Veri Kaydı ile Hava İstasyonu: 7 Adım (Resimlerle)

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

Bu derste size meteoroloji istasyonu sistemini kendi başınıza nasıl yapacağınızı göstereceğim. Tek ihtiyacınız olan temel elektronik bilgisi, programlama ve biraz zaman.

Bu proje henüz yapım aşamasında. Bu sadece ilk kısım. Yükseltmeler önümüzdeki bir veya iki ay içinde yüklenecektir.

Herhangi bir sorunuz veya sorununuz varsa mail adresimden bana ulaşabilirsiniz: [email protected]. DFRobot tarafından sağlanan bileşenler

öyleyse başlayalım

Adım 1: Malzemeler

Bu proje için neredeyse tüm gerekli malzemeler çevrimiçi mağazadan satın alınabilir: DFRobot

Bu proje için ihtiyacımız olacak:

-Hava durumu istasyonu kiti

-Arduino SD kart modülü

-Hafıza kartı

-Güneş enerjisi yöneticisi

-5V 1A Güneş paneli

-Bazı naylon kablo bağları

-Montaj takımı

-LCD ekran

-Breadboard

-Li-ion piller (Sanyo 3.7V 2250mAh pil kullandım)

-Su geçirmez plastik bağlantı kutusu

-Bazı teller

-Dirençler (2x 10kOhm)

Adım 2: Modüller

Bu proje için iki farklı modül kullandım.

Güneş enerjisi yöneticisi

Bu modül, 3.7V pil, 4.5V - 6V güneş paneli veya USB kablosu olmak üzere iki farklı güç kaynağı ile çalıştırılabilir.

İki farklı çıkışı vardır. Arduino veya başka bir denetleyiciyi beslemek için kullanılabilen 5V USB çıkışı ve farklı modüllere ve sensörlere güç sağlamak için 5V pinler.

Özellikler:

• Solar Giriş Voltajı (SOLAR IN): 4.5V~6V
• Pil Girişi (BAT IN): 3.7V Tek hücreli Li-polimer/Li-ion
• Pil Şarj Akımı (USB/SOLAR IN): 900mA Azami şarj, sabit akım, sabit voltaj üç fazlı şarj
• Şarj Kesme Voltajı (USB/SOLAR IN): 4,2V±1%
• Düzenlenmiş Güç Kaynağı: 5V 1A
• Düzenlenmiş Güç Kaynağı Verimliliği (3.7V BAT IN): %86 @ %50 Yük
• USB/Solar Şarj Verimliliği: %[email protected] 900mA BAT IN

SD modülü

Bu modül Arduino ile tamamen uyumludur. Projenize yığın depolama ve veri kaydı eklemenize olanak tanır.

16GB SD kart ile meteoroloji istasyonundan veri toplamak için kullandım.

Özellikler:

• Standart SD kart ve Micro SD (TF) kart için kartı ayırın
• Flash kart yuvasını seçmek için bir anahtar içerir
• Doğrudan bir Arduino'ya oturur
• Diğer mikrodenetleyicilerle de kullanılabilir

Adım 3: Hava İstasyonu Kiti

Bu projenin ana bileşeni meteoroloji istasyonu kitidir. Arduino'dan 5V ile çalışır veya harici 5V kaynağı da kullanabilirsiniz.

4 pini (5V, GND, TX, RX) vardır. TXD veri bağlantı noktası 9600bps kullanır.

Hava istasyonu kiti şunlardan oluşur:

• Anemometre
• Rüzgar gülü
• Yağmur kovası
• Sensör Kartı
• Paslanmaz çelik sap (30CM)(11.81")
• bileşen paketi

Ölçmek için kullanılabilir:

• Rüzgar hızı
• Rüzgar yönü
• yağış miktarı

Barometrik basıncı da ölçebilen dahili nem ve sıcaklık sensörüne sahiptir.

Anemometre, rüzgar hızını 25 m/s'ye kadar ölçebilir. Rüzgar yönü derece olarak görüntülenir.

Bu kit hakkında daha fazla bilgi ve örnek kod şurada bulunabilir: DFRobot wiki

Adım 4: Hava İstasyonu Kiti Nasıl Birleştirilir

Bu kitin montajı oldukça kolaydır, ancak montaj hakkında daha fazla bilgi için bu kitin nasıl monte edileceğine dair bir eğitim izleyin.

Öğretici: Hava durumu istasyonu kiti nasıl monte edilir

Adım 5: Tedarik ve Barınma

Pil:

Bu proje için 3.7V li-ion piller kullandım. Bu pillerin 5x'inden pil takımı yaptım. Her pil yaklaşık 2250 mAh'ye sahiptir, bu nedenle 5x'lik bir paket paralel bağlandığında yaklaşık 11250 mAh verir.

Bağlantı: Bahsettiğim gibi pilleri paralel bağladım, çünkü paralel olarak orijinal voltajı korursunuz ancak daha fazla pil kapasitesi elde edersiniz. Örneğin: İki adet 3.7V 2000 mAh piliniz varsa ve paralel bağlarsanız 3.7V ve 4000 mAh alırsınız.

