Station météo avec enregistrement de données : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Dans ce instructable, je vais vous montrer comment faire un système de station météo par vous-même. Tout ce dont vous avez besoin, ce sont des connaissances de base en électronique, en programmation et un peu de temps.

Ce projet est encore en gestation. Ce n'est que la première partie. Les mises à niveau seront téléchargées dans un ou deux mois.

Si vous avez des questions ou des problèmes, vous pouvez me contacter sur mon mail:[email protected]. Components fournis par DFRobot

Alors commençons

Étape 1: Matériaux

Presque tous les matériaux nécessaires à ce projet peuvent être achetés sur la boutique en ligne: DFRobot

Pour ce projet nous aurons besoin de:

-Kit station météo

-Module de carte SD Arduino

-Carte SD

-Gestionnaire d'énergie solaire

-5V 1A panneau solaire

-Des serre-câbles en nylon

-Prêt-à-monter

-Affichage LCD

-Planche à pain

-Batteries Li-ion (j'ai utilisé des batteries Sanyo 3.7V 2250mAh)

-Boîte de jonction en plastique étanche

-Quelques fils

-Résistances (2x 10kOhm)

Étape 2: Modules

Pour ce projet, j'ai utilisé deux modules différents.

Responsable énergie solaire

Ce module peut être alimenté avec deux alimentations différentes, batterie 3,7V, panneau solaire 4,5V - 6V ou câble USB.

Il a deux sorties différentes. Sortie USB 5V pouvant être utilisée pour alimenter Arduino ou un autre contrôleur et broches 5V pour alimenter différents modules et capteurs.

Caractéristiques:

• Tension d'entrée solaire (SOLAR IN): 4.5V ~ 6V
• Entrée de batterie (BAT IN): 3,7 V Li-polymère/Li-ion à cellule unique
• Courant de charge de la batterie (USB/SOLAR IN): charge d'entretien 900mA Max, courant constant, charge triphasée à tension constante
• Tension de coupure de charge (USB/SOLAR IN): 4.2V±1%
• Alimentation régulée: 5V 1A
• Efficacité de l'alimentation régulée (3,7 V BAT IN): 86 % à 50 % de charge
• Efficacité de charge USB/solaire: 73 % à 3,7 V 900 mA BAT IN

module SD

Ce module est entièrement compatible avec Arduino. Il vous permet d'ajouter un stockage de masse et un enregistrement de données à votre projet.

Je l'ai utilisé pour collecter les données de la station météo avec une carte SD de 16 Go.

Caractéristiques:

• Carte de dérivation pour carte SD standard et carte Micro SD (TF)
• Contient un interrupteur pour sélectionner l'emplacement pour carte flash
• Se trouve directement sur un Arduino
• Également être utilisé avec d'autres microcontrôleurs

Étape 3: Kit de station météo

Le composant principal de ce projet est le kit de station météo. Il est alimenté par 5V depuis Arduino ou vous pouvez également utiliser une alimentation externe 5V.

Il a 4 broches (5V, GND, TX, RX). Le port de données TXD utilise 9600bps.

Le kit de station météo comprend:

• Anémomètre
• Girouette
• Seau de pluie
• Carte de capteur
• Studdle en acier inoxydable (30CM) (11.81")
• Paquet de composants

Il peut être utilisé pour mesurer:

• Vitesse du vent
• Direction du vent
• Quantité de précipitations

Il intègre un capteur d'humidité et de température qui peut également mesurer la pression barométrique.

L'anémomètre peut mesurer la vitesse du vent jusqu'à 25 m/s. La direction du vent est affichée en degrés.

Vous trouverez plus d'informations sur ce kit et un exemple de code sur: DFRobot wiki

Étape 4: Comment assembler le kit de station météo

L'assemblage de ce kit est assez facile mais pour plus d'informations sur l'assemblage, regardez un tutoriel sur la façon d'assembler ce kit.

Tutoriel: Comment assembler le kit de station météo

Étape 5: Offre et logement

Batterie:

Pour ce projet, j'ai utilisé des batteries li-ion 3,7 V. J'ai fabriqué une batterie à partir de 5x de ces batteries. Chaque batterie a environ 2250 mAh, donc un pack de 5x donne environ 11250 mAh lorsqu'il est connecté en parallèle.

Connexion: Comme je l'ai mentionné, j'ai connecté des batteries en parallèle, car en parallèle, vous conservez la tension d'origine mais gagnez en capacité de batterie. Par exemple: Si vous avez deux batteries 3.7V 2000 mAh et que vous les branchez en parallèle vous obtiendrez 3.7V et 4000 mAh.

