Düşük Güçlü Hava İstasyonu: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Şimdi üçüncü versiyonunda ve iki yıldan fazla bir süredir test edilen hava istasyonum, daha iyi düşük güç performansı ve veri aktarımı güvenilirliği için yükseltiliyor.

Güç tüketimi - Aralık ve Ocak dışındaki aylarda sorun değil, ancak bu çok karanlık aylarda güneş paneli 40 Watt olarak derecelendirilmiş olmasına rağmen sistemin talebini karşılayamadı … ve talebin çoğu verileri doğrudan interweb'lere ileten 2G FONA GPRS modülü.

Bir sonraki sorun FONA GPRS modülünün kendisinde veya daha büyük olasılıkla cep telefonu şebekesindeydi. Cihaz haftalarca/aylarca mükemmel çalışır, ancak daha sonra görünürde bir sebep olmadan aniden durur. Görünüşe göre ağ, kabul edilmezse cihazın ağdan başlatılmasına neden olan bir tür 'sistem güncelleme bilgisi' göndermeye çalışıyor, bu nedenle GPRS, veri iletimi için gerçekten bakım gerektirmeyen bir çözüm değil. Yazık çünkü işe yaradığında gerçekten güzel çalıştı.

Bu yükseltme, verileri bir Raspberry Pi yerel sunucusuna göndermek için düşük güçlü LoRa protokolünü kullanır ve bu sunucu daha sonra onu interweb'lere gönderir. Bu şekilde, hava istasyonunun kendisi bir güneş panelinde düşük güçte olabilir ve işlemin 'ağır kaldırma' kısmı, şebeke gücü üzerinde WIFI menzili içinde bir yerde yapılır. Tabii ki, menzil içinde halka açık bir LoRa ağ geçidiniz varsa, Raspberry Pi gerekli olmaz.

SMD bileşenlerinin tümü (1206) oldukça büyük olduğundan ve PCB üzerindeki her şey %100 çalıştığından, hava istasyonu PCB'sini oluşturmak kolaydır. Bazı bileşenler, yani üflemeli çalgılar oldukça pahalıdır ancak bazen Ebay'de ikinci el bulunabilir.

Adım 1: Bileşenler

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

Raspberry Pi (yerel LoRa ağ geçidi mevcudiyetine bağlı olarak isteğe bağlı) ………… 1 /

Basınç, nem, sıcaklık ve yükseklik için BME280 ………………………….. 1 /

RJ 25 konektörü 477-387 …………………………………………………………………… 1

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

Bipleyici 754-2053 ……………………………… 1 /

Shottky diyot (1206) …………………………………… 2 adet

R1K restoratörleri …………………………………… 3 adet

R4.7K direnç ………………………………… 1 adet

C100nF kondansatör …………………………….. 3 adet

R100K ………………………………………… 1 adet

R10K ………………………………………….. 4 adet

C1uF …………………………………………… 1

C0.33uF ………………………………………… 1

R100 ………………………………………….. 1 adet

R0 …………………………………………….. 1 /

Dallas DS18B20 sıcaklık probu ………… 1 adet

PCB …………………………………………………… 1 adet

Yağmur göstergesi ……………………………………………. 1

Toprak probu ……………………………………… 1 / (kendin yap probu için adım 6'ya bakın)

A100LK anemometre ………………………….. 1 adet

W200P rüzgar gülü ………………………………..1 adet

Adım 2: Nasıl Çalışır?

Sensörlerin sıcaklık, nem ve basınç gibi şeyler için çalışmasını sağlamak yeterince kolaydır, ancak tüm kodlar bu blogda yer almasına rağmen diğerlerinden bazıları oldukça zordur.

1. Yağmur göstergesi bir "kesintide" ve bir değişiklik algılandığında çalışır. Yağmur alete girer ve bir ucu dolduğunda sallanan bir tahterevallinin üzerine damlar ve üzerinden geçerken manyetik sensörü iki kez tetikler. Yağmur sensörü her şeyden önce gelir ve veri aktarılsa bile çalışır.

2. Anemometre, frekansı hızına bağlı olan düşük güçlü bir darbe göndererek çalışır. En şiddetli rüzgarları yakalamak için saniyede bir kayıt yapması gerekse bile, kodlaması çok basittir ve çok az güç kullanır. Kod, kayıt oturumu sırasında ortalama rüzgar hızının ve maksimum rüzgarın sürekli bir notunu tutar.

