สถานีตรวจอากาศ: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

เคยรู้สึกอึดอัดในระหว่างการพูดคุยเล็ก ๆ หรือไม่? ต้องการสิ่งที่น่าสนใจที่จะพูดคุย (โอเค โม้) เกี่ยวกับ? เรามีสิ่งสำหรับคุณ! บทช่วยสอนนี้จะช่วยให้คุณสร้างและใช้สถานีตรวจอากาศของคุณเองได้ ตอนนี้คุณสามารถเติมความเงียบที่น่าอึดอัดใจด้วยการอัปเดตอุณหภูมิ ความดัน ความชื้น ระดับความสูง และความเร็วลม คุณจะไม่หันไปใช้คำว่า "อากาศดี" อีกต่อไปเมื่อคุณทำโครงการเรียบร้อยนี้เสร็จ

สถานีตรวจอากาศของเรามีอุปกรณ์ครบครันในกล่องกันน้ำที่มีเซ็นเซอร์ต่างๆ ที่บันทึกการวัดตามธรรมชาติต่างๆ และบันทึกไว้ในการ์ด SD เดียวกัน Arduino Uno ใช้เพื่อเขียนโค้ดสถานีตรวจอากาศอย่างง่ายดายเพื่อให้สามารถทำงานได้จากระยะไกล นอกจากนี้ คุณสามารถเพิ่มหรือรวมเซ็นเซอร์จำนวนเท่าใดก็ได้ในระบบเพื่อให้มีฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลาย เราตัดสินใจใช้เซ็นเซอร์ต่างๆ จาก Adafruit: เราใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น DHT22, เซ็นเซอร์ความดันบรรยากาศและความสูง BMP280 และเซ็นเซอร์วัดความเร็วลมของเครื่องวัดความเร็วลม เราต้องดาวน์โหลดไลบรารีโค้ดหลายตัว นอกเหนือจากการรวมโค้ดต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อให้เซ็นเซอร์ทั้งหมดของเราทำงานร่วมกันและบันทึกข้อมูลลงในการ์ด SD ลิงก์ไปยังห้องสมุดมีการแสดงความคิดเห็นในรหัสของเรา

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุ

• Arduino Uno
• โปรโตบอร์ด
• แบตเตอรี่ 9V
• Adafruit Anemometer Wind Speed Sensor
• ตัวเรือนกันน้ำ
• Adafruit BMP280 เซ็นเซอร์ความดันบรรยากาศและระดับความสูง
• Adafruit DHT22 เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น
• Adafruit Assembled Data Logging Shield
• กาวร้อน

เป็นสิ่งสำคัญในขั้นตอนนี้เพื่อให้แน่ใจว่า Arduino ของคุณทำงานและสามารถตั้งโปรแกรมได้จากคอมพิวเตอร์ของคุณ เรายังลงเอยด้วยการบัดกรีส่วนประกอบทั้งหมดของเราเข้ากับโปรโตบอร์ด แต่สามารถใช้เขียงหั่นขนมเพื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์กับ Arduino ได้ โปรโตบอร์ดของเราทำให้การเชื่อมต่อทั้งหมดของเราเป็นไปอย่างถาวรและทำให้ง่ายต่อการจัดวางส่วนประกอบโดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการกระแทกให้หลุดออกจากตำแหน่ง

ขั้นตอนที่ 2: เพิ่ม Data Logger

ขั้นตอนนี้เป็นเรื่องง่าย สิ่งที่คุณต้องทำเพื่อบรรลุขั้นตอนนี้คือสแน็ปเครื่องบันทึกข้อมูลเข้าที่ มันพอดีกับด้านบนของ Arduino Uno

การทำให้ data logger บันทึกข้อมูลได้จริงจำเป็นต้องมีการเข้ารหัส คนตัดไม้บันทึกข้อมูลลงในการ์ด SD ที่พอดีกับเกราะและสามารถถอดและเสียบเข้ากับคอมพิวเตอร์ได้ คุณลักษณะหนึ่งของรหัสที่เป็นประโยชน์คือการใช้การประทับเวลา นาฬิกาบอกเวลาจะบันทึกวัน เดือน และปีนอกเหนือจากวินาที นาที และชั่วโมง (ตราบใดที่ยังต่อกับแบตเตอรี่) เราต้องตั้งเวลานั้นในรหัสเมื่อเราเริ่มต้น แต่เครื่องบันทึกข้อมูลจะเก็บเวลาไว้ตราบเท่าที่แบตเตอรี่บนบอร์ดเชื่อมต่ออยู่ ซึ่งหมายความว่าไม่มีการรีเซ็ตนาฬิกา!

