Trạm thời tiết có ghi dữ liệu: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Trong tài liệu hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách tự tạo hệ thống trạm thời tiết. Tất cả những gì bạn cần là kiến thức cơ bản về điện tử, lập trình và một chút thời gian.

Dự án này vẫn đang được thực hiện. Đây chỉ là phần đầu tiên. Các bản nâng cấp sẽ được tải lên trong một hoặc hai tháng tới.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc vấn đề nào, bạn có thể liên hệ với tôi qua mail của tôi: [email protected]. Các thành phần được cung cấp bởi DFRobot

Vì vậy, chúng ta hãy bắt đầu

Bước 1: Vật liệu

Gần như tất cả các tài liệu cần thiết cho dự án này có thể được mua trên cửa hàng trực tuyến: DFRobot

Đối với dự án này, chúng tôi sẽ cần:

-Bộ ga vải

-Arduino mô-đun thẻ SD

-Thẻ SD

-Quản lý điện cực

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời -5V 1A

-Một số dây buộc nylon

-Bộ đếm

- Màn hình LCD

-Breadboard

- Pin i-ion (Tôi đã sử dụng pin Sanyo 3.7V 2250mAh)

- Hộp nối nhựa chống nước

-Một số dây

-Resistors (2x 10kOhm)

Bước 2: Mô-đun

Đối với dự án này, tôi đã sử dụng hai mô-đun khác nhau.

Quản lý năng lượng mặt trời

Mô-đun này có thể được cấp nguồn bằng hai nguồn cung cấp khác nhau, pin 3.7V, bảng năng lượng mặt trời 4,5V - 6V hoặc cáp USB.

Nó có hai đầu ra khác nhau. Đầu ra USB 5V có thể được sử dụng để cung cấp Arduino hoặc một số bộ điều khiển khác và chân 5V để cấp nguồn cho các mô-đun và cảm biến khác nhau.

Thông số kỹ thuật:

• Điện áp đầu vào năng lượng mặt trời (SOLAR IN): 4.5V ~ 6V
• Đầu vào pin (BAT IN): 3.7V Li-polymer / Li-ion đơn cell
• Pin sạc hiện tại (USB / SOLAR IN): 900mA Sạc nhỏ giọt tối đa, dòng điện không đổi, điện áp không đổi sạc ba pha
• Điện áp ngắt sạc (USB / SOLAR IN): 4,2V ± 1%
• Nguồn cung cấp quy định: 5V 1A
• Hiệu quả cung cấp điện theo quy định (3.7V BAT IN): 86% @ 50% tải
• Hiệu quả sạc năng lượng mặt trời / USB: 73%@3.7V 900mA BAT IN

Mô-đun SD

Mô-đun này hoàn toàn tương thích với Arduino. Nó cho phép bạn thêm dung lượng lưu trữ lớn và ghi dữ liệu vào dự án của mình.

Tôi đã sử dụng nó để thu thập dữ liệu từ trạm thời tiết với thẻ SD 16GB.

Thông số kỹ thuật:

• Bo mạch đột phá cho thẻ SD tiêu chuẩn và thẻ Micro SD (TF)
• Chứa một công tắc để chọn khe cắm thẻ nhớ flash
• Ngồi trực tiếp trên Arduino
• Cũng được sử dụng với các bộ vi điều khiển khác

Bước 3: Bộ công cụ trạm thời tiết

Thành phần chính của dự án này là bộ công cụ trạm thời tiết. Nó được cung cấp bởi nguồn 5V từ Arduino hoặc bạn cũng có thể sử dụng nguồn cung cấp 5V bên ngoài.

Nó có 4 chân (5V, GND, TX, RX). Cổng dữ liệu TXD sử dụng 9600bps.

Bộ trạm thời tiết bao gồm:

• Máy đo gió
• Cánh gió
• Xô mưa
• Bảng cảm biến
• Đinh tán bằng thép không gỉ (30CM) (11,81 ")
• Gói thành phần

Nó có thể được sử dụng để đo:

• Tốc độ gió
• Hướng gió
• Lượng mưa

Nó có tích hợp cảm biến độ ẩm và nhiệt độ cũng có thể đo áp suất khí quyển.

Máy đo gió có thể đo tốc độ gió lên đến 25 m / s. Hướng gió được hiển thị theo độ.

Có thể tìm thấy thêm thông tin về bộ này và mã mẫu trên: DFRobot wiki

Bước 4: Cách lắp ráp Bộ công cụ trạm thời tiết

Việc lắp ráp bộ này khá dễ dàng nhưng để biết thêm thông tin chi tiết về lắp ráp hãy xem hướng dẫn cách lắp ráp bộ này.

Hướng dẫn: Cách lắp ráp bộ trạm thời tiết

Bước 5: Cung cấp và Nhà ở

Ắc quy:

Đối với dự án này, tôi đã sử dụng pin li-ion 3.7V. Tôi đã tạo ra bộ pin từ 5 viên pin này. Mỗi viên pin có dung lượng khoảng 2250 mAh, vì vậy một gói 5x cho khoảng 11250 mAh khi kết nối song song.

Kết nối: Như tôi đã đề cập, tôi kết nối pin song song, bởi vì song song bạn giữ điện áp ban đầu nhưng đạt được dung lượng pin lớn hơn. Ví dụ: Nếu bạn có hai pin 3.7V 2000 mAh và bạn kết nối song song nó, bạn sẽ nhận được 3.7V và 4000 mAh.