Si vous souhaitez obtenir une tension plus élevée, vous devez les connecter en série. Par exemple: si vous connectez deux batteries 3.7V 2000 mAh en série vous obtiendrez 7, 4V et 2000 mAh.

Panneau solaire:

J'ai utilisé un panneau solaire 5V 1A. Ce panneau a environ 5W maximum de puissance de sortie. La tension de sortie monte jusqu'à 6V. Lorsque j'ai testé le panneau par temps nuageux, sa tension de sortie était d'environ 5,8 à 5,9 V.

Mais si vous souhaitez alimenter entièrement cette station météo en énergie solaire, vous devez ajouter 1 ou 2 panneaux solaires et une batterie au plomb ou autre pour stocker l'énergie et alimenter la station lorsqu'il n'y a pas de soleil.

LOGEMENT:

Il ne semble pas que le boîtier soit l'une des parties les plus importantes de ce système, car il protège les composants vitaux des éléments extérieurs.

J'ai donc choisi une boîte de jonction en plastique étanche. Il est juste assez grand pour contenir tous les composants à l'intérieur. Il mesure environ 19x15 cm.

Étape 6: Câblage et code

Arduino:

Tous les composants sont connectés avec Arduino.

-Module SD:

• 5V -> 5V
• GND -> GND
• MOSI -> broche numérique 9
• MISO -> broche numérique 11
• SCK -> broche numérique 12
• SS -> broche numérique 10

Carte station météo:

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

La batterie est connectée directement au gestionnaire d'alimentation (entrée de batterie 3,7 V). J'ai également établi une connexion de la batterie à la broche analogique A0 sur Arduino pour la surveillance de la tension.

Le panneau solaire est connecté directement à ce module (entrée solaire). Le panneau solaire est également connecté au diviseur de tension. La sortie du diviseur de tension est connectée à la broche analogique A1 sur Arduino.

J'ai également établi une connexion afin que vous puissiez connecter un écran LCD dessus pour vérifier la tension. Ainsi, l'écran LCD est connecté à 5V, GND et SDA de l'écran LCD vont à SDA sur Arduino et de même avec la broche SCK.

Arduino est connecté au module de gestion d'alimentation avec un câble USB.

CODE:

Le code de cette station météo peut être trouvé sur le wiki DFRobot. J'ai également joint mon code avec toutes les mises à jour.

-Si vous voulez obtenir la bonne direction du vent pour votre position, vous devez modifier manuellement les valeurs de degress dans le programme.

Ainsi, toutes les données sont stockées dans un fichier txt nommé test. Vous pouvez renommer ce fichier si vous le souhaitez. J'écris toutes les valeurs possibles de la station météo et il écrit également la tension de la batterie et la tension solaire. Pour que vous puissiez voir comment est la consommation de la batterie.

Étape 7: Mesurer la tension et tester

J'avais besoin de faire de la surveillance de tension sur batterie et panneau solaire pour mon projet.

Pour surveiller la tension sur la batterie, j'ai utilisé une broche analogique. J'ai connecté + de la batterie à la broche analogique A0 et - de la batterie à GND sur Arduino. Dans le programme, j'ai utilisé la fonction "analogRead" et "lcd.print()" pour afficher la valeur de la tension sur l'écran LCD. La troisième photo montre la tension sur la batterie. Je l'ai mesuré avec Arduino et aussi avec un multimètre pour pouvoir comparer la valeur. La différence entre ces deux valeurs était d'environ 0,04 V.

Parce que la tension de sortie du panneau solaire est supérieure à 5 V, je dois créer un diviseur de tension. L'entrée analogique peut prendre une tension d'entrée maximale de 5 V. Je l'ai fait avec deux résistances de 10kOhm. L'utilisation de deux résistances de valeur égale divise la tension exactement de moitié. Donc, si vous connectez 5V, la tension de sortie sera d'environ 2,5V. Ce diviseur de tension est sur la première photo. La différence entre la valeur de tension sur l'écran LCD et sur le multimètre était d'environ 0,1-0,2 V

L'équation pour la sortie du diviseur de tension est: Vout=(Vcc*R2)/R1+R2

Essai

Lorsque j'ai tout connecté et emballé tous les composants dans le boîtier, j'avais besoin de faire un test extérieur. J'ai donc sorti la station météo à l'extérieur pour voir comment elle fonctionnerait dans des conditions extérieures réelles. Le but principal de ce test était de voir comment fonctionneraient les batteries ou combien elles se déchargeraient pendant ce test. Lors des tests, la température extérieure était d'environ 1°C à l'extérieur et d'environ 4°C à l'intérieur du boîtier.

La tension de la batterie est passée de 3,58 à environ 3,47 en cinq heures.