Estação meteorológica assistida por satélite: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Este projeto é destinado a pessoas que desejam coletar seus próprios dados meteorológicos. Ele pode medir a velocidade e direção do vento, temperatura e umidade do ar. Também é capaz de ouvir satélites meteorológicos orbitando a Terra uma vez a cada 100 minutos. Usarei este projeto mais tarde para criar minha própria previsão do tempo usando IA treinada nessas imagens.

Suprimentos:

Materiais

• Perfil de alumínio em U de 15 mm e 12 mm, 1 metro de comprimento
• Madeira compensada
• Tubos de alumínio de 10 mm de diâmetro, 4,5 m
• 8 porta-tubos de latão
• 8 porcas e parafusos M2
• Viga de madeira de 2x4,5 cm, 1,2 m de comprimento
• 2 porcas e parafusos M8
• 3m 50ohm coaxial
• Caixa elétrica 12x12 cm
• calor encolhe
• solda
• tripé com orifício para encaixar o parafuso M8
• alguns Legos
• 2 recipientes de plástico
• Cola quente

Eletrônicos

• Raspberry Pi 3 ou 4
• Fonte de alimentação Raspberry Pi
• Cabo Ethernet
• cabo de extensão usb (pelo menos 40 cm de comprimento)
• fonte de alimentação raspberry pi
• Arduino Nano
• Sensor DHT11
• interruptor de palheta
• Codificador rotativo
• campainha
• Nooelec NESDR mini

Ferramentas

• furar
• Serra de mesa
• ferro de solda
• mais leve
• Jogo de chaves de fenda
• pistola de cola quente

Etapa 1: Construindo a Antena

A Cruz

Faça 2 pedaços de madeira com 54,2 cm de comprimento. Faça um furo no meio para um parafuso M8 e monte as duas peças em uma cruz. Em seguida, faça 4 peças de 4 cm de comprimento e serre uma das pontas em um ângulo de 45 graus. Desenhe-os em cima das pontas da cruz. Isso fará com que as pontas fiquem alinhadas uma com a outra. No centro de cada extremidade, faça um orifício grande o suficiente para o cabo coaxial. Agora marque um ângulo de 30 da vertical. Neste ângulo monte 2 suportes de tubo aprox. 1,5 cm do centro. Se você quiser, pode fazer furos na cruz para torná-la mais leve.

Dipolos de alumínio

Corte 8 tubos de alumínio de 50 cm. 2 tubos formam 1 dipolo.

Cortando o coaxial

Corte dois pedaços de coaxial de 36 cm. Corte mais 2 pedaços, desta vez com 72 cm de comprimento. Corte mais uma peça de 60 cm, esta será a linha principal para o receptor.

Monte os cabos coaxiais com o mesmo comprimento oposto um ao outro. Os lados com coaxial de 36 cm são dipolos 1 e 2, os lados com dipolos de 72 cm 3 e 4.

Retire as pontas do cabo coaxial para soldar. O receptor SDR vem com sua própria antena e coaxial, corte o fio em seu conector. Mais tarde, soldamos isso em nosso cabo coaxial principal, formando nossa própria antena.

Fiação

Nas pontas da cruz, conecte o núcleo do cabo coaxial à parte superior do dipolo, a blindagem vai para a parte inferior. No centro, solde a blindagem dos dipolos 1 e 2 juntos. Faça o mesmo para 3 e 4. Agora solde os núcleos dos dipolos 1 e 3 juntos, o mesmo para 2 e 4. Agora você fica com apenas 2 fios.

Solde os núcleos do dipolo 1 e 3 para a blindagem da linha receptora. Soldar os núcleos dos dipolos 2 e 4 até o núcleo da linha receptora.

Montando a Cruz

Coloque os 2 perfis em U de alumínio um no outro. Em uma das extremidades, coloque o parafuso no centro da cruz no topo. Faça 2 furos nos perfis e no parafuso para encaixar os parafusos M2. Faça o mesmo com o outro parafuso M8 do outro lado dos perfis. Coloque a antena no tripé.

Antena concluída!

Se desejar, você pode testar sua antena seguindo este tutorial em rtl-sdr.com.

Etapa 2: Fazendo os sensores de vento

Velocidade

Você pode encontrar as peças e instruções no guia de construção em PDF. É feito de tijolos simples e comuns de Lego.

Depois de terminar de construir a estrutura Lego, solde dois fios de 110 cm de comprimento aos pinos da chave de palheta. passe um dos fios pelo tubo na lateral da viga. Em seguida, dobre as pernas de metal do interruptor de palheta na parte superior para que ele se encaixe com segurança no topo do tubo. Em seguida, cole o ímã no fundo de um dos pratos de forma que ele mal toque na alavanca de palheta. Sempre que o ímã estiver acima do interruptor reed, o circuito deve ser fechado. Teste com um multímetro e recoloque se necessário. Prenda a viga Lego com um parafuso de madeira à antena.

Direção

O sensor de direção consiste em um codificador rotativo com um cata-vento impresso em 3D. O inventor e o arquivo STL estão incluídos aqui. Pressione firmemente a aleta no eixo do codificador rotativo. Faça um furo de 7 mm em uma caixa de plástico e monte o codificador rotativo pensado. O codificador vem com uma porca que é aparafusada na parte superior da caixa de plástico. Use dois parafusos de madeira para montar a caixa em uma das vigas da antena.

O calor encolhe

Uma vez montado, use termorretráteis para cobrir ordenadamente os fios. O comprimento deve ser de 86 cm e a largura de 2,5 cm.

Etapa 3: fazer o gabinete para o SDR

Para este gabinete simples, você precisará serrar estas peças de madeira compensada:

• dois 9,5x1,6 cm
• dois 9,5x4,2 cm
• um 3x4,2 cm

Pegue uma peça de 9,5 x 1,6 e faça um orifício de 8 mm para o cabo do receptor. Este orifício deve estar 1,8 cm abaixo do topo e 0,5 cm da lateral (veja a imagem). Primeiro cole e pregue as paredes laterais (9,5x,16 cm) na parte inferior (uma das peças de 9,5x4,2 cm). Em seguida, insira o SDR e conecte-o através do orifício na parede lateral. Feche o invólucro com a última peça de 9,5x4,2 cm, os 3x4,2 cm vão para cima.

Etapa 4: invólucro para o Raspberry Pi

Fonte de energia

Retire a pcb da fonte de alimentação de seu invólucro. O capacitor mostrado na imagem é muito grande para caber no novo gabinete.

Desolder e colocar extensões (fio, pernas do resistor antigo,..). Solde a tampa nessas extensões e dobre-a para que se encaixe bem na caixa. Solde os fios 5V e GND da placa de energia para as almofadas no PI (mostrado nas fotos).

Os cabos de alimentação passam pelo orifício na lateral da caixa.

LCD

Corte um orifício retangular na tampa frontal. Cole o lcd com cola quente por dentro, certificando-se de que os pinos do lcd estejam voltados para cima.

Solde os fios fêmeas ao pcb preto e conecte-os ao Pi. Remova o orifício no lado esquerdo inferior e cole o Pi-fan para sugar o ar desse orifício.

DHT

Solde os fios de jumper fêmeas ao sensor dht e conecte-os ao Pi. Cole o sensor logo abaixo da porta Ethernet do Pi para que o ventilador próximo a ele sopre ar fresco sobre o sensor.

Etapa 5: Software

Github

Todo o software está disponível no Git. Certifique-se de cloná-lo na pasta pessoal do seu Pi