Γραφικός μετεωρολογικός σταθμός: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Θέλατε πάντα να έχετε έναν γραφικό μετεωρολογικό σταθμό; Και με ακριβείς αισθητήρες; Maybeσως αυτό το έργο να είναι κάτι για εσάς. Με αυτόν τον μετεωρολογικό σταθμό μπορείτε να δείτε τι «κάνει» ο καιρός. Οι θερμοκρασίες για παράδειγμα μπορεί να αυξηθούν ή να μειωθούν. Από ένα κανονικό θερμόμετρο δεν είναι δυνατό να δείτε το ιστορικό θερμοκρασίας. Με αυτόν τον μετεωρολογικό σταθμό έχετε ένα ιστορικό 26 ωρών, που εμφανίζεται πάνω από 320 pixel μιας οθόνης TFT. Κάθε 5 λεπτά προστίθεται ένα εικονοστοιχείο στο γράφημα, το οποίο θα σας επιτρέψει να δείτε εάν παρουσιάζει ανοδική ή πτωτική τάση. Αυτό γίνεται για θερμοκρασία, υγρασία, πίεση αέρα και CO2 σε διαφορετικά χρώματα. Η εξωτερική θερμοκρασία περιλαμβάνεται επίσης ασύρματα. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να "προβλέψετε" τον καιρό με βάση το τι κάνει η πίεση του αέρα.

Οι κανονικοί μετεωρολογικοί σταθμοί έχουν αισθητήρες που είναι μερικοί ανακριβείς. Για παράδειγμα, για θερμοκρασία έχουν κανονικά μια ακρίβεια +/- 2 μοίρες. Για αυτόν τον μετεωρολογικό σταθμό χρησιμοποιούνται ακριβέστεροι αισθητήρες. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας HDC1080 έχει ακρίβεια +/- 0,2 μοίρες, η οποία είναι πολύ καλύτερη. Το ίδιο για την υγρασία και την πίεση του αέρα.

Στο επάνω μέρος της οθόνης TFT οι μετρήσεις των αισθητήρων εμφανίζονται και ανανεώνονται κάθε 5 δευτερόλεπτα. Αυτές οι μετρήσεις είναι επίσης διαθέσιμες μέσω RS232.

Κύρια χαρακτηριστικά:

• Γραφήματα σε διαφορετικά χρώματα για την αναγνώριση των τάσεων
• Ακριβείς αισθητήρες θερμοκρασίας, υγρασίας και πίεσης αέρα.
• Τα δεδομένα βαθμονόμησης του εργοστασίου και η θερμοκρασία του αισθητήρα διαβάζονται από τους αισθητήρες όπου είναι δυνατόν και εφαρμόζονται στον κώδικα για να ληφθούν οι ακριβέστερες μετρήσεις.
• Οι θερμοκρασίες είναι διαθέσιμες σε Κελσίου (προεπιλογή) ή Φαρενάιτ.
• Εξωτερική θερμοκρασία μέσω ασύρματης μονάδας (προαιρετικό)
• Διεπαφή RS232 για απομακρυσμένη παρακολούθηση.
• Ωραίο μικρό σχέδιο (ακόμη και η γυναίκα μου το ανέχεται στο σαλόνι μας;-)

Ελπίζω να σας αρέσει να εξετάζετε τις καιρικές συνθήκες όπως και εγώ!

Βήμα 1: Μέρη

1 x μονάδα TFT 2,8 ίντσες χωρίς Touch Panel ILI9341 Drive IC 240 (RGB)*320 SPI Interface

1 x Microchip 18f26k22 μικροελεγκτής 28-PIN PDIP

1 x μονάδα HDC1080, GY-213V-HDC1080 Digitalηφιακός αισθητήρας υγρασίας υψηλής ακρίβειας με αισθητήρα θερμοκρασίας

1 x GY-63 MS5611 Υψηλής ανάλυσης μονάδα αισθητήρα ατμοσφαιρικού ύψους IIC / SPI

1 x MH-Z19 υπέρυθρο αισθητήρα co2 για οθόνη CO2

1 x (προαιρετικά) ασύρματες μονάδες NRF24L01+PA+LNA (με κεραία)

