Hava İstasyonu: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Küçük konuşmalar sırasında kendinizi hiç rahatsız hissettiniz mi? Hakkında konuşmak (tamam, övünmek) için harika şeylere mi ihtiyacınız var? Peki sizin için bir şeyimiz var! Bu eğitim, kendi hava istasyonunuzu oluşturmanıza ve kullanmanıza izin verecektir. Artık sıcaklık, basınç, nem, rakım ve rüzgar hızıyla ilgili güncellemelerle her türlü garip sessizliği güvenle doldurabilirsiniz. Bu temiz projeyi tamamladığınızda bir daha asla "hava güzel oldu" gibi yumuşak ifadelere başvurmayacaksınız.

Hava istasyonumuz, çeşitli doğal ölçümleri kaydeden ve hepsini aynı SD karta kaydeden farklı sensörlere sahip suya dayanıklı bir kutu içinde tam donanımlıdır. Hava istasyonunu uzaktan çalışabilmesi için kolayca kodlamak için bir Arduino Uno kullanılır. Ek olarak, sisteme bir dizi farklı işlevsellik kazandırmak için herhangi bir sayıda sensör eklenebilir veya sisteme entegre edilebilir. Adafruit'in çeşitli sensörlerini kullanmaya karar verdik: DHT22 Sıcaklık ve Nem sensörü, BMP280 barometrik basınç ve yükseklik sensörü ve anemometre rüzgar hızı sensörü kullandık. Tüm sensörlerimizin birlikte çalışmasını ve SD kartta veri kaydetmesini sağlamak için bazı farklı kodları bir araya getirmenin yanı sıra birkaç kod kitaplığı indirmemiz gerekti. Kütüphanelere bağlantılar kodumuzda yorumlanmıştır.

Adım 1: Materyalleri Toplayın

• Arduino Uno
• protokol
• 9V Pil
• Adafruit Anemometre Rüzgar Hız Sensörü
• Su Geçirmez Muhafaza
• Adafruit BMP280 Barometrik Basınç ve Yükseklik Sensörü
• Adafruit DHT22 Sıcaklık ve Nem Sensörü
• Adafruit Birleştirilmiş Veri Kaydı Kalkanı
• Sıcak tutkal

Bu adımda Arduino'nuzun çalıştığından ve bilgisayarınızdan programlanabildiğinden emin olmak önemlidir. Ayrıca tüm bileşenlerimizi bir protokole lehimledik, ancak sensörü Arduino'ya bağlamak için bir devre tahtası da kullanılabilir. Protokolümüz tüm bağlantılarımızı kalıcı hale getirdi ve bileşenleri yerinden oynatma endişesi olmadan yerleştirmeyi kolaylaştırdı.

2. Adım: Bir Veri Kaydedici Ekleyin

Bu adım kolay peasy. Bu adımı gerçekleştirmek için tek yapmanız gereken veri kaydediciyi yerine oturtmaktır. Arduino Uno'nun tam üstüne sığar.

Veri kaydedicinin verileri gerçekten günlüğe kaydetmesini sağlamak biraz kodlama gerektirir. Kaydedici, verileri, kalkana uyan ve çıkarılıp bir bilgisayara takılabilen bir SD karta kaydeder. Kodun yararlı olan bir özelliği de zaman damgasının kullanılmasıdır. Zaman saati, saniye, dakika ve saate ek olarak günü, ayı ve yılı kaydeder (bataryaya bağlı olduğu sürece). Başladığımızda kodda o zamanı ayarlamak zorundaydık, ancak datalogger, kartındaki pil bağlı olduğu sürece zamanı tutar. Bu, saatin sıfırlanmaması anlamına gelir!

Adım 3: Sıcaklık ve Nem Sensörünü Ayarlayın

1. Sensördeki ilk pimi (kırmızı) Arduino'daki 5V pime bağlayın
2. İkinci pimi (mavi) Arduino'daki dijital bir pime bağlayın (bizimkini pim 6'ya koyarız)
3. Dördüncü pimi (yeşil) Arduino'nun toprağına bağlayın

Adafruit'in kullandığımız sensörü, veri toplamak için Arduino'da yalnızca bir dijital pime ihtiyaç duyuyor. Bu sensör kapasitif bir nem sensörüdür. Bunun anlamı, aralarında gözenekli bir dielektrik malzeme ile ayrılmış iki metal elektrot ile bağıl nemi ölçmesidir. Su gözeneklere girerken, kapasitans değişir. Sensörün sıcaklık algılama kısmı basit bir dirençtir: sıcaklık değiştikçe direnç değişir (termistör olarak adlandırılır). Değişiklik doğrusal olmasa da, veri kaydedici kalkanımız tarafından kaydedilen bir sıcaklık okumasına çevrilebilir.

