Grafická meteorologická stanica: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Vždy ste chceli mať grafickú meteorologickú stanicu? A s presnými senzormi? Možno je tento projekt niečo pre vás. S touto meteostanicou môžete vidieť, čo počasie „robí“. Teploty môžu napríklad stúpať alebo klesať. Z bežného teplomera nie je možné vidieť teplotnú históriu. S touto meteorologickou stanicou máte históriu 26 hodín, zobrazenú cez 320 pixelov TFT displeja. Každých 5 minút sa do grafu pridá pixel, ktorý vám umožní zistiť, či má rastúci alebo klesajúci trend. To sa robí pre teplotu, vlhkosť, tlak vzduchu a CO2 v rôznych farbách. Vonkajšia teplota je tiež súčasťou bezdrôtového pripojenia. Takýmto spôsobom môžete „predpovedať“počasie na základe toho, čo tlak vzduchu robí.

Bežné meteorologické stanice majú senzory, ktoré sú niektoré nepresné. Napríklad pre teplotu majú bežne presnosť +/- 2 stupne. Na túto meteorologickú stanicu sa používajú presnejšie senzory. Teplotný snímač HDC1080 má presnosť +/- 0,2 stupňa, čo je oveľa lepšie. To isté platí pre vlhkosť a tlak vzduchu.

V hornej časti displeja TFT sa zobrazujú merania senzorov a obnovujú sa každých 5 sekúnd. Tieto merania sú dostupné aj cez RS232.

Hlavné rysy:

• Grafy v rôznych farbách na rozpoznanie trendov
• Presné snímače teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu.
• Údaje o kalibrácii z výroby a teplota senzora sa odčítajú zo senzorov, kde je to možné, a aplikujú sa na kód, aby sa získali najpresnejšie merania.
• Teploty sú k dispozícii v stupňoch Celzia (predvolené) alebo vo Fahrenheite.
• Vonkajšia teplota prostredníctvom bezdrôtového modulu (voliteľné)
• Rozhranie RS232 na diaľkové monitorovanie.
• Pekný malý dizajn (dokonca aj moja manželka to toleruje v našej obývačke;-)

Dúfam, že vás bude baviť skúmať poveternostné podmienky rovnako ako mňa!

Krok 1: Diely

1 x TFT modul 2,8 palca bez dotykového panela Rozhranie ILI9341 Drive IC 240 (RGB)*320 SPI

1 x mikrokontrolér Microchip 18f26k22 28-PIN PDIP

1 x modul HDC1080, digitálny snímač vlhkosti GY-213V-HDC1080 s vysokou presnosťou a snímačom teploty

1 x GY-63 MS5611 Modul atmosférického výškového senzora IIC / SPI s vysokým rozlíšením

1 x MH-Z19 infračervený snímač CO2 pre monitor CO2

1 x (voliteľný) NRF24L01+PA+LNA bezdrôtové moduly (s anténou)

1 x 5V až 3,3V DC-DC napájací modul zdroja AMS1117 800MA

1 x keramický kondenzátor 100nF

2 x akrylová doska 6*12 cm hrúbka 5 mm alebo 100*100 mm hrúbka 2 mm

1 x konektor Micro USB, 5 -kolíkový sedák, konektor, konektor micro USB, DIP4, štyri nohy, konektor na vloženie dosky, mini USB konektor

1 x Čierny univerzálny telefón s Androidom Micro USB Cestovný adaptér striedavého prúdu do zásuvky pre telefóny s Androidom

1 x obojstranná doska plošných spojov.

Niektoré nylonové podložky/skrutky M3

-

Pre vonkajšiu teplotu (voliteľné)

1 x mikrokontrolér Microchip 16f886, 28-kolíkový PDIP

1 x Vodotesný teplotný snímač teplotnej sondy DS18b20 Nerezový balík -drôt 100 cm

1 x odpor 4k7

1 x NRF24L01+ bezdrôtový modul

1 x keramický kondenzátor 100nF

1 x prototypová doska plošných spojov

1 x 85x58x33mm vodotesný priehľadný kryt, plastový box na elektronické projektové skrinky

