Satelitná meteorologická stanica: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento projekt je určený pre ľudí, ktorí chcú zbierať svoje vlastné údaje o počasí. Dokáže merať rýchlosť a smer vetra, teplotu a vlhkosť vzduchu. Je tiež schopný počúvať meteorologické satelity obiehajúce okolo Zeme raz za 100 minút. Tento projekt použijem neskôr na vytvorenie vlastnej predpovede počasia pomocou AI vyškolenej na týchto obrázkoch.

Zásoby:

Materiály

• Hliníkový U profil 15 mm a 12 mm, dlhý 1 meter
• preglejka
• Hliníkové rúrky s priemerom 10 mm, 4,5 m
• 8 držiakov mosadznej trubice
• 8 matíc a skrutiek M2
• 2x4,5 cm drevený trám, dlhý 1,2 m
• 2 matice a skrutky M8
• 3m 50ohm koax
• Elektrická skrinka 12x12 cm
• zmršťuje teplo
• spájka
• statív s otvorom pre skrutku M8
• nejakí legovia
• 2 plastové nádoby
• horúce lepidlo

Elektronika

• Raspberry Pi 3 alebo 4
• Napájanie Raspberry Pi
• ethernetový kábel
• USB predlžovací kábel (najmenej 40 cm dlhý)
• malinový pi napájací zdroj
• Arduino Nano
• Snímač DHT11
• jazýčkový spínač
• rotačný kodér
• bzučiak
• Nooelec NESDR mini

Nástroje

• vŕtať
• stolová píla
• spájkovačka
• zapaľovač
• sada skrutkovačov
• horúca lepiaca pištoľ

Krok 1: Zostavenie antény

Kríž

Vyrobte 2 kusy dreva s dĺžkou 54,2 cm. V strede vyvŕtajte otvor pre skrutku M8 a namontujte dva kusy do kríža. Potom urobte 4 kusy dlhé 4 cm a jeden koniec napílite pod uhlom 45 stupňov. Tieto naskrutkujte na konce krížov. Vďaka tomu budú konce navzájom v jednej rovine. V strede každého konca vyvŕtajte otvor dostatočne veľký pre váš koaxiálny kábel. Teraz označte 30 uhol od vertikály. Na tento uholník namontujte približne 2 držiaky rúrok. 1,5 cm od stredu. Ak chcete, môžete do kríža vyvŕtať otvory, aby boli ľahšie.

Hliníkové dipóly

Odrežte 8 hliníkových rúrok s priemerom 50 cm. 2 skúmavky tvoria 1 dipól.

Rezanie koaxu

Odrežte dva 36 cm kúsky koaxu. Odrežte ďalšie 2 kusy, ktoré sú tentokrát dlhé 72 cm. Odrežte ešte jeden kus 60 cm, toto bude hlavná čiara k prijímaču.

Namontujte koaxiálne káble s rovnakou dĺžkou oproti sebe. Boky s 36 cm koaxiálnym káblom sú dipóly 1 a 2, strany s 72 cm dipólami 3 a 4.

Na spájkovanie odizolujte konce koaxu. Prijímač SDR je dodávaný s vlastnou anténou a koaxiálnym káblom, odstrihnite kábel v jeho konektore. Neskôr to spájkujeme s hlavným koaxiálnym káblom z našej vlastnej antény.

Elektrické vedenie

Na koncoch kríža spojte jadro koaxu s hornou časťou dipólu, tienenie ide do spodnej časti. V strede spájajte tienenie dipólov 1 a 2 dohromady. To isté urobte pre 3 a 4. Teraz spájkujte jadrá z dipólov 1 a 3 dohromady, rovnaké pre 2 a 4. Teraz vám zostanú iba 2 vodiče.

Spájkujte jadrá od dipólov 1 a 3 k tieneniu vedenia prijímača. Spájkovacie jadrá od dipólov 2 a 4 k jadru prijímacej linky.

Montáž kríža

Umiestnite 2 hliníkové U profily do seba. Na jednom konci umiestnite skrutku do stredu kríža hore. Vyvŕtajte 2 otvory do profilov a skrutky tak, aby zodpovedali skrutkám M2. To isté urobte s druhou skrutkou M8 na druhej strane profilov. Umiestnite anténu do statívu.

