Estação meteorológica com transmissão de dados sem fio: 8 etapas

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

Este instrutível é a atualização do meu projeto anterior - Estação meteorológica com registro de dados.

O projeto anterior pode ser visto aqui - Estação meteorológica com registro de dados

Se você tiver alguma dúvida ou problema, pode entrar em contato comigo pelo e-mail: [email protected].

Componentes fornecidos por DFRobot

Então vamos começar

Etapa 1: O que há de novo?

Fiz algumas atualizações e melhorias em meu projeto anterior - Estação meteorológica com registro de dados.

Eu adicionei a transmissão de dados sem fio da estação meteorológica para o receptor que está localizado no interior.

Além disso, o módulo do cartão SD foi removido e substituído pelo escudo de interface do Arduino Uno. O principal motivo para essa substituição foi o uso de espaço, a blindagem da interface é totalmente compatível com o Arduino Uno, então você não precisa usar fios para conexão.

O suporte da estação meteorológica foi redesenhado. O suporte da estação meteorológica anterior era muito baixo e muito instável, então fiz um novo suporte da estação meteorológica mais alto e mais estável.

Eu também adicionei um novo suporte para a caixa que é montado diretamente no suporte da estação meteorológica.

Painel solar adicional foi adicionado para fornecimento.

Etapa 2: Materiais

Quase todos os materiais necessários para este projeto podem ser comprados na loja online: DFRobot

Para este projeto, vamos precisar de:

- Kit estação meteorológica

-Arduino Uno

-Arduino Nano

- Módulo RF 433 MHz para Arduino (receptor e transmissor)

-Protoboard

-Cartão SD

-Gerenciador de energia solar

-5V 1A Painel solar 2x

- Escudo de interface Arduino Uno

-Algumas abraçadeiras de nylon

-Kit de montagem

-Tela de LCD

-Breadboard

- Baterias de íon-lítio (usei baterias Sanyo 3.7V 2250mAh)

- Caixa de junção de plástico à prova d'água

-Alguns fios

Para o suporte da estação meteorológica, você precisará de:

- cerca de 3,4 m de tubo de aço longo ou você também pode usar perfil de aço.

- corda de arame (cerca de 4m)

- braçadeira de cabo de arame 8x

- Esticadores de aço inoxidável 2x

-fi10 haste de aço (cerca de 50cm)

- Porca de olhal de elevação de aço 4x

Você também precisará de algumas ferramentas:

-ferro de solda

- chaves de fenda

- alicates

-furar

-máquina de solda

- moedor de ângulo

-escova de aço

Etapa 3: Resumo

Como eu disse, este Instructable é o upgrade do meu Instructable anterior sobre estação meteorológica.

Então, se você quiser saber como montar o kit de estação meteorológica necessário para este projeto, dê uma olhada aqui:

Como montar o kit da estação meteorológica

Também dê uma olhada no meu manual anterior sobre esta estação meteorológica.

Estação meteorológica com registro de dados

Etapa 4: Solução de montagem de estação meteorológica

Com a estação meteorológica também surge a questão de como fazer o suporte de montagem que resiste aos elementos externos.

Eu precisava fazer algumas pesquisas sobre os tipos e designs de estandes de estação meteorológica. Depois de algumas pesquisas, decidi fazer stand com Stell pipe de 3m de comprimento. É recomendado que o anemômetro esteja no ponto mais alto a cerca de 10m (33 pés), mas como eu tenho um kit de estação meteorológica que é All-In-One, eu escolho a altura recomendada - cerca de 3m (10 pés).

A principal coisa que eu precisava considerar é que, este estande deve ser modular e fácil de montar e desmontar para que possa ser transportado para outro local.

Conjunto:

1. Comecei com um tubo de aço longo fi18 de 3,4 m (11,15 pés). Primeiro precisei remover a ferrugem do cano, então o cobri com ácido removedor de ferrugem.
2. Após 2 a 3 horas, quando o ácido fez sua parte, comecei a soldar tudo junto. Primeiro, soldei o olhal de levantamento nos lados opostos do tubo de aço. Posicionei-o a 2m de altura do solo, também pode ser colocado mais alto, mas não mais baixo porque aí a parte superior fica instável.
3. Então precisei fazer duas "âncoras", uma para cada lado. Para isso, usei duas hastes de aço fi12 de 50 cm (1,64 pés). No topo de cada haste soldei uma porca de olhal e uma pequena placa de aço para que você possa pisar nela ou martelar no chão. Isso pode ser visto na imagem (napiš na kiri sliki)
4. Precisei conectar as "âncoras" com o olhal de levantamento em ambos os lados do suporte, para isso usei cabo de aço. Primeiro, usei dois pedaços de cabo de aço com cerca de 1,7 m (5,57 pés) de comprimento, um lado foi diretamente preso à porca de suspensão com a braçadeira do cabo de aço e o outro lado foi preso a esticadores de aço inoxidável. Esticadores de aço inoxidável são usados para apertar o cabo de aço.
5. Para montagem da caixa de junção de plástico no suporte I suporte para mãos impresso em 3D. Mais sobre isso pode ser visto na etapa 5
6. No final, pintei todas as peças de aço com a cor primária (duas camadas). Nessa cor, você pode definir todas as cores que desejar.

