Estação meteorológica suspensa: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Neste Instructable, mostrarei como construir sua própria estação meteorológica de engrenagem suspensa, que é feita de peças de MDF cortadas a laser CNC. Um motor de passo aciona cada engrenagem e um Arduino faz medições de temperatura e umidade usando um sensor DHT11 e então move os motores de passo para exibir os valores medidos.

A estação meteorológica é suportada por duas pernas e uma base plana, tornando-a perfeita para ficar em uma mesa, estante ou mesa lateral.

O sensor DHT tem uma faixa de umidade relativa de 20 a 95 por cento e pode medir a temperatura entre 0 e 50 graus Celsius. Eu projetei as engrenagens para toda a faixa de umidade e com uma faixa de medição de temperatura negativa para que você possa usar facilmente um sensor diferente se quiser colocá-lo do lado de fora para medir a temperatura externa.

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Suprimentos

Para fazer sua estação meteorológica, você precisará de:

• Placa de MDF de 3 mm -
• Arduino Pro Micro -
• 2 x 28BYJ 48 motores de passo e drivers ULN2003 -
• 4 parafusos e porcas de máquina M3 x 10mm -
• Sensor de temperatura e umidade DHT11 -
• Resistor 10K -
• PCB de prototipagem 4x6 cm -
• Alfinetes de cabeçalho masculinos -
• Alfinetes de cabeçalho femininos -

Cortador a laser K40 usado -

Etapa 1: corte a laser os componentes de MDF

Eu projetei os componentes cortados a laser no Inkscape, você pode baixar os arquivos de corte aqui. Os componentes estão todos em uma única folha no download, então você precisará dividi-los para se adequar ao tamanho da base de seu cortador a laser.

Comecei gravando e depois cortando as engrenagens, depois gravei e cortei a placa frontal e, finalmente, cortei os componentes restantes.

Eu sempre uso fita adesiva sobre o MDF ao gravar ou cortar, para que a fumaça não marque a superfície.

Se você não tiver acesso a um cortador a laser, considere usar um serviço de corte a laser online. Eles se tornaram muito acessíveis e a maioria deles até entrega as peças na sua porta.

Usei um cortador a laser K40 barato para cortar as peças.

Depois que todas as partes forem cortadas, você precisará remover a fita adesiva.

Etapa 2: instalar os motores de passo e montar as engrenagens de acionamento

Em seguida, prenda os dois motores de passo à placa frontal usando dois parafusos de máquina M3 x 10 mm para cada motor.

Cole também a placa de suporte do pedestal com o recorte para os motores na parte de trás da placa frontal usando um pouco de cola para madeira. Isso pode ser feito mais tarde, mas é mais fácil de fazer antes de instalar os motores, para que eles não atrapalhem quando você os cola no lugar.

Em seguida, monte suas engrenagens motrizes. Empilhe suas peças de engrenagem em seus servos com uma gota de cola de madeira entre cada um. Comece com o disco com um orifício e depois a engrenagem. Em seguida, você precisará adicionar um pequeno espaçador entre a engrenagem e o disco frontal para criar um pouco de espaço para as engrenagens se moverem livremente. Usei uma arruela plana como espaçador para cada um deles.

Etapa 3: montar os eletrônicos

Agora vamos juntar os componentes eletrônicos.

O circuito é bastante simples e inclui conexões básicas dos pinos IO digitais 2 a 9 para os dois drivers de passo e, em seguida, uma conexão entre o sensor DHT11 e o pino 10 de IO digital. Você também precisará adicionar suas conexões de alimentação ao sensor e passo drivers, bem como um resistor de 10k entre a conexão ao pino 10 e 5V.

Montei as conexões de pinos do cabeçalho e o sensor DHT em uma PCB de prototipagem de 4x6cm para que o Arduino e os drivers do motor de passo pudessem ser plugados nele.

Em seguida, criei alguns cabos conectores Dupont para conectar o PCB e os drivers do motor de passo. Você pode usar jumpers ou criar seus próprios cabos principais também.

Etapa 4: Monte os componentes eletrônicos

Usei uma pistola de cola para colar o Arduino PCB na placa traseira da estação meteorológica e os dois drivers de motor de passo nas duas peças do suporte lateral. Isso funciona melhor para deixar espaço suficiente para a fiação entre os componentes, bem como para os motores de passo.

Uma vez que os componentes eletrônicos estejam colados no lugar, podemos montar o resto da estação meteorológica usando cola de madeira.

Etapa 5: Conclua a montagem da estação meteorológica

Cole as duas pernas na base e, em seguida, adicione a placa frontal nas pernas.

Finalmente, cole a placa traseira no lugar e deixe a cola secar. Certifique-se de que a porta micro USB do Arduino esteja voltada para a base da estação meteorológica.

Assim que a cola secar, conecte os motores de passo nos drivers e, em seguida, conecte os drivers ao seu Arduino usando os cabos que você criou. Tente dobrar o cabeamento para que ele não fique pendurado para fora da parte inferior ou se projete para fora da parte superior da área traseira.

Se quiser fechar o topo, use a peça cortada da placa de suporte. Não cole no lugar até que tenha testado seus drivers de passo e conexões, pois pode ser necessário acessar os cabos novamente para fazer alterações.

Conecte o cabo micro USB na parte inferior da estação meteorológica e você está pronto para fazer o upload do código.

Etapa 6: Programando o Arduino

O código é bastante simples. Não vou entrar em detalhes para explicar o código aqui, mas você pode baixar o código e ler uma explicação detalhada sobre o que cada seção faz aqui.

No código, criamos um objeto sensor, criamos as variáveis necessárias e, em seguida, definimos os pinos do motor e do sensor.

A função de configuração inicia a comunicação serial, define os modos de pino e se conecta ao sensor DHT11.

A função de loop faz medições do sensor DHT11, exibe-as no monitor serial e, em seguida, calcula o número de etapas e as direções para mover cada um dos motores de passo para indicar os valores medidos. O código então espera um mínimo de 5 segundos antes de repetir o loop.

Existe uma função adicional que é chamada pelo loop principal que recebe o número de passos e direção de cada motor e então executa os movimentos.

Etapa 7: Configurando e usando a estação meteorológica

Antes de carregar o código, coloque as duas engrenagens nos motores, configurando-as para indicar os valores configurados inicialmente no código, que eram 25 ° C e 50% de umidade no meu código.

Você pode então fazer o upload do código.

Se você abrir seu monitor serial, verá a primeira medição feita pelo sensor e os motores começarão a mover as engrenagens para chegar a esses valores a partir dos valores iniciais.

Assim que o movimento terminar, você deve ver o segundo conjunto de valores e então as engrenagens podem se mover novamente.

Geralmente, leva alguns minutos para que as leituras do sensor se estabilizem e você obterá dados mais consistentes e menos movimento das engrenagens.

Se você notar que os valores exibidos não são iguais aos mostrados no monitor serial, primeiro verifique se as direções do movimento do motor estão corretas, depois verifique se os valores iniciais estão corretos e, finalmente, pode ser necessário fazer ajustes no número de etapas por graus ou valores percentuais para calibrar sua estação meteorológica.

Sua estação meteorológica está completa e pode ser instalada em sua mesa ou estante.

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Informe na seção de comentários se você já construiu uma estação meteorológica antes e o que usou para exibir os valores.

Vice-campeão no Concurso CNC 2020