Domowa Stacja Meteo

Domowa Stacja Meteo

Witam wszystkich!
Chciałem Wam dziś zaprezentować mój pierwszy projekt tego typu oraz pierwszy artykuł na Majsterkowie. Jest to domowa stacja meteorologiczna. Wcześniej próbowałem już budować różnego typu urządzenia ale zwykle nie wychodziły ona po za płytkę stykową.
Przed rozpoczęciem prac postanowiłem wytyczyć kilka założeń, oto one:

  • stacja ma być łatwa w przebudowywaniu oraz modyfikacji,
  • będzie mierzyć  podstawowe dane meteorologiczne,
  • ma być dostosowana do, ręcznie wybieranych, dwóch źródeł zasilania jakimi będą baterie i zasilacz. 

Co będzie nam potrzebne do zrealizowania tych planów?

Elektronika:

  • Arduino Uno lub podobne(Ja użyłem Duemillanove bo po prostu takie miałem),
  • DS18B20 termometr wewnętrzny,
  • DHT21 termometr oraz higrometr, zewnętrzny,
  • YL-83 czujnik deszczu,
  • BMP085 barometr, we wnętrzu obudowy,
  • gniazdo USB (typ w zależności od upodobań, ja użyłem typu B),
  • 2 przełączniki dźwigniowe,
  • tact switch, najlepiej jak najdłuższy, żeby przeszedł przez sklejkę, 
  • LCD 4×20 na i2c,
  • koszyk na 4 baterie AA lub AAA,
  • goldpiny żeńskie do wlutowania,
  • płytka uniwersalna typu strip, czyli połączona po długości,
  • trochę przewodów w tym jeden minimum pięciożyłowy,
  • moduł RTC DS1307 (zegar czasu rzeczywistego).

Materiały:

  • Płytka sklejki, wymiary o grubości 6mm.
  • listewka 12x12x200,
  • 2 małe zawiasy,
  • kawałki rurek PCV na zrobienie sondy,
  • farba do pomalowania obudowy i sondy.

Przydatne narzędzia:

  • piła,
  • papier ścierny do drewna,
  • wiertarka i wiertła różnych rozmiarów,
  • klej typu Wikol,
  • gorący klej,
  • wszelkie podstawowe narzędzia do prac elektronicznych (lutownica, cyna, odsysacz itp.).

Użyte w programie biblioteki:

  • Wire,
  • Adafruit_BMP085,
  • DHT_u,
  • OneWire,
  • Time,
  • DS1307RTC,
  • LiqiudCrystal.

Każdą z nich możecie zainstalować w programie Arduino.ide. Wystarczy tylko w otwartym oknie kliknąć: Szkic>Dołącz bibliotekę>Zarządzaj bibliotekami. Trzeba tam wpisać nazwę biblioteki i zainstalować.

Jak to w ogóle działa?

Urządzenie mierzy kilka podstawowych parametrów meteorologicznych za pomcą czujników.
Zostały one zamocowane w obudowie i w specjalnej sondzie, którą wystawiamy za okno aby mierzyła czynniki zewnętrzne. Czujniki w obudowie mierzą tylko temperaturę wewnętrzną i ciśnienie, natomiast te w sondzie mierzą temperaturę zewnętrzną, wilgotność oraz sprawdzają czy pada deszcz. Ważne jest aby, zarówno w obudowie jak i sondzie, była dobra wymiana powietrza ponieważ jeśli jej zabraknie czujniki będą podawały złe wyniki.

Opublikuj swój projekt i odbierz 50% rabatu do wykorzystania w sklepie Nettigo.pl

Dobra, czas zabrać się do pracy.

Prototyp

Prace zaczynamy od prototypu na płytce stykowej, powinien on wyglądać tak:

Domowa Stacja Meteo

A tak na schemacie:

Domowa Stacja Meteo
Pracę proponuję zacząć od pojedynczych czujników (w celu sprawdzenia czy działają).
Potem najlepiej zmontować je wszystkie razem i wyświetlać ich wyniki na monitorze portu.
Gdy już to zrobimy czas podłączyć LCD. Programując go napotkałem na pewien problem, otóż gdy przekraczałem ilość znaków w linijce to wyświetlacz, zamiast pisać tekst na kolejnej linijce, psuł się i wyświetlał krzaki. Żeby to naprawić wystarczyło użyć komendy do ustawiania kursora.

Obudowa

Teraz przystał czas na obudowę.
Pracę nad obudową zaczynamy od wycięcia płytek ze sklejki według poniższych wymiarów.

