Väderstation med dataloggning: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

I denna instruerbara kommer jag att visa dig hur du gör väderstationssystem själv. Allt du behöver är grundläggande kunskaper inom elektronik, programmering och lite tid.

Detta projekt är fortfarande på gång. Detta är bara första delen. Uppgraderingar laddas upp om en eller två månader.

Om du har några frågor eller problem kan du kontakta mig via min e -post: [email protected]. Komponenter från DFRobot

Så låt oss börja

Steg 1: Material

Nästan allt material som behövs för detta projekt kan köpas i onlinebutiken: DFRobot

För detta projekt behöver vi:

-Väderstationssats

-Arduino SD -kortmodul

-SD-kort

-Solar power manager

-5V 1A Solpanel

-Några nylonband

-Monteringssats

-LCD skärm

-Bakbord

-Lionbatterier (jag använde Sanyo 3,7V 2250mAh batterier)

-Vattentät kopplingsdosa i plast

-Vissa trådar

-Motstånd (2x 10kOhm)

Steg 2: Moduler

För detta projekt använde jag två olika moduler.

Solkraftschef

Denna modul kan drivas med två olika tillbehör, 3,7V batteri, 4,5V - 6V solpanel eller USB -kabel.

Den har två olika utgångar. 5V USB -utgång som kan användas för att leverera Arduino eller någon annan styrenhet och 5V -stift för att driva olika moduler och sensorer.

Specifikationer:

• Solens ingångsspänning (SOLAR IN): 4,5V ~ 6V
• Batteriingång (BAT IN): 3,7 V encells Li-polymer/Li-ion
• Batteriladdningsström (USB/SOLAR IN): 900mA Max sippelladdning, konstant ström, konstant spänning laddning i tre faser
• Avbrottsspänning för laddning (USB/SOLAR IN): 4,2V ± 1%
• Reglerad strömförsörjning: 5V 1A
• Reglerad strömförsörjningseffektivitet (3,7V BAT IN): 86%@50%belastning
• USB/sol laddningseffektivitet: 73%@3.7V 900mA BAT IN

SD -modul

Denna modul är fullt kompatibel med Arduino. Det låter dig lägga till masslagring och dataloggning i ditt projekt.

Jag använde den för att samla in data från väderstationen med 16 GB SD -kort.

Specifikationer:

• Break out board för standard SD -kort och Micro SD (TF) -kort
• Innehåller en omkopplare för att välja flash -kortplatsen
• Sitter direkt på en Arduino
• Används även med andra mikrokontroller

Steg 3: Väderstationssats

Huvudkomponenten för detta projekt är väderstationssats. Den drivs av 5V från Arduino eller så kan du också använda extern 5V -strömförsörjning.

Den har 4 stift (5V, GND, TX, RX). TXD -dataport använder 9600bps.

Väderstationssatsen består av:

• Vindmätare
• Vindflöjel
• Regnskopa
• Sensorkort
• Rostfritt stål (30 cm) (11,81 tum)
• Komponentpaket

Den kan användas för att mäta:

• Vindhastighet
• Vindriktning
• Mängden nederbörd

Den har inbyggd fukt- och temperatursensor som också kan mäta barometertryck.

Vindmätare kan mäta vindhastighet upp till 25 m/s. Vindriktningen visas i grader.

Mer information om detta kit och provkod finns på: DFRobot wiki

Steg 4: Så här monterar du väderstationssatsen

Monteringen av detta kit är ganska enkel, men för mer information om montering, se en handledning om hur du monterar detta kit.

Handledning: Hur man monterar väderstationssats

Steg 5: Leverans och bostäder

Batteri:

För detta projekt använde jag 3,7V li-ion-batterier. Jag gjorde batteripaket av 5x av dessa batterier. Varje batteri har cirka 2250 mAh, så ett paket med 5x ger cirka 11250 mAh när det är parallellt anslutet.

Anslutning: Som jag nämnde kopplade jag ihop batterier parallellt, eftersom du parallellt behåller originalspänningen men får större batterikapacitet. Till exempel: Om du har två 3,7V 2000 mAh batteri och du ansluter det parallellt får du 3,7V och 4000 mAh.