Nếu bạn muốn đạt được điện áp lớn hơn thì bạn cần phải kết nối chúng theo chuỗi. Ví dụ: Nếu bạn kết nối hai pin 3.7V 2000 mAh nối tiếp, bạn sẽ nhận được 7, 4V và 2000 mAh.

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời:

Tôi đã sử dụng bảng điều khiển năng lượng mặt trời 5V 1A. Bảng điều khiển này có công suất đầu ra tối đa khoảng 5W. Điện áp đầu ra lên đến 6V. Khi tôi kiểm tra bảng điều khiển trong thời tiết nhiều mây, điện áp đầu ra của nó là khoảng 5,8-5,9V.

Nhưng nếu bạn muốn cung cấp đầy đủ năng lượng mặt trời cho trạm thời tiết này, bạn cần thêm 1 hoặc 2 tấm pin mặt trời và pin axit-chì hoặc thứ gì đó khác để dự trữ năng lượng và cung cấp cho trạm khi không có mặt trời.

NHÀ Ở:

Có vẻ như không nhưng vỏ là một trong những phần quan trọng nhất của hệ thống này, vì nó bảo vệ các thành phần quan trọng khỏi các yếu tố bên ngoài.

Vì vậy tôi chọn hộp nối nhựa chống thấm. Nó vừa đủ lớn để chứa tất cả các thành phần bên trong. Nó có kích thước khoảng 19x15 cm.

Bước 6: Đấu dây và mã

Arduino:

Tất cả các thành phần được kết nối với Arduino.

-SD mô-đun:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> chân số 9
• MISO -> chân số 11
• SCK -> chân số 12
• SS -> chân số 10

Ban thời tiết:

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

Bộ pin được kết nối trực tiếp với trình quản lý nguồn (đầu vào pin 3.7V). Tôi cũng đã thực hiện kết nối từ pin đến chân analog A0 trên Arduino để theo dõi điện áp.

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời được kết nối trực tiếp với mô-đun này (đầu vào năng lượng mặt trời). Bảng điều khiển năng lượng mặt trời cũng được kết nối với bộ chia điện áp. Đầu ra của bộ chia điện áp được kết nối với chân tương tự A1 trên Arduino.

Tôi cũng đã thực hiện kết nối để bạn có thể kết nối màn hình LCD trên đó để kiểm tra điện áp. Vì vậy LCD được kết nối với 5V, GND và SDA từ LCD đi đến SDA trên Arduino và tương tự với chân SCK.

Arduino được kết nối với mô-đun quản lý nguồn bằng cáp USB.

MÃ SỐ:

Bạn có thể tìm thấy mã cho trạm thời tiết này trên DFRobot wiki. Tôi cũng đính kèm mã của mình với tất cả các bản nâng cấp.

-Nếu bạn muốn có được hướng gió phù hợp với vị trí của mình, bạn cần phải thay đổi các giá trị khử độ bằng tay trong chương trình.

Vì vậy, tất cả dữ liệu được lưu trữ vào tệp txt có tên là test. Bạn có thể đổi tên tệp này nếu bạn muốn. Tôi viết tất cả các giá trị có thể có từ trạm thời tiết và nó cũng viết trong điện áp pin và điện áp mặt trời. Để bạn có thể biết được mức độ tiêu thụ của pin như thế nào.

Bước 7: Đo điện áp và kiểm tra

Tôi cần thực hiện giám sát điện áp trên pin và bảng điều khiển năng lượng mặt trời cho dự án của mình.

Để theo dõi điện áp trên pin, tôi đã sử dụng chân analog. Tôi đã kết nối + từ pin đến chân analog A0 và - từ pin đến GND trên Arduino. Trong chương trình, tôi đã sử dụng hàm "analogRead" và "lcd.print ()" để hiển thị giá trị điện áp trên màn hình LCD. Hình thứ ba hiển thị điện áp trên pin. Tôi đã đo nó bằng Arduino và cũng bằng đồng hồ vạn năng để tôi có thể so sánh giá trị. Sự khác biệt giữa hai giá trị này là khoảng 0,04V.

Vì điện áp đầu ra từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời lớn hơn 5V nên tôi cần phải làm bộ chia điện áp. Đầu vào tương tự có thể nhận điện áp đầu vào tối đa 5V. Tôi đã thực hiện nó với hai điện trở 10kOhm. Dùng hai điện trở có giá trị bằng nhau, chia hiệu điện thế đúng một nửa. Vì vậy, nếu bạn kết nối 5V, điện áp đầu ra sẽ là khoảng 2,5V. Bộ chia điện áp này ở hình đầu tiên. Chênh lệch giữa giá trị điện áp trên màn hình LCD và trên đồng hồ vạn năng là khoảng 0,1-0,2V

Công suất cho đầu ra của bộ chia điện áp là: Vout = (Vcc * R2) / R1 + R2

Thử nghiệm

Khi tôi kết nối mọi thứ với nhau và đóng gói tất cả các thành phần vào vỏ, tôi cần thực hiện thử nghiệm bên ngoài. Vì vậy, tôi đã lấy trạm thời tiết bên ngoài để xem nó sẽ hoạt động như thế nào trong điều kiện thực tế bên ngoài. Mục đích chính của thử nghiệm này là để xem pin sẽ hoạt động như thế nào hoặc nó sẽ xả bao nhiêu trong quá trình thử nghiệm này. Trong khi thử nghiệm nhiệt độ bên ngoài là khoảng 1 ° C bên ngoài và khoảng 4 ° C bên trong vỏ.

Điện áp pin giảm từ 3,58 xuống còn khoảng 3,47 trong năm giờ.