Domowa stacja pogodowa za oknem. Projekt „Stacja pogodowa w domu”. Podłączenie do portu USB wymaga osobnego opisu

Projekt ten został zaprojektowany jako automatyczna stacja meteorologiczna zasilana bateriami słonecznymi. Celem było zbudowanie małej, kompaktowej stacji pogodowej spełniającej następujące wymagania:

• Zasilany energią słoneczną, z baterią do pracy w nocy
• Kompaktowy rozmiar, łatwy w instalacji
• Możliwość przesyłania danych do sieci WeatherUnderground
• Pomiar temperatury, wilgotności, ciśnienia powietrza, promieniowania ultrafioletowego

W procesie rozwoju większość tych wymagań została rozwiązana. Obecnie stacja pogodowa posiada termometr, higrometr, czujnik promieniowania UV i czujnik ciśnienia. Stacja pogodowa, będąca częścią sieci WeatherUnderground, pomaga przewidywać lokalną pogodę. Oto kompletny schemat stacji meteorologicznej, który możesz powiększyć zapisując go na swoim komputerze:

Stacja pogodowa zużywa 1 miliamper. Bateria zapasowa ma tutaj tylko 1000 m/h – jest to akumulator litowo-polimerowy. W porównaniu do starych stacji pogodowych, w których akumulatory to szczelne akumulatory kwasowo-ołowiowe o wydajności 5 A/h, jest to postęp. Wymiary płytki drukowanej to 100 mm x 75 mm i tak to wyglądało po zrobieniu wszystkiego na płytce stykowej, a poniższe zdjęcie jest w gotowej formie:

Jednostka 433 MHz zapewnia bezprzewodową komunikację w celu wymiany danych. Obecnie urządzenie jest mocowane bezpośrednio na dachu i co 11 minut przesyła dane do WeatherUnderground.

Układ zasilany jest za pomocą regulatora napięcia MAX604. Ten regulator był dość drogi (7,00 USD), ale charakteryzował się bardzo niskim spadkiem napięcia, co czyniło go bardzo wydajnym. Ten regulator służy tutaj do konwersji akumulatora Li-Po 3,7–4,2 V na idealne napięcie 3,3 V.

W celu ładowania akumulatora instalowany jest moduł TP4056. Moduł ten jest bardzo wydajny i może pracować przy napięciu wejściowym 5V. Dostępny był również mały panel słoneczny 5 V, który był w stanie ładować akumulator przez TP4056 nawet w warunkach słabego oświetlenia.

Aby przesłać dane do sieci musiałem napisać specjalną aplikację na komputer. Oprogramowanie zostało napisane w języku C# przy użyciu Visual Studio. Możesz pobrać pliki projektu w formacie .

Chciałem mieć własną stację pogodową, która przesyła odczyty z czujników na publiczną mapę monitoringu (wyszukiwanie w Google w 5 sekund). Okazało się, że nie jest to takie trudne, jak się wydaje. Przyjrzyjmy się, co zostało zrobione.

Do tej akcji wziąłem sobie do tego Arduino Uno i Ethernet Shield w5100. Wszystko to zostało zamówione z Chin na Aliexpress.

Zamówiłem tam również czujniki: DHT22, DHT11, DS18B20, BMP280 (w planach są też czujniki gazu i dymu...)

Po przeszukaniu forów, Google, Yandex, znalazłem dobrą wersję szkicu - https://student-proger.ru/2014/11/meteostanciya-2-1/

Tam w komentarzach osoba zamieściła gotowy szkic z czujnikami światła i gazu. Wziąłem je za podstawę.

Na tych szkicach nie było wsparcia dla czujnika ciśnienia 280-tego, rozmawialiśmy z autorem, wymienił 180 na 280. Wszystko działało idealnie (wielkie dzięki mu za to)

Poniżej znajduje się przykład ostatecznego szkicu, który wymyśliłem.

Aktualnie mam podłączone czujniki:
DHT22 - 1 szt.
DHT11 - 1 szt.
BMP280 - 1 szt.
DS18B20 - 2 szt.

