Estação meteorológica gráfica: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Sempre quis ter uma estação meteorológica gráfica? E com sensores precisos? Talvez este projeto seja algo para você. Com esta estação meteorológica você pode ver o que o tempo está "fazendo". As temperaturas, por exemplo, podem aumentar ou diminuir. De um termômetro normal, não é possível ver o histórico da temperatura. Com esta estação meteorológica, você tem um histórico de 26 horas, exibido em 320 pixels de um display TFT. A cada 5 minutos, um pixel é adicionado ao gráfico, o que permitirá que você veja se há uma tendência de alta ou de queda. Isso é feito para temperatura, umidade, pressão do ar e CO2 em cores diferentes. A temperatura externa também está incluída sem fio. Desta forma, você pode "prever" o tempo com base no que a pressão do ar está fazendo.

As estações meteorológicas normais têm sensores que são alguns imprecisos. Por exemplo, para temperatura, eles normalmente têm uma precisão de +/- 2 graus. Para esta estação meteorológica, sensores mais precisos são usados. O sensor de temperatura HDC1080 tem uma precisão de +/- 0,2 graus, o que é muito melhor. O mesmo para umidade e pressão do ar.

Na parte superior do display TFT, as medições dos sensores são exibidas e atualizadas a cada 5 segundos. Essas medições também estão disponíveis via RS232.

Principais características:

• Gráficos em cores diferentes para reconhecimento de tendências
• Sensores precisos para temperatura, umidade e pressão do ar.
• Os dados de calibração de fábrica e a temperatura do sensor são lidos dos sensores sempre que possível e aplicados ao código para obter as medições mais precisas.
• As temperaturas estão disponíveis em Celsius (padrão) ou Fahrenheit.
• Temperatura externa via módulo sem fio (opcional)
• Interface RS232 para monitoramento remoto.
• Belo design pequeno (até minha esposa tolera isso em nossa sala de estar;-)

Espero que goste de examinar as condições meteorológicas da mesma forma que eu!

Etapa 1: Peças

1 x Módulo TFT de 2,8 polegadas sem painel de toque ILI9341 Drive IC 240 (RGB) * 320 Interface SPI

1 x Microchip 18f26k22 microcontrolador 28-PIN PDIP

1 x módulo HDC1080, GY-213V-HDC1080 Sensor Digital de Umidade de Alta Precisão com Sensor de Temperatura

1 x GY-63 MS5611 Módulo sensor de altura atmosférica de alta resolução IIC / SPI

1 x sensor infravermelho de co2 MH-Z19 para monitor de co2

1 x (opcional) módulos sem fio NRF24L01 + PA + LNA (com antena)

1 x 5V para 3,3V DC-DC Abaixe a fonte de alimentação Módulo Buck AMS1117 800MA

1 x capacitor de cerâmica 100nF

2 x placa acrílica 6 * 12 cm de espessura 5 mm ou 100 * 100 mm de espessura 2 mm

1 x conector Micro USB assento de 5 pinos Jack Micro usb DIP4 pernas Quatro pernas Inserção de assento de placa conector mini usb

1 x preto universal Android telefone micro usb UE plug viagem adaptador de carregador de parede AC para telefones Android

1 x PCB dupla face.

Alguns espaçadores / parafusos de nylon M3

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Para temperatura externa (opcional)

1 x Microchip 16f886 microcontrolador PDIP de 28 pinos

1 x sensor de temperatura da sonda de temperatura à prova d'água DS18b20 Pacote de aço inoxidável -100cm fio

1 x resistor 4k7

1 x NRF24L01 + Módulo sem fio

1 x capacitor de cerâmica 100nF

1 x protótipo de placa de ensaio PCB

1 x 85x58x33mm Capa transparente à prova d'água Projeto de cabo eletrônico de plástico Caixa de proteção caso

1 x suporte de caixa de armazenamento de caixa de bateria de plástico com fios para 2 X AA 3.0V 2AA