Om du vill uppnå större spänning måste du ansluta dem i serie. Till exempel: Om du ansluter två 3,7V 2000 mAh batterier i serie får du 7, 4V och 2000 mAh.

Solpanel:

Jag använde 5V 1A solpanel. Denna panel har cirka 5 W uteffekt. Utgångsspänningen går upp till 6V. När jag testade panelen i grumligt väder var dess utspänning cirka 5,8-5,9V.

Men om du vill förse denna väderstation med solenergi måste du lägga till 1 eller 2 solpaneler och bly-syrabatteri eller något annat för att lagra energi och för att leverera station när det inte finns någon sol.

HUS:

Det verkar inte men bostäder är en av de viktigaste delarna av detta system, eftersom det skyddar viktiga komponenter från yttre element.

Så jag väljer vattentät kopplingsdosa i plast. Den har precis tillräckligt stor för att passa alla komponenter inuti. Den är ca 19x15 cm.

Steg 6: Kabeldragning och kod

Arduino:

Alla komponenter är anslutna till Arduino.

-SD -modul:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> digital stift 9
• MISO -> digital stift 11
• SCK -> digital stift 12
• SS -> digital stift 10

Väderstationens styrelse:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX på Arduino
• RX -> TX på Arduino

Batteriet är anslutet direkt till strömhanteraren (3,7V batteriingång). Jag gjorde också anslutning från batteri till analog pin A0 på Arduino för spänningsövervakning.

Solpanel är direkt ansluten till denna modul (solingång). Solpanel är också ansluten till spänningsdelare. Spänningsdelarens utgång är ansluten till analog stift A1 på Arduino.

Jag gjorde också anslutning så att du kan ansluta LCD -skärmen på den för att kontrollera spänningen. Så LCD är anslutet till 5V, GND och SDA från LCD går till SDA på Arduino och samma med SCK -stift.

Arduino är ansluten till power manager -modulen med USB -kabel.

KODA:

Koden för denna väderstation hittar du på DFRobot wiki. Jag bifogade också min kod med alla uppgraderingar.

-Om du vill få rätt vindriktning för din position måste du manuellt ändra avgränsningsvärden i programmet.

Så all data lagras i txt -filen med namnet test. Du kan byta namn på den här filen om du vill. Jag skriver alla möjliga värden från väderstationen och det skriver också i batterispänning och solspänning. Så att du kan se hur batteriförbrukningen är.

Steg 7: Mätning av spänning och testning

Jag behövde göra spänningsövervakning på batteri och solpanel för mitt projekt.

För att övervaka spänningen på batteriet använde jag en analog stift. Jag kopplade + från batteri till analog pin A0 och - från batteri till GND på Arduino. I programmet använde jag "analogRead" -funktionen och "lcd.print ()" för att visa spänningsvärde på LCD. Tredje bilden visar spänningen på batteriet. Jag mätte den med Arduino och även med multimeter så att jag kunde jämföra värdet. Skillnaden mellan dessa två värden var cirka 0,04V.

Eftersom utspänningen från solpanelen är större än 5V behöver jag för att göra spänningsdelare. Analog ingång kan ta max 5V ingångsspänning. Jag gjorde det med två 10kOhm motstånd. Användning av två motstånd med samma värde, delar spänningen exakt till hälften. Så om du ansluter 5V blir utspänningen cirka 2,5V. Denna spänningsdelare finns på den första bilden. Skillnaden mellan spänningsvärdet på LCD och multimeter var cirka 0,1-0,2V

Ekvationen för spänningsdelarens utgång är: Vout = (Vcc*R2)/R1+R2

Testning

När jag kopplade ihop allt och packade in alla komponenter i ett hölje som jag behövde göra ett externt test. Så jag tog ut väderstationen utanför för att se hur det kommer att fungera i riktiga yttre förhållanden. Huvudsyftet med detta test var att se hur batterier fungerar eller hur mycket det laddas ur under detta test. Medan testning av utetemperaturen var cirka 1 ° C ute och cirka 4 ° C inuti huset.

Batterispänningen sjönk från 3,58 till cirka 3,47 på fem timmar.