Adım 4: Basınç ve Yükseklik Sensörünü Ayarlayın

1. Vin pini (kırmızı) Arduino üzerindeki 5V pinine bağlanır
2. İkinci pin hiçbir şeye bağlı değil
3. GND pimi (siyah) Arduino'da toprağa bağlanır
4. SCK pini (sarı) Arduino üzerindeki SCL pinine gider.
5. Beşinci pin bağlı değil
6. SDI pini (mavi) Arduino'nun SDA pinine bağlanır
7. Yedinci pim bağlı değil ve şemada gösterilmemiş

Vin pini sensörün kendisine gelen voltajı düzenler ve 5V girişten 3V'a düşürür. SCK pini veya SPI Clock Pin, sensöre giden bir giriş pinidir. SDI pini pindeki seri veridir ve Arduino'dan gelen bilgiyi sensöre taşır. Arduino ve breadboard kurulum şemasında, resimdeki basınç ve yükseklik sensörü tam olarak kullandığımız model değildi. Bir pin daha azdır, ancak kablolama şekli, gerçek sensörün kablolanma şekliyle tamamen aynıdır. Pimlerin bağlanma şekli, sensör üzerindeki pimleri yansıtır ve sensörün kurulumu için yeterli bir model sağlamalıdır.

Adım 5: Anemometreyi Kurun

1. Anemometreden gelen kırmızı güç hattının Arduino'daki Vin pinine bağlanması gerekiyor
2. Siyah toprak hattı Arduino üzerinde toprağa bağlanmalıdır.
3. Mavi kablo (devremizdeki) A2 pinine bağlandı.

Dikkate alınması gereken önemli bir nokta, anemometrenin çalışması için 7-24V güç gerektirmesidir. Arduino'daki 5V pini onu kesmeyecek. Bu nedenle, Arduino'ya 9V'luk bir pil takılmalıdır. Bu, doğrudan Vin pinine bağlanır ve anemometrenin daha büyük bir güç kaynağından çekmesini sağlar. Anemometre, bir elektrik akımı oluşturarak rüzgar hızını ölçer. Ne kadar hızlı dönerse, o kadar fazla enerji ve dolayısıyla o kadar fazla akım, anemometre kaynakları. Arduino, aldığı elektrik sinyalini rüzgar hızına çevirebilir. Kodladığımız program, rüzgar hızını saatte mil yapmak için gerekli dönüşümü de yapıyor.

Adım 6: Devreyi Kontrol Edin ve Bazı Testleri Çalıştırın

Yukarıdaki resim tamamlanmış devre şemamızdır. Sıcaklık sensörü, kartın ortasındaki beyaz, dört pimli sensördür. Basınç sensörü, sağdaki kırmızı sensör ile temsil edilir. Kullandığımız sensörle tam olarak eşleşmese de soldan sağa doğru hizalarsanız pinler/bağlantılar eşleşecektir (kullandığımız sensörde şemadakinden bir pin daha var). Anemometrenin kabloları, şemada onlara atadığımız renklerle eşleşti. Ayrıca Arduino üzerinde bulunan diyagramın sol alt köşesindeki siyah pil portuna 9V pili ekledik.

Meteoroloji istasyonunu test etmek için sıcaklık ve nem sensöründen nefes almayı deneyin, anemometreyi döndürün ve sıcaklık sensörünün, anemometrenin ve basınç/yükseklik sensörünün veri toplayıp toplamadığını görmek için yüksek bir binanın/tepenin üstünde ve altında verileri alın.. Ölçümlerin doğru şekilde kaydedildiğinden emin olmak için SD kartı çıkarıp bir cihaza takmayı deneyin. Umarım her şey sorunsuz ilerliyordur. Değilse, tüm bağlantılarınızı iki kez kontrol edin. Yedek plan olarak, kodu kontrol etmeyi ve herhangi bir hata yapılıp yapılmadığını görmeyi deneyin.

7. Adım: Tüm Bileşenleri Yerleştirin

Şimdi gerçek bir hava durumu istasyonu gibi görünmesini sağlamanın zamanı geldi. Devremizi ve bileşenlerin çoğunu barındırmak için bir Outdoor Products su geçirmez kutusu kullandık. Kutumuzda zaten bir delici ve lastik contalı bir delik vardı. Bu, sıcaklık sensörünü ve anemometrenin kablolarını kutunun dışında, delicide delinmiş ve epoksi ile kapatılmış bir delikten çalıştırmamıza izin verdi. Basınç sensörünü kutunun içine yerleştirme sorununu çözmek için kutunun en altına küçük delikler açtık ve zemin seviyesinin üzerinde durmasını sağlamak için tabanın her bir köşesine bir yükseltici yerleştirdik.

Anemometreyi ve sıcaklık sensörünü ana devre kartına bağlayan kabloları su geçirmez hale getirmek için tüm bağlantıları yalıtmak için ısıyla daralan bant kullandık. Sıcaklık sensörünü kutunun altına yerleştirdik ve taktık (renkli plastiğin ısıyı tutmasını ve bize yanlış sıcaklık okumaları vermesini istemedik).

Bu tek konut seçeneği değil, ama kesinlikle eğlenceli bir proje için işi halledecek bir seçenek.

Adım 8: Kişisel Küçük Hava İstasyonunuzun Keyfini Çıkarın

Şimdi eğlenceli kısım! Hava durumu istasyonunuzu yanınıza alın, pencerenizin dışına kurun veya başka ne isterseniz yapın. Bir hava balonunda göndermek ister misin? Bir sonraki Eğitilebilir Tablomuza göz atın!