1 x 5V έως 3.3V DC-DC Μονάδα τροφοδοσίας τροφοδοσίας AMS1117 800MA

1 x Κεραμικός πυκνωτής 100nF

2 x Ακρυλική σανίδα 6*12cm πάχος 5mm ή 100*100mm πάχος 2mm

1 x Micro USB connector 5pin seat Jack Micro usb DIP4 πόδια Τέσσερα πόδια Εισαγωγή μίνι σύνδεσμου USB πλάκας καθίσματος

1 x Μαύρο Universal Android Phone Micro USB EU Plug Travel AC Adapter φορτιστή τοίχου για τηλέφωνα Android

1 x PCB διπλής όψης.

Μερικοί νάιλον αποστάτες/βίδες Μ3

-

Για εξωτερική θερμοκρασία (προαιρετικά)

1 x Microchip 16f886 microcontroller 28-pin PDIP

1 x Αδιάβροχος αισθητήρας θερμοκρασίας αισθητήρα θερμοκρασίας DS18b20 Συσκευασία από ανοξείδωτο ατσάλι -100cm σύρμα

1 x 4k7 αντίσταση

1 x NRF24L01+ Ασύρματη μονάδα

1 x Κεραμικός πυκνωτής 100nF

1 x Prototype PCB breadboard

1 x 85x58x33mm Αδιάβροχο διαφανές κάλυμμα πλαστικό ηλεκτρονικό καλώδιο περίβλημα περίβλημα κουτιού έργου

1 x Πλαστική θήκη μπαταρίας Θήκη κουτιού αποθήκευσης με καλώδια για 2 Χ AA 3.0V 2AA

2 x μπαταρία AA

Βήμα 2: PCB

Χρησιμοποίησα ένα PCB διπλής όψης για αυτό το έργο. Τα αρχεία Gerber είναι διαθέσιμα. Αυτό το PCB ταιριάζει στο πίσω μέρος της οθόνης TFT. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας είναι τοποθετημένος στο πίσω μέρος για να αποτρέψει τη θέρμανση από το κύκλωμα. Συνδέστε το NRF24L01+ με τον ακόλουθο τρόπο στον μικροελεγκτή:

ακίδα 2 - CSN του NRF24L01+

ακίδα 8 - GND του NRF24L01+

ακίδα 9 - CE του NRF24L01+

ακίδα 22 - SCK του NRF24L01+

ακίδα 23 - MISO του NRF24L01+

καρφίτσα 24 - MOSI του NRF24L01+

ακίδα 20 - VCC του NRF24L01+

n.c - IRQ του NRF24L01+

Βήμα 3: Εξωτερική θερμοκρασία

Ο μικροελεγκτής 16f886 χρησιμοποιείται για την ανάγνωση του αισθητήρα θερμοκρασίας DS18B20 κάθε 5 λεπτά. Αυτή η θερμοκρασία μεταδίδεται μέσω της ασύρματης μονάδας NRF24L01+. Ένα πρωτότυπο PCB breadboard αρκεί εδώ. Χρησιμοποιήστε την ακόλουθη διαμόρφωση ακίδων μικροελεγκτή:

ακίδα 2 - CSN του NRF24L01+

καρφίτσα 8 - GND

ακίδα 9 - CE του NRF24L01+

ακίδα 14 - SCK του NRF24L01+

καρφίτσα 15 - MISO του NRF24L01+

ακίδα 16 - MOSI του NRF24L01+

ακίδα 20 - +3 volt των μπαταριών AA

ακίδα 21 - IRQ του NRF24L01+

pin 22 - Δεδομένα DS18B20 (χρησιμοποιήστε αντίσταση 4k7 ως τράβηγμα)

Βήμα 4: Έξοδος RS232

Κάθε 5 δευτερόλεπτα οι μετρήσεις παρέχονται μέσω RS232 στον πείρο 27 (9600 baud). Μπορείτε να συνδέσετε αυτήν τη διεπαφή στον υπολογιστή σας και να χρησιμοποιήσετε ένα τερματικό πρόγραμμα (π.χ. Putty) για να λάβετε τα δεδομένα. Σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε τις μετρήσεις για άλλους σκοπούς.

