Estação meteorológica: 8 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Você já se sentiu desconfortável durante uma conversa fiada? Precisa de coisas legais para conversar (ok, se gabar)? Bem, nós temos a coisa para você! Este tutorial permitirá que você construa e use sua própria estação meteorológica. Agora você pode preencher com segurança qualquer silêncio constrangedor com atualizações de temperatura, pressão, umidade, altitude e velocidade do vento. Nunca mais você vai recorrer ao insípido "o tempo está bom" depois de concluir este projeto bacana.

Nossa estação meteorológica está totalmente equipada em uma caixa resistente à água com diferentes sensores que registram várias medições naturais e as salvam no mesmo cartão SD. Um Arduino Uno é usado para codificar facilmente a estação meteorológica para que ela possa funcionar remotamente. Além disso, qualquer número de sensores pode ser adicionado ou integrado ao sistema para fornecer uma variedade de funcionalidades diferentes. Decidimos usar vários sensores da Adafruit: usamos um sensor de temperatura e umidade DHT22, um sensor de altitude e pressão barométrica BMP280 e um sensor anemômetro de velocidade do vento. Tivemos que baixar várias bibliotecas de código, além de juntar alguns códigos diferentes para fazer com que todos os nossos sensores funcionassem juntos e registrassem os dados no cartão SD. Os links para as bibliotecas são comentados em nosso código.

Etapa 1: Reúna os materiais

• Arduino Uno
• Protoboard
• Bateria 9V
• Sensor de velocidade do vento do anemômetro Adafruit
• Caixa à prova d'água
• Sensor de pressão barométrica e altitude Adafruit BMP280
• Sensor de temperatura e umidade Adafruit DHT22
• Proteção de registro de dados montada pela Adafruit
• Cola quente

É importante nesta etapa apenas certificar-se de que seu Arduino está funcionando e pode ser programado a partir de seu computador. Também acabamos soldando todos os nossos componentes a um protoboard, mas uma placa de ensaio também pode ser usada para conectar o sensor ao Arduino. Nosso protoboard tornou todas as nossas conexões permanentes e tornou mais fácil hospedar os componentes sem a preocupação de empurrá-los para fora do lugar.

Etapa 2: adicionar um registrador de dados

Esta etapa é fácil e fácil. Tudo o que você precisa fazer para realizar esta etapa é encaixar o registrador de dados no lugar. Ele se encaixa bem em cima do Arduino Uno.

Fazer com que o registrador de dados realmente registre os dados requer alguma codificação. O logger registra os dados em um cartão SD que se encaixa na proteção e pode ser removido e conectado a um computador. Um recurso do código que é útil é a utilização do registro de data e hora. O relógio de ponto registra o dia, mês e ano além do segundo, minuto e hora (desde que esteja conectado à bateria). Tivemos que definir essa hora no código quando iniciamos, mas o registrador de dados mantém a hora enquanto a bateria em sua placa estiver conectada. Isso significa que o relógio não será reiniciado!

Etapa 3: configurar o sensor de temperatura e umidade

1. Conecte o primeiro pino (vermelho) do sensor ao pino 5V do Arduino
2. Conecte o segundo pino (azul) a um pino digital no Arduino (colocamos o nosso no pino 6)
3. Conecte o quarto pino (verde) ao aterramento do Arduino

O sensor da Adafruit que usamos só precisa de um pino digital no Arduino para coletar dados. Este sensor é um sensor de umidade capacitivo. O que isso significa é que ele mede a umidade relativa com dois eletrodos de metal separados por um material dielétrico poroso entre eles. Conforme a água entra nos poros, a capacitância é alterada. A parte de detecção de temperatura do sensor é um resistor simples: a resistência muda conforme a temperatura muda (denominado termistor). Embora a mudança seja não linear, ela pode ser traduzida em uma leitura de temperatura que é registrada por nosso escudo de registrador de dados.

