สถานีตรวจอากาศแบบกราฟิก: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

อยากมีสถานีตรวจอากาศแบบกราฟิกเสมอหรือไม่? และด้วยเซ็นเซอร์ที่แม่นยำ? บางทีโครงการนี้อาจเป็นบางอย่างสำหรับคุณ ด้วยสถานีตรวจอากาศนี้ คุณจะเห็นว่าสภาพอากาศ "กำลังทำอะไร" เช่น อุณหภูมิอาจสูงขึ้นหรือลดลง จากเทอร์โมมิเตอร์ปกติจะไม่สามารถดูประวัติอุณหภูมิได้ ด้วยสถานีตรวจอากาศนี้ คุณจะมีประวัติ 26 ชั่วโมง แสดงมากกว่า 320 พิกเซลของจอแสดงผล TFT ทุกๆ 5 นาทีจะมีการเพิ่มพิกเซลลงในกราฟ ซึ่งจะทำให้คุณสามารถดูได้ว่าพิกเซลนั้นมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นหรือลดลง ใช้สำหรับอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ และ CO2 ในสีต่างๆ อุณหภูมิภายนอกรวมแบบไร้สายด้วย ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถ "ทำนาย" สภาพอากาศโดยพิจารณาจากสิ่งที่ความกดอากาศกำลังทำ

สถานีตรวจอากาศทั่วไปมีเซ็นเซอร์ที่ไม่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น สำหรับอุณหภูมิ ปกติจะมีความแม่นยำ +/- 2 องศา สำหรับสถานีตรวจอากาศนี้ใช้เซ็นเซอร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ HDC1080 มีความแม่นยำ +/- 0.2 องศาซึ่งดีกว่ามาก เช่นเดียวกับความชื้นและความดันอากาศ

ที่ด้านบนของจอแสดงผล TFT การวัดของเซ็นเซอร์จะแสดงและรีเฟรชทุกๆ 5 วินาที การวัดเหล่านี้ยังสามารถใช้ได้ผ่าน RS232

คุณสมบัติหลัก:

• กราฟสีต่างๆ เพื่อระบุเทรนด์
• เซ็นเซอร์ที่แม่นยำสำหรับอุณหภูมิ ความชื้น และความดันอากาศ
• ข้อมูลการสอบเทียบจากโรงงานและอุณหภูมิเซ็นเซอร์จะถูกอ่านจากเซ็นเซอร์หากเป็นไปได้ และนำไปใช้กับโค้ดเพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยำที่สุด
• อุณหภูมิมีอยู่ในเซลเซียส (ค่าเริ่มต้น) หรือฟาเรนไฮต์
• อุณหภูมิภายนอกผ่านโมดูลไร้สาย (อุปกรณ์เสริม)
• อินเทอร์เฟซ RS232 สำหรับการตรวจสอบระยะไกล
• การออกแบบขนาดเล็กที่ดี (แม้แต่ภรรยาของฉันก็ทนได้ในห้องนั่งเล่นของเรา;-)

ฉันหวังว่าคุณจะสนุกกับการตรวจสอบสภาพอากาศเช่นเดียวกับฉัน !

ขั้นตอนที่ 1: อะไหล่

1 x โมดูล TFT 2.8 นิ้วไม่มีแผงสัมผัส ILI9341 ไดรฟ์ IC 240 (RGB) * 320 SPI Interface

1 x Microchip 18f26k22 ไมโครคอนโทรลเลอร์ 28-PIN PDIP

1 x โมดูล HDC1080, GY-213V-HDC1080 เซ็นเซอร์ความชื้นแบบดิจิตอลความแม่นยำสูงพร้อมเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

1 x GY-63 MS5611 ความสูงบรรยากาศความละเอียดสูง เซนเซอร์ โมดูล IIC / SPI

1 x MH-Z19 อินฟราเรด co2 เซ็นเซอร์สำหรับ co2 monitor

1 x (อุปกรณ์เสริม) โมดูลไร้สาย NRF24L01+PA+LNA (พร้อมเสาอากาศ)