ขั้นตอนที่ 3: ตั้งค่าเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น

1. ต่อพินแรก (สีแดง) บนเซ็นเซอร์เข้ากับพิน 5V บน Arduino
2. เชื่อมต่อพินที่สอง (สีน้ำเงิน) กับพินดิจิทัลบน Arduino (เราใส่ของเราในพิน 6)
3. ต่อพินที่สี่ (สีเขียว) เข้ากับกราวด์ของ Arduino

เซ็นเซอร์จาก Adafruit ที่เราใช้ต้องการเพียงพินดิจิทัลบน Arduino เพื่อรวบรวมข้อมูล เซ็นเซอร์นี้เป็นเซ็นเซอร์ความชื้นแบบ capacitive สิ่งนี้หมายความว่ามันวัดความชื้นสัมพัทธ์ด้วยอิเล็กโทรดโลหะสองอันคั่นด้วยวัสดุไดอิเล็กทริกที่มีรูพรุนระหว่างกัน เมื่อน้ำเข้าสู่รูขุมขน ความจุจะเปลี่ยนไป ส่วนการวัดอุณหภูมิของเซ็นเซอร์นั้นเป็นตัวต้านทานแบบง่าย: ความต้านทานจะเปลี่ยนเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง (เรียกว่าเทอร์มิสเตอร์) แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงจะไม่เป็นเชิงเส้น แต่ก็สามารถแปลเป็นการอ่านอุณหภูมิที่บันทึกโดยตัวป้องกันข้อมูลของเรา

ขั้นตอนที่ 4: ตั้งค่าเซ็นเซอร์ความดันและระดับความสูง

1. ขา Vin (สีแดง) เชื่อมต่อกับขา 5V บน Arduino
2. พินที่สองไม่ได้เชื่อมต่อกับอะไรเลย
3. พิน GND (สีดำ) เชื่อมต่อกับกราวด์บน Arduino
4. หมุด SCK (สีเหลือง) วิ่งไปที่ขา SCL บน Arduino
5. พินที่ห้าไม่ได้เชื่อมต่อ
6. ขา SDI (สีน้ำเงิน) เชื่อมต่อกับขา SDA ของ Arduino
7. พินที่เจ็ดไม่ได้เชื่อมต่อและไม่มีภาพบนไดอะแกรม

พิน Vin ควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเซ็นเซอร์เองและลดระดับจากอินพุต 5V เป็น 3V พิน SCK หรือพินนาฬิกา SPI เป็นพินอินพุตของเซ็นเซอร์ พิน SDI เป็นข้อมูลอนุกรมในพินและนำข้อมูลจาก Arduino ไปยังเซ็นเซอร์ ในไดอะแกรมของการตั้งค่า Arduino และเขียงหั่นขนม เซ็นเซอร์ความดันและความสูงในภาพไม่ใช่รุ่นที่แน่นอนที่เราใช้ มีพินน้อยกว่าหนึ่งพิน แต่วิธีการต่อสายนั้นเหมือนกับวิธีที่เซ็นเซอร์จริงถูกต่อสาย วิธีที่หมุดเชื่อมต่อสะท้อนถึงหมุดบนเซ็นเซอร์ และควรมีรูปแบบที่เพียงพอสำหรับการตั้งค่าเซ็นเซอร์

ขั้นตอนที่ 5: ตั้งค่าเครื่องวัดความเร็วลม

1. สายไฟสีแดงจากเครื่องวัดความเร็วลมจะต้องเชื่อมต่อกับพิน Vin บน Arduino
2. สายกราวด์สีดำควรเชื่อมต่อกับกราวด์บน Arduino
3. สายสีน้ำเงิน (ในวงจรของเรา) เชื่อมต่อกับ A2 pin

สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือเครื่องวัดความเร็วลมต้องใช้พลังงาน 7-24V จึงจะวิ่งได้ พิน 5V บน Arduino จะไม่ตัดมัน ดังนั้นต้องเสียบแบตเตอรี่ 9V เข้ากับ Arduino สิ่งนี้เชื่อมต่อโดยตรงกับพิน Vin และช่วยให้เครื่องวัดความเร็วลมดึงจากแหล่งพลังงานที่ใหญ่กว่า เครื่องวัดความเร็วลมวัดความเร็วลมโดยการสร้างกระแสไฟฟ้า ยิ่งหมุนเร็วเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งมีกระแสลมมากขึ้นเท่านั้น แหล่งของเครื่องวัดความเร็วลม Arduino สามารถแปลสัญญาณไฟฟ้าที่ได้รับเป็นความเร็วลม โปรแกรมที่เราเข้ารหัสยังทำการแปลงที่จำเป็นเพื่อให้ได้ความเร็วลมเป็นไมล์ต่อชั่วโมง

