Stasiun Cuaca Surya: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Pernahkah Anda menginginkan informasi cuaca real-time dari halaman belakang Anda? Sekarang Anda dapat membeli stasiun cuaca di toko tetapi biasanya memerlukan baterai atau harus disambungkan ke stopkontak. Stasiun cuaca ini tidak perlu terhubung ke jaringan karena memiliki panel surya yang berputar ke arah matahari untuk efisiensi yang lebih. Dengan modul RF-nya dapat mentransfer data dari stasiun luar ke Raspberry Pi di dalam rumah Anda. Raspberry Pi menghosting situs web tempat Anda dapat melihat data.

Langkah 1: Kumpulkan Bahan

Bahan:

• Raspberry Pi 3 model B+ + adaptor + Kartu Micro SD 16GB
• Arduino Uno
• Arduino Pro Mini + terobosan dasar FTDI
• 4 panel surya 6V 1W
• 4 baterai 18650
• penguat 5v
• 4 pengisi daya baterai TP 4056
• Adafruit DHT22 Sensor Suhu dan Kelembaban
• Sensor Tekanan Barometrik BMP180
• 4 LDR
• Penerima dan pemancar RF 433
• 2 motor Nema 17 Stepper
• 2 driver motor stepper DRV8825
• lcd 128*64
• Banyak kabel

Alat dan bahan

• Lem
• Papan kayu
• Gergaji
• Sekrup + obeng
• pita bebek
• 2 strip aluminium

Langkah 2: Desain Mekanik

Tubuh stasiun cuaca terbuat dari kayu lapis. Anda tidak harus menggunakan kayu, Anda bisa membuatnya dari bahan apa saja yang Anda suka. Untuk tunggangan motor, saya mengebor keseluruhan di balok kayu dan kemudian memasang sekrup datar ke poros motor, yang bekerja lebih baik dari yang saya harapkan. Dengan begitu Anda tidak perlu mencetak 3d dudukan motor dan mudah dibuat. Kemudian saya membengkokkan 2 strip aluminium untuk menahan motor dengan sangat erat. Saya kemudian memotong papan dan mengebor lubang di dalamnya untuk panel surya. Kemudian rekatkan panel surya di atasnya dan solder kabel pada panel surya. Maka Anda juga perlu membuat tanda silang dari bahan hitam. Jika Anda tidak memiliki sesuatu yang hitam, Anda dapat menggunakan selotip hitam. Salib ini akan menahan LDR di setiap sudut sehingga Arduino dapat membandingkan pengukuran dari LDR dan menghitung ke arah mana ia harus berbelok. Jadi bor keseluruhan kecil di setiap sudut sehingga Anda bisa memasukkan LDR di sana. Yang tersisa untuk dilakukan sekarang adalah membuat pelat dasar dan sesuatu untuk meletakkan elektronik. Untuk pelat dasar, Anda perlu mengebor keseluruhan di dalamnya untuk mengarahkan semua saluran kabel. Untuk pengukuran, saya tidak akan memberikan apapun karena terserah Anda bagaimana Anda ingin mendesain ini. Jika Anda memiliki motor lain atau panel surya lain maka Anda harus mencari tahu sendiri pengukurannya.

Langkah 3: Desain Listrik

Kekuasaan

Seluruh sistem berjalan dengan baterai (kecuali Raspberry Pi). Saya menempatkan 3 baterai secara seri. 1 Baterai rata-rata 3,7V, jadi 3 seri memberi Anda sekitar 11V. Paket baterai 3s ini digunakan untuk motor dan pemancar RF. Baterai lain yang tersisa digunakan untuk menyalakan Arduino Pro Mini dan sensor. Untuk mengisi baterai, saya menggunakan 4 modul TP4056. Setiap baterai memiliki 1 modul TP4056, setiap modul terhubung ke panel surya. Karena modul memiliki B(masuk) dan B(keluar), saya dapat mengisi daya secara terpisah dan melepaskannya secara seri. Pastikan Anda membeli modul TP4056 yang tepat karena tidak semua modul memiliki B(in) dan B(out).

kontrol

Arduino Pro Mini mengontrol sensor dan motor. Pin mentah dan ground Arduino terhubung ke booster 5V. Booster 5V terhubung ke baterai tunggal. Arduino Pro Mini memiliki konsumsi daya yang sangat rendah.

