Cz. 3 Budowa stacji meteorologicznej w oparciu o Arduino i czujniki

Cz. 3 Budowa stacji meteorologicznej w oparciu o Arduino i czujniki

Stacja meteorologiczna DIY

cz.III.

 

 

    I tak oto zaczynamy kolejną, już trzecią z kolei część o stacji meteo. W poprzednich częściach (TUTAJ: cz.II, cz.I)  zbudowaliśmy prototyp prostej stacji meteo, szczegółowo omówiliśmy budowę, i funkcjonowanie większości czujników.Teraz przyszedł więc (długo wyczekiwany) czas na skonstruowanie własnej stacji. Gdy mamy już wszystkie potrzebne elementy to wykorzystajmy je. Ja wykorzystałem wszystkie czujników o których była mowa w tej serii, aby przedstawić jeden rozbudowany schemat i części programów do obsługi poszczególnych czujników. Swoje miejsce w mojej stacji znalazły czujniki:

 

 

Moja stacja będzie znajdowała się na wysokości ok. 1,5 m. nad ziemią, ponieważ na  takiej wysokości powinno się monitorować parametry pogodowe. Do budowy czujnika kierunku wiatru posłużyłem się  magnetometrem, jak już wspomniałem w poprzedniej części. Magnetometr jednak nie jest umieszczony na ruchomej głowicy wskaźnika, lecz na stojanie. Czujnik reaguje na pole magnetyczne Ziemi, lecz wykorzystałem silny magnes neodymowy, który umieściłem na ruchomej strzałce wskazującej  kierunek wiatru. Pomiar prędkości wiatru odbywa się za pomocą śmigła pionowego, enkodera oraz transoptora szczelinowego. Zmieniłem koncepcje czujnika ilości opadów bazując na innych stacjach pogodowych. Zasada działania bardzo prosta: kołyska, która gromadzi określoną ilość opadów, a po przekroczeniu tej ilości przechyla się, wylewa zawartość i powraca do pozycji wyjściowej. Przechylając się zbliża magnes do kontaktronu, który zwiera styki tym samym wysyłając impuls do Arduino. Jeden impuls jest równy określonej ilości opadów, które następnie się dodaje w czasie.

Schemat przedstawia się następująco:

 

 

 

 (LINK do pobrania schematu)

 

  

Wiemy jak podłączyć dany czujnik ale jak prezentuje się sketch, który go obsługuje i sprawia, że działa? Można szukać programów do konkretnego czujnika, wgrać do Arduino, sprawdzić działanie a następnie do tego programu dokładać kolejne części programów, które obsłużą kolejne czujniki. Dużo gotowych części programów mamy już w przykładach do odpowiednich czujników, w programie arduino IDE. Znaczna część czujników potrzebuje biblioteki do prawidłowego funkcjonowania. Biblioteki są wygodne do stosowania i oszczędzają pisania długich programów. Program, który obsługuje te wszystkie czujniki dostępny jest tutaj na naszym google DRIVE, jak i potrzebne biblioteki.

 

Mój projekt jest na poziomie prototypu, ponieważ będę go jeszcze ulepszał, dodawał kolejne pomiary i czujniki. Elektronikę dobrze jest umieścić na jakiejś płytce prototypowej, a najlepiej wykonać własną płytkę pcb. Schemat na płytkę pcb rysuje nam automatycznie program np. FRITZZING lub inne dostępne w sieci. Prototyp zmontowałem na shieldzie prototypowym na Arduino UNO. Prototypy czujnika prędkości wiatru, jak i kierunku wiatru wykonałem na stalowych blaszkach aby sprawdzić czy sam pomysł zadziała. Po skręceniu całości wszystko śmiga jak należy a oto rezultat z budowy: 

  

 
 
 
  
  
 

  

Teraz przyszedł czas na wykonanie obudowy na poszczególne elementy i podzespoły. W tym celu wykorzystałem drukarkę 3D. Efekty są dobre a oto i one:

 

 

 

                               

 

 

Tak prezentuje się strzałka wraz z obudową na czujnik magnetyczny.

 

 

  

 

 
 
 
 
 
 
 

Po sklejeniu wszystkich elementów, całość przedstawia się następująco (niestety pokrywa uległa złamaniu i jest nowa w innym kolorze):   

 

 

  

 

 

 

 

 
 
 

Wiatromierz od wewnątrz: 

 

 

  

 
 
  
  

 

I gotowa całość: 

  
 
 
 
 
 
  
 

 Poznaliśmy schemat połączenia wszystkich czujników, ich zasady funkcjonowania, budowę, i program który je obsługuje. Program napisany z myślą o module bluetooth, który komunikuje się ze smartfonem i przesyła na niego informacje pogodowe. Poprzez port UART komunikuje się również moduł HC-12, który posiada duży zasięg i również jest prosty w obsłudze. W kolejnej i już ostatniej części zaprezentuję zamontowaną stację i zdam relacje po określonym okresie użytkowania. Wykonam ostatni element układanki czyli czujnik ilości opadów atmosferycznych. 

 

 KOLEJNA CZĘŚĆ: IV