Grafisk väderstation: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Har du alltid velat ha en grafisk väderstation? Och med exakta sensorer? Kanske är det här projektet något för dig. Med denna väderstation kan du se vad vädret "gör". Temperaturer kan till exempel stiga eller sjunka. Från en vanlig termometer är det inte möjligt att se temperaturhistoriken. Med denna väderstation har du en historik på 26 timmar, visad över 320 pixlar på en TFT -skärm. Var 5: e minut läggs en pixel till diagrammet som gör att du kan se om den har en stigande eller fallande trend. Detta görs för temperatur, luftfuktighet, lufttryck och CO2 i olika färger. Utetemperaturen ingår också trådlöst. På så sätt kan du "förutsäga" vädret utifrån vad lufttrycket gör.

Normala väderstationer har sensorer som är lite felaktiga. Till exempel, för temperaturen har de normalt en noggrannhet på +/- 2 grader. För denna väderstation används mer exakta sensorer. HDC1080 temperaturgivare har en noggrannhet på +/- 0,2 grader vilket är mycket bättre. Detsamma för luftfuktighet och lufttryck.

Överst på TFT -displayen visas mätningarna av sensorerna och uppdateras var 5: e sekund. Dessa mätningar är också tillgängliga via RS232.

Viktigaste egenskaper:

• Grafer i olika färger för att känna igen trender
• Exakta sensorer för temperatur, luftfuktighet och lufttryck.
• Fabrikskalibreringsdata och sensortemperatur läses från sensorer där det är möjligt och appliceras på kod för att få de mest exakta mätningarna.
• Temperaturer finns i Celsius (standard) eller Fahrenheit.
• Utetemperatur via trådlös modul (tillval)
• RS232 -gränssnitt för fjärrövervakning.
• Fin liten design (även min fru tål det i vårt vardagsrum;-)

Jag hoppas att du kommer att uppskatta väderförhållandena på samma sätt som jag!

Steg 1: Delar

1 x TFT -modul 2,8 tum utan pekskärm ILI9341 -enhet IC 240 (RGB)*320 SPI -gränssnitt

1 x Microchip 18f26k22 mikrokontroller 28-PIN PDIP

1 x HDC1080-modul, GY-213V-HDC1080 Hög noggrannhet Digital fuktighetssensor med temperatursensor

1 x GY-63 MS5611 Högupplöst atmosfärisk höjdsensormodul IIC / SPI

1 x MH-Z19 infraröd co2-sensor för co2-monitor

1 x (tillval) trådlösa NRF24L01+PA+LNA -moduler (med antenn)

1 x 5V till 3,3V DC-DC Steg ner strömförsörjningsmodul AMS1117 800MA

1 x keramisk kondensator 100nF

2 x akrylskiva 6*12 cm tjocklek 5 mm eller 100*100 mm tjocklek 2 mm

1 x Micro USB -kontakt 5 -polig sits Jack Micro usb DIP4 -ben Fyra ben Sätt in mini -usb -kontakt

1 x svart universell Android -telefon Micro USB EU -plugg Travel AC -väggladdare Adapter för Android -telefoner

1 x kretskort dubbelsidigt.

Några M3 nylon distanser/skruvar

-

För utomhustemperatur (tillval)

1 x Microchip 16f886 mikrokontroller 28-stifts PDIP

1 x Vattentät DS18b20 temperatursond temperaturgivare Rostfritt stålpaket -100cm tråd

1 x 4k7 motstånd

1 x NRF24L01+ trådlös modul

1 x keramisk kondensator 100nF

1 x prototyp PCB -brödbräda

1 x 85x58x33mm Vattentät Klar Kåpa Plast Elektronisk Kabel Projektlåda Låda

1 x plastbatterihylsa Förvaringslådahållare med trådkablar för 2 X AA 3.0V 2AA

2 x AA -batteri

Steg 2: PCB

Jag använde en dubbelsidig PCB för detta projekt. Gerber -filerna är tillgängliga. Detta kretskort passar på baksidan av TFT -skärmen. Temperaturgivaren är monterad på baksidan för att förhindra uppvärmning från kretsen. Anslut NRF24L01+ på följande sätt till mikrokontrollern:

