Weerstation: 8 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Voel je je wel eens ongemakkelijk tijdens small talk? Leuke dingen nodig om over te praten (oké, opscheppen)? Dan hebben wij iets voor jou! Met deze tutorial kun je je eigen weerstation bouwen en gebruiken. Nu kunt u vol vertrouwen elke ongemakkelijke stilte opvullen met updates over de temperatuur, druk, vochtigheid, hoogte en windsnelheid. Nooit meer zul je je toevlucht nemen tot het saaie "weather is been nice" als je dit mooie project eenmaal hebt voltooid.

Ons weerstation is volledig uitgerust in een waterbestendige doos met verschillende sensoren die verschillende natuurlijke metingen registreren en allemaal op dezelfde SD-kaart opslaan. Een Arduino Uno wordt gebruikt om het weerstation eenvoudig te coderen zodat het op afstand kan werken. Bovendien kan een willekeurig aantal sensoren worden toegevoegd of geïntegreerd in het systeem om het een scala aan verschillende functionaliteiten te geven. We besloten verschillende sensoren van Adafruit te gebruiken: we gebruikten een DHT22 temperatuur- en vochtigheidssensor, een BMP280 luchtdruk- en hoogtesensor en een anemometer-windsnelheidssensor. We moesten verschillende codebibliotheken downloaden naast het samenstellen van een aantal verschillende codes om al onze sensoren samen te laten werken en gegevens op de SD-kaart te loggen. De links naar de bibliotheken worden becommentarieerd in onze code.

Stap 1: Verzamel materialen

• Arduino Uno
• Protobord
• 9V batterij
• Adafruit Anemometer Windsnelheidssensor
• Waterdichte behuizing
• Adafruit BMP280 Luchtdruk- en hoogtesensor
• Adafruit DHT22 temperatuur- en vochtigheidssensor
• Adafruit Assembled Data Logging Shield
• Hete lijm

Het is bij deze stap belangrijk om ervoor te zorgen dat uw Arduino werkt en vanaf uw computer kan worden geprogrammeerd. We hebben uiteindelijk ook al onze componenten op een protoboard gesoldeerd, maar een breadboard kan ook worden gebruikt om de sensor op de Arduino aan te sluiten. Ons protoboard maakte al onze verbindingen permanent en maakte het gemakkelijker om de componenten te huisvesten zonder dat je je zorgen hoefde te maken dat ze op hun plaats zouden schuiven.

Stap 2: Voeg een datalogger toe

Deze stap is easy peasy. Het enige dat u hoeft te doen om deze stap te voltooien, is de datalogger op zijn plaats te klikken. Hij past precies op de Arduino Uno.

Om de datalogger daadwerkelijk gegevens te laten loggen, is enige codering vereist. De logger registreert de gegevens op een SD-kaart die in het schild past en kan worden verwijderd en op een computer worden aangesloten. Een handig kenmerk van de code is het gebruik van de tijdstempel. De prikklok registreert de dag, maand en jaar naast de seconde, minuut en uur (zolang hij is aangesloten op de batterij). We moesten die tijd in de code instellen toen we begonnen, maar de datalogger houdt de tijd bij zolang de batterij op het bord is aangesloten. Dit betekent geen resetten van de klok!

Stap 3: Stel de temperatuur- en vochtigheidssensor in

1. Verbind de eerste pin (rood) op de sensor met de 5V pin op de Arduino
2. Sluit de tweede pin (blauw) aan op een digitale pin op de Arduino (we zetten de onze in pin 6)
3. Sluit de vierde pin (groen) aan op de grond van de Arduino

De sensor van Adafruit die we gebruikten heeft maar één digitale pin op de Arduino nodig om data te verzamelen. Deze sensor is een capacitieve vochtigheidssensor. Dit betekent dat het de relatieve vochtigheid meet met twee metalen elektroden gescheiden door een poreus diëlektrisch materiaal ertussen. Als water de poriën binnendringt, verandert de capaciteit. Het temperatuurgevoelige gedeelte van de sensor is een eenvoudige weerstand: de weerstand verandert als de temperatuur verandert (een thermistor genoemd). Hoewel de verandering niet-lineair is, kan deze worden vertaald in een temperatuurmeting die wordt geregistreerd door ons dataloggerschild.