Etapa 5: peças impressas em 3D

Como queria que o suporte de montagem fosse fácil de montar e desmontar, precisei fazer algumas peças impressas em 3D. Cada parte foi impressa com plástico PLA e desenhada por mim.

Agora preciso ver como essas peças resistem aos elementos externos (calor, frio, chuva …). Se você quiser arquivos STL dessas partes, pode me escrever no meu e-mail: [email protected]

Porta-mãos de caixa de junção de plástico

Se você der uma olhada no meu instrutivo anterior, verá que fiz uma pega com uma chapa de aço o que não era muito prático. Então agora eu decidi fazer a partir de peças impressas em 3D. É composto por cinco peças impressas em 3D que permitem a substituição rápida de peças quebradas.

Com este suporte, a caixa de junção de plástico pode ser montada diretamente no tubo de aço. A altura da montagem pode ser opcional.

Caixa do sensor de temperatura e umidade

Eu precisava projetar um invólucro para o sensor de temperatura e umidade. Após algumas pesquisas na internet cheguei a uma conclusão para o formato final desta caixa. Eu projetei a tela Stevenson com o suporte para que tudo possa ser montado no tubo de aço.

É composto por 10 peças. A base principal com duas partes e a “tampa” que vai por cima para que fique tudo vedado, para que a água não entre.

Tudo foi impresso com filamento PLA.

Etapa 6: Receptor de dados interno

A principal atualização deste projeto é a transmissão de dados sem fio. Então, para isso eu também precisava fazer um receptor de dados interno.

Para isso usei receptor 430 MHz para Arduino. Eu atualizei com uma antena de 17 cm (6,7 polegadas). Depois disso, precisei testar o alcance deste módulo. O primeiro teste foi feito em ambiente interno para que eu pudesse ver como as paredes afetam o alcance do sinal e como isso afeta as interrupções do sinal. O segundo teste foi feito do lado de fora. O alcance foi de mais de 10 m (33 pés), o que foi mais do que suficiente para o meu receptor interno.

Partes do receptor:

• Arduino Nano
• Módulo receptor Arduino 430 MHz
• Módulo RTC
• tela de LCD
• e alguns conectores

Como pode ser visto na imagem, este receptor pode exibir a temperatura e umidade externa, data e hora do dia.

Etapa 7: Teste

Antes de montar tudo junto tive que fazer alguns testes.

No início, tive que testar o módulo transmissor e receptor do Arduino. Tive que encontrar o código adequado e, em seguida, alterá-lo para que correspondesse às demandas do projeto. Primeiro tentei com um exemplo simples, envio uma palavra do transmissor para o receptor. Quando isso foi concluído com sucesso, continuei enviando mais dados.

Então tive que testar o alcance desses dois módulos. Tentei primeiro sem as antenas, mas não tinha um alcance tão longo, cerca de 4 metros (13 pés). Em seguida, as antenas foram adicionadas. Após algumas pesquisas me deparei com algumas informações, então decidi que o comprimento da antena será de 17cm (6,7 polegadas). Então fiz dois testes, um interno e outro externo, para ver como os diferentes ambientes afetam o sinal.

No último teste, o transmissor foi localizado no exterior e o receptor no interior. Com isso eu testei se realmente posso fazer um receptor interno. A princípio ocorreram alguns problemas com as interrupções do sinal, pois o valor recebido não era o mesmo que o transmitido. Isso foi resolvido com a nova antena, comprei antena "original" para módulo 433 Mhz no ebay.

Este módulo é bom porque é muito barato e fácil de usar, mas só é útil para pequenos intervalos por causa das interrupções no sinal.

Mais sobre o teste pode ser lido em meu instrutível anterior - Estação meteorológica com registro de dados

Etapa 8: Conclusão

A construção de um projeto assim, desde a ideia até o produto final, pode ser muito divertida, mas também desafiadora. Você precisa ter tempo e considerar as opções de numerus para apenas uma parte deste projeto. Portanto, se considerarmos este projeto como um todo, você precisará de muito tempo para realmente torná-lo como deseja.

Mas projetos como este são realmente uma boa oportunidade para atualizar seus conhecimentos sobre design e eletrônica.

Também inclui muitas outras áreas técnicas, como modelagem 3D, impressão 3D, soldagem. Para que você não tenha apenas a visão de uma área técnica, mas tenha um vislumbre de como as áreas técnicas se entrelaçam em tais projetos.

Este projeto foi pensado de forma que qualquer pessoa com conhecimentos básicos em eletrônica, soldagem, retificação e desining possam realizá-lo. Mas o principal ingrediente de um projeto como este é o tempo.