Table des matières:
- Étape 1: Composants
- Étape 2: Comment ça marche
- Étape 3: Fichiers
- Étape 4: Remplissage du PCB
- Étape 5: Déploiement
- Étape 6: Travail précédent
Vidéo: Station météo basse consommation : 6 étapes (avec photos)
2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08
Maintenant dans sa troisième version et après avoir été testée pendant plus de deux ans, ma station météo est mise à niveau pour de meilleures performances à faible consommation et une meilleure fiabilité du transfert de données.
Consommation d'énergie - pas de problème les mois autres que décembre et janvier, mais pendant ces mois très sombres, le panneau solaire, bien qu'évalué à 40 watts, n'a pas pu répondre à la demande du système… et la plupart de la demande provenait de le module 2G FONA GPRS qui transmet les données directement aux interwebs.
Le problème suivant concernait le module FONA GPRS lui-même, ou plus probablement le réseau de téléphonie mobile. L'appareil fonctionnerait parfaitement pendant des semaines/mois, mais s'arrêterait soudainement sans raison apparente. Apparemment, le réseau essaie d'envoyer une sorte d'"information de mise à jour du système" qui, si elle n'est pas acceptée, provoque le démarrage de l'appareil hors du réseau, donc GPRS n'est pas vraiment une solution sans entretien pour la transmission de données. C'est dommage car quand ça marchait, ça marchait très bien.
Cette mise à niveau utilise le protocole LoRa basse consommation pour envoyer les données à un serveur local Raspberry Pi, qui les enverra ensuite sur les interwebs. De cette façon, la station météo elle-même peut avoir une faible consommation d'énergie sur un panneau solaire et la partie « de levage lourd » du processus, effectuée quelque part dans la portée du WIFI sur l'alimentation secteur. Bien sûr, si vous avez une passerelle LoRa publique à portée, le Raspberry Pi ne serait pas nécessaire.
La construction du PCB de la station météo est facile car les composants SMD sont tous assez gros (1206) et tout sur le PCB fonctionne à 100%. Certains composants, à savoir les instruments à vent, sont assez chers mais peuvent parfois être trouvés d'occasion sur Ebay.
Étape 1: Composants
Arduino MKR1300 LORAWAN ………………………………………………………………. 1 de
Raspberry Pi (facultatif en fonction de la disponibilité de la passerelle LoRa locale) ………… 1 de
BME280 pour la pression, l'humidité, la température et l'altitude ………………………….. 1 de
Connecteur RJ 25 477-387 ………………………………………………………………………………… 1 de
L7S505 …………………………………………………………………………………………………………. 1 de
Bip 754-2053 ……………………………… 1 de
Diode Shottky (1206) …………………………………… 2 de
R1K restaurateurs …………………………………… 3 de
Résistance R4.7K ………………………………… 1 de
Condensateur C100nF …………………………….. 3 de
R100K …………………………………………… 1 de
R10K …………………………………………….. 4 de
C1uF ……………………………………………… 1 de
C0.33uF ………………………………………… 1 de
R100 …………………………………………….. 1 de
R0 ……………………………………………….. 1 de
Sonde de température Dallas DS18B20 ………… 1 de
PCB ……………………………………………………… 1 de
Pluviomètre ……………………………………………. 1 de
Sonde de sol ……………………………………… 1 de (voir étape 6 pour la sonde DIY)
Anémomètre A100LK ………………………….. 1 de
Girouette W200P ………………………………..1 de
Étape 2: Comment ça marche
Il est assez facile de faire fonctionner des capteurs pour des choses comme la température, l'humidité et la pression, mais certains autres sont assez délicats, bien que tout le code soit inclus dans ce blog.
1. Le pluviomètre est en « interruption » et fonctionne lorsqu'un changement est détecté. La pluie pénètre dans l'instrument et s'égoutte sur une bascule à bascule qui bascule une fois qu'une extrémité est pleine, déclenchant deux fois un capteur magnétique au passage. Le capteur de pluie a la priorité sur tout et fonctionne même si des données sont transmises.
