Väderstation: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Har du någonsin känt dig obekväm under småprat? Behöver du coola saker att prata (okej, skryta) om? Tja, vi har grejen för dig! Denna handledning låter dig bygga och använda din egen väderstation. Nu kan du tryggt fylla alla besvärliga tystnader med uppdateringar om temperatur, tryck, luftfuktighet, höjd och vindhastighet. Aldrig mer kommer du att ta till det intetsägande, "vädret har varit fint" när du har slutfört detta snygga projekt.

Vår väderstation är fullt utrustad i en vattentålig låda med olika sensorer som registrerar olika naturliga mätningar och sparar dem alla på samma SD -kort. En Arduino Uno används för att enkelt koda väderstationen så att den kan fungera på distans. Dessutom kan valfritt antal sensorer läggas till eller integreras i systemet för att ge det en rad olika funktioner. Vi bestämde oss för att använda olika sensorer från Adafruit: vi använde en DHT22 temperatur- och luftfuktighetssensor, en BMP280 barometrisk tryck- och höjdsensor och en vindmätare för vindmätare. Vi var tvungna att ladda ner flera kodbibliotek förutom att sätta ihop några olika koder för att få alla våra sensorer att köra ihop och logga data på SD -kortet. Länkarna till biblioteken kommenteras i vår kod.

Steg 1: Samla material

• Arduino Uno
• Protoboard
• 9V batteri
• Adafruit Vindmätare för vindmätare
• Vattentätt hus
• Adafruit BMP280 barometrisk tryck- och höjdsensor
• Adafruit DHT22 temperatur- och fuktighetssensor
• Adafruit Assembled Data Logging Shield
• Hot Lim

Det är viktigt i det här steget att bara se till att din Arduino fungerar och kan programmeras från din dator. Vi slutade också med att löda alla våra komponenter till ett protoboard, men en brödbräda kan också användas för att ansluta sensorn till Arduino. Vårt protoboard gjorde alla våra anslutningar permanenta och gjorde det lättare att hysa komponenterna utan att behöva oroa sig för att tappa bort dem.

Steg 2: Lägg till en dataloggare

Detta steg är lätt peasy. Allt du behöver göra för att utföra detta steg är att knäppa dataloggaren på plats. Den passar precis ovanpå Arduino Uno.

För att få dataloggaren att faktiskt logga data krävs viss kodning. Loggaren registrerar data till ett SD -kort som passar in i skölden och kan tas bort och anslutas till en dator. En funktion i koden som är användbar är användningen av tidsstämpeln. Tidsklockan registrerar dag, månad och år utöver den andra, minuten och timmen (så länge den är ansluten till batteriet). Vi var tvungna att ställa in den tiden i koden när vi började, men dataloggaren håller tiden så länge batteriet på kortet är anslutet. Detta innebär ingen återställning av klockan!

Steg 3: Ställ in temperatur- och fuktsensorn

1. Anslut den första stiftet (rött) på sensorn till 5V -stiftet på Arduino
2. Anslut den andra stiftet (blått) till en digital stift på Arduino (vi sätter vår i stift 6)
3. Anslut den fjärde stiftet (grönt) till marken på Arduino

Sensorn från Adafruit som vi använde behöver bara en digital pin på Arduino för att samla in data. Denna sensor är en kapacitiv fuktighetssensor. Vad detta betyder är att den mäter den relativa luftfuktigheten med två metallelektroder separerade av ett poröst dielektriskt material mellan dem. När vatten kommer in i porerna ändras kapacitansen. Sensorns temperaturavkännande del är ett enkelt motstånd: motståndet ändras när temperaturen ändras (kallas en termistor). Även om ändringen är olinjär kan den översättas till en temperaturavläsning som registreras av vår dataloggersköld.