UWAGA! Przed przesłaniem szkicu nie zapomnij zmienić adresu MAC urządzenia, aby nie przeszkadzać innym (na przykład weź adres Mac swojego telefonu komórkowego i zmień w nim ostatnie litery/cyfry, co nie będzie „przeszkadzać ” Twoja sieć lokalna!

Przybliżony schemat połączeń (zdjęcie zaczerpnięte z tego szkicu w Internecie):

Ze względów technicznych nie mogę zamieścić szkicu bezpośrednio tutaj. Umieściłem to w archiwum. Link do niego znajduje się w wierszu powyżej.

Jak widać, odczyty są i działają prawidłowo, dla przykładu wrzucę kilka zrzutów ekranu z moich czujników:

Przedstawiam kolejny projekt oparty na mikrokontrolerze AVR Atmega8. Tym razem zbudujemy wewnętrzną stację pogodową. W urządzeniu zastosowano dwa czujniki – DHT11 i BMP180. Pierwszego będziemy używać jako miernika wilgotności powietrza, drugiego jako miernika ciśnienia atmosferycznego, a także, ponieważ ma dokładniejszy czujnik temperatury, jako termometru do pomiaru temperatury w pomieszczeniu. W rezultacie za pomocą tego schematu można, że ​​tak powiem, monitorować główne parametry pogodowe. Jeśli dodasz czujniki prędkości i kierunku przepływów powietrza, obwód ten można ponownie zakwalifikować jako zewnętrzną stację pogodową. Jednak teraz rozważymy tylko opcję wewnętrzną.

Schemat urządzenia:

Jak widać powyżej, sercem układu jest mikrokontroler Atmega8. Kontroler ten można zastosować w dowolnej obudowie - DIP-28 lub TQFP-32, nie ma to znaczenia, tylko własne preferencje lub charakterystyka produkowanej płytki drukowanej. Rezystor R3 podciągający zasilanie na pin PC6 zapobiega samoistnemu uruchomieniu mikrokontrolera w przypadku przypadkowej ingerencji w obwód. Następnie ekran ciekłokrystaliczny z dwiema liniami po szesnaście znaków każda - SC1602 - służy jako wskaźnik mierzonych parametrów. Ten ekran LCD wykonany jest w oparciu o kontroler HD44780, więc ten model można zastąpić innym na tym samym kontrolerze lub może być z nim kompatybilny. Podświetlenie w tej wersji obwodu na wyświetlaczu LCD jest zorganizowane poprzez zaciski „A” i „K” (czyli anoda i katoda podświetlenia - wyświetlacz ma dodatkowe zaciski do podłączenia podświetlenia). Jednak samo podłączenie zasilania do tych pinów nie będzie prawidłowe; musisz podłączyć 5 woltów przez rezystor ograniczający prąd, aby nie przepalić podświetlenia. Według schematu jest to rezystor R1, jego wartość wynosi 22 Ohm, im wyższa wartość, tym słabiej będzie podświetlony wyświetlacz. Nie zalecam stosowania wartości znamionowej mniejszej niż 22 omów, ponieważ może wystąpić ryzyko uszkodzenia podświetlenia ekranu w przypadku długotrwałego użytkowania.

