Uma estação meteorológica com microcontrolador Atmega328P-PU: 5 etapas

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

Recentemente, fiz um curso online gratuito com a edx (fundada pela Harvard University e MIT em 2012, a edX é um destino de aprendizagem online e provedor de MOOC, oferecendo cursos de alta qualidade das melhores universidades e instituições do mundo para alunos em todos os lugares), com o título: Meteorologia de quintal: a ciência do tempo, e foi muito informativo e recomendo a todas as pessoas interessadas em meteorologia amadora, na primeira ou na segunda palestra, o professor John Edward Huth - o instrutor - recomendou a compra de uma estação meteorológica que pudesse medir a altitude da localização geográfica e pressão atmosférica barométrica, pensei que em vez de comprar um barômetro ou estação meteorológica a melhor ideia era fazer um com os componentes mais baratos disponíveis ao meu redor e na minha caixa de lixo, fiz uma pesquisa na web e encontrei alguns projetos, alguns no site instructables, meu problema era usar um microcontrolador nu, não um Arduino ou Raspberry pi que eram e são mais caros, o preço do AtmegaP-PU, Arduino Uno e Reaspberry Pi zero - os Pi- mais baratos custam: $ 4, $ 12 e $ 21, portanto o AtmegaP-PU é o mais barato. Os sensores que usei neste projeto são DHT22 (Sensor Digital de Medição de Temperatura e Umidade) que custa quase US $ 8 - é mais preciso do que o sensor DHT11, também usei BMP180 Temperatura Barométrica, Sensor de Módulo de Altitude, que custa US $ 6 e usei a luz de fundo verde do Módulo de Display LCD Nokia 5110 com adaptador PCB para Arduino, que custa apenas US $ 5, então com o orçamento de US $ 23 e alguns fios e outras peças da minha caixa de lixo eu poderia fazer esta fantástica estação meteorológica que Vou explicar a você nos parágrafos seguintes.

Etapa 1: PASSO 1: PROJETO E DIAGRAMA DO CIRCUITO

Já que meu alvo era medir temperatura e umidade relativa e pressão barométrica e altitude, então os sensores que devo usar são, DHT22 e BMP180, eu uso DHT22, para medição de temperatura e umidade relativa e o BMP180, para pressão barométrica e altitude, embora o BMP180 também pode medir a temperatura, mas a temperatura medida pelo DHT22 é mais precisa do que o sensor BMP180. e o Nokia 5110 para exibir os valores medidos e como expliquei na introdução, Atmega328P-PU como microcontrolador, você pode ver o design do sistema e o diagrama de circuito na figura acima.

Etapa 2: PASSO 2: Ferramentas necessárias

As ferramentas necessárias são mostradas nas figuras acima e são as seguintes:

1- Ferramentas mecânicas:

1-1- serra manual

1-2- broca pequena

1-3- cortador

Stripper de 1-4 fios

Chave de fenda 1-5

Ferro de solda 1-6

2-Ferramentas eletrônicas:

2-1-multímetro

Fonte de alimentação 2-2, veja minhas instruções para fazer uma pequena:

2-3 tábua de pão

2-4-Arduino Uno

Etapa 3: Etapa 3: Componentes e materiais necessários

1-Material mecânico:

1-1-caso neste projeto Eu usei um caso mostrado acima, que fiz para meus projetos anteriores (consulte:

2-Componentes eletrônicos:

2-1-ATMEGA328P-PU:

2-2- LCD gráfico 84x48 - Nokia 5110:

Capacitores 2-3-16 MHz Crystal + 20pF:

2-4- Sensor de pressão barométrica, temperatura e altitude BMP180:

2-5- DHT22 / AM2302 Sensor Digital de Temperatura e Umidade:

2-6- Jumper wire:

2-7- Bateria recarregável de 9 volts:

Regulador linear 2-8-LM317 com tensão de saída variável:

Etapa 4: Etapa 4: Programação ATMEGA328P-PU

Primeiro, o esboço do Arduino deve ser escrito, usei-os em diferentes sites e modifiquei-o com meu projeto, para que você possa baixá-lo se quiser usá-lo, para bibliotecas relevantes, você pode usar os sites relevantes, especialmente github.com, alguns dos endereços de bibliotecas são os seguintes:

Nokia 5110:

BMP180:

Em segundo lugar, o programa acima deve ser carregado no ATMEGA328P-PU, se este microcontrolador for comprado com bootloader, não há necessidade de carregar o programa boot loader nele, mas se o microcontrolador ATMEGAP-PU não estiver carregado com bootloader, devemos faça isso no devido tempo, há muitos instructables para usar para tal procedimento, você também pode usar o site do Arduino: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadb…, e instructables como: https:// www.instructables.com / id / burning-atmega328…

Em terceiro lugar, depois de fazer o upload do bootloader para ATMEGA328P-PU, você deve começar a fazer o upload do esboço principal para o microcontrolador, o método está escrito no site do Arduino, como mencionado acima, você deve usar o cristal de 16 Mhz conforme mostrado nesse local, meu circuito é mostrado acima.

Etapa 5: Etapa 5: Fazendo o projeto

Para fazer o projeto, você tem que testar o circuito em uma placa de ensaio, então use uma placa de ensaio e fios de jumper conforme mostrado na figura e teste o projeto para ver a tela, se você vir o que deseja medir no NOKIA 5110 display, então é o momento certo para seguir o resto do procedimento de fazer a estação meteorológica, se não, você tem que descobrir o problema que é software ou hardware, geralmente é devido a conexões ruins ou erradas de fios de jumper, siga o diagrama do circuito o mais próximo possível.

O próximo passo é fazer o projeto, então para fazer uma conexão permanente para o microcontrolador, você tem que usar um soquete IC e soldá-lo a um pequeno pedaço de perf. placa e duas peças de conector de pino fêmea como mostrado nas fotos acima, devido aos muitos pinos de soquete IC que são 28 e a extremidade dos cabeçotes de pino que são 14 + 14, então você tem que soldar 56 soldas e você deve testar todas essas soldas pontos para a conectividade correta e para a não conectividade dos pontos adjacentes, antes de se assegurar do funcionamento correto daquela peça não embarque em utilizá-la para inserção do microcontrolador. se tudo correr bem, agora você deve continuar ligando as próximas peças.

Outra coisa importante a se considerar é o fato de que os componentes precisam de 5 V para operar, mas a luz de fundo do display NOKIA 5110 precisa de 3,3 V, se você usar 5 V para a luz de fundo, pode afetar muito a vida útil do display, então usei dois reguladores lineares LM317 com tensão de saída variável, e ajustei um para a saída de 5 V e outro para a saída de 3,3 V, na verdade eu mesmo fiz um com saída de 5 V e comprei outro com saída de 3,3 V. Agora é a hora de fixar os componentes no invólucro, vocês podem ver as fotos, o sensor DHT22 deve ser fixado de forma que sua face de entrada fique fora do estojo para sentir a temperatura e umidade relativa do ar, mas a pressão barométrica BMP180, O sensor de temperatura e altitude pode estar dentro da caixa, mas devem ser feitos furos suficientes na caixa para que fique em contato com o ar externo, como você pode ver nas fotos acima. Outro ponto importante é fornecer um pequeno desempenho. placa, que você pode ver nas fotos, e fazer duas fileiras de cabeçotes de pino fêmea, uma para conexões de terra ou negativa e outra para saídas positivas de 5V.

Agora é hora de fazer a fiação dos componentes e montagens, conectar todos os fios de acordo com o diagrama do circuito e não deixar nada de fora, caso contrário, haverá problema com o resultado final.