Stasiun Cuaca Daya Rendah: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Sekarang dalam versi ketiga dan telah diuji selama lebih dari dua tahun, stasiun cuaca saya ditingkatkan untuk kinerja daya rendah yang lebih baik dan keandalan transfer data.

Konsumsi daya - tidak menjadi masalah di bulan-bulan selain Desember dan Januari, tetapi di bulan-bulan yang sangat gelap ini panel surya, meskipun diberi daya 40 Watt, tidak dapat memenuhi permintaan sistem … dan sebagian besar permintaan berasal dari modul 2G FONA GPRS yang mengirimkan data langsung ke interweb.

Masalah berikutnya adalah dengan modul FONA GPRS itu sendiri, atau lebih mungkin jaringan telepon seluler. Perangkat akan bekerja dengan sempurna selama berminggu-minggu / berbulan-bulan, tetapi kemudian tiba-tiba berhenti tanpa alasan yang jelas. Tampaknya jaringan memang mencoba mengirim semacam 'info pembaruan sistem' yang, jika tidak diterima, menyebabkan perangkat keluar dari jaringan, jadi GPRS sebenarnya bukan solusi bebas perawatan untuk transmisi data. Sayang sekali karena ketika berhasil, itu bekerja dengan sangat baik.

Upgrade ini menggunakan protokol LoRa berdaya rendah untuk mengirim data ke server lokal Raspberry Pi, yang kemudian akan mengirimkannya ke interwebs. Dengan cara ini, stasiun cuaca itu sendiri dapat menjadi daya rendah pada panel surya dan bagian 'angkat berat' dari proses, dilakukan di suatu tempat dalam jangkauan WIFI pada daya listrik. Tentu saja, jika Anda memiliki gateway LoRa publik dalam jangkauan, Raspberry Pi tidak akan diperlukan.

Membangun PCB stasiun cuaca itu mudah karena komponen SMD semuanya cukup besar (1206) dan semua yang ada di PCB berfungsi 100%. Beberapa komponen, yaitu alat musik tiup, cukup mahal tetapi terkadang dapat ditemukan bekas di Ebay.

Langkah 1: Komponen

Arduino MKR1300 LORAWAN ………………………………………………………………. 1 dari

Raspberry Pi (opsional tergantung pada ketersediaan gateway LoRa lokal) ………… 1 dari

BME280 untuk tekanan, kelembaban, suhu dan ketinggian ………………………….. 1 dari

Konektor RJ 25 477-387 ……………………………………………………………………… 1 dari

L7S505 ………………………………………………………………………………………………. 1 dari

Bip 754-2053 ……………………………… 1 dari

Dioda Shottky (1206) …………………………………… 2 dari

R1K memulihkan ……………………………………… 3 dari

Resistor R4.7K ………………………………… 1 dari

Kapasitor C100nF …………………………….. 3 of

R100K …………………………………………… 1 dari

R10K ……………………………………………….. 4 dari

C1uF ……………………………………………… 1 dari

C0.33uF ………………………………………… 1 dari

R100 …………………………………………….. 1 dari

R0 ……………………………………………….. 1 dari

Pemeriksaan suhu Dallas DS18B20 ………… 1 dari

PCB ……………………………………………………… 1 dari

Alat pengukur hujan ……………………………………………. 1 dari

Probe tanah ……………………………………… 1 dari (lihat langkah 6 untuk probe DIY)

Anemometer A100LK ………………………….. 1 dari

Baling-baling angin W200P ………………………………..1 dari

Langkah 2: Cara Kerjanya

Cukup mudah untuk membuat sensor bekerja untuk hal-hal seperti suhu, kelembaban dan tekanan tetapi beberapa yang lain cukup rumit, meskipun semua kode disertakan dalam blog ini.

1. Alat pengukur hujan berada pada 'interupsi' dan bekerja saat terdeteksi adanya perubahan. Hujan memasuki instrumen dan menetes ke kursi goyang jungkat-jungkit yang bergoyang setelah salah satu ujungnya penuh, memicu sensor magnetik dua kali saat mengalir. Sensor hujan didahulukan dari segalanya dan bekerja bahkan jika data sedang dikirim.

2. Anemometer bekerja dengan mengirimkan pulsa daya rendah, yang frekuensinya tergantung pada kecepatannya. Ini sangat sederhana untuk dikodekan dan menggunakan daya yang sangat kecil meskipun perlu merekam sekitar sekali setiap detik untuk menangkap hembusan yang paling parah. Kode menyimpan catatan kecepatan angin rata-rata dan hembusan maksimum selama sesi perekaman.