Cały obwód zasilany jest z prostego modułu mocy na transformatorze mocy. Napięcie przemienne jest prostowane przez cztery diody 1N4007 VD1 - VD4, tętnienia są wygładzane przez kondensatory C1 i C2. Wartość kondensatora C2 można zwiększyć do 1000 - 4700 µF. Cztery diody prostownicze można zastąpić jednym mostkiem diodowym. Marka z zastosowaniem transformatoraBV EI 382 1189 - konwertuje napięcie prądu przemiennego 220 V na napięcie prądu przemiennego 9 V. Moc transformatora wynosi 4,5 W, co jest wystarczające i z pewną rezerwą. Taki transformator można zastąpić dowolnym innym odpowiednim dla Ciebie transformatorem mocy. Albo ten moduł zasilania obwodu można zastąpić impulsowym źródłem napięcia, można zmontować obwód konwertera typu flyback, albo skorzystać z gotowego zasilacza na przykład z telefonu - wszystko jest kwestią gustu i potrzeb. Wyprostowane napięcie z transformatora stabilizowane jest na chipie stabilizatora liniowego L7805, można go zastąpić krajowym analogiem pięciowoltowego stabilizatora liniowego KR142EN5A lub można zastosować inny mikroukład stabilizatora napięcia zgodnie z jego połączeniem w obwodzie (na przykład LM317 lub stabilizatory przełączające LM2576, LM2596, MC34063 i tak NA). Następnie 5 woltów jest stabilizowanych przez inny mikroukład - wersję AMS1117, która daje moc wyjściową 3,3 wolta. Napięcie to służy do zasilania czujnika ciśnienia atmosferycznego BMP180 zgodnie z dokumentacją. Stabilizator napięcia AMS1117 można również wymienić na wersję ADJ (AMS1117ADJ) - czyli wersję regulowaną, przy tym wyborze trzeba będzie ustawić wymagane napięcie za pomocą dwóch rezystorów podłączonych do mikroukładu zgodnie z jego arkuszem danych. Najbardziej ekonomiczną opcją wymiany tego układu stabilizującego byłoby zastąpienie go diodą Zenera dla wymaganego napięcia (stabilizator parametryczny na diodzie Zenera). Wartości kondensatorów w obwodach mikroukładów stabilizatorów napięcia mogą zmieniać się w szerokich granicach w ramach danego rzędu wielkości.

Jak wspomniano powyżej, jako czujniki zastosowano DHT11 i BMP180:

DHT11 pełni w obwodzie jedynie funkcję czujnika wilgotności powietrza; czujnik przekazuje dane do sterownika poprzez drugi pin, połączony rezystorem R8 z plusem zasilania. Wartość tego rezystora można zmieniać do 10 kOhm. Na zdjęciu zastosowano dwa rezystory 2,7 ​​kOhm połączone szeregowo. Pin 3 czujnika nie jest w ogóle używany, piny 1 i 4 służą do podłączenia zasilania. Czujnik DHT11 został dobrany zgodnie z optymalnym stosunkiem ceny do funkcjonalności - dla warunków wewnętrznych najlepsza opcja, do zastosowań zewnętrznych lepiej sprawdzi się DHT21 w obudowie bardziej przystosowanej do zastosowań zewnętrznych.

Czujnik BMP180 może być stosowany zarówno jako termometr, jak i jako czujnik ciśnienia atmosferycznego. Jest wybierany do pomiaru temperatury, ponieważ w przeciwieństwie do DHT11 mierzy temperaturę otoczenia z dokładnością do 0,1 stopnia. BMP180 wymaga zasilania 3,3 V, natomiast mikrokontroler zasilany jest napięciem 5 V. Do zasilania tego czujnika wykorzystywany jest dodatkowy stabilizator VR2 w AMS1117. Ponadto, aby zapewnić niezawodny transfer danych z czujnika do sterownika, należy uzgodnić poziomy używanego protokołu transmisji I2C. W tym celu wykorzystywany jest układ dopasowujący poziom PCA9517 firmy NXP. Rezystory R4 - R7 są niezbędne do działania interfejsów I2C mikroukładów. Za ich pomocą na pinach mikroukładów powstają logiczne sygnały zerowe i jedynkowe.

Rezystory podciągające utrzymują przez cały czas stan logiczny 1 na liniach danych I2C. Podczas logicznego okresu zerowego mikroukład obniża napięcie wytworzone przez rezystor podciągający do masy i odpowiednio napięcie na linii osiąga logiczny poziom zerowy. Wartości tych rezystorów nie powinny być zbyt małe, w przeciwnym razie mikroukład lub czujnik może nie poradzić sobie z linią opadającą do zera. Niewskazane jest również ustawianie bardzo dużych wartości, aby potencjał logiczny był niezawodnie ustawiony na liniach danych I2C.

Powyższy rysunek przedstawia schemat działania interfejsu I2C czujnika ciśnienia atmosferycznego BMP180.

Wartości znamionowe mogą wahać się od 2,2 kOhm do 10 kOhm. Do montażu układu wykorzystano chiński moduł oparty na czujniku BMP180. Moduł taki zawiera wszystko, co niezbędne do pracy z czujnikiem - stabilizator napięcia 3,3 V, kondensatory niezbędne do podłączenia czujnika i stabilizatora, a także rezystory podciągające (podciągające do plusa zasilania) niezbędne do pracy przez I2C .