Etapa 4: configurar o sensor de pressão e altitude

1. O pino Vin (vermelho) é conectado ao pino 5V no Arduino
2. O segundo pino não está conectado a nada
3. O pino GND (preto) é conectado ao aterramento no Arduino
4. O pino SCK (amarelo) vai para o pino SCL no Arduino
5. O quinto pino não está conectado
6. O pino SDI (azul) está conectado ao pino SDA do Arduino
7. O sétimo pino não está conectado e não está representado no diagrama

O pino Vin regula a tensão para o próprio sensor e diminui da entrada de 5 V para 3 V. O pino SCK, ou pino do relógio SPI, é um pino de entrada para o sensor. O pino SDI é o dado serial no pino e carrega as informações do Arduino para o sensor. No diagrama da configuração do Arduino e da placa de ensaio, o sensor de pressão e altitude retratado não era o modelo exato que usamos. Há um pino a menos, no entanto, a forma como ele é conectado é exatamente a mesma que o sensor real foi conectado. A forma como os pinos são conectados reflete os pinos do sensor, e deve fornecer um modelo adequado para a configuração do sensor.

Etapa 5: configurar o anemômetro

1. A linha de energia vermelha do anemômetro precisa ser conectada ao pino Vin no Arduino
2. A linha de aterramento preta deve ser conectada ao aterramento no Arduino
3. O fio azul (em nosso circuito) foi conectado ao pino A2

Uma coisa importante a se considerar é que o anemômetro requer 7 a 24 V de energia para funcionar. O pino de 5 V no Arduino simplesmente não vai funcionar. Portanto, uma bateria de 9 V deve ser conectada ao Arduino. Isso se conecta diretamente ao pino Vin e permite que o anemômetro utilize uma fonte de energia maior. O anemômetro mede a velocidade do vento criando uma corrente elétrica. Quanto mais rápido ele gira, mais energia e, portanto, mais corrente são as fontes do anemômetro. O Arduino é capaz de traduzir o sinal elétrico que recebe para a velocidade do vento. O programa que codificamos também faz a conversão necessária para obter a velocidade do vento em milhas por hora.

Etapa 6: Verifique o circuito e execute alguns testes

A ilustração acima é nosso diagrama de circuito completo. O sensor de temperatura é o sensor branco de quatro pinos no meio da placa. O sensor de pressão é representado pelo sensor vermelho à direita. Embora não corresponda exatamente ao sensor que usamos, os pinos / conexões corresponderão se você alinhá-los da esquerda para a direita (há um pino a mais no sensor que usamos do que no diagrama). Os fios do anemômetro correspondem às cores que atribuímos a eles no diagrama. Além disso, adicionamos a bateria de 9 V à porta preta da bateria no canto inferior esquerdo do diagrama no Arduino.

Para testar a estação meteorológica, experimente respirar no sensor de temperatura e umidade, gire o anemômetro e obtenha dados na parte superior e inferior de um prédio alto / colina para ver se o sensor de temperatura, anemômetro e sensor de pressão / altitude estão coletando dados. Experimente tirar o cartão SD e conectá-lo a um dispositivo para ter certeza de que as medições foram registradas corretamente. Esperançosamente, tudo está funcionando perfeitamente. Caso contrário, verifique todas as suas conexões. Como plano de backup, tente verificar o código e ver se algum erro foi cometido.

Etapa 7: abrigar todos os componentes

Agora é a hora de fazer com que pareça uma estação meteorológica de verdade. Usamos uma caixa à prova d'água da Outdoor Products para abrigar nosso circuito e a maioria dos componentes. Nossa caixa já tinha um furo na lateral com um penetrador e uma gaxeta de borracha. Isso nos permitiu passar o sensor de temperatura e os fios do anemômetro fora da caixa através de um orifício perfurado no penetrador e selado com epóxi. Para resolver o problema de alojar o sensor de pressão dentro da caixa, perfuramos pequenos orifícios bem no fundo da caixa e colocamos um riser em cada canto do fundo para mantê-lo acima do nível do solo.

Para impermeabilizar os fios que conectam o anemômetro e o sensor de temperatura à placa de circuito principal, usamos fita termorretrátil para selar todas as conexões. Colocamos o sensor de temperatura embaixo da caixa e o prendemos (não queríamos que o plástico colorido prendesse o calor e nos fornecesse leituras falsas de temperatura).

Esta não é a única opção de moradia, mas é definitivamente aquela que fará o trabalho para um projeto divertido.

Etapa 8: Aproveite sua pequena estação meteorológica pessoal

Agora é a parte divertida! Leve sua estação meteorológica com você, configure-a do lado de fora de sua janela ou faça o que quiser. Quer enviá-lo em um balão meteorológico? Confira nosso próximo Instructable!