Domowa Stacja Meteo

Plik schematu (w formacie .pdf) dostępny jest w na dolę. 

Pracę nad obudową podzielę tu na trzy części.

  •  Środkowa część obudowy. Czyli miejsce, w którym znajdują się wszystkie najważniejsze komponenty urządzenia.

Zacząłem od sklejenia bocznych ścian z podstawą przy pomocy kleju typu Wikol.

Domowa Stacja Meteo

Domowa Stacja Meteo

Potem zabrałem się za miejsca do mocowania komponentów. Użyłem do tego „dystansów”, wykonałem je z małych kawałków listewki. Przykleiłem je w odpowiednich miejscach wewnątrz obudowy, właśnie do nich przykręcimy później po kolei wszystkie komponenty.
Został nam jeszcze tylko do wykonania „koszyk na koszyk” z bateriami.
Będzie do niego wsuwany pojemnik. Bez problemu będzie go można wyjąć w celu zmiany baterii.

Domowa Stacja Meteo

Domowa Stacja Meteo

  •  Panel przedni. Miejsce, w którym zamocujemy wyświetlacz, przełącznik oraz przycisk.

  Należy w nim wyciąć otwory na te części i to w zasadzie tyle co musimy tu zrobić.

Domowa Stacja Meteo

  • Panel tylni. Tam musimy wyciąć otwór na gniazdo USB, sondę oraz otwory aby czujniki wewnątrz obudowy miały poprawne odczyty. 

Domowa Stacja Meteo

Dobrą alternatywą dla tego kwadratu jest wycięcie otworu. Ja wyciąłem kwadrat,
zakleję go później siateczką.
Przed malowaniem polecam przymierzyć wszystkie komponenty czy będą pasować do przygotowanych miejsc.
Gdy już się upewnimy że wszystko jest ok, musimy przykleić oba panele do reszty.

Domowa Stacja Meteo

Malowanie

Teraz przyszedł czas na malowanie!
Niektóre zdjęcia przedstawiają obudowę już pomalowaną, jest to spowodowane tym że kilka zmian zostało wprowadzone po malowaniu.
Do pomalowanie użyłem zwykłej, białej, farby do drewna.

Domowa Stacja Meteo

W między czasie, gdy schną nam pomalowane komponenty, możemy zabrać się w końcu za robienie sondy!

Sonda

Wykonałem ją z z dwóch kawałków PCV znalezionych na strychu.

Domowa Stacja Meteo

Pokrywa sondy miała być skręcona z resztą dwiema śrubkami. Aby ułatwić sobie to zadanie przykleiłem dwie drewniane listewki po bokach.Domowa Stacja Meteo

Przy dalszej pracy okazało się że otwór na górze sondy jest za duży jak na jeden
przewód i że trzeba go zmniejszyć. użyłem do tego kolejnego kawałka PCV.

Domowa Stacja Meteo

Całość skleiłem gorącym klejem, pomalowałem i tak prezentuje się już gotowe (bez czujników):

Domowa Stacja Meteo

Domowa Stacja Meteo

Gdy już mamy prototyp, obudowę oraz sondę czas zabrać się za poskładanie tego!

Montaż

Składanie zacząłem od drewnianej obudowy, najlepiej zamocować na początku największe elementy takie jak: lcd, arduino i zegar. Na razie tylko je zamocujemy, bez podłączania.
Po wykonaniu tej czynności powinniśmy zabrać się za układ wyboru zasilania.
Jak już wspomniałem wyżej jest to przełącznik, którym wybieramy czy pobieramy prąd z usb czy z baterii. Realizacja tego nie jest skomplikowana, wystarczy tylko wmontować gniazdo usb oraz przełącznik w odpowiednie otwory z tyłu obudowy.
Potrzebne będzie nam jeszcze „gniazdko”, w które będziemy wpinać kable od baterii. Widać je na zdjęciu poniżej.
Przełącznik zamocowałem na wcisk i dokręciłem z drugiej strony, gniazdo usb wcisnąłem w otwór i zalałem gorącym klejem.
Ważne jest aby dobrze umocować gniazdo usb ponieważ działają na nie duże siły.

Domowa Stacja Meteo

Domowa Stacja Meteo

Fotografie przedstawiają już zlutowany układ.

Po zamocowaniu trzeba teraz odpowiednio połączyć komponenty.
Pamiętajcie aby nie lutować urządzeń pod prądem!