Obwód zawiera również przycisk resetowania mikrokontrolera podłączony do pinu resetowania PC6, który zwiera ten pin do masy, gdy konieczny jest reset. Wszystkie rezystory o stałej rezystancji w obwodzie są stosowane o mocy 0,25 W lub mogą być stosowane w wersji SMD o rozmiarze 1206. Można również stosować kondensatory o pojemności 100 nF w rozmiarze SMD 0805 lub 1206.

Urządzenie zmontowane zgodnie z tradycją na prototypowej płytce drukowanej mikrokontrolera Atmega8 widocznej na zdjęciu poniżej:

Aby zaprogramować mikrokontroler Atmega8 dla tego urządzenia, należy znać konfigurację bitów bezpiecznika:

Mikrokontroler działa z wewnętrznego oscylatora 8 MHz. Do programowania wykorzystano programator flashowany w AVR Doper (STK500).

W artykule zawarto oprogramowanie mikrokontrolera do pokojowej stacji pogodowej, dokumentację czujnika ciśnienia atmosferycznego BMP180, kod źródłowy oprogramowania mikrokontrolera, a także krótki film prezentujący funkcjonalność układu (zmiana wskazań na wyświetlaczu jest spowodowane zakryciem czujnika wilgotności mokrą szmatką i dotknięciem palcem czujnika ciśnienia i temperatury).

Lista radioelementów

Szkoła średnia MBOU w wiejskiej osadzie Selikhinsky

Temat projektu

„Stacja pogodowa w domu”

Zakończony:

Puvis Rainis, uczeń piątej klasy.

Kierownik:

Nieśmiertelny OA

2016

Temat : „Stacja pogodowa w domu.”

Hipoteza: Czy można stworzyć stację pogodową w domu?

Cel: Tworzenie stacji pogodowej w domu i monitorowanie zmian pogody.

Zadania:

Dowiedz się co to jest stacja pogodowa.

Przestudiować historię fenologii.

Przeanalizuj strukturę stacji pogodowej.

Zrób stację pogodową w domu;

Obserwuj pogodę i zapisz wyniki obserwacji w tabeli;

Metody badawcze:

wyszukiwanie (zbieranie informacji na dany temat)

obserwacje

praktyczne (tworzenie urządzeń)

analityczne (porównanie wyników)

Wstęp.

Podczas studiowania tematu „Obserwacje pogody i meteorologii” na lekcji geografii powierzono nam zadanie wykonania w domu instrumentu meteorologicznego i przeprowadzenia obserwacji pogody zgodnie z tym instrumentem. Zadałem sobie pytanie: „Czy można stworzyć w domu stację meteorologiczną i prowadzić za jej pomocą obserwacje pogody?”

Nasz odległy przodek był w dużym stopniu zależny od zmiennych warunków pogodowych. Nie rozumiał istoty i schematów zjawisk naturalnych, a wszystko niezrozumiałe tłumaczył obecnością nadprzyrodzonej, „boskiej” siły. „Z woli bogów” wzeszło słońce, padał deszcz, rzeki wyschły i wiał wiatr.

Wszystkie ludy deifikowały Słońce, Księżyc, wiatr, błyskawice i grzmoty. Słowianie Wschodni, zanim przyjęli chrześcijaństwo, szczególnie czcili Peruna – boga rolnictwa, dawcę deszczu, twórcę błyskawic i grzmotów, który miał moc tworzenia wiosennej zieleni na ziemi i drzewach. Po przyjęciu nowej wiary nasi przodkowie zaczęli czcić Ilję Gromowładnego.

Wiele narodów uważało Słońce za główne źródło życia na Ziemi. Nazywali go „księciem ziemi i królem nieba”. Luna była czczona jako księżniczka.

Przed pojawieniem się specjalnych instrumentów prognozowanie pogody opierało się wyłącznie na wizualnych obserwacjach zjawisk atmosferycznych, co umożliwiło ustalenie pewnych wzorców już w czasach starożytnych. Zdobyte doświadczenie rozwijało się i kumulowało, a także było przekazywane z pokolenia na pokolenie przez wiele stuleci.

Z historii fenologii.