1 x plastový držiak na puzdro na batérie s drôtovými káblami na 2 x AA 3,0 V 2AA

2 x AA batéria

Krok 2: DPS

Na tento projekt som použil obojstranný plošný spoj. Súbory Gerber sú k dispozícii. Táto doska plošných spojov sa nachádza na zadnej strane displeja TFT. Snímač teploty je namontovaný vzadu, aby sa zabránilo zahrievaniu z okruhu. Pripojte NRF24L01+ k mikrokontroléru nasledujúcim spôsobom:

kolík 2 - CSN NRF24L01+

kolík 8 - GND NRF24L01+

kolík 9 - CE NRF24L01+

kolík 22 - SCK NRF24L01+

kolík 23 - MISO z NRF24L01+

kolík 24 - MOSI z NRF24L01+

kolík 20 - VCC NRF24L01+

nc - IRQ NRF24L01+

Krok 3: Vonkajšia teplota

Mikrokontrolér 16f886 sa používa na čítanie snímača teploty DS18B20 každých 5 minút. Táto teplota sa prenáša prostredníctvom bezdrôtového modulu NRF24L01+. Tu postačuje prototyp dosky plošných spojov. Použite nasledujúcu konfiguráciu pinov mikrokontroléra:

kolík 2 - CSN NRF24L01+

kolík 8 - GND

kolík 9 - CE NRF24L01+

kolík 14 - SCK NRF24L01+

kolík 15 - MISO z NRF24L01+

kolík 16 - MOSI z NRF24L01+

kolík 20 - +3 volty batérií AA

kolík 21 - IRQ NRF24L01+

kolík 22 - údaje DS18B20 (na vytiahnutie použite odpor 4k7)

Krok 4: Výstup RS232

Každých 5 sekúnd sa merania poskytujú cez RS232 na pine 27 (9600 baudov). Toto rozhranie môžete pripojiť k počítaču a na získanie údajov použiť terminálový program (napr. Putty). Umožňuje vám použiť merania na iné účely.

Krok 5: Kód

Senzory použité v tomto projekte používajú rôzne rozhrania mikrokontroléra 18f26k22. Také je prvé sériové rozhranie, ktoré používa snímač CO2 MH-Z19. Toto rozhranie je nastavené na 9600 baudov. Druhé sériové rozhranie tohto mikrokontroléra slúži na zabezpečenie meraní senzora na kolíku 27 každých 5 sekúnd, aby ste ho mohli pripojiť k počítaču (nastavenému tiež na 9600 baudov). Snímač teploty/vlhkosti HDC1080 a snímač tlaku vzduchu MS5611 pracuje na rozhraní i2c. Displej TFT a bezdrôtový modul NRF24L01+ fungujú na rovnakom rozhraní SPI nakonfigurovanom na 8 MHz. Samotný mikrokontrolér 18f26k22 je nastavený na 64 Mhz. Štandardne sú teploty v stupňoch Celzia. Pripojením kolíka 21 k zemi získate teploty vo Fahrenheite. Ďakujem Achimovi Döblerovi za jeho grafickú knižnicu µGUI a Harrymu W (1and0) za 64 -bitové riešenie.

Na meranie vonkajšej teploty sa používa mikrokontrolér 16f886. Snímač teploty DS18B20 sa odčíta každých 5 minút (tu sa používa jednovodičový protokol) a prenáša sa pomocou rozhrania SPI prostredníctvom bezdrôtového modulu NRF24L01+. Tento mikrokontrolér je väčšinou v režime nízkej spotreby, aby šetril batérie. Podporované sú samozrejme aj negatívne teploty. Ak túto funkciu vonkajšej teploty nepoužijete, nezobrazí sa na obrazovke TFT, takže je voliteľná.

Na programovanie mikrokontrolérov 18f26k22 a 16f886 potrebujete programátor pickit3. Môžete použiť bezplatný programovací softvér Microchip IPE (nezabudnite nastaviť VDD na 3,0 voltov a v ponuke „Možnosti ICSP“v ponuke „Napájanie“začiarknite políčko „Napájací cieľový obvod z nástroja“.

Krok 6: Časozberný dojem

Časozberný dojem z toho, ako vyzerá asi 15 hodín monitorovania počasia. Biely opar na displeji tam v skutočnosti nie je.

• V červenej je vnútorná teplota
• Oranžová vonkajšia teplota
• V modrej vlhkosť
• V zelenom je tlak vzduchu
• V žltej farbe co2

Krok 7: Užite si to

Užite si tento projekt !!

Ale v zásade je úplne nesprávne pokúšať sa založiť teóriu iba na pozorovateľných veličinách. V skutočnosti sa stáva pravý opak. Je to teória, ktorá rozhoduje o tom, čo môžeme pozorovať.

~ Albert Einstein vo fyzike a mimo nej Wernera Heisenberga s. 63