Trạm thời tiết: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Bạn đã bao giờ cảm thấy không thoải mái khi nói chuyện nhỏ? Bạn cần những điều thú vị để nói (được rồi, khoe khoang)? Vâng, chúng tôi có những thứ cho bạn! Hướng dẫn này sẽ cho phép bạn xây dựng và sử dụng trạm thời tiết của riêng mình. Giờ đây, bạn có thể tự tin lấp đầy bất kỳ khoảng lặng khó xử nào bằng các thông tin cập nhật về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, độ cao và tốc độ gió. Bạn sẽ không bao giờ phải dùng đến những thứ nhạt nhẽo, "thời tiết thật đẹp" một khi bạn hoàn thành dự án gọn gàng này.

Trạm thời tiết của chúng tôi được trang bị đầy đủ trong một hộp chống nước với các cảm biến khác nhau ghi lại các phép đo tự nhiên khác nhau và lưu tất cả chúng vào cùng một thẻ SD. Arduino Uno được sử dụng để dễ dàng mã hóa trạm thời tiết để nó có thể hoạt động từ xa. Ngoài ra, bất kỳ số lượng cảm biến nào cũng có thể được thêm vào hoặc tích hợp vào hệ thống để cung cấp cho nó một loạt các chức năng khác nhau. Chúng tôi quyết định sử dụng các cảm biến khác nhau từ Adafruit: chúng tôi sử dụng cảm biến Độ ẩm và Nhiệt độ DHT22, cảm biến đo độ cao và áp suất khí quyển BMP280 và cảm biến tốc độ gió trên máy đo gió. Chúng tôi đã phải tải xuống một số thư viện mã ngoài việc ghép một số mã khác nhau lại với nhau để làm cho tất cả các cảm biến của chúng tôi chạy cùng nhau và ghi dữ liệu trên thẻ SD. Các liên kết đến các thư viện được nhận xét trong mã của chúng tôi.

Bước 1: Thu thập vật liệu

• Arduino Uno
• Protoboard
• Pin 9V
• Cảm biến tốc độ gió Adafruit Anemometer
• Nhà ở chống thấm
• Cảm biến áp suất và độ cao Adafruit BMP280
• Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm Adafruit DHT22
• Adafruit Assembled Data Logging Shield
• Keo nóng

Điều quan trọng ở bước này là chỉ cần đảm bảo rằng Arduino của bạn đang hoạt động và có thể được lập trình từ máy tính của bạn. Cuối cùng, chúng tôi cũng đã hàn tất cả các thành phần của mình vào một bảng mạch chủ, nhưng bảng mạch điện tử cũng có thể được sử dụng để kết nối cảm biến với Arduino. Protoboard của chúng tôi đã làm cho tất cả các kết nối của chúng tôi trở nên vĩnh viễn và giúp việc cất giữ các thành phần trở nên dễ dàng hơn mà không phải lo lắng về việc chen lấn chúng ra khỏi vị trí.

Bước 2: Thêm Trình ghi dữ liệu

Bước này rất dễ dàng. Tất cả những gì bạn phải làm để hoàn thành bước này là gắn bộ ghi dữ liệu vào đúng vị trí. Nó phù hợp ngay trên đầu Arduino Uno.

Để trình ghi dữ liệu thực sự ghi dữ liệu yêu cầu một số mã hóa. Bộ ghi ghi dữ liệu vào thẻ SD vừa với tấm chắn và có thể được tháo ra và cắm vào máy tính. Một tính năng hữu ích của mã là việc sử dụng tem thời gian. Đồng hồ thời gian ghi ngày, tháng và năm ngoài giây, phút và giờ (miễn là nó được nối với pin). Chúng tôi đã phải đặt thời gian đó trong mã khi chúng tôi bắt đầu, nhưng trình ghi dữ liệu giữ thời gian miễn là pin trên bo mạch của nó được kết nối. Điều này có nghĩa là không phải đặt lại đồng hồ!

Bước 3: Thiết lập cảm biến nhiệt độ và độ ẩm

1. Kết nối chân đầu tiên (màu đỏ) trên cảm biến với chân 5V trên Arduino
2. Kết nối chân thứ hai (màu xanh lam) với chân kỹ thuật số trên Arduino (chúng tôi đặt chân của chúng tôi vào chân 6)
3. Nối chân thứ tư (màu xanh lá cây) vào mặt đất của Arduino

Cảm biến từ Adafruit mà chúng tôi đã sử dụng chỉ cần một chân kỹ thuật số trên Arduino để thu thập dữ liệu. Cảm biến này là cảm biến độ ẩm điện dung. Điều này có nghĩa là nó đo độ ẩm tương đối với hai điện cực kim loại được ngăn cách bởi một vật liệu điện môi xốp giữa chúng. Khi nước đi vào lỗ chân lông, điện dung bị thay đổi. Phần cảm nhận nhiệt độ của cảm biến là một điện trở đơn giản: điện trở thay đổi khi nhiệt độ thay đổi (gọi là nhiệt điện trở). Mặc dù sự thay đổi là phi tuyến tính, nó có thể được chuyển thành giá trị đọc nhiệt độ được ghi lại bởi tấm chắn ghi dữ liệu của chúng tôi.