Fenologia - nauka o wzorcach sezonowego rozwoju przyrody. Rozwój fenologii jest zdeterminowany wymogami praktyki (rolnictwo, rybołówstwo, łowiectwo, leśnictwo, ochrona przyrody, opieka zdrowotna itp.).

Fenologia umożliwia przewidywanie zjawisk sezonowych i planowanie działalności gospodarczej (działania środowiskowe, harmonogram prac rolniczych itp.) zgodnie z czasem występowania tych zjawisk.

(№1.)

Istnieją dowody na to, że najstarsze ludy ziemi - Chińczycy i Egipcjanie - w swojej praktyce rolniczej wiedzieli, jak monitorować sezonowy rozwój przyrody. Zjawiska sezonowe znalazły odzwierciedlenie w wielu dziełach autorów starożytnych (na przykład greckiego filozofa Teofrasta (372–287 p.n.e.) i rzymskiego pisarza Pliniusza Młodszego (62–114 r. n.e.)).

W średniowieczu, w kronikach i kronikach rosyjskich i zagranicznych, czasami zapisywano wzmianki o czasie wystąpienia najważniejszych zjawisk sezonowych (np. w krakowskim klasztorze z lat 1490-1527, w pałacu japońskiego Mikado z 812 itd.). Materiały te pozostały jednak bez usystematyzowania i opracowania naukowego.

W Rosji za najstarszy uważa się kalendarz pisany odręcznie, datowany na rok 1670, a za pierwszy drukowany kalendarz należy uznać „Święci lub kalendarz, opublikowany przez Kopievsky'ego w Amsterdamie i datowany na rok 1702.

Pierwsza myśl o konieczności obserwacji sezonowych zjawisk naturalnych w Rosji należała do Piotra I.

W 1721 r. Piotr I pisał z Moskwy do Petersburga. Mieńiszkow: „Kiedy drzewa zaczną się rozrastać, każ im co tydzień przesyłać nam wiadomości o nich, wklejając je na papierze z podpisanymi numerami, aby dowiedzieć się, gdzie wcześniej zaczęła się wiosna”. A dekretem władcy, wydanym 28 marca 1722 r., admirał Kruys otrzymał polecenie prowadzenia systematycznej dokumentacji o stanie pogody w Petersburgu.

W drugiej połowie XVIII wieku strażnicy przy murze Kremla musieli odnotowywać stan mrozu, początek śnieżycy, grubość pokrywy śnieżnej, charakter wiatru, grad, burze i inne wskaźniki pogodowe.

Od 1864 r. zaczęto wydawać „Kalendarz Ludowy Kijowa” z prognozą pogody na każdy miesiąc. Jego celem było „przekazanie ludziom wiedzy w popularnej formie poprzez artykuły o tematyce ściśle naukowej i w dziale informacyjnym dostosowanym do potrzeb ludzi”. Teraz tym zadaniem jest meteorologia – nauka o pogodzie. Swoją nazwę zawdzięcza greckiemu słowu „meteora” – „coś na niebie”.

Po rewolucji 1917 r. meteorologia nadal się poprawiała. Obecnie służba hydrometeorologiczna dysponuje tysiącami stacji obserwacyjnych, wieloma obserwatoriami i szeregiem instytucji badawczych. Pracownicy służb pogodowych starają się dostarczać informacji nie tylko na krótką metę, ale i na dłuższą metę.

№2.

Pojęcie stacji pogodowej, jej skład.

Stacja pogodowa to zbiór różnych przyrządów do pomiarów meteorologicznych (obserwacji pogody).

W wąskim znaczeniu stacja pogodowa to instytucja prowadząca obserwacje meteorologiczne. Głównym oficjalnym stacjom pogodowym na świecie przypisane są indeksy synoptyczne. W Rosji większością stacji pogodowych zarządza Roshydromet. W zależności od ustalonej objętości obserwacji stacje pogodowe mają określoną kategorię. W Miesięczniku Meteorologicznym publikowano dane ze stacji pogodowych ZSRR.

Istnieją analogowe i cyfrowe stacje pogodowe.

Klasyczna (analogowa) stacja pogodowa posiada:

1.Termometr do pomiaru temperatury powietrza i gleby.