Daha yüksek voltaj elde etmek istiyorsanız, bunları seri olarak bağlamanız gerekir. Örneğin: İki adet 3.7V 2000 mAh pili seri olarak bağlarsanız 7, 4V ve 2000 mAh elde edersiniz.

Güneş paneli:

5V 1A güneş paneli kullandım. Bu panelin maksimum 5W çıkış gücü vardır. Çıkış voltajı 6V'a kadar çıkıyor. Paneli bulutlu havada test ettiğimde çıkış voltajı yaklaşık 5.8-5.9V idi.

Ancak bu hava istasyonunu güneş enerjisi ile tam olarak beslemek istiyorsanız, 1 veya 2 güneş paneli ve kurşun-asit pil veya enerji depolamak ve güneş olmadığında istasyonu beslemek için başka bir şey eklemeniz gerekir.

KONUT:

Öyle görünmüyor ama konut bu sistemin en önemli parçalarından biri çünkü hayati bileşenleri dış etkenlerden koruyor.

Bu yüzden su geçirmez plastik bağlantı kutusunu seçiyorum. İçindeki tüm bileşenleri sığdıracak kadar büyük. Yaklaşık 19x15 cm'dir.

Adım 6: Kablolama ve Kodlama

Arduino:

Tüm bileşenler Arduino ile bağlanır.

-SD modülü:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> dijital pin 9
• MISO -> dijital pin 11
• SCK -> dijital pin 12
• SS -> dijital pin 10

Hava istasyonu kurulu:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> Arduino'da RX
• RX -> Arduino'da TX

Pil takımı doğrudan güç yöneticisine bağlanır (3.7V pil girişi). Ayrıca voltaj izleme için pilden Arduino'daki analog pin A0'a bağlantı yaptım.

Güneş paneli direkt bu modüle bağlanır (solar giriş). Güneş paneli de voltaj bölücüye bağlanır. Voltaj bölücü çıkışı Arduino üzerindeki analog pin A1'e bağlanır.

Voltajı kontrol etmek için üzerine lcd ekran bağlayabilmeniz için de bağlantı yaptım. Yani LCD 5V'a bağlı, LCD'den GND ve SDA Arduino'da SDA'ya gidiyor ve SCK piniyle aynı.

Arduino, USB kablosu ile güç yöneticisi modülüne bağlanır.

KOD:

Bu hava istasyonunun kodu DFRobot wiki'de bulunabilir. Ayrıca kodumu tüm yükseltmelerle ekledim.

-Pozisyonunuz için doğru rüzgar yönünü almak istiyorsanız, programdaki derece değerlerini manuel olarak değiştirmeniz gerekir.

Böylece tüm veriler test adlı txt dosyasında saklanır. İsterseniz bu dosyayı yeniden adlandırabilirsiniz. Meteoroloji istasyonundan olası tüm değerleri yazıyorum ve ayrıca akü voltajı ve güneş voltajında yazıyor. Böylece pil tüketiminin nasıl olduğunu görebilirsiniz.

Adım 7: Gerilimi Ölçme ve Test Etme

Projem için akü ve güneş paneli üzerinde voltaj takibi yapmam gerekiyordu.

Aküdeki voltajı izlemek için analog pin kullandım. Arduino'da + pilden analog pin A0'a ve - pilden GND'ye bağladım. Programda voltaj değerini LCD'de görüntülemek için "analogRead" işlevini ve "lcd.print()" işlevini kullandım. Üçüncü resim pil üzerindeki voltajı gösterir. Değerini karşılaştırabilmek için Arduino ile ve ayrıca multimetre ile ölçtüm. Bu iki değer arasındaki fark yaklaşık 0.04V idi.

GÜNEŞ PANELI çıkış voltajı 5V'tan büyük olduğu için voltaj bölücü yapmam gerekiyor. Analog giriş maksimum 5V giriş voltajı alabilir. İki adet 10kOhm dirençle yaptım. Eşit değerde iki direnç kullanılması gerilimi tam olarak yarıya böler. Yani 5V bağlarsanız çıkış voltajı yaklaşık 2,5V olacaktır. Bu voltaj bölücü ilk resimde. LCD ve multimetre üzerindeki voltaj değeri arasındaki fark yaklaşık 0.1-0.2V idi.

Voltaj bölücü çıkışının denklemi: Vout=(Vcc*R2)/R1+R2

Test yapmak

Her şeyi birbirine bağladığımda ve tüm bileşenleri muhafazaya yerleştirdiğimde dış test yapmam gerekiyordu. Bu yüzden, gerçek dış koşullarda nasıl çalışacağını görmek için hava istasyonunu dışarı çıkardım. Bu testin temel amacı, bu test sırasında pillerin nasıl çalışacağını veya ne kadar deşarj olacağını görmekti. Dış sıcaklık test edilirken, dış sıcaklık yaklaşık 1°C ve muhafazanın içinde yaklaşık 4°C idi.

Pil voltajı beş saat içinde 3,58'den yaklaşık 3,47'ye düştü.