Stasiun Cuaca Dengan Data Logging: 7 Langkah (dengan Gambar)

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

Dalam instruksi ini saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana membuat sistem stasiun cuaca sendiri. Yang Anda butuhkan hanyalah pengetahuan dasar dalam elektronik, pemrograman, dan sedikit waktu.

Proyek ini masih dalam pembuatan. Ini hanya bagian pertama. Upgrade akan diunggah dalam satu atau dua bulan ke depan.

Jika Anda memiliki pertanyaan atau masalah, Anda dapat menghubungi saya di email saya: [email protected]. Komponen yang disediakan oleh DFRobot

Jadi mari kita mulai

Langkah 1: Bahan

Hampir semua bahan yang dibutuhkan untuk proyek ini dapat dibeli di toko online: DFRobot

Untuk proyek ini kita akan membutuhkan:

-Perlengkapan stasiun cuaca

-Modul kartu SD Arduino

-Kartu SD

-Manajer tenaga surya

-5V 1A Panel surya

-Beberapa ikatan kabel nilon

-Perlengkapan pemasangan

-Layar LCD

-Papan tempat memotong roti

- Baterai Li-ion (Saya menggunakan baterai Sanyo 3.7V 2250mAh)

-Kotak sambungan plastik tahan air

-Beberapa kabel

-Resistor (2x 10kOhm)

Langkah 2: Modul

Untuk proyek ini saya menggunakan dua modul yang berbeda.

Manajer tenaga surya

Modul ini dapat ditenagai dengan dua catu daya yang berbeda, baterai 3.7V, panel surya 4.5V - 6V atau kabel USB.

Ini memiliki dua output yang berbeda. Output USB 5V yang dapat digunakan untuk memasok Arduino atau pengontrol lain dan pin 5V untuk memberi daya pada modul dan sensor yang berbeda.

Spesifikasi:

• Tegangan Masukan Surya (SURYA DI): 4.5V~6V
• Input Baterai (BAT IN): 3.7V sel tunggal Li-polimer/Li-ion
• BatteryCharge Current (USB / SOLAR IN): 900mA Pengisian tetesan maksimum, arus konstan, tegangan konstan pengisian tiga fase
• Tegangan Cutoff Pengisian (USB/SOLAR IN): 4.2V±1%
• Catu Daya Diatur: 5V 1A
• Efisiensi Catu Daya yang Diatur (3.7V BAT IN): 86%@50% Beban
• Efisiensi Pengisian Daya USB/Solar: 73%@3.7V 900mA BAT IN

modul SD

Modul ini sepenuhnya kompatibel dengan Arduino. Ini memungkinkan Anda untuk menambahkan penyimpanan massal dan pencatatan data ke proyek Anda.

Saya menggunakannya untuk mengumpulkan data dari stasiun cuaca dengan kartu SD 16GB.

Spesifikasi:

• Break out board untuk kartu SD standar dan kartu Micro SD (TF)
• Berisi sakelar untuk memilih slot kartu flash
• Duduk langsung di Arduino
• Juga dapat digunakan dengan mikrokontroler lainnya

Langkah 3: Kit Stasiun Cuaca

Komponen utama dari proyek ini adalah kit stasiun cuaca. Ini didukung oleh 5V dari Arduino atau Anda juga dapat menggunakan catu 5V eksternal.

Ini memiliki 4 pin (5V, GND, TX, RX). Port data TXD menggunakan 9600bps.

Kit stasiun cuaca terdiri dari:

• Alat pengukur jurusan angin
• baling-baling angin
• Ember hujan
• Papan Sensor
• Studdle baja tahan karat (30CM) (11,81")
• Paket komponen

Dapat digunakan untuk mengukur:

• Kecepatan angin
• Arah angin
• Jumlah curah hujan

Ini memiliki sensor kelembaban dan suhu yang juga dapat mengukur tekanan udara.

Anemometer dapat mengukur kecepatan angin hingga 25 m/s. Arah angin ditampilkan dalam derajat.

Info lebih lanjut tentang kit ini dan kode sampel dapat ditemukan di: DFRobot wiki

Langkah 4: Cara Merakit Kit Stasiun Cuaca

Perakitan kit ini cukup mudah tetapi untuk info lebih lanjut tentang perakitan tonton tutorial tentang cara merakit kit ini.

Tutorial: Cara merakit kit stasiun cuaca

Langkah 5: Pasokan dan Perumahan

Baterai:

Untuk proyek ini saya menggunakan baterai li-ion 3.7V. Saya membuat baterai dari 5x baterai ini. Setiap baterai memiliki sekitar 2250 mAh, jadi paket 5x memberikan sekitar 11250 mAh saat dihubungkan secara paralel.

Koneksi: Seperti yang saya sebutkan, saya menghubungkan baterai secara paralel, karena secara paralel Anda mempertahankan tegangan asli tetapi mendapatkan kapasitas baterai yang lebih besar. Misalnya: Jika Anda memiliki dua baterai 3.7V 2000 mAh dan Anda menghubungkannya secara paralel, Anda akan mendapatkan 3.7V dan 4000 mAh.