Stap 4: Stel de druk- en hoogtesensor in

1. De Vin-pin (rood) wordt verbonden met de 5V-pin op de Arduino
2. De tweede pin is nergens mee verbonden
3. De GND-pin (zwart) is verbonden met de grond op de Arduino
4. De SCK-pin (geel) loopt naar de SCL-pin op de Arduino
5. De vijfde pin is niet aangesloten
6. De SDI-pin (blauw) is verbonden met de SDA-pin van de Arduino
7. De zevende pin is niet aangesloten en staat niet op het diagram afgebeeld

De Vin-pin regelt de spanning naar de sensor zelf en brengt deze van 5V-ingang naar 3V. De SCK-pin, of de SPI Clock Pin, is een invoerpin naar de sensor. De SDI-pin is de seriële data in pin en draagt de informatie van de Arduino naar de sensor. In het diagram van de Arduino- en breadboard-opstelling was de afgebeelde druk- en hoogtesensor niet het exacte model dat we gebruikten. Er is één pin minder, maar de manier waarop deze is aangesloten, is exact dezelfde als de manier waarop de eigenlijke sensor was aangesloten. De manier waarop de pinnen zijn aangesloten, weerspiegelt de pinnen op de sensor en zou een geschikt model moeten zijn voor de opstelling van de sensor.

Stap 5: de windmeter instellen

1. De rode stroomlijn van de anemometer moet worden aangesloten op de Vin-pin op de Arduino
2. De zwarte aardelijn moet worden aangesloten op de aarde op de Arduino
3. De blauwe draad (in ons circuit) was verbonden met de A2-pin

Een belangrijk ding om te overwegen is dat de anemometer 7-24V stroom nodig heeft om te werken. De 5V-pin op de Arduino gaat het gewoon niet redden. Er moet dus een 9V-batterij op de Arduino worden aangesloten. Dit maakt rechtstreeks verbinding met de Vin-pin en stelt de anemometer in staat om te putten uit een grotere stroombron. De anemometer meet de windsnelheid door een elektrische stroom op te wekken. Hoe sneller hij draait, hoe meer energie, en dus hoe meer stroom, de windmeterbronnen. De Arduino kan het ontvangen elektrische signaal vertalen naar een windsnelheid. Het door ons gecodeerde programma doet ook de nodige conversie om de windsnelheid in mijlen per uur te krijgen.

Stap 6: Controleer het circuit en voer enkele tests uit

Hierboven afgebeeld is ons voltooide schakelschema. De temperatuursensor is de witte, vierpins sensor in het midden van het bord. De druksensor wordt weergegeven door de rode sensor aan de rechterkant. Hoewel het niet exact overeenkomt met de sensor die we hebben gebruikt, komen de pinnen/verbindingen overeen als je ze van links naar rechts uitlijnt (er is nog een pin op de sensor die we hebben gebruikt dan in het diagram). De draden van de windmeter kwamen overeen met de kleuren die we ze in het diagram hadden toegewezen. Daarnaast hebben we de 9V-batterij toegevoegd aan de zwarte batterijpoort in de linkerbenedenhoek van het diagram op de Arduino.

Om het weerstation te testen, ademt u op de temperatuur- en vochtigheidssensor, draait u aan de windmeter en neemt u gegevens op aan de boven- en onderkant van een hoog gebouw/heuvel om te zien of de temperatuursensor, windmeter en druk-/hoogtesensor gegevens verzamelen. Probeer de SD-kaart eruit te halen en in een apparaat aan te sluiten om er zeker van te zijn dat de metingen correct zijn vastgelegd. Hopelijk loopt alles soepel. Als dat niet het geval is, controleert u al uw verbindingen. Probeer als back-upplan de code te controleren en te kijken of er fouten zijn gemaakt.

Stap 7: huis alle componenten

Dit is het moment om het eruit te laten zien als een echt weerstation. We hebben een waterdichte doos van Outdoor Products gebruikt om ons circuit en de meeste componenten te huisvesten. Onze doos had al een gat in de zijkant met een penetrator en een rubberen pakking. Dit stelde ons in staat om de temperatuursensor en de draden van de windmeter buiten de doos door een gat te leiden dat in de penetrator was geboord en verzegeld met epoxy. Om het probleem van het huisvesten van de druksensor in de doos op te lossen, hebben we kleine gaatjes in de bodem van de doos geboord en een verhoging op elke hoek van de bodem geplaatst om hem boven het grondniveau te houden.

Om de draden die de windmeter en temperatuursensor met de hoofdprintplaat verbinden waterdicht te maken, hebben we krimpkous gebruikt om alle verbindingen af te dichten. We hebben de temperatuursensor onder de doos laten lopen en deze bevestigd (we wilden gewoon niet dat het getinte plastic warmte vast zou houden en ons valse temperatuurmetingen zou geven).

Dit is niet de enige huisvestingsoptie, maar het is zeker een die de klus zal klaren voor een leuk project.

Stap 8: Geniet van je persoonlijke kleine weerstation

Nu is het leuke gedeelte! Neem je weerstation mee, zet het buiten je raam of doe wat je maar wilt. Wil je het opsturen in een weerballon? Bekijk onze volgende Instructable!