2. L'anémomètre fonctionne en envoyant une impulsion de faible puissance, dont la fréquence dépend de sa vitesse. Il est très simple à coder et utilise très peu d'énergie même s'il doit enregistrer environ une fois par seconde pour capter les rafales les plus sévères. Le code garde une note en cours de la vitesse moyenne du vent et de la rafale maximale pendant la session d'enregistrement.
3. Bien qu'à première vue, la girouette soit facile à coder, une fois que les subtilités sont explorées, c'est beaucoup plus compliqué. En substance, il ne s'agit que d'un potentiomètre à très faible couple, mais le problème d'obtenir des lectures à partir de celui-ci est aggravé par le fait qu'il a une courte «zone morte» autour de la direction nord. Il a besoin de résistances et de condensateurs pour éviter des lectures étranges près du nord qui provoquent alors une non-linéarité dans les lectures. De plus, comme les lectures sont polaires, les calculs moyens normaux ne sont pas possibles et le mode le plus compliqué doit donc être calculé, ce qui implique la création d'un tableau massif d'environ 360 nombres ! …. Et ce n'est pas fini…. Une considération particulière doit être faite concernant le quadrant dans lequel le capteur pointe comme s'il se trouvait dans le quadrant de chaque côté du nord, le mode doit être traité différemment.
4. L'humidité du sol est une simple sonde de conductivité, mais pour économiser de l'énergie et éviter la corrosion, elle est pulsée très rapidement avec l'une des broches numériques de rechange de l'Arduino.
5. Le système envoie des données de l'Arduino au Raspberry Pi (ou à la passerelle LoRa), mais a également besoin d'un « rappel » du récepteur pour confirmer qu'il a bien reçu les données avant de réinitialiser tous les différents compteurs et moyennes et de prendre un nouvelle série de lectures. Une session d'enregistrement peut durer environ 5 minutes chacune, après quoi l'Arduino tente d'envoyer les données. Si les données sont corrompues ou s'il n'y a pas de connexion Internet, la session d'enregistrement est prolongée jusqu'à ce que le rappel indique le succès. De cette façon, aucune mesure maximale de rafale de vent ni de pluie ne sera manquée.
6. Bien qu'au-delà de la portée de ce blog, une fois sur le serveur Internet (c'est un gros ordinateur situé à Ipswich, Royaume-Uni), les données sont ensuite assemblées dans une base de données MySQL accessible à l'aide de simples scripts PHP. L'utilisateur final peut également voir les données affichées dans des cadrans et des graphiques sophistiqués grâce au logiciel Java propriétaire d'Amcharts. Ensuite, le « résultat final » peut être vu ici:
www.goatindustries.co.uk/weather2/
Étape 3: Fichiers
Tous les fichiers de code Arduino, Raspberry Pi et le fichier de création du PCB sur le logiciel 'Design Spark' se trouvent dans le référentiel Github ici:
github.com/paddygoat/Weather-Station
Étape 4: Remplissage du PCB
Aucun pochoir n'est nécessaire pour souder les composants SMD - il suffit de tamponner un peu de soudure sur les pastilles de PCB et de placer les composants avec des pincettes. Les composants sont suffisamment gros pour tout faire à l'œil nu et peu importe si la soudure semble désordonnée ou si les composants sont un peu décentrés.
Placez le PCB dans un four grille-pain et chauffez à 240 degrés C à l'aide d'une sonde de thermomètre de type K pour surveiller les températures. Attendez 30 secondes à 240 degrés puis éteignez le four et ouvrez la porte pour libérer la chaleur.
Maintenant, le reste des composants peut être soudé à la main.
Si vous souhaitez acheter un PCB, téléchargez les fichiers gerber zippés ici:
github.com/paddygoat/Weather-Station/blob/master/PCB/Gerbers_Weather%20station%203_Tx_01.zip
et téléchargez-les sur JLC ici:
Sélectionnez la taille de panneau 100 x 100 mm et utilisez toutes les valeurs par défaut. Le coût est de 2 $ + frais de port pour 10 planches.
Étape 5: Déploiement
La station météo est déployée au milieu d'un champ avec les instruments à vent sur un grand poteau avec des haubans. Les détails du déploiement sont donnés ici:
www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…
Étape 6: Travail précédent
Cette instructable est la dernière étape du projet en cours qui a son histoire de développement dans sept autres projets précédents:
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…
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