1 x 5V ถึง 3.3V DC-DC Step Down Power Supply โมดูลบั๊ก AMS1117 800MA

1 x ตัวเก็บประจุเซรามิก 100nF

2 x แผ่นอะคริลิคหนา 6*12 ซม. หนา 5 มม. หรือ 100*100 มม. หนา 2 มม

1 x ขั้วต่อ Micro USB เบาะนั่ง 5 พิน แจ็ค Micro usb ขา DIP4 สี่ขา การใส่แผ่นที่นั่ง ขั้วต่อ mini usb

1 x Black Universal โทรศัพท์ Android Micro USB EU Plug Travel AC Wall Charger Adapter สำหรับโทรศัพท์ Android

1 x PCB สองด้าน

สเปเซอร์/สกรูไนลอน M3 บางตัว

-

สำหรับอุณหภูมิภายนอก (ไม่จำเป็น)

1 x Microchip 16f886 ไมโครคอนโทรลเลอร์ 28-pin PDIP

1 x กันน้ำ DS18b20 เซ็นเซอร์อุณหภูมิโพรบวัดอุณหภูมิแพคเกจสแตนเลส -100cmwire

ตัวต้านทาน 1 x 4k7

1 x NRF24L01+ โมดูลไร้สาย

1 x ตัวเก็บประจุเซรามิก 100nF

1 x เขียงหั่นขนม PCB ต้นแบบ

1 x 85x58x33 มม. ฝาครอบกันน้ำแบบใสพลาสติกสายอิเล็กทรอนิกส์โครงการกล่องเคส

1 x พลาสติก แบตเตอรี่ เคส ที่ใส่กล่องเก็บของพร้อมสายไฟสำหรับ 2 X AA 3.0V 2AA

แบตเตอรี่ AA 2 ก้อน

ขั้นตอนที่ 2: PCB

ฉันใช้ PCB สองด้านสำหรับโครงการนี้ ไฟล์ Gerber พร้อมใช้งาน PCB นี้พอดีกับด้านหลังของจอแสดงผล TFT เซ็นเซอร์อุณหภูมิติดตั้งที่ด้านหลังเพื่อป้องกันความร้อนจากวงจร เชื่อมต่อ NRF24L01+ ด้วยวิธีต่อไปนี้กับไมโครคอนโทรลเลอร์:

ขา 2 - CSN ของ NRF24L01+

พิน 8 – GND ของ NRF24L01+

พิน 9 - CE ของ NRF24L01+

ขา 22 - SCK ของ NRF24L01+

ขา 23 - MISO ของ NRF24L01+

ขา 24 - MOSI ของ NRF24L01+

ขา 20 – VCC ของ NRF24L01+

n.c - IRQ ของ NRF24L01+

ขั้นตอนที่ 3: อุณหภูมิภายนอก

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 16f886 ใช้สำหรับอ่านเซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 ทุกๆ 5 นาที อุณหภูมินี้จะถูกส่งผ่านโมดูลไร้สาย NRF24L01+ บอร์ดทดลอง PCB ต้นแบบก็เพียงพอแล้วที่นี่ ใช้การกำหนดค่าพินไมโครคอนโทรลเลอร์ต่อไปนี้:

ขา 2 - CSN ของ NRF24L01+

พิน 8 - GND

พิน 9 - CE ของ NRF24L01+

ขา 14 - SCK ของ NRF24L01+

ขา 15 - MISO ของ NRF24L01+

ขา 16 - MOSI ของ NRF24L01+

พิน 20 - +3 โวลต์ของแบตเตอรี่ AA

ขา 21 - IRQ ของ NRF24L01+

พิน 22 - ข้อมูล DS18B20 (ใช้ตัวต้านทาน 4k7 เมื่อดึงขึ้น)

ขั้นตอนที่ 4: เอาต์พุต RS232

ทุกๆ 5 วินาที จะมีการวัดค่าผ่าน RS232 ที่พิน 27 (9600 บอด) คุณสามารถเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซนี้กับคอมพิวเตอร์ของคุณและใช้โปรแกรมเทอร์มินัล (เช่น Putty) เพื่อรับข้อมูล อนุญาตให้คุณใช้การวัดเพื่อวัตถุประสงค์อื่น