2. Barometr do pomiaru ciśnienia.

3. Anemometr kierunku wiatru.

4. Miernik opadów (pluwiograf) do pomiaru opadów.

5. Higrometr do pomiaru wilgotności powietrza

6. Łata do pomiaru śniegu - laska przeznaczona do pomiaru grubości pokrywy śnieżnej podczas obserwacji meteorologicznych.

7. Termograf – rejestrator w sposób ciągły rejestrujący temperaturę powietrza.

№3.

4.Przyrządy meteorologiczne:

Termometr (Greckie θέρμη - ciepło; μετρέω - miara) - urządzenie do pomiaru temperatury powietrza, gleby, wody i tak dalej. Istnieje kilka rodzajów termometrów: ciecz; mechaniczny; elektroniczny;

Barometr (starożytne greckie βάρος - „ciężkość” i μετρέω - „mierzę”) - urządzenie do pomiaru ciśnienia atmosferycznego. Barometr rtęciowy został wynaleziony przez włoskiego matematyka i fizyka Evangelistę Torricellego w 1644 roku; była to płytka, do której wlano rtęć i umieszczono probówkę (kolbę) otworem skierowanym w dół. Gdy ciśnienie atmosferyczne wzrosło, zawartość rtęci w probówce wzrosła, a gdy spadło, rtęć spadła. Ze względu na niedogodności konstrukcja ta przestała być stosowana i ustąpiła miejsca barometrowi aneroidowemu, ale sposób wykonania takiego barometru zaczęto stosować w termometrach.

AA Letyagin. Geografia. Kurs podstawowy: klasa V: podręcznik dla studentów organizacji kształcenia ogólnego/AA. Letyagin; edytowany przez wiceprezes Dronova.-3. wydanie, poprawione. i dodatkowe – M.: Ventana-Graf, 2015 – 160 s.

PRZEWODNIK PO WŁASNYM TWORZENIU PROSTEJ DOMOWEJ STACJI POGODOWEJ

Jeśli komputer jest włączony przez cały dzień lub nawet całą dobę, można go wykorzystać do obsługi domowej stacji pogodowej. Celem jest stworzenie prostej i niedrogiej stacji pogodowej, która będzie korzystać z komputera osobistego (PC). Komputer PC pełni rolę czytnika, procesora i nadawcy zmierzonych danych meteorologicznych do serwisu Meteopost. Komunikacja pomiędzy komputerem a jednostką pomiarową będzie realizowana poprzez sieć 1-Wire.

Skład kompleksu pomiarowego
1. Komputer osobisty z systemem operacyjnym Windows XP lub wyższym i wolnym portem COM.
2. Adapter na port COM (1wire - konwerter RS232)
3. Kabel Ethernet typu skrętka 4-żyłowa, długość od portu COM do jednostki pomiarowej powinna być wystarczająca
4. Zasilacz 5V DC z dobrą regulacją napięcia
5. Jednostka pomiarowa (montowana na zewnątrz)
6. Oprogramowanie komputerowe - aplikacja „Stacja pogodowa”.

OPCJA nr 1 - JEDEN CZUJNIK

Najpierw rozważmy najprostszą opcję - stację pogodową z jednym czujnikiem temperatury. Nie wymaga to dodatkowego zasilania (poz. 4). A system jest bardzo uproszczony. Według tego schematu można wykonać adapter do portu COM (poz. 2). Adapter składa się z dwóch diod Zenera o napięciu 3,9 V i 6,2 V, dwóch diod Schottky'ego i jednego rezystora.

Schemat adaptera dla portu COM

Adapter w obudowie D-SUB

Miejsce lutowania kabla i czujnika temperatury, w tym zaciski czujnika, muszą być dobrze chronione przed wilgocią. Najlepiej stosować klej na bazie poliuretanu.

Przewody czujnika wodoodporności

System ten zapewni monitorowanie temperatury z dokładnością do dziesiątych części stopnia. W takim przypadku w oknie aplikacji widoczny będzie wykres temperatury powietrza w funkcji czasu, a ikona w zasobniku zawsze będzie wskazywała aktualną temperaturę. Aplikacja umożliwia ustawienie interwału pomiaru.

KOSZT CZĘŚCI RADIO - nie więcej niż 50 UAH.