Domowa Stacja Meteo

Tak wygląda połączenie tych części na schemacie.
Jeśli chodzi o praktykę to minus z USB i baterii należy złączyć a plusy obu tych komponentów przylutować do oddzielnych, znajdujących się skrajnie po bokach, nóżek przełącznika.
Teraz jeszcze pozostało nam tylko podpiąć do czegoś te kable.
Jako że jednym z założeń było to że urządzenie ma być łatwe w modyfikacji, wykonałem „rozgałęźnik” do zasilania oraz i2c.
Zostały one wykonane z płytki uniwersalnej typu strip oraz dwóch goldpinów żeńskich. Uwaga, płytka musi mieć o jeden otwór więcej od goldpinów aby można było wlutować kable od zasilania oraz i2c.Domowa Stacja Meteo

Domowa Stacja Meteo

Zdjęcia przedstawiają wykonanie tylko jednego „rozgałęźnika”.
Plus zasilania musimy jeszcze pociągnąć przez przełącznik, który odpowiada za włączanie i wyłączanie urządzenia.

Domowa Stacja Meteo

Do wolnych pól na płytce przylutowujemy plus i minus zasilania, przyklejamy całą listwę do podstawy obudowy i to tyle. 

Domowa Stacja Meteo

Tak prezentują się listwy, i2c i zasilania, z podłączonymi już urządzeniami.

Gdy przygotujemy listwę zasilania oraz i2c mamy już z górki.
Teraz wszystkie czujniki wystarczy podpiąć do zasilania oraz do i2c albo pinów cyfrowych na arduino.
Jeśli chodzi o podpięcie arduino to kable z listwy zasilania trzeba podpiąć do 5v i gnd.
Zegar nie powinien nikomu sprawić problemu z podłączeniem, wystarczy tylko podpiąć SCL do A5 i SDA do A4, VCC do plusa a GND do minusa na listwie zasilania.
Z LCD robimy dokładnie to samo co z zegarem.
W tyle obudowy, przy otworze wentylacyjnym, musimy zamocować teraz DS18B20 i BMP085.
Podłączenie obu czujników jest dość proste. Jednak należy pamiętać że DS18 wymaga połączenia pinu Data z 5v poprzez opornik o oporności 4.7kΩ. BMP za to należy podpiąć do 3.3v a nie do 5v.
Termometr (DS18B20) umieściłem przyklejając go do podstawy na gorący klej a BMP przykręciłem do wcześniej przygotowanego miejsca.

Domowa Stacja Meteo

Na obrazku widać jeszcze siateczkę, która ma zasłaniać otwór.

Tak prezentuje się cała obudowa w środku:

Domowa Stacja Meteo

Pozostała nam jeszcze do złożenia sonda.

Sonda

W sondzie mają znaleźć się DHT21 oraz YL-83. Żeby ułatwić sobie ewentualne modyfikacje w środku zamieściłem listwę zasilania wykonaną z kawałka płytki uniwersalnej typu strip. Lutowanie do niej jest dużo łatwiejsze niż pojedynczego kabla.

Domowa Stacja Meteo

DHT21 przykleiłem na gorący klej w dolnej części sondy. Domowa Stacja Meteo

Sterownik do czujnika deszczu nie jest zamocowany na stałe a płytka, na którą ma padać deszcz, jest zamocowana sylikonem na zewnątrz. Najlepiej żeby płytka znajdowała się pod kątem 45 stopni.

Domowa Stacja Meteo

Ważne jest aby styki od płytki były dobrze zaizolowane.
Jeśli chodzi o podłączenie to wykorzystamy do tego długi kabel (minimum pięciożyłowy).
Jeden koniec wkładamy w odpowiedni otwór w obudowie a drugi w otwór na górze sondy. Do wybranych kabli lutujemy zasilanie oraz przewody sygnału.
D0 na sterowniku YL-83 podpinamy do odpowiedniego pinu cyfrowego.
Sygnał z DHT21 musimy, przez opornik dokładnie tak jak z DS18B20, połączyć z 5v .
Dalej sygnał łączymy też pinem cyfrowym na Arduino. Cały przewód sondy trzeba wkleić oczywiście w obudowie aby nie latał tam luźno.
Po wykonaniu tych prostych czynności sonda jest już gotowa.

Ale obudowa nie jest jeszcze skończona, aczkolwiek zostało nam już tylko troszeńkę pracy:) Trzeba jeszcze zrobić zawiasy i coś co będzie trzymać klapkę. Robię to na końcu ponieważ wyszedłem z założenia że jeśli zamocuję wszystko wcześniej to później tylko będę się męczył przy montowaniu czegoś w środku.
Jak już pisałem nie jest to dużo pracy, wystarczy tylko wziąć odpowiednie zawiasy (ja użyłem zewnętrznych) wymierzyć miejsce gdzie je zamocować, wywiercić i wkręcić.