3. Meskipun pada pemikiran pertama baling-baling angin akan mudah dikodekan, setelah seluk-beluk dieksplorasi, itu jauh lebih rumit. Intinya, ini hanya potensiometer torsi yang sangat rendah, tetapi masalah mendapatkan pembacaan darinya diperparah oleh fakta bahwa ia memiliki 'zona mati' pendek di sekitar arah utara. Perlu pull down resistor dan kapasitor untuk mencegah pembacaan aneh di dekat utara yang kemudian menyebabkan non linieritas dalam pembacaan. Juga, karena pembacaannya bersifat polar, kalkulasi rata-rata rata-rata normal tidak mungkin dilakukan sehingga mode yang lebih rumit perlu dihitung yang melibatkan pembuatan array masif sekitar 360 angka! …. Dan itu bukan akhir dari itu…. Pertimbangan khusus harus dibuat mengenai kuadran mana yang ditunjuk sensor seolah-olah berada di kuadran di kedua sisi utara, mode harus diperlakukan secara berbeda.

4. Kelembaban tanah adalah pemeriksaan konduktivitas sederhana, tetapi untuk menghemat energi dan mencegah korosi, alat ini berdenyut sangat cepat dengan salah satu pin digital cadangan Arduino.

5. Sistem mengirimkan data dari Arduino ke Raspberry Pi (atau gateway LoRa) tetapi juga membutuhkan 'panggilan balik' dari penerima untuk mengonfirmasi bahwa ia telah benar-benar menerima data dengan benar sebelum mengatur ulang semua berbagai penghitung dan rata-rata dan mengambil kumpulan bacaan baru. Sesi perekaman mungkin masing-masing sekitar 5 menit, setelah itu Arduino mencoba mengirim data. Jika data rusak atau tidak ada koneksi internet, sesi perekaman diperpanjang hingga panggilan balik menunjukkan keberhasilan. Dengan cara ini, tidak ada embusan angin maksimum atau pengukuran hujan yang terlewatkan.

6. Meskipun di luar cakupan blog ini, setelah berada di server internet (komputer besar yang terletak di Ipswich, UK), data tersebut kemudian dirangkai menjadi database MySQL yang dapat diakses menggunakan skrip PHP sederhana. Pengguna akhir juga dapat melihat data yang ditampilkan dalam dial dan grafik mewah berkat perangkat lunak Java milik Amcharts. Kemudian 'hasil akhir' dapat dilihat di sini:

www.goatindustries.co.uk/weather2/

Langkah 3: File

Semua file kode Arduino, Raspberry Pi dan file untuk membuat PCB pada perangkat lunak 'Design Spark' terdapat di repositori Github di sini:

github.com/paddygoat/Weather-Station

Langkah 4: Mengisi PCB

Tidak diperlukan stensil untuk menyolder komponen SMD - cukup oleskan sedikit solder pada bantalan PCB dan tempatkan komponen dengan pinset. Komponennya cukup besar untuk melakukan semuanya dengan mata dan tidak masalah jika soldernya terlihat berantakan atau komponennya agak keluar dari tengah.

Tempatkan PCB dalam oven pemanggang roti dan panaskan hingga 240 derajat C menggunakan probe termometer tipe K untuk memantau suhu. Tunggu selama 30 detik pada suhu 240 derajat lalu matikan oven dan buka pintunya untuk melepaskan panas.

Sekarang sisa komponen dapat disolder dengan tangan.

Jika Anda ingin membeli PCB, unduh file gerber zip di sini:

github.com/paddygoat/Weather-Station/blob/master/PCB/Gerbers_Weather%20station%203_Tx_01.zip

dan unggah ke JLC di sini:

Pilih ukuran papan 100 x 100 mm dan gunakan semua default. Biaya $2 + ongkos kirim untuk 10 papan.

Langkah 5: Penerapan

Stasiun cuaca ditempatkan di tengah lapangan dengan instrumen angin di tiang tinggi dengan kabel pria. Rincian penyebaran diberikan di sini:

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

Langkah 6: Pekerjaan Sebelumnya

Instruksi ini adalah tahap terbaru dalam proyek yang sedang berjalan yang memiliki sejarah pengembangannya di tujuh proyek sebelumnya lainnya:

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…

www.instructables.com/id/Setting-Up-an-A10…

www.instructables.com/id/Analogue-Sensors-…

www.instructables.com/id/Analogue-Wind-Van…

www.instructables.com/id/Arduino-Soil-Prob…

www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…