stift 2 - CSN för NRF24L01+

stift 8 - GND för NRF24L01+

stift 9 - CE för NRF24L01+

stift 22 - SCK av NRF24L01+

stift 23 - MISO av NRF24L01+

stift 24 - MOSI av NRF24L01+

stift 20 - VCC av NRF24L01+

n.c - IRQ för NRF24L01+

Steg 3: Utetemperatur

16f886 mikrokontroller används för att läsa DS18B20 temperaturgivare var 5: e minut. Denna temperatur överförs via NRF24L01+ trådlös modul. En prototyp PCB -brödbräda är tillräcklig här. Använd följande mikrokontroller -pin -konfiguration:

stift 2 - CSN för NRF24L01+

stift 8 - GND

stift 9 - CE för NRF24L01+

stift 14 - SCK av NRF24L01+

stift 15 - MISO av NRF24L01+

stift 16 - MOSI av NRF24L01+

stift 20 - +3 volt av AA -batterierna

stift 21 - IRQ för NRF24L01+

stift 22 - DS18B20 -data (använd 4k7 -motstånd som uppdrag)

Steg 4: RS232 -utgång

Var 5: e sekund ger mätningarna via RS232 vid stift 27 (9600 baud). Du kan ansluta detta gränssnitt till din dator och använda ett terminalprogram (t.ex. Putty) för att hämta data. Det gör att du kan använda mätningarna för andra ändamål.

Steg 5: Kod

Sensorerna som används i detta projekt använder olika gränssnitt för mikrokontrollern 18f26k22. Så är det första seriella gränssnittet som används av MH-Z19 CO2-sensorn. Detta gränssnitt är inställt på 9600 baud. Det andra seriella gränssnittet för denna mikrokontroller används för att tillhandahålla sensormätningarna vid stift 27 var 5: e sekund så att du kan ansluta den till din dator (även inställd på 9600 baud). Temperatur-/fuktighetssensorn HDC1080 och lufttryckssensorn MS5611 fungerar på i2c -gränssnittet. TFT -displayen och den trådlösa NRF24L01+ -modulen fungerar på samma SPI -gränssnitt som är konfigurerat vid 8 Mhz. Själva 18f26k22 -mikrokontrollern är inställd på 64 Mhz. Som standard är temperaturen i Celsius. Genom att ansluta stift 21 till marken får du temperaturen i Fahrenheit. Tack till Achim Döbler för hans µGUI grafiska bibliotek och Harry W (1and0) för hans 64bit lösning.

16f886 mikrokontroller används för att mäta utetemperaturen. Temperaturgivaren DS18B20 läses var 5: e minut (protokoll med en tråd används här) och överförs med SPI-gränssnittet via NRF24L01+ trådlös modul. För det mesta är denna mikrokontroller i lågenergiläge för att spara batterier. Naturligtvis stöds också negativa temperaturer. Om denna utomhustemperaturfunktion inte används visas den inte på TFT -skärmen så den är valfri.

För att programmera 18f26k22 och 16f886 mikrokontroller behöver du en pickit3 programmerare. Du kan använda den kostnadsfria Microchip IPE -programmeringsprogramvaran (glöm inte att ställa in VDD på 3,0 volt och kryssa i kryssrutan "Power Target Circuit from Tool" vid "ICSP Options" på "Power" -menyn).

Steg 6: Timelaps Impression

Ett timelaps -intryck av hur ungefär 15 timmars väderövervakning ser ut. Den vita diset på displayen finns inte där i verkligheten.

• Invändig temperatur i rött
• Utomhus temperatur i orange
• I blått är luftfuktigheten
• I grönt lufttryck
• I gult co2

Steg 7: Njut

Njut av detta projekt !!

Men i princip är det helt fel att försöka grunda en teori om observerbara storheter enbart. I verkligheten händer det tvärtom. Det är teorin som avgör vad vi kan observera.

~ Albert Einstein in Physics and Beyond av Werner Heisenberg s. 63