Jika Anda ingin mencapai tegangan yang lebih besar maka Anda harus menghubungkannya secara seri. Misalnya: Jika Anda menghubungkan dua baterai 3.7V 2000 mAh secara seri, Anda akan mendapatkan 7, 4V, dan 2000 mAh.

Panel surya:

Saya menggunakan panel surya 5V 1A. Panel ini memiliki daya keluaran maksimum sekitar 5W. Tegangan keluaran naik hingga 6V. Ketika saya menguji panel dalam cuaca mendung, tegangan outputnya sekitar 5.8-5.9V.

Tetapi jika Anda ingin sepenuhnya memasok stasiun cuaca ini dengan energi matahari, Anda perlu menambahkan 1 atau 2 panel surya dan baterai timbal-asam atau sesuatu yang lain untuk menyimpan energi dan untuk memasok stasiun ketika tidak ada matahari.

PERUMAHAN:

Tampaknya tidak tetapi perumahan adalah salah satu bagian terpenting dari sistem ini, karena melindungi komponen vital dari elemen luar.

Jadi saya memilih kotak sambungan plastik tahan air. Itu hanya cukup besar untuk memuat semua komponen di dalamnya. Ukurannya sekitar 19x15 cm.

Langkah 6: Pengkabelan dan Kode

Arduino:

Semua komponen terhubung dengan Arduino.

-modul SD:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> pin digital 9
• MISO -> pin digital 11
• SCK -> pin digital 12
• SS -> pin digital 10

Papan stasiun cuaca:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• TX -> RX di Arduino
• RX -> TX di Arduino

Paket baterai terhubung langsung ke manajer daya (input baterai 3.7V). Saya juga membuat koneksi dari baterai ke pin analog A0 di Arduino untuk pemantauan tegangan.

Panel surya terhubung langsung ke modul ini (input surya). Panel surya juga terhubung ke pembagi tegangan. Output pembagi tegangan dihubungkan ke pin analog A1 pada Arduino.

Saya juga membuat koneksi sehingga Anda dapat menghubungkan layar LCD di atasnya untuk memeriksa voltase. Jadi LCD terhubung ke 5V, GND dan SDA dari LCD masuk ke SDA di Arduino dan sama dengan pin SCK.

Arduino terhubung ke modul power manager dengan kabel USB.

KODE:

Kode untuk stasiun cuaca ini dapat ditemukan di wiki DFRobot. Saya juga melampirkan kode saya dengan semua peningkatan.

-Jika Anda ingin mendapatkan arah angin yang tepat untuk posisi Anda, Anda perlu mengubah nilai degress secara manual dalam program.

Jadi semua data disimpan ke dalam file txt bernama test. Anda dapat mengganti nama file ini jika Anda mau. Saya menulis semua nilai yang mungkin dari stasiun cuaca dan juga menulis dalam tegangan baterai dan tegangan matahari. Sehingga Anda dapat melihat bagaimana konsumsi baterai.

Langkah 7: Mengukur Tegangan dan Pengujian

Saya perlu membuat pemantauan tegangan pada baterai dan panel surya untuk proyek saya.

Untuk memonitor tegangan pada baterai saya menggunakan pin analog. Saya menghubungkan + dari baterai ke pin analog A0 dan - dari baterai ke GND di Arduino. Dalam program saya menggunakan fungsi "analogRead" dan "lcd.print()" untuk menampilkan nilai tegangan pada LCD. Gambar ketiga menunjukkan tegangan pada baterai. Saya mengukurnya dengan Arduino dan juga dengan multimeter sehingga saya bisa membandingkan nilainya. Perbedaan antara dua nilai ini sekitar 0,04V.

Karena tegangan keluaran dari panel surya lebih besar dari 5V saya perlu membuat pembagi tegangan. Input analog dapat mengambil tegangan input maksimum 5V. Saya membuatnya dengan dua resistor 10kOhm. Penggunaan dua resistor dengan nilai yang sama, membagi tegangan tepat menjadi setengahnya. Jadi jika Anda menghubungkan 5V, tegangan output akan menjadi sekitar 2.5V. Pembagi tegangan ini ada di gambar pertama. Selisih antara nilai tegangan pada LCD dan pada multimeter adalah sekitar 0,1-0,2V

Persamaan untuk keluaran pembagi tegangan adalah: Vout=(Vcc*R2)/R1+R2

Pengujian

Ketika saya menghubungkan semuanya bersama-sama dan mengemas semua komponen ke dalam housing, saya perlu melakukan pengujian luar. Jadi saya mengeluarkan stasiun cuaca di luar untuk melihat bagaimana itu akan bekerja dalam kondisi luar yang nyata. Tujuan utama dari tes ini adalah untuk melihat bagaimana baterai akan bekerja atau berapa banyak yang akan dikeluarkan selama tes ini. Sedangkan pengujian suhu luar sekitar 1°C di luar dan sekitar 4°C di dalam housing.

Tegangan baterai turun dari 3,58 menjadi sekitar 3,47 dalam lima jam.