Βήμα 5: Κωδικός

Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο χρησιμοποιούν διαφορετικές διεπαφές του μικροελεγκτή 18f26k22. Έτσι είναι και η πρώτη σειριακή διεπαφή που χρησιμοποιείται από τον αισθητήρα MH-Z19 CO2. Αυτή η διεπαφή έχει οριστεί σε 9600 baud. Η δεύτερη σειριακή διεπαφή αυτού του μικροελεγκτή χρησιμοποιείται για την παροχή των μετρήσεων του αισθητήρα στο pin 27 κάθε 5 δευτερόλεπτα, ώστε να μπορείτε να τον συνδέσετε στον υπολογιστή σας (επίσης ρυθμισμένος σε 9600 baud). Ο αισθητήρας θερμοκρασίας/υγρασίας HDC1080 και ο αισθητήρας πίεσης αέρα MS5611 λειτουργούν σε διεπαφή i2c. Η οθόνη TFT και η ασύρματη μονάδα NRF24L01+ λειτουργούν στην ίδια διεπαφή SPI που έχει ρυθμιστεί στα 8 Mhz. Ο ίδιος ο μικροελεγκτής 18f26k22 έχει ρυθμιστεί στα 64 Mhz. Από προεπιλογή, οι θερμοκρασίες είναι σε Κελσίου. Συνδέοντας τον πείρο 21 με τη γείωση λαμβάνετε τις θερμοκρασίες σε Φαρενάιτ. Ευχαριστώ τον Achim Döbler για τη γραφική βιβλιοθήκη μGUI και τον Harry W (1and0) για τη λύση 64bit.

Ο μικροελεγκτής 16f886 χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της εξωτερικής θερμοκρασίας. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας DS18B20 διαβάζεται κάθε 5 λεπτά (χρησιμοποιείται εδώ ένα πρωτόκολλο) και μεταδίδεται με τη διεπαφή SPI μέσω της ασύρματης μονάδας NRF24L01+. Τις περισσότερες φορές αυτός ο μικροελεγκτής βρίσκεται σε κατάσταση χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας για εξοικονόμηση μπαταριών. Φυσικά υποστηρίζονται και αρνητικές θερμοκρασίες. Εάν αυτή η λειτουργία εξωτερικής θερμοκρασίας δεν χρησιμοποιείται, δεν θα εμφανιστεί στην οθόνη TFT, επομένως είναι προαιρετική.

Για τον προγραμματισμό των μικροελεγκτών 18f26k22 και 16f886 χρειάζεστε έναν προγραμματιστή pickit3. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το δωρεάν λογισμικό προγραμματισμού Microchip IPE (μην ξεχάσετε να ρυθμίσετε το VDD στα 3,0 volt και επιλέξτε το πλαίσιο ελέγχου "Power Target Circuit from Tool" στο "ICSP Options" στο μενού "Power").

Βήμα 6: Εντύπωση Timelaps

Μια χρονοβόρα εντύπωση για το πώς μοιάζουν περίπου 15 ώρες παρακολούθησης του καιρού. Η λευκή ομίχλη στην οθόνη δεν υπάρχει στην πραγματικότητα.

• Με κόκκινο χρώμα η εσωτερική θερμοκρασία
• Σε πορτοκαλί η εξωτερική θερμοκρασία
• Στο μπλε η υγρασία
• Στο πράσινο η πίεση του αέρα
• Σε κίτρινο το co2

Βήμα 7: Απολαύστε

Απολαύστε αυτό το έργο !!

Κατ 'αρχήν, είναι εντελώς λάθος να προσπαθούμε να ιδρύσουμε μια θεωρία μόνο για παρατηρήσιμα μεγέθη. Στην πραγματικότητα συμβαίνει το ακριβώς αντίθετο. Είναι η θεωρία που αποφασίζει τι μπορούμε να παρατηρήσουμε.

~ Albert Einstein in Physics and Beyond of Werner Heisenberg σελ. 63