3. İlk bakışta rüzgar gülü kodlaması kolay olsa da, incelikler keşfedildikten sonra çok daha karmaşıktır. Özünde, bu sadece çok düşük bir tork potansiyometresidir, ancak ondan okuma alma sorunu, kuzey yönü etrafında kısa bir 'ölü bölgeye' sahip olması gerçeğiyle birleşir. Kuzeye yakın tuhaf okumaları önlemek için aşağı çekme dirençlerine ve kapasitörlere ihtiyaç duyar ve bu da okumalarda doğrusal olmayanlığa neden olur. Ayrıca, okumalar kutupsal olduğundan, normal ortalama ortalama hesaplamaları mümkün değildir ve bu nedenle, yaklaşık 360 sayıdan oluşan büyük bir dizi oluşturmayı içeren daha karmaşık modun hesaplanması gerekir! …. Ve bu onun sonu değil…. Sensörün kuzeyin her iki tarafındaki çeyrek daire içindeymiş gibi hangi çeyreği gösterdiğine özellikle dikkat edilmelidir, mod farklı şekilde ele alınmalıdır.

4. Toprak nemi basit bir iletkenlik probudur, ancak enerji tasarrufu sağlamak ve korozyonu önlemek için Arduino'nun yedek dijital pinlerinden biri ile çok hızlı bir şekilde darbelenir.

5. Sistem, Arduino'dan Raspberry Pi'ye (veya LoRa ağ geçidine) veri gönderir, ancak aynı zamanda, tüm çeşitli sayaçları ve ortalamaları sıfırlamadan önce verileri düzgün bir şekilde aldığını doğrulamak için alıcıdan bir 'geri arama' gerekir. taze okuma seti. Bir kayıt oturumu, her biri yaklaşık 5 dakika olabilir, bundan sonra Arduino verileri göndermeye çalışır. Veriler bozulursa veya internet bağlantısı yoksa, kayıt oturumu, geri aramanın başarılı olduğunu gösterene kadar uzatılır. Bu şekilde, maksimum rüzgar veya yağmur ölçümü kaçırılmayacak.

6. Bu blogun kapsamı dışında olsa da, bir kez internet sunucusunda (bu, Ipswich, İngiltere'de bulunan büyük bir bilgisayardır), veriler daha sonra basit PHP betikleri kullanılarak erişilebilen bir MySQL veritabanında birleştirilir. Son kullanıcı, Amcharts'ın tescilli Java yazılımı sayesinde süslü kadranlarda ve grafiklerde görüntülenen verileri de görebilir. Ardından 'son sonuç' burada görülebilir:

www.goatindustries.co.uk/weather2/

3. Adım: Dosyalar

Tüm Arduino, Raspberry Pi kod dosyaları ve 'Design Spark' yazılımı üzerinde PCB oluşturma dosyası burada Github deposunda bulunur:

github.com/paddygoat/Weather-Station

Adım 4: PCB'nin Doldurulması

SMD bileşenlerini lehimlemek için şablon gerekmez - PCB pedlerine biraz lehim sürün ve bileşenleri cımbızla yerleştirin. Bileşenler, her şeyi gözle yapacak kadar büyüktür ve lehimin dağınık görünmesi veya bileşenlerin biraz merkezden uzak olması önemli değildir.

PCB'yi ekmek kızartma makinesine yerleştirin ve sıcaklıkları izlemek için K tipi termometre probu kullanarak 240 °C'ye ısıtın. 240 derecede 30 saniye bekledikten sonra fırını kapatın ve ısısının çıkması için kapağını açın.

Artık bileşenlerin geri kalanı elle lehimlenebilir.

Bir PCB satın almak istiyorsanız, sıkıştırılmış gerber dosyalarını buradan indirin:

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

ve bunları buradan JLC'ye yükleyin:

100 x 100 mm kart boyutunu seçin ve tüm varsayılanları kullanın. Maliyet 10 pano için 2 $ + posta ücretidir.

5. Adım: Dağıtım

Hava istasyonu, gergi kabloları olan uzun bir direğe nefesli çalgılar ile bir alanın ortasına yerleştirilmiştir. Dağıtımın ayrıntıları burada verilmiştir:

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

Adım 6: Önceki Çalışma

Bu talimat, önceki yedi projede geliştirme geçmişi olan devam eden projenin en son aşamasıdır:

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…