Estação meteorológica modular solar: 5 etapas (com fotos)

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

Um dos projetos que eu queria construir há algum tempo era uma estação meteorológica modular. Modular no sentido de que podemos adicionar os sensores que queremos apenas alterando o software.

A estação meteorológica modular é dividida em três partes. Na placa principal estão os Wemos, a bateria, a conexão ao painel solar, o carregador e o ADC (conversor Analógico-Digital). O primeiro PCB de satélite gerencia as conexões analógicas e o segundo PCB de satélite gerencia as digitais. Eles são conectados com cabo UTP cat5 e soquetes RJ45.

Os dados são transmitidos a um servidor MQTT. O Homeassistant lê a partir daí, mostra no painel e armazena para estatísticas.

Suprimentos

• Wemos D1 Mini - 1
• DHT22-1
• BMP180 - 1
• Cabos Jumper
• Bateria 18650 - 1
• 18650 titular -1
• Cabeçalhos femininos
• Cabeçalhos masculinos
• Soquete fêmea RJ45 - 4
• Conector de cabo IP68 PG7 - 2
• TP4056 - 1
• Painel Solar 6W - 1
• Estojos impermeáveis - 2
• PCB
• Cabo UTP Cat 5
• Soquete IC de 16 pinos - 1
• MCP3008 (uso futuro) - 1

Etapa 1: Montagem

Inicialmente verifiquei se o painel solar fornece energia suficiente. Então comecei a construir o protótipo. Esta versão será alimentada por uma bateria 18650 sendo carregada pelo painel solar. Ele monitorará a umidade, temperatura, pressão e voltagem da própria bateria. Tudo isso será controlado por um Wemos D1 Mini e os dados serão transmitidos a um servidor MQTT. Depois de enviar o programa para o Wemos, confirmei a potência e testei seu funcionamento.

Etapa 2: código e esquema

Todos os esquemas de código e PCB estão disponíveis no meu GitHub.

Etapa 3: PCB

Então desenhei o pcb no Autodesk Eagle. Tem uma versão gratuita que permite desenhar pcb's com duas camadas e 80cm2 de área. Depois de desenhar o esquema, ele gera as pegadas dos componentes. Basta fazer as conexões e colocá-las no local desejado.

Finalmente, é necessário gerar arquivos Gerber para enviar ao PCBway.

Este vídeo é patrocinado pela PCBway. Eles são apoiadores do canal há algum tempo. Encomendar pcbs no PCBWay é extremamente simples. Basta indicar o tamanho, a quantidade desejada e enviar os arquivos Gerber. O PCBway cria e despacha pcbs rapidamente. Na montagem, os componentes se encaixam perfeitamente, a soldagem é feita facilmente e os PCBs têm um excelente acabamento. Faça seu pedido e receba um bônus de boas-vindas de $ 5.

Etapa 4: Caixa

Depois de soldar todos os componentes, comecei a construir a caixa. Para isso usei uma caixa impermeável que tinha. Instalei um conector de cabo à prova d'água para passar a conexão aos sensores e projetei um suporte para instalação de um filtro no Autodesk Fusion 360. Este filtro permite a circulação de ar, evitando a condensação e evitando a entrada de objetos estranhos. Também projetei suportes para pcb e painel solar. Após a instalação do painel solar comecei a construir a caixa onde ficarão os sensores sendo o procedimento semelhante ao da caixa principal.

Depois de conectar todos os componentes, instalei um suporte de fixação na caixa.

Então instalei os filtros em ambas as caixas. Consistem em um pedaço de tecido preso entre dois suportes impressos.

Etapa 5: instalação e teste

Finalmente, instalei a estação meteorológica do lado de fora e verifiquei os dados. No momento apenas estão funcionando os sensores digitais. No futuro, estou planejando adicionar mais sensores digilal (sensor UV, …) e sensores analógicos (um anemômetro, …).

Espero que gostem deste projeto. Tenho vídeos de outros projetos então dê uma olhada neles e não se esqueça de se inscrever no meu canal e me seguir nas redes sociais.