OPCJA nr 2 - CZTERY CZUJNIKI

Bardziej złożona stacja pogodowa z czterema czujnikami: temperatury, wilgotności, światła, ciśnienia. Ponieważ tylko czujnik temperatury będzie cyfrowy, a reszta będzie analogowa, w systemie zastosowano czterokanałowy przetwornik ADC ds2450. Ten ADC obsługuje protokół 1-przewodowy. Obwód wymaga dodatkowego źródła zasilania. Źródło zasilania musi zapewniać stabilność wysokiego napięcia. Ponieważ jednak opisany powyżej obwód adaptera ma wadę - brak możliwości podłączenia zewnętrznego źródła zasilania do czujników ze względu na brak rzeczywistej masy (-), stosujemy inny obwód adaptera. Adapter ten pasuje również do obudowy złącza portu COM D-SUB. Teraz w kablu są trzy żyły: masa (-), +5V i dane.

Obwód adaptera dla portu COM z zewnętrznym zasilaniem

Obwód jednostki pomiarowej można łatwo wykonać nawet na płytce stykowej. Trzeba tylko zwrócić szczególną uwagę na hydroizolację styków. Najłatwiej jest roztopić parafinę i nałożyć ją pędzlem na wszystkie gołe miejsca na desce. Jeśli płytka nie będzie zabezpieczona przed wodą, wystąpią upływy napięcia i wystąpi wiele błędów pomiarowych. W naszym przypadku nawet setne części wolta znacząco wpływają na wyniki.

Schemat blokowy pomiarowy

Jednostka pomiarowa musi być umieszczona w obudowie tak, aby płytka i czujniki były chronione przed bezpośrednim działaniem opadów atmosferycznych i promieniowaniem słonecznym. Do tych celów dobrze nadaje się pudełko wykonane z gęstego tworzywa piankowego. W ścianach pudełka (na dole i ścianie po stronie cienia) musisz wykonać więcej otworów do wentylacji. Zaleca się okrycie wewnętrznych ścianek puszki folią aluminiową dla dodatkowej ochrony przed promieniowaniem podczerwonym, w przeciwnym razie wystąpi błąd w pomiarze temperatury. Wszystkie czujniki, za wyjątkiem światła, umieszczone są bezpośrednio na płycie. Czujnik światła (fotorezystor) wyjmuje się z płytki na przewodach i instaluje w otworze w dnie obudowy piankowej. Tak, aby powierzchnia czujnika była skierowana w dół. W takim przypadku opady nie spadną na czujnik, co szczególnie zimą ochroni go przed oblodzeniem. Aby uzyskać wodoodporność, czujnik światła należy pokryć na przykład przezroczystym klejem na bazie poliuretanu (uszczelniacz silikonowy nie przeszedł testu, wyciekł prąd). Traktuj łącznie (!) strefę światłoczułą fotorezystora. Napełnij przewody czujnika klejem i umieść je w rurce izolacyjnej. Przylutuj końce przewodów do małej płytki. I przylutuj przewody z jednostki pomiarowej do tej płytki. Wypełnij miejsca lutowania parafiną. W przeciwnym razie, podczas ulewnego deszczu i wiatru, stacja pogodowa może nie nadawać się do użytku i trzeba będzie ją zdemontować i wysuszyć wszystko. Urządzenie można podłączyć do przewodu za pomocą złącza. Trzeba jednak zastosować specjalne złącze odporne na wilgoć – system sprawdzi się w trudnych warunkach pogodowych.

Jeśli musisz umieścić skrzynkę za oknem wieżowca (nie ma możliwości zainstalowania jej na stojaku blisko ziemi), skrzynkę należy jak najdalej odsunąć od ściany domu, na wspornik. W przeciwnym razie nagrzewanie powietrza ze ściany daje bardzo zniekształcone dane temperaturowe. W prywatnym domu lepiej oczywiście zrobić prawdziwą budkę pogodową. Musimy zadbać o to, aby obudowa była dobrze zamocowana, w przeciwnym razie silne podmuchy wiatru mogą porwać naszą konstrukcję.

