آردوینو متصل شود
2. خط زمین سیاه باید در آردوینو به زمین متصل شود
3. سیم آبی (در مدار ما) به پین A2 متصل شده بود

نکته مهمی که باید در نظر بگیرید این است که بادسنج برای کار به 24-2 ولت ولتاژ نیاز دارد. پین 5 ولت روی آردوینو نمی خواهد آن را قطع کند. بنابراین ، یک باتری 9 ولت باید به آردوینو متصل شود. این به طور مستقیم به پین Vin متصل می شود و به بادسنج اجازه می دهد تا از منبع قدرت بزرگتری بکشد. بادسنج با ایجاد جریان الکتریکی سرعت باد را اندازه گیری می کند. هرچه سریعتر بچرخد ، انرژی بیشتر و در نتیجه جریان باد بیشتر ، منابع بادسنج است. آردوینو قادر است سیگنال الکتریکی دریافت شده را به سرعت باد تبدیل کند. برنامه ای که ما کدگذاری کردیم نیز تبدیل لازم را برای بدست آوردن سرعت باد به مایل در ساعت انجام می دهد.

مرحله 6: مدار را بررسی کرده و برخی آزمایش ها را اجرا کنید

در تصویر بالا نمودار مدار ما تکمیل شده است. سنسور دما سنسور سفید و چهار پین در وسط برد است. سنسور فشار با سنسور قرمز در سمت راست نشان داده شده است. اگرچه این سنسور دقیقاً با سنسوری که ما استفاده کردیم مطابقت ندارد ، اما اگر آنها را از چپ به راست تراز کنید ، پین ها/اتصالات با یکدیگر مطابقت خواهند داشت (یک سنسور دیگر بیشتر از نمودار روی سنسور وجود دارد). سیم های بادسنج با رنگ هایی که در نمودار به آنها اختصاص داده ایم مطابقت دارد. علاوه بر این ، ما باتری 9 ولت را به پورت سیاه باتری در گوشه سمت چپ پایین نمودار در آردوینو اضافه کردیم.

برای آزمایش ایستگاه هواشناسی ، با سنسور دما و رطوبت تنفس کنید ، بادسنج را بچرخانید و داده ها را در بالا و پایین یک ساختمان بلند/تپه بگیرید تا ببینید آیا سنسور دما ، بادسنج و سنسور فشار/ارتفاع داده جمع آوری می کنند یا خیر. به سعی کنید کارت SD را خارج کرده و به دستگاه وصل کنید تا مطمئن شوید اندازه گیری ها به درستی ثبت شده اند. انشالله همه چیز رو به راه است. اگر نه ، همه اتصالات خود را دوباره بررسی کنید. به عنوان یک برنامه پشتیبان ، کد را بررسی کنید و ببینید آیا خطایی رخ داده است یا خیر.

مرحله 7: همه اجزاء را در خود جای دهید

اکنون زمان آن است که آن را شبیه یک ایستگاه هواشناسی واقعی کنید. ما از جعبه ضد آب Outdoor Products برای قرار دادن مدار و اکثر اجزاء استفاده کردیم. جعبه ما از قبل دارای یک سوراخ در کنار یک نافذ و واشر لاستیکی بود. این به ما اجازه داد تا سنسور دما و سیم های بادسنج را در خارج از جعبه از طریق سوراخی که در نافذ ایجاد شده و با اپوکسی آب بندی شده است ، اجرا کنیم. برای حل مسئله قرار دادن سنسور فشار در داخل جعبه ، ما سوراخ های کوچکی را در قسمت پایینی جعبه حفر کردیم و در هر گوشه قسمت پایین یک رایزر قرار دادیم تا بالاتر از سطح زمین نشسته باشد.

برای ضد آب بودن سیم هایی که بادسنج و سنسور دما را به برد اصلی متصل می کنند ، از چسب کوچک کننده حرارتی برای بستن هر گونه اتصال استفاده کردیم. ما سنسور دما را در زیر جعبه قرار دادیم و آن را وصل کردیم (ما فقط نمی خواستیم پلاستیک رنگی گرما را به دام اندازد و دما را به ما نشان دهد).

این تنها گزینه مسکن نیست ، اما قطعاً گزینه ای است که کار را برای یک پروژه سرگرم کننده انجام می دهد.

مرحله 8: از ایستگاه هوای کوچک شخصی خود لذت ببرید

حالا قسمت سرگرم کننده است! ایستگاه هواشناسی خود را با خود ببرید ، آن را بیرون پنجره خود قرار دهید یا هر کار دیگری که دوست دارید انجام دهید. آیا می خواهید آن را در بالن هواشناسی ارسال کنید؟ دستورالعمل بعدی ما را بررسی کنید!