ขั้นตอนที่ 6: ตรวจสอบวงจรและเรียกใช้การทดสอบบางอย่าง

ภาพด้านบนเป็นแผนภาพวงจรที่เสร็จสมบูรณ์ของเรา เซ็นเซอร์อุณหภูมิคือเซ็นเซอร์สี่ขาสีขาวตรงกลางกระดาน เซ็นเซอร์ความดันจะแสดงด้วยเซ็นเซอร์สีแดงทางด้านขวา แม้ว่าจะไม่ตรงกับเซ็นเซอร์ที่เราใช้ทุกประการ แต่หมุด/การเชื่อมต่อจะตรงกันหากคุณจัดตำแหน่งจากซ้ายไปขวา (มีหมุดบนเซ็นเซอร์ที่เราใช้มากกว่าในแผนภาพ) สายไฟของเครื่องวัดความเร็วลมตรงกับสีที่เรากำหนดไว้ในแผนภาพ นอกจากนี้เรายังเพิ่มแบตเตอรี่ 9V ลงในพอร์ตแบตเตอรี่สีดำที่มุมล่างซ้ายของไดอะแกรมบน Arduino

ในการทดสอบสถานีตรวจอากาศ ให้ลองหายใจด้วยเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น หมุนเครื่องวัดความเร็วลม และนำข้อมูลที่ด้านบนและด้านล่างของอาคาร/เนินเขาสูง เพื่อดูว่าเซ็นเซอร์อุณหภูมิ เครื่องวัดความเร็วลม และเซ็นเซอร์ความดัน/ระดับความสูงกำลังรวบรวมข้อมูลหรือไม่. ลองถอดการ์ด SD ออกและเสียบเข้ากับอุปกรณ์เพื่อให้แน่ใจว่ามีการบันทึกการวัดอย่างถูกต้อง หวังว่าทุกอย่างจะดำเนินไปอย่างราบรื่น หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ตรวจสอบการเชื่อมต่อทั้งหมดของคุณอีกครั้ง สำหรับแผนสำรอง ให้ลองตรวจสอบรหัสและดูว่ามีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นหรือไม่

ขั้นตอนที่ 7: จัดเก็บส่วนประกอบทั้งหมด

ถึงเวลาที่จะทำให้ดูเหมือนสถานีตรวจอากาศของจริงแล้ว เราใช้กล่องกันน้ำสำหรับ Outdoor Products เพื่อติดตั้งวงจรและส่วนประกอบส่วนใหญ่ของเรา กล่องของเรามีรูด้านข้างพร้อมรูเจาะและปะเก็นยางอยู่แล้ว สิ่งนี้ทำให้เราสามารถเรียกใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิและสายไฟของเครื่องวัดความเร็วลมนอกกล่องผ่านรูที่เจาะเข้าไปในเครื่องเจาะและปิดผนึกด้วยอีพ็อกซี่ เพื่อแก้ปัญหาเรื่องที่อยู่อาศัยของเซ็นเซอร์ความดันภายในกล่อง เราเจาะรูเล็กๆ ที่ด้านล่างสุดของกล่องแล้ววางตัวยกที่มุมแต่ละด้านของด้านล่างเพื่อให้อยู่เหนือระดับพื้นดิน

ในการกันน้ำสายไฟที่เชื่อมต่อเครื่องวัดความเร็วลมและเซ็นเซอร์อุณหภูมิกับแผงวงจรหลัก เราใช้เทปหดแบบใช้ความร้อนเพื่อปิดผนึกการเชื่อมต่อใดๆ เราใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิใต้กล่องและติดตั้ง (เราแค่ไม่ต้องการให้พลาสติกที่ย้อมสีเพื่อดักจับความร้อนและให้ค่าอุณหภูมิที่ผิดพลาด)

นี่ไม่ใช่ตัวเลือกที่อยู่อาศัยเพียงอย่างเดียว แต่เป็นทางเลือกหนึ่งที่จะทำให้โครงการสนุก ๆ สำเร็จลุล่วงได้อย่างแน่นอน

ขั้นตอนที่ 8: เพลิดเพลินกับสถานีตรวจอากาศส่วนตัวของคุณ

ตอนนี้เป็นส่วนที่สนุก! นำสถานีตรวจอากาศไปกับคุณ ตั้งไว้นอกหน้าต่าง หรือทำอย่างอื่นตามที่คุณต้องการ ต้องการส่งในบอลลูนอากาศหรือไม่? ตรวจสอบคำแนะนำต่อไปของเรา!