محطة الطقس: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

هل شعرت يومًا بعدم الارتياح أثناء المحادثات القصيرة؟ هل تحتاج إلى أشياء رائعة للتحدث عنها (حسنًا ، تفاخر)؟ حسنًا ، لدينا الشيء لك! سيسمح لك هذا البرنامج التعليمي ببناء واستخدام محطة الطقس الخاصة بك. الآن يمكنك بثقة ملء أي صمت محرج بتحديثات درجة الحرارة والضغط والرطوبة والارتفاع وسرعة الرياح. لن تلجأ أبدًا إلى اللطيف ، "كان الطقس لطيفًا" بمجرد إكمال هذا المشروع الأنيق.

محطة الطقس الخاصة بنا مجهزة بالكامل بصندوق مقاوم للماء بأجهزة استشعار مختلفة تسجل مختلف القياسات الطبيعية وتحفظها جميعًا في نفس بطاقة SD. يتم استخدام Arduino Uno لترميز محطة الطقس بسهولة بحيث يمكنها العمل عن بُعد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إضافة أي عدد من أجهزة الاستشعار أو دمجها في النظام لمنحه مجموعة من الوظائف المختلفة. قررنا استخدام مستشعرات مختلفة من Adafruit: استخدمنا مستشعر درجة الحرارة والرطوبة DHT22 ، ومستشعر الضغط والارتفاع BMP280 ، ومستشعر سرعة الرياح مقياس شدة الريح. كان علينا تنزيل العديد من مكتبات الأكواد بالإضافة إلى تجميع بعض الرموز المختلفة معًا لجعل جميع أجهزة الاستشعار لدينا تعمل معًا وتسجيل البيانات على بطاقة SD. تم التعليق على روابط المكتبات في الكود الخاص بنا.

الخطوة 1: اجمع المواد

• اردوينو اونو
• بروتوبورد
• بطارية 9 فولت
• مستشعر سرعة الرياح بجهاز Adafruit لقياس شدة الريح
• الإسكان مقاوم للماء
• مستشعر الضغط الجوي والارتفاع Adafruit BMP280
• مستشعر درجة الحرارة والرطوبة Adafruit DHT22
• درع تسجيل البيانات المُجمَّع من Adafruit
• الغراء الساخن

من المهم في هذه الخطوة التأكد من أن Arduino يعمل ويمكن برمجته من جهاز الكمبيوتر الخاص بك. لقد انتهينا أيضًا من لحام جميع مكوناتنا في لوح حماية ، ولكن يمكن أيضًا استخدام اللوح لتوصيل المستشعر بـ Arduino. جعلت اللوحة الأولية الخاصة بنا جميع اتصالاتنا دائمة وجعلت من السهل استيعاب المكونات دون القلق بشأن دفعها خارج مكانها.

الخطوة 2: قم بإضافة مسجل بيانات

هذه الخطوة سهلة للغاية. كل ما عليك فعله لإنجاز هذه الخطوة هو تثبيت مسجل البيانات في مكانه. تناسبها مباشرة أعلى Arduino Uno.

يتطلب الحصول على مسجل البيانات لتسجيل البيانات بالفعل بعض الترميز. يقوم المسجل بتسجيل البيانات على بطاقة SD التي يمكن وضعها في الدرع ويمكن إزالتها وتوصيلها بجهاز الكمبيوتر. إحدى ميزات الكود المفيدة هي استخدام الطابع الزمني. تسجل ساعة الوقت اليوم والشهر والسنة بالإضافة إلى الثانية والدقيقة والساعة (طالما أنها موصولة بالبطارية). كان علينا ضبط هذا الوقت في الكود عندما بدأنا ، لكن مسجل البيانات يحتفظ بالوقت طالما أن البطارية الموجودة على اللوحة الخاصة به متصلة. هذا يعني عدم إعادة ضبط الساعة!

الخطوة 3: قم بإعداد مستشعر درجة الحرارة والرطوبة

1. قم بتوصيل الدبوس الأول (الأحمر) على المستشعر بالدبوس 5 فولت في Arduino
2. قم بتوصيل الدبوس الثاني (الأزرق) بدبوس رقمي على Arduino (نضع دبوسنا في الدبوس 6)
3. قم بتوصيل الدبوس الرابع (الأخضر) بأرض Arduino

يحتاج المستشعر من Adafruit الذي استخدمناه فقط إلى دبوس رقمي واحد على Arduino لجمع البيانات. هذا المستشعر عبارة عن مستشعر رطوبة سعوي. ما يعنيه هذا هو أنه يقيس الرطوبة النسبية باستخدام قطبين معدنيين مفصولين بمادة عازلة مسامية بينهما. عندما يدخل الماء المسام ، تتغير السعة. جزء استشعار درجة الحرارة في المستشعر عبارة عن مقاوم بسيط: تتغير المقاومة مع تغير درجة الحرارة (يسمى الثرمستور). على الرغم من أن التغيير غير خطي ، إلا أنه يمكن ترجمته إلى قراءة درجة حرارة يتم تسجيلها بواسطة درع مسجل البيانات الخاص بنا.