ขั้นตอนที่ 5: รหัส

เซ็นเซอร์ที่ใช้ในโครงการนี้ใช้อินเทอร์เฟซต่างๆ ของไมโครคอนโทรลเลอร์ 18f26k22 อินเทอร์เฟซอนุกรมแรกที่ใช้โดยเซ็นเซอร์ CO2 MH-Z19 อินเทอร์เฟซนี้ถูกตั้งค่าเป็น 9600 บอด อินเทอร์เฟซแบบอนุกรมที่สองของไมโครคอนโทรลเลอร์นี้ใช้สำหรับวัดค่าเซ็นเซอร์ที่พิน 27 ทุกๆ 5 วินาที คุณจึงสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของคุณได้ (ตั้งค่าไว้ที่ 9600 บอด) เซ็นเซอร์อุณหภูมิ/ความชื้น HDC1080 และเซ็นเซอร์ความดันอากาศ MS5611 ทำงานบนอินเทอร์เฟซ i2c จอแสดงผล TFT และโมดูลไร้สาย NRF24L01+ ทำงานบนอินเทอร์เฟซ SPI เดียวกันกับที่กำหนดค่าไว้ที่ 8 Mhz ไมโครคอนโทรลเลอร์ 18f26k22 ถูกตั้งค่าเป็น 64 Mhz โดยค่าเริ่มต้น อุณหภูมิจะอยู่ในหน่วยเซลเซียส โดยการเชื่อมต่อพิน 21 กับกราวด์ คุณจะได้อุณหภูมิเป็นฟาเรนไฮต์ ขอบคุณ Achim Döbler สำหรับไลบรารีกราฟิก µGUI และ Harry W (1 และ0) สำหรับโซลูชัน 64 บิตของเขา

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 16f886 ใช้สำหรับวัดอุณหภูมิภายนอก เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 จะอ่านทุก 5 นาที (ใช้โปรโตคอลแบบสายเดียวที่นี่) และส่งผ่านอินเทอร์เฟซ SPI ผ่านโมดูลไร้สาย NRF24L01+ ส่วนใหญ่ไมโครคอนโทรลเลอร์นี้จะอยู่ในโหมดพลังงานต่ำเพื่อประหยัดแบตเตอรี่ แน่นอนว่ายังรองรับอุณหภูมิติดลบอีกด้วย หากไม่ได้ใช้คุณสมบัติอุณหภูมิภายนอก คุณลักษณะนี้จะไม่ปรากฏบนหน้าจอ TFT ดังนั้นจึงเป็นตัวเลือก

สำหรับการเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ 18f26k22 และ 16f886 คุณต้องมีโปรแกรมเมอร์ pickit3 คุณสามารถใช้ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรม Microchip IPE ได้ฟรี (อย่าลืมตั้งค่า VDD เป็น 3.0 โวลต์ และทำเครื่องหมายในช่อง "วงจรเป้าหมายพลังงานจากเครื่องมือ" ที่ "ตัวเลือก ICSP" ที่เมนู "พลังงาน")

ขั้นตอนที่ 6: Timelaps Impression

การแสดงผลแบบไทม์แลปส์ว่าการเฝ้าติดตามสภาพอากาศประมาณ 15 ชั่วโมงเป็นอย่างไร หมอกควันสีขาวบนจอแสดงผลไม่มีอยู่จริง

• อุณหภูมิภายในเป็นสีแดง
• อุณหภูมิภายนอกเป็นสีส้ม
• ความชื้นในสีน้ำเงิน
• เป็นสีเขียว ความกดอากาศ
• ในสีเหลือง co2

ขั้นตอนที่ 7: สนุก

สนุกกับโครงการนี้ !!

แต่โดยหลักการแล้ว มันค่อนข้างผิดที่จะลองสร้างทฤษฎีเกี่ยวกับขนาดที่สังเกตได้เพียงอย่างเดียว ในความเป็นจริงสิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้น เป็นทฤษฎีที่กำหนดสิ่งที่เราสามารถสังเกตได้

~ Albert Einstein ในสาขาฟิสิกส์และอื่น ๆ ของ Werner Heisenberg p. 63