2 pilhas AA

Etapa 2: PCB

Usei um PCB de dupla face para este projeto. Os arquivos Gerber estão disponíveis. Este PCB se encaixa na parte traseira do display TFT. O sensor de temperatura é montado na parte traseira para evitar o aquecimento do circuito. Conecte o NRF24L01 + da seguinte maneira ao microcontrolador:

pino 2 - CSN de NRF24L01 +

pino 8 - GND de NRF24L01 +

pino 9 - CE de NRF24L01 +

pino 22 - SCK de NRF24L01 +

pino 23 - MISO de NRF24L01 +

pino 24 - MOSI de NRF24L01 +

pino 20 - VCC de NRF24L01 +

n.c - IRQ de NRF24L01 +

Etapa 3: temperatura externa

O microcontrolador 16f886 é usado para ler o sensor de temperatura DS18B20 a cada 5 minutos. Esta temperatura é transmitida através do módulo wireless NRF24L01 +. Um protótipo de placa de ensaio PCB é suficiente aqui. Use a seguinte configuração de pino do microcontrolador:

pino 2 - CSN de NRF24L01 +

pino 8 - GND

pino 9 - CE de NRF24L01 +

pino 14 - SCK de NRF24L01 +

pino 15 - MISO de NRF24L01 +

pino 16 - MOSI de NRF24L01 +

pino 20 - +3 volts das baterias AA

pino 21 - IRQ de NRF24L01 +

pino 22 - dados DS18B20 (use o resistor 4k7 como pull up)

Etapa 4: Saída RS232

A cada 5 segundos, as medições são fornecidas via RS232 no pino 27 (9600 baud). Você pode conectar essa interface ao seu computador e usar um programa de terminal (por exemplo, Putty) para obter os dados. Ele permite que você use as medições para outros fins.

Etapa 5: Código

Os sensores usados neste projeto estão usando diferentes interfaces do microcontrolador 18f26k22. Essa é a primeira interface serial usada pelo sensor MH-Z19 CO2. Essa interface é definida para 9600 baud. A segunda interface serial deste microcontrolador é usada para fornecer as medições do sensor no pino 27 a cada 5 segundos para que você possa conectá-lo ao seu computador (também definido para 9600 baud). O sensor de temperatura / umidade HDC1080 e o sensor de pressão de ar MS5611 operam na interface i2c. O display TFT e o módulo wireless NRF24L01 + operam na mesma interface SPI configurada em 8 Mhz. O próprio microcontrolador 18f26k22 está configurado para 64 Mhz. Por padrão, as temperaturas estão em Celsius. Ao conectar o pino 21 ao aterramento, você obtém as temperaturas em Fahrenheit. Agradecimentos a Achim Döbler por sua biblioteca gráfica µGUI e Harry W (1and0) por sua solução de 64 bits.

O microcontrolador 16f886 é usado para medir a temperatura externa. O sensor de temperatura DS18B20 é lido a cada 5 minutos (protocolo de um fio é usado aqui) e transmitido com a interface SPI através do módulo sem fio NRF24L01 +. Na maioria das vezes, este microcontrolador está no modo de baixa energia para economizar baterias. Claro que também as temperaturas negativas são suportadas. Se este recurso de temperatura externa não for usado, ele não aparecerá na tela TFT, portanto, é opcional.

Para programar os microcontroladores 18f26k22 e 16f886, você precisa de um programador pickit3. Você pode usar o software de programação Microchip IPE gratuito (não se esqueça de definir VDD para 3,0 volts e marque a caixa de seleção "Circuito de destino da ferramenta" em "Opções ICSP" no menu "Energia").

Etapa 6: impressão de timelaps

Uma impressão de timelaps de como são cerca de 15 horas de monitoramento do clima. A névoa branca na tela não existe na realidade.

• Em vermelho a temperatura interna
• Em laranja a temperatura externa
• Em azul a umidade
• Em verde a pressão do ar
• Em amarelo o CO2

Etapa 7: Aproveite

Aproveite este projeto !!

Mas, em princípio, é totalmente errado tentar fundar uma teoria apenas com base nas magnitudes observáveis. Na realidade, acontece exatamente o oposto. É a teoria que decide o que podemos observar.

~ Albert Einstein em Física e Além de Werner Heisenberg p. 63