الخطوة 4: قم بإعداد مستشعر الضغط والارتفاع

1. يتم توصيل دبوس Vin (الأحمر) بالدبوس 5V على Arduino
2. الدبوس الثاني غير متصل بأي شيء
3. دبوس GND (أسود) متصل بالأرض على Arduino
4. يتم تشغيل دبوس SCK (الأصفر) إلى دبوس SCL الموجود في Arduino
5. الدبوس الخامس غير متصل
6. يتم توصيل دبوس SDI (الأزرق) بدبوس SDA الخاص بـ Arduino
7. الدبوس السابع غير متصل ولم يتم تصويره في الرسم التخطيطي

ينظم دبوس Vin الجهد إلى المستشعر نفسه ويقلل من إدخال 5V إلى 3V. دبوس SCK ، أو SPI Clock Pin ، هو دبوس إدخال في المستشعر. دبوس SDI هو البيانات التسلسلية في الدبوس ويحمل المعلومات من Arduino إلى المستشعر. في الرسم التخطيطي لإعداد Arduino ولوح التجارب ، لم يكن مستشعر الضغط والارتفاع الموضح في الصورة هو النموذج الدقيق الذي استخدمناه. ومع ذلك ، هناك دبوس واحد أقل ، الطريقة التي يتم توصيلها بها هي بالضبط نفس الطريقة التي تم بها توصيل المستشعر الفعلي. تعكس الطريقة التي يتم بها توصيل المسامير المسامير الموجودة على المستشعر ، ويجب أن توفر نموذجًا مناسبًا لإعداد المستشعر.

الخطوة 5: قم بإعداد مقياس شدة الريح

1. يجب توصيل خط الطاقة الأحمر من جهاز قياس شدة الرياح بدبوس Vin الموجود في Arduino
2. يجب توصيل الخط الأرضي الأسود بالأرض على Arduino
3. تم توصيل السلك الأزرق (في دائرتنا) بالدبوس A2

أحد الأشياء المهمة التي يجب مراعاتها هو أن مقياس شدة الريح يتطلب 7-24 فولت من الطاقة للتشغيل. دبوس 5V على Arduino لن يقطعه. لذلك ، يجب توصيل بطارية 9 فولت في Arduino. يتصل هذا مباشرة بدبوس فين ويسمح لمقياس شدة الريح بالسحب من مصدر طاقة أكبر. يقيس مقياس شدة الريح سرعة الرياح عن طريق توليد تيار كهربائي. وكلما زادت سرعة دورانه ، زادت الطاقة ، وبالتالي زادت مصادر مقياس شدة الريح الحالية. Arduino قادر على ترجمة الإشارة الكهربائية التي يتلقاها إلى سرعة الرياح. يقوم البرنامج الذي قمنا بترميزه أيضًا بإجراء التحويل اللازم للحصول على سرعة الرياح إلى أميال في الساعة.

الخطوة 6: افحص الدائرة وقم بإجراء بعض الاختبارات

في الصورة أعلاه مخطط دائرتنا المكتمل. مستشعر درجة الحرارة هو المستشعر الأبيض رباعي المسامير في منتصف اللوحة. مستشعر الضغط يمثله المستشعر الأحمر على اليمين. على الرغم من أنه لا يتطابق تمامًا مع المستشعر الذي استخدمناه ، فإن المسامير / الوصلات ستتطابق إذا قمت بمحاذاةهم من اليسار إلى اليمين (هناك دبوس آخر على المستشعر استخدمناه أكثر من الرسم التخطيطي). تطابق أسلاك مقياس شدة الريح الألوان التي حددناها لها في الرسم التخطيطي. بالإضافة إلى ذلك ، أضفنا بطارية 9 فولت إلى منفذ البطارية السوداء في الزاوية اليسرى السفلية من الرسم التخطيطي في Arduino.

لاختبار محطة الطقس ، حاول التنفس على مستشعر درجة الحرارة والرطوبة ، وقم بتدوير مقياس شدة الريح ، وأخذ البيانات في الجزء العلوي والسفلي من مبنى / تل شاهق لمعرفة ما إذا كان مستشعر درجة الحرارة ومقياس شدة الريح ومستشعر الضغط / الارتفاع يجمعون البيانات. حاول إخراج بطاقة SD وتوصيلها بجهاز للتأكد من تسجيل القياسات بشكل صحيح. نأمل أن كل شيء يسير بسلاسة. إذا لم يكن كذلك ، تحقق مرة أخرى من جميع اتصالاتك. كخطة احتياطية ، حاول التحقق من الكود ومعرفة ما إذا كانت قد حدثت أي أخطاء.

الخطوة 7: قم بتخزين جميع المكونات

حان الوقت لجعلها تبدو وكأنها محطة طقس حقيقية. استخدمنا صندوق مقاوم للماء للمنتجات الخارجية لإيواء دائرتنا ومعظم المكونات. صندوقنا يحتوي بالفعل على ثقب في الجانب مع مخترق وحشية مطاطية. سمح لنا ذلك بتشغيل مستشعر درجة الحرارة وأسلاك مقياس شدة الريح خارج الصندوق من خلال ثقب محفور في المخترق ومختوم بالإيبوكسي. لحل مشكلة وضع مستشعر الضغط داخل الصندوق ، قمنا بحفر ثقوب صغيرة في أسفل الصندوق ووضعنا رافعًا في كل ركن من أركان الجزء السفلي لإبقائه جالسًا فوق مستوى الأرض.

لمقاومة الأسلاك التي تربط جهاز قياس شدة الريح ومستشعر درجة الحرارة بلوحة الدائرة الرئيسية ، استخدمنا شريط الانكماش الحراري لإغلاق أي وصلات. قمنا بتشغيل مستشعر درجة الحرارة أسفل الصندوق وقمنا بتوصيله (لم نكن نريد أن يحبس البلاستيك الملون الحرارة ويعطينا قراءات خاطئة لدرجة الحرارة).

هذا ليس خيار الإسكان الوحيد ، لكنه بالتأكيد خيار سينجز المهمة لمشروع ممتع.

الخطوة 8: استمتع بمحطة الطقس الصغيرة الخاصة بك

الآن هو الجزء الممتع! اصطحب محطة الطقس معك ، وقم بإعدادها خارج نافذتك ، أو افعل أي شيء آخر تريده. تريد إرسالها في منطاد الطقس؟ تحقق من Instructable القادم!