Mababang Power Weather Station: 6 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ngayon sa pangatlong bersyon na ito at nasubok nang higit sa dalawang taon, na-upgrade ang aking istasyon ng panahon para sa mas mahusay na mababang pagganap ng mababang lakas at pagiging maaasahan ng paglilipat ng data.

Pagkonsumo ng kuryente - hindi isang problema sa mga buwan maliban sa Disyembre at Enero, ngunit sa mga madilim na buwan na ito, ang solar panel, kahit na na-rate na 40 Watt, ay hindi makasabay sa pangangailangan ng system … at ang karamihan sa mga hinihiling ay nagmula ang 2G FONA GPRS module na nagpapadala ng data nang direkta sa mga interwebs.

Ang susunod na problema ay ang mismong module ng FONA GPRS, o marahil ang network ng cell phone. Ang aparato ay gagana nang perpekto sa loob ng mga linggo / buwan, ngunit pagkatapos ay biglang huminto nang walang maliwanag na dahilan. Tila sinusubukan ng network na magpadala ng ilang uri ng 'impormasyon sa pag-update ng system' na, kung hindi tinanggap, ay sanhi ng pag-boot mula sa network ng aparato, kaya ang GPRS ay hindi talaga isang libreng solusyon sa pagpapanatili para sa paghahatid ng data. Nakakahiya dahil kapag gumana ito, gumana talaga ito nang maayos.

Ang pag-upgrade na ito ay gumagamit ng mababang power LoRa protocol upang maipadala ang data sa isang lokal na server ng Raspberry Pi, na ipapadala ito sa mga interwebs. Sa ganitong paraan, ang istasyon ng panahon mismo ay maaaring maging mababang kapangyarihan sa isang solar panel at ang 'mabibigat na nakakataas' na bahagi ng proseso, na ginagawa sa isang lugar sa loob ng saklaw ng WIFI sa lakas ng mains. Siyempre, kung mayroon kang isang pampublikong LoRa gateway sa loob ng saklaw, hindi kinakailangan ang Raspberry Pi.

Ang pagbuo ng istasyon ng panahon ng PCB ay madali dahil ang mga sangkap ng SMD ay lahat malaki (1206) at lahat ng bagay sa PCB ay gumagana ng 100%. Ang ilan sa mga bahagi, lalo na ang mga instrumento ng hangin, ay medyo mahal ngunit kung minsan ay matatagpuan sa pangalawang kamay sa Ebay.

Hakbang 1: Mga Bahagi

Arduino MKR1300 LORAWAN ……………………………………………………………………. 1 ng

Raspberry Pi (opsyonal na umaasa sa lokal na kakayahang magamit ng gateway ng LoRa) ………… 1 ng

BME280 para sa presyon, kahalumigmigan, temperatura at altitude ………………………….. 1 ng

RJ 25 na konektor 477-387 …………………………………………………………………………

L7S505 ……………………………………………………………………………………………………………. 1 ng

Beeper 754-2053 …………………………… 1 ng

Shottky diode (1206) ………………………………… 2 ng

R1K restors …………………………………… 3 ng

R4.7K risistor ………………………………… 1 ng

C100nF capacitor ………………………….. 3 ng

R100K …………………………………………… 1 ng

R10K …………………………………………… 4 ng

C1uF ……………………………………………… 1 ng

C0.33uF ………………………………………… 1 ng

R100 …………………………………………….. 1 ng

R0 ……………………………………………….. 1 ng

Pagsisiyasat sa temperatura ng Dallas DS18B20 ………… 1 ng

PCB ……………………………………………………… 1 ng

Pagsukat ng ulan ………………………………………………. 1 ng

Pagsisiyasat sa lupa ……………………………………… 1 ng (tingnan ang hakbang 6 para sa DIY probe)

A100LK anemometer ……………………….. 1 ng

W200P wind vane ………………………………..1 ng

Hakbang 2: Paano Ito Gumagana

Ito ay sapat na madali upang makakuha ng mga sensor na gumagana para sa mga bagay tulad ng temperatura, halumigmig at presyon ngunit ang ilan sa iba pa ay medyo nakakalito, bagaman lahat ng code ay kasama sa blog na ito.

1. Ang gauge ng ulan ay nasa isang 'nakakagambala' at gumagana kapag nakita ang isang pagbabago. Ang ulan ay pumapasok sa instrumento at tumutulo sa isang rocker na nakakakita na gumagalaw sa isang beses na puno ang isang dulo, na nagpapalitaw ng isang magnetic sensor nang dalawang beses sa paglipas nito. Mas inuuna ang sensor ng ulan kaysa sa lahat at gumagana kahit na naililipat ang data.

2. Gumagana ang anemometer sa pamamagitan ng pagpapadala ng isang mababang lakas na pulso, ang dalas nito ay nakasalalay sa bilis nito. Napakadaling mag-code at gumagamit ng napakakaunting lakas kahit na kailangan itong mag-record tungkol sa isang beses bawat segundo upang mahuli ang pinaka matindi ng pagbugso. Pinapanatili ng code ang isang tumatakbo na tala ng average na bilis ng hangin at ang maximum na pagbugso sa panahon ng session ng pagrekord.