Steg 4: Ställ in tryck- och höjdsensorn

1. Vin -stiftet (rött) ansluts till 5V -stiftet på Arduino
2. Den andra stiftet är inte anslutet till någonting
3. GND -stiftet (svart) är anslutet till marken på Arduino
4. SCK -stiftet (gult) går till SCL -stiftet på Arduino
5. Den femte stiftet är inte anslutet
6. SDI -stiftet (blått) är anslutet till Arduino SDA -stift
7. Den sjunde stiftet är inte anslutet och visas inte på diagrammet

Vin -stiftet reglerar spänningen till själva sensorn och tar ner den från 5V ingång till 3V. SCK -stiftet, eller SPI Clock Pin, är en ingångsstift till sensorn. SDI -stiftet är seriell data i stift och överför informationen från Arduino till sensorn. I diagrammet över Arduino och breadboard-uppställningen var tryck- och höjdsensorn på bilden inte den exakta modellen vi använde. Det finns en stift mindre, men det sätt på vilket den är ansluten är exakt samma som den faktiska sensorn var ansluten. Det sätt på vilket stiften är anslutna återspeglar stiften på sensorn och bör ge en lämplig modell för inställningen av sensorn.

Steg 5: Sätt upp vindmätaren

1. Den röda kraftledningen från vindmätaren måste anslutas till Vin -stiftet på Arduino
2. Den svarta marklinjen ska anslutas till marken på Arduino
3. Den blå tråden (i vår krets) var ansluten till A2 -stiftet

En viktig sak att tänka på är att vindmätaren kräver 7-24V ström för att köra. 5V -stiftet på Arduino kommer bara inte att skära det. Så ett 9V -batteri måste anslutas till Arduino. Detta ansluter direkt till Vin -stiftet och gör att vindmätaren kan dra från en större strömkälla. Vindmätaren mäter vindhastighet genom att skapa en elektrisk ström. Ju snabbare den snurrar, desto mer energi, och därmed ju mer ström, vindmätarkällorna. Arduino kan översätta den elektriska signalen den tar emot till en vindhastighet. Programmet vi kodade gör också den nödvändiga konverteringen för att få vindhastigheten till miles i timmen.

Steg 6: Kontrollera kretsen och kör några tester

Bilden ovan är vårt färdiga kretsschema. Temperatursensorn är den vita, fyrnålade sensorn i mitten av brädet. Trycksensorn representeras av den röda sensorn till höger. Även om det inte matchar sensorn vi använde exakt, kommer stiften/anslutningarna att matcha om du justerar dem från vänster till höger (det finns ytterligare en stift på sensorn vi använde än i diagrammet). Vindmätarens trådar matchade de färger vi tilldelade dem i diagrammet. Dessutom lade vi till 9V -batteriet i den svarta batteriporten i nedre vänstra hörnet av diagrammet på Arduino.

För att testa väderstationen, försök andas temperatur- och luftfuktighetssensorn, snurra vindmätaren och ta data högst upp och ner på en hög byggnad/kulle för att se om temperatursensorn, vindmätaren och tryck/höjdsensorn samlar in data. Prova att ta ut SD -kortet och anslut till en enhet för att se till att mätningarna har registrerats korrekt. Förhoppningsvis går allt smidigt. Om inte, dubbelkolla alla dina anslutningar. Som en reservplan, försök att kontrollera koden och se om några fel har gjorts.

Steg 7: Husa alla komponenter

Nu är det dags att få det att se ut som en riktig väderstation. Vi använde en vattentät låda för utomhusprodukter för att rymma vår krets och de flesta komponenterna. Vår låda hade redan ett hål i sidan med en penetrator och en gummipackning. Detta gjorde att vi kunde köra temperatursensorn och vindmätarens trådar utanför lådan genom ett hål som borrats i penetratorn och förseglats med epoxi. För att lösa problemet med att hysa trycksensorn inuti lådan, borrade vi små hål i botten av lådan och satte en stigare på varje hörn av botten för att hålla den sittande över marknivå.

För att vattentäta kablarna som ansluter vindmätaren och temperatursensorn till huvudkortet använde vi värmekrymptejp för att täta alla anslutningar. Vi körde temperatursensorn under lådan och fäst den (vi ville bara inte att den tonade plasten skulle fånga värmen och ge oss falska temperaturavläsningar).

Detta är inte det enda boendealternativet, men det är definitivt ett som kommer att få jobbet gjort för ett roligt projekt.

Steg 8: Njut av din personliga lilla väderstation

Nu är det roliga! Ta med dig din väderstation, ställ upp den utanför fönstret eller gör vad du vill. Vill du skicka den i en väderballong? Kolla in vår nästa Instructable!