Bước 4: Thiết lập cảm biến áp suất và độ cao

1. Chân Vin (màu đỏ) được kết nối với chân 5V trên Arduino
2. Chốt thứ hai không được kết nối với bất kỳ thứ gì
3. Chân GND (màu đen) được kết nối với mặt đất trên Arduino
4. Chân SCK (màu vàng) chạy đến chân SCL trên Arduino
5. Chốt thứ năm không được kết nối
6. Chân SDI (màu xanh lam) được kết nối với chân SDA của Arduino
7. Chân thứ bảy không được kết nối và không có hình trên sơ đồ

Chân Vin tự điều chỉnh điện áp đến cảm biến và đưa nó xuống từ đầu vào 5V xuống 3V. Chân SCK, hoặc Chân đồng hồ SPI, là một chân đầu vào cho cảm biến. Chân SDI là dữ liệu nối tiếp trong chân và mang thông tin từ Arduino đến cảm biến. Trong sơ đồ thiết lập Arduino và breadboard, cảm biến áp suất và độ cao trong hình không phải là mô hình chính xác mà chúng tôi sử dụng. Tuy nhiên, có một ít chân cắm hơn, cách thức đi dây của nó giống hệt như cách mà cảm biến thực tế được nối dây. Cách các chân được kết nối phản ánh các chân trên cảm biến và phải cung cấp một mô hình thích hợp cho việc thiết lập cảm biến.

Bước 5: Thiết lập máy đo gió

1. Đường dây nguồn màu đỏ từ máy đo gió cần được kết nối với chân Vin trên Arduino
2. Đường nối đất màu đen phải được kết nối với mặt đất trên Arduino
3. Dây màu xanh lam (trong mạch của chúng tôi) đã được kết nối với chân A2

Một điều quan trọng cần xem xét là máy đo gió yêu cầu nguồn điện 7-24V để chạy. Chân 5V trên Arduino sẽ không cắt nó. Vì vậy, pin 9V phải được cắm vào Arduino. Điều này kết nối trực tiếp với chân Vin và cho phép máy đo gió hút từ nguồn điện lớn hơn. Máy đo gió đo tốc độ gió bằng cách tạo ra một dòng điện. Nó quay càng nhanh, càng nhiều năng lượng, và do đó, càng nhiều dòng điện, các nguồn của máy đo gió. Arduino có thể chuyển tín hiệu điện mà nó nhận được sang tốc độ gió. Chương trình chúng tôi viết mã cũng thực hiện chuyển đổi cần thiết để tính tốc độ gió thành dặm / giờ.

Bước 6: Kiểm tra mạch và chạy một số thử nghiệm

Hình trên là sơ đồ mạch đã hoàn thành của chúng tôi. Cảm biến nhiệt độ là cảm biến có bốn chân màu trắng ở giữa bảng. Cảm biến áp suất được biểu thị bằng cảm biến màu đỏ ở bên phải. Mặc dù nó không khớp chính xác với cảm biến mà chúng tôi đã sử dụng, nhưng các chân / kết nối sẽ khớp với nhau nếu bạn căn chỉnh chúng từ trái sang phải (có thêm một chân trên cảm biến mà chúng tôi đã sử dụng so với trong sơ đồ). Các dây của máy đo gió phù hợp với màu sắc mà chúng tôi đã chỉ định trong sơ đồ. Ngoài ra, chúng tôi đã thêm pin 9V vào cổng pin màu đen ở góc dưới cùng bên trái của sơ đồ trên Arduino.

Để kiểm tra trạm thời tiết, hãy thử thở trên cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, quay máy đo gió và lấy dữ liệu ở trên cùng và dưới cùng của một tòa nhà / ngọn đồi cao để xem liệu cảm biến nhiệt độ, máy đo gió và cảm biến áp suất / độ cao có đang thu thập dữ liệu hay không. Thử lấy thẻ SD ra và cắm vào thiết bị để đảm bảo các phép đo được ghi đúng cách. Hy vọng rằng mọi thứ đang chạy trơn tru. Nếu không, hãy kiểm tra lại tất cả các kết nối của bạn. Là một kế hoạch dự phòng, hãy thử kiểm tra mã và xem có lỗi nào được thực hiện không.

Bước 7: Nhà tất cả các thành phần

Bây giờ là lúc để làm cho nó trông giống như một trạm thời tiết thực sự. Chúng tôi đã sử dụng hộp chống thấm Sản phẩm ngoài trời để chứa mạch và hầu hết các thành phần. Hộp của chúng tôi đã có một lỗ ở bên với một cái xuyên thấu và một miếng đệm cao su. Điều này cho phép chúng tôi chạy cảm biến nhiệt độ và dây của máy đo gió bên ngoài hộp thông qua một lỗ được khoan trong thiết bị xâm nhập và được bịt kín bằng epoxy. Để giải quyết vấn đề đặt bộ cảm biến áp suất bên trong hộp, chúng tôi đã khoan các lỗ nhỏ ở đáy hộp và đặt một thanh nâng ở mỗi góc của đáy để giữ cho nó nằm trên mặt đất.

Để chống thấm nước cho các dây nối giữa máy đo gió và cảm biến nhiệt độ với bảng mạch chính, chúng tôi đã sử dụng băng co nhiệt để niêm phong bất kỳ kết nối nào. Chúng tôi đã chạy cảm biến nhiệt độ bên dưới hộp và gắn nó vào (chúng tôi chỉ không muốn nhựa nhuộm màu giữ nhiệt và cung cấp cho chúng tôi các kết quả đo nhiệt độ sai).

Đây không phải là lựa chọn nhà ở duy nhất, nhưng nó chắc chắn sẽ hoàn thành công việc cho một dự án thú vị.

Bước 8: Tận hưởng Trạm Thời tiết Nhỏ của Cá nhân Bạn

Bây giờ là phần thú vị! Mang theo trạm thời tiết bên mình, thiết lập nó bên ngoài cửa sổ hoặc làm bất cứ điều gì bạn muốn. Bạn muốn gửi nó lên trong khí cầu thời tiết? Kiểm tra hướng dẫn tiếp theo của chúng tôi!