Komponen

DHT22: Sensor ini saya sambungkan ke VCC dan Ground, lalu saya sambungkan pin data ke pin digital 10.

BMP180: Saya menghubungkan sensor ini ke VCC dan Ground, saya menghubungkan SCL ke SCL di Arduino dan SDA ke SDA di Arduino. Hati-hati karena pin SCL dan SDA pada Arduino Pro Mini berada di tengah board, jadi jika Anda telah menyolder pin ke board dan meletakkannya di breadboard, itu tidak akan berfungsi karena Anda akan mengalami gangguan dari pin lain. Saya menyolder 2 pin di bagian atas papan dan menghubungkan kabel langsung ke sana.

Pemancar RF: Saya menghubungkan ini ke baterai 3s untuk sinyal yang lebih baik dan jangkauan yang lebih jauh. Saya mencoba menghubungkannya ke 5V dari Arduino tetapi kemudian sinyal RF sangat lemah. Saya kemudian menghubungkan pin data ke pin digital 12.

LDR: Saya menghubungkan 4 LDR ke pin analog A0, A1, A2, A3. Saya telah menempatkan LDR bersama-sama dengan resistor 1K.

Motor: Motor digerakkan oleh 2 modul kontrol DRV8825. Ini sangat berguna karena mereka hanya mengambil 2 jalur input (arah dan langkah) dan dapat menghasilkan hingga 2A per fase ke motor. Saya menghubungkannya ke pin digital 2, 3 dan 8, 9.

LCD: Saya menghubungkan lcd ke Raspberry Pi untuk menunjukkan alamat IP-nya. Saya menggunakan pemangkas untuk mengatur lampu belakang.

Penerima RF: Saya menghubungkan penerima ke Arduino Uno pada 5V dan Ground. Penerima tidak boleh mengambil lebih dari 5V. Saya kemudian menghubungkan pin data ke pin digital 11. Jika Anda dapat menemukan perpustakaan untuk modul RF ini yang berfungsi di Raspberry Pi, maka Anda tidak perlu menggunakan Arduino Uno.

Raspberry Pi: Raspberry Pi terhubung ke Arduino Uno melalui kabel USB. Arduino melewatkan sinyal RF ke Raspberry Pi melalui koneksi serial.

Langkah 4: Mari Mulai Coding

Untuk mengkode Arduino Pro Mini, Anda memerlukan programmer FTDI. Karena Pro Mini tidak memiliki port USB (untuk menghemat daya), Anda memerlukan papan breakout itu. Saya memprogram kode di Arduino IDE, saya pikir ini adalah cara termudah untuk melakukannya. Unggah kode dari file dan itu akan baik-baik saja.

Untuk mengkode Arduino Uno, saya menghubungkannya ke komputer saya melalui kabel USB. Setelah saya mengunggah kodenya, saya menghubungkannya ke Raspberry Pi. Saya juga dapat mengubah kode pada Raspberry Pi karena saya menginstal Arduino IDE sehingga saya dapat memprogramnya dari sana. Kode ini sangat sederhana, mengambil input dari penerima dan mengirimkannya melalui port serial ke Raspberry Pi.

Untuk mengkodekan Raspberry Pi, saya menginstal Raspbian. Saya kemudian menggunakan Putty untuk menghubungkannya melalui koneksi SSH. Saya kemudian mengkonfigurasi Raspberry sehingga saya dapat terhubung melalui VNC dan dengan demikian memiliki GUI. Saya menginstal server web Apache dan mulai membuat kode backend dan frontend untuk proyek ini. Anda dapat menemukan kode di github:

Langkah 5: Basis Data

Untuk menyimpan data saya menggunakan database SQL. Saya membuat database di MySQL Workbench. Basis data menyimpan pembacaan sensor dan data sensor. Saya memiliki 3 tabel, satu untuk menyimpan nilai sensor dengan cap waktu, yang lain untuk menyimpan info tentang sensor dan yang terakhir untuk menyimpan info tentang pengguna. Saya tidak menggunakan tabel Pengguna karena saya tidak mengkodekan bagian proyek itu karena tidak ada di MVP saya. Unduh file SQL dan jalankan dan database harus siap digunakan.