Anténa dokončená!

Ak chcete, môžete si vyskúšať svoju anténu podľa tohto tutoriálu na rtl-sdr.com.

Krok 2: Výroba senzorov vetra

Rýchlosť

Súčiastky a návody nájdete v sprievodcovi stavbou pdf. Je vyrobený z jednoduchých a bežných kociek lega.

Akonáhle dokončíte stavbu konštrukcie Lego, spájkujte dva 110 cm dlhé drôty na kolíky jazýčkového spínača. prevlečte jeden z drôtov trubicou na boku lúča. Potom ohnite kovové nohy jazýčkového spínača hore, aby bezpečne sedeli na vrchu trubice. Potom prilepte magnet na spodok jedného z riadov tak, aby sa sotva dotýkal jazýčkového vypínača. Kedykoľvek je magnet nad jazýčkovým spínačom, obvod by mal byť uzavretý. Otestujte multimeter a v prípade potreby ho vráťte. Pripevnite Lego nosník pomocou skrutky do dreva k anténe.

Smer

Smerový snímač sa skladá z rotačného snímača polohy s 3D tlačenou veternou lopatkou. Tu je zahrnutý vynálezca a súbor STL. Pevne stlačte lopatku na osi rotačného snímača. Vyvŕtajte 7 mm otvor do plastového boxu a namontujte rotačný snímač, ktorý si myslel. Kodér je dodávaný s maticou, ktorá sa naskrutkuje na vrch plastovej škatule. Pomocou dvoch skrutiek do dreva namontujte škatuľu na jeden z lúčov antény.

Teplo sa zmršťuje

Po montáži použite zmršťovače na úhľadné zakrytie drôtov. Dĺžka musí byť 86 cm a šírka 2,5 cm.

Krok 3: Vytvorenie prílohy pre SDR

Pre tento jednoduchý kryt budete potrebovať píliť tieto diely preglejky:

• dve 9,5x1,6 cm
• dva 9,5 x 4,2 cm
• jeden 3x4,2 cm

Vezmite jeden kus 9,5 x 1,6 a vyvŕtajte 8 mm otvor pre kábel prijímača. Tento otvor by mal byť 1,8 cm pod vrcholom a 0,5 cm zboku (viď obrázok). Najprv prilepte a priklincujte bočné steny (9,5 x 16 cm) k spodnej časti (jeden z kúskov 9,5 x 4,2 cm). Potom vložte SDR a zasuňte ho cez otvor v bočnej stene. Zatvorte ohradu poslednou časťou s rozmermi 9,5 x 4,2 cm, 3x4,2 cm bude navrchu.

Krok 4: Kryt pre Raspberry Pi

Zdroj

Vyberte dosku s plošnými spojmi napájania z krytu. Kondenzátor zobrazený na obrázku je príliš veľký na to, aby sa zmestil do nového puzdra.

Odspájkujte ho a umiestnite predĺženia (drôt, staré odporové nohy,..). K týmto rozšíreniam pripájajte kryt a ohnite ho tak, aby tesne zapadol do puzdra. Spájkujte 5V a GND vodiče z napájacej dosky s doštičkami na PI (zobrazené na obrázkoch).

Napájacie káble prechádzajú otvorom v puzdre na boku.

LCD

Do predného viečka vyrežte obdĺžnikový otvor. Lepidlo LCD za tepla prilepte dovnútra a uistite sa, že kolíky na displeji LCD smerujú nahor.

Pripojte ženské vodiče k čiernej doske a zapojte ich do Pi. Odstráňte otvor na ľavej spodnej strane a prilepte ventilátor Pi, aby ste z tohto otvoru nasali vzduch.

DHT

Spájajte ženské prepojovacie vodiče k senzoru DHT a zapojte ich do Pi. Senzor zalepte za tepla tesne pod ethernetový port Pi, aby ventilátor vedľa neho vial nad senzor čerstvým vzduchom.

Krok 5: Softvér

Github

Všetok softvér je k dispozícii na Git. Uistite sa, že ho klonujete do domovského priečinka Pi