Jednostka miary na wsporniku

Napięcie wyjściowe zasilacza (PSU) powinno mieścić się w granicach 4,8-5,3V. Ładowanie ze starego telefonu też będzie działać. Jeżeli jednak zasilacz nie posiada stabilizatora to trzeba go dołożyć do zasilacza bo Dla dokładności pomiaru bardzo ważna jest obecność stabilnego napięcia. Możesz przynajmniej sprawdzić testerem, czy na wyjściu zasilacza zmieniają się dziesiąte lub setne części wolta. Skoki o dziesiąte części wolta są niedozwolone. Poniżej pokazano prosty obwód stabilizatora 5 V. Wejście zasilania może wynosić od 7 do 17 V. Na wyjściu będzie około 5 V. Następnie należy podłączyć nasz kabel (który idzie do jednostki pomiarowej) do zasilacza i zmierzyć napięcie testerem na drugim końcu kabla. Napięcie to może być nieco niższe niż bezpośrednio na wyjściu zasilacza ze względu na rezystancję kabla. To zmierzone napięcie należy wpisać w ustawieniach aplikacji jako „Napięcie zasilania czujnika”.

Typowy obwód regulatora napięcia

KOSZT ELEMENTÓW STACJI POGODOWEJ

Przybliżony koszt podzespołów radiowych (ceny z 2015 roku w sklepie).
1. Czujnik temperatury ds18b20 - 25 UAH
2. ADC ds2450 - 120 UAH
3. Fotorezystor LDR07 - 6 UAH
4. Czujnik wilgotności HIH-5030 - 180 UAH
5. Czujnik ciśnienia MPX4115A - 520 UAH.
ŁĄCZNIE: 850 UAH czyli 37$

Pozostałe elementy w sumie kosztują nie więcej niż 50 UAH; zasilacz można pobrać na przykład ze starej „ładowarki” do telefonu.

Znakowanie elementów radiowych

OPROGRAMOWANIE STACJI POGODOWEJ

Opracowaliśmy aplikację na system Windows, którą bezpłatnie udostępnimy każdemu, kto zechce zbudować taką stację pogodową. Dzięki niemu będziesz mógł monitorować pogodę na swoim komputerze.

Okno aplikacji komputerowej

W zasobniku systemowym wyświetlana jest temperatura powietrza

Aplikacja może przesyłać wszystkie zmierzone dane na nasz serwer „Meteopost” i na specjalnej stronie (przykład) można przeglądać wszystkie dane pogodowe z przeglądarki komputera. Strona jest także dostosowana do przeglądarki w telefonie komórkowym.

Zrzut ekranu przeglądarki telefonu komórkowego

WNIOSEK
Możesz zaoszczędzić na kosztach części, kupując je od Chińczyków na AliExpress. Istnieje możliwość montażu stacji pogodowej bez żadnego z czujników, za wyjątkiem czujnika temperatury. Nasz ADC ma jeszcze jedno wolne wejście, więc może odbierać także sygnał z czujnika wiatru. Ale skoro jesteśmy w mieście, to po prostu nie mamy gdzie zamontować i przetestować takiego czujnika. Na obszarach miejskich nie będzie odpowiednich pomiarów prędkości i kierunku wiatru. Metody samodzielnego wykonania czujnika prędkości wiatru są szczegółowo opisane w sieci przez wielu pasjonatów. Fabryczny czujnik jest dość drogi.

Taką stację pogodową zmontuje radioamator o przeciętnych umiejętnościach. Aby było jeszcze łatwiej, nie można rozłożyć płytki drukowanej, ale zmontować ją poprzez montaż powierzchniowy na płytce stykowej. Przetestowane - działa.

Próbowaliśmy stworzyć przystępną, tanią stację pogodową. W szczególności w tym celu wykorzystywany jest w systemie komputer. Jeśli to wykluczysz, będziesz musiał wykonać dodatkowy wyświetlacz, moduł transmisji danych do sieci itp., Co znacznie podniesie cenę. Przykładowo popularna obecnie „Stacja pogodowa Netatmo” o podobnych zmierzonych parametrach kosztuje około 4000 UAH (200 dolarów).

Chętnie pomożemy w formie konsultacji każdemu, kto chce wykonać taką stację pogodową. Dostarczymy również niezbędne oprogramowanie i podłączymy Twoją stację do naszej strony internetowej.