3. Bagaman sa mga unang pag-iisip ang wind vane ay magiging madali upang mai-code, sa sandaling ang mga intricacies ay ginalugad, ito ay mas kumplikado. Sa esensya, ito ay isang napakababang potensyomiter ng metalikang kuwintas, ngunit ang problema ng pagkuha ng mga pagbabasa mula dito ay pinagsama ng katotohanang mayroon itong isang maikling 'patay na sona' sa paligid ng hilagang direksyon. Kailangan nito ng mga pull down resistors at capacitor upang maiwasan ang mga kakatwang pagbabasa malapit sa hilaga na kung saan ay sanhi ng hindi linearity sa mga pagbasa. Gayundin, dahil sa mga pagbasa ay polar, normal na nangangahulugang average na mga kalkulasyon ay hindi posible at sa gayon ang mas kumplikadong mode ay kailangang kalkulahin na nagsasangkot sa paglikha ng isang napakalaking hanay ng mga 360 na numero! …. At hindi iyon ang katapusan nito …. Ang espesyal na pagsasaalang-alang ay dapat gawin tungkol sa kung aling quadrant ang sensor ay tumuturo na parang nasa quadrant ang magkabilang panig ng hilaga, ang mode ay dapat tratuhin nang iba.

4. Ang kahalumigmigan sa lupa ay isang simpleng pagsisiyasat sa conductivity, ngunit upang makatipid ng enerhiya at maiwasan ang kaagnasan, napakabilis nitong pulsado gamit ang isa sa ekstrang digital pin ng Arduino.

5. Nagpapadala ang system ng data mula sa Arduino patungo sa Raspberry Pi (o LoRa gateway) ngunit kailangan din ng isang 'call back' mula sa tatanggap upang kumpirmahin na talagang natanggap nito nang maayos ang data bago i-reset ang lahat ng iba't ibang mga counter at average at kumuha ng sariwang hanay ng mga pagbasa. Ang isang session ng pagrekord ay maaaring humigit-kumulang na 5 minuto bawat isa, at pagkatapos ay susubukan ng Arduino na ipadala ang data. Kung ang data ay nasira o walang koneksyon sa internet, ang session ng pagrekord ay pinahaba hanggang sa ang call back ay nagpapahiwatig ng tagumpay. Sa ganitong paraan, hindi mawawala ang maximum na lakas ng hangin o pagsukat ng ulan.

6. Bagaman lampas sa saklaw ng blog na ito, isang beses sa internet server (ito ay isang malaking computer na matatagpuan sa Ipswich, UK), ang data ay pagkatapos ay binuo sa isang MySQL database na maaaring ma-access gamit ang mga simpleng script ng PHP. Makikita din ng end user ang data na ipinapakita sa mga magarbong pagdayal at graph salamat sa pagmamay-ari na Java software ng Amcharts. Pagkatapos ang 'end resulta' ay makikita dito:

www.goatindustries.co.uk/weather2/

Hakbang 3: Mga File

Ang lahat ng mga file ng Arduino, Raspberry Pi code at ang file para sa paglikha ng PCB sa software na 'Design Spark' ay na-loact sa imbakan ng Github dito:

github.com/paddygoat/Weather-Station

Hakbang 4: Populate ng PCB

Walang kinakailangang stencil para sa paghihinang ng mga sangkap ng SMD - dab lamang ng kaunting panghinang sa mga pad ng PCB at ilagay ang mga bahagi sa ilang mga sipit. Ang mga sangkap ay sapat na malaki upang magawa ang lahat sa pamamagitan ng mata at hindi mahalaga kung ang maghinang ay mukhang magulo o ang mga sangkap ay medyo wala sa gitna.

Ilagay ang PCB sa isang toaster oven at magpainit sa 240 degree C gamit ang isang K type thermometer probe upang masubaybayan ang mga temperatura. Maghintay ng 30 segundo sa 240 degree at pagkatapos ay patayin ang oven at buksan ang pinto upang palabasin ang init.

Ngayon ang natitirang mga bahagi ay maaaring soldered ng kamay.

Kung nais mong bumili ng isang PCB, i-download ang mga naka-zip na gerber file dito:

github.com/paddygoat/Weather-Station/blob/master/PCB/Gerbers_Weather%20station%203_Tx_01.zip

at i-upload ang mga ito sa JLC dito:

Piliin ang laki ng board na 100 x 100 mm at gamitin ang lahat ng mga default. Ang gastos ay $ 2 + selyo para sa 10 board.

Hakbang 5: Pag-deploy

Ang istasyon ng panahon ay naka-deploy sa gitna ng isang patlang na may mga instrumento ng hangin sa isang matangkad na poste na may mga kable ng lalaki. Ang mga detalye ng paglawak ay ibinibigay dito:

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

Hakbang 6: Nakaraang Trabaho

Ang itinuturo na ito ay ang pinakabagong yugto sa pagpunta sa proyekto na mayroong kasaysayan ng pag-unlad sa pitong iba pang mga nakaraang proyekto:

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

www.instructables.com/id/Setting-Up-an-A10…

www.instructables.com/id/Analogue-Sensors-…

www.instructables.com/id/Analogue-Wind-Van…

www.instructables.com/id/Arduino-Soil-Prob…

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…