Domowa Stacja Meteo

Kiedy mamy już zawiasy musimy wmontować jeszcze coś co będzie trzymać
zamkniętą pokrywkę. W tym celu użyłem dwóch magnesów.

Domowa Stacja Meteo

Programowanie

Teraz tylko wystarczy wgrać na urządzenie kod, który znajduję się poniżej i sprawdzić czy działa.

Koniec

I tak oto kończy się budowa prostej, domowej stacji meteorologicznej.
Może nie jest z NASA ale ma jedną, wręcz najważniejszą zaletę, jest nasza.

Tutaj jeszcze kilka zdjęć naszego projektu:Domowa Stacja Meteo

Domowa Stacja Meteo

Domowa Stacja Meteo

Czekam na Wasze opinię, komentarze i sugestię oraz dziękuję Wam za zapoznanie się z moim tekstem.
Pozdrawiam!

Słowem wyjaśnienia.
Pomysł oraz wykonanie jest mojego autorstwa, kod napisałem w oparciu o przykłady z bibliotek wymienionych na początku tekstu.
Projekt zrealizowałem w ramach gimnazjalnego projektu edukacyjnego.

Pliki załączone do artykułu:

Ocena: 4.93/5 (głosów: 15)
Nettigo - patron działu Elektronika

Podobne posty

15 komentarzy do “Domowa Stacja Meteo

  • Fajny projekt. Od jakiegoś czasu chodzi za mną myśl o zrobieniu czegoś takiego.
    Chciałbym zapytać co skłoniło cie do wykorzystania BMP085 a nie np. BMP280. Czy umieszczenie czujnika ciśnienia wewnątrz budynku ma duży wpływ na wiarygodność pomiaru tej wartości?

    Odpowiedz
    • Zdradzę ci sekret, najpierw użyłem bmp280 ale się spalił. Szybko potrzebowałem barometru więc wziąłem bmp085 bo go miałem.
      Umieszczenie czujnika wewnątrz obudowy nie zmienia wiarygodności pomiarów.

      Odpowiedz
  • Mała podpowiedź odnośnie wiercenia w sklejce Mikołaj. Jeśli nie chcesz żeby wiertło odrywało fragment ostatniej warstwy sklejki, to warstwa ta… nie może być ostatnią. Wierć na desce, albo przez dwa arkusze sklejki (wtedy oderwane fragmenty będą na dolnym arkuszu, przy wierceniu w powietrzu). Górny arkusz będzie poprawnie przewiercony, dolny… jak u Ciebie. Górnego używasz, dolny to odpad.

    Odpowiedz
  • Ciekawy projekt może się przydać w domu lub przy zastanawia mnie tylko dlaczego nie zrobiłeś jednak obudowy nie ze sklejki lecz z plastiku można kupić gotowe w różnych rozmiarach i myślę że była by bardziej estetyczna na pewno lżejsza i lepsza do obróbki

    Odpowiedz
    • Dziękuję ze miłe słowa, jeśli chodzi o pytanie, to nie użyłem gotowych plastikowych obudów ponieważ nie jestem dobry w obrabianiu plastiku. Obróbka drewna idzie mi dużo lepiej i przy tym według mnie daje więcej możliwości. Obudowa ze sklejki wcale nie jest ciężka, zaryzykowałbym stwierdzenie że waży nie wiele więcej niż koszyk z bateriami.

      Odpowiedz
  • Dzięki, jeśli chodzi o czas tworzenia to sama koncepcja narodziła się jakoś wrzesień-październik 2016. Potem zaczęły się pojawiać rysunki koncepcyjne i dokładniejsze plany. Jakoś tak koło listopada kupiłem części i zabrałem się do pracy. Całość skończyłem jakoś w grudniu i w sylwestra pisałem ten artykuł. I gotowe:)

    Odpowiedz
  • Duże WOW, spróbuje zrobić takie coś na podstawie tego projektu. Ktoś przerabiał moduł GSM do arduino? Np. żeby mi wysyłało SMSem dane które wyświetla?

    Odpowiedz

Odpowiedz

anuluj

Domowa Stacja Meteo

Nie przegap nowych projektów!

Zapisując się na nasz Newsletter będziesz miał pewność, że nie przegapisz żadnego nowego projektu opublikowanego w Majsterkowie!

Od teraz nie przegapisz żadnego projektu!

Masz uwagi?