Estación meteorológica de equipo colgante: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

En este Instructable, le mostraré cómo construir su propia estación meteorológica de equipo colgante, que está hecha de piezas de MDF cortadas con láser CNC. Un motor paso a paso impulsa cada engranaje y un Arduino toma medidas de temperatura y humedad utilizando un sensor DHT11 y luego mueve los motores paso a paso para mostrar los valores medidos.

La estación meteorológica está sostenida por dos patas y una base plana, lo que la hace perfecta para colocarla en un escritorio, estante o mesa auxiliar.

El sensor DHT tiene un rango de humedad relativa del 20 al 95 por ciento y puede medir la temperatura entre 0 y 50 grados Celsius. Diseñé los engranajes para el rango de humedad completo y con un rango de medición de temperatura negativo para que pueda usar fácilmente un sensor diferente si desea colocar el sensor en el exterior para medir la temperatura exterior.

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Suministros

Para hacer su estación meteorológica, necesitará:

• Tablero de MDF de 3 mm -
• Arduino Pro Micro -
• 2 x 28BYJ 48 motores paso a paso y controladores ULN2003 -
• 4 tornillos y tuercas de máquina de M3 x 10 mm -
• Sensor de temperatura y humedad DHT11 -
• Resistencia de 10K -
• PCB de prototipos de 4x6 cm -
• Pines de encabezado macho:
• Pines de encabezado hembra:

Cortador láser K40 utilizado -

Paso 1: corte con láser los componentes de MDF

Diseñé los componentes cortados con láser en Inkscape, puede descargar los archivos de corte aquí. Los componentes están todos en una sola hoja en la descarga, por lo que deberá dividirlos para que se adapten al tamaño de la cama de su cortadora láser.

Comencé grabando y luego cortando los engranajes, luego grabé y corté la placa frontal y finalmente corté los componentes restantes.

Siempre uso cinta de enmascarar sobre el MDF al grabar o cortar para que el humo no marque la superficie.

Si no tiene acceso a una cortadora láser, considere utilizar un servicio de corte láser en línea. Se han vuelto muy asequibles y la mayoría de ellos incluso entregarán las piezas en su puerta.

Usé un cortador láser K40 barato para cortar las piezas.

Una vez que se hayan cortado todas las partes, deberá quitar la cinta adhesiva.

Paso 2: instale los motores paso a paso y monte los engranajes impulsores

A continuación, asegure los dos motores paso a paso a la placa frontal con dos tornillos de máquina M3 x 10 mm para cada motor.

También pegue la placa de soporte del soporte con el recorte para los motores a la parte posterior de la placa frontal con un poco de pegamento para madera. Esto se puede hacer más tarde, pero es más fácil hacerlo antes de instalar los motores para que no se interpongan cuando los pegue en su lugar.

A continuación, monte sus engranajes de conducción. Apila las piezas de tu equipo en tus servos con una gota de pegamento para madera entre cada uno. Comience con el disco con un agujero y luego el engranaje. Luego, deberá agregar un pequeño espaciador entre el engranaje y el disco delantero para crear un poco de espacio para que los engranajes se muevan libremente. Usé una arandela plana como espaciador para cada uno de estos.

Paso 3: ensamble la electrónica

Ahora juntemos los componentes electrónicos.

El circuito es bastante simple e incluye conexiones básicas desde los pines de E / S digitales 2 a 9 a los dos controladores paso a paso y luego una conexión entre el sensor DHT11 y el pin 10 de E / S digital. También deberá agregar sus conexiones de alimentación al sensor y al paso a paso. controladores, así como una resistencia de 10k entre la conexión al pin 10 y 5V.

Ensamblé las conexiones de los pines del cabezal y el sensor DHT en una PCB de prototipos de 4x6 cm para que los controladores de Arduino y del motor paso a paso pudieran simplemente enchufarse.

Luego hice algunos cables de conector Dupont para conectar la PCB y los controladores del motor paso a paso. También puede utilizar puentes o crear sus propios cables de cabecera.

Paso 4: monte los componentes electrónicos

Usé una pistola de pegamento para pegar el PCB Arduino a la placa posterior de la estación meteorológica y los dos controladores de motor paso a paso en las dos piezas del soporte lateral. Esto funciona mejor para dejar suficiente espacio para el cableado entre los componentes y los motores paso a paso.

Una vez que los componentes electrónicos están pegados en su lugar, podemos ensamblar el resto de la estación meteorológica con pegamento para madera.

Paso 5: Complete el montaje de la estación meteorológica

Pegue las dos patas en la base y luego agregue la placa frontal a las patas.

Finalmente, pegue la placa posterior en su lugar y deje que el pegamento se seque. Asegúrese de que el puerto micro USB de Arduino esté orientado hacia la base de la estación meteorológica.

Una vez que el pegamento esté seco, conecte los motores paso a paso en los controladores y luego conecte los controladores a su Arduino usando los cables que ha creado. Trate de meter el cableado hacia adentro para que no cuelgue de la parte inferior ni sobresalga de la parte superior del área trasera.

Si desea cerrar la parte superior, use la pieza cortada de la placa del soporte de soporte. No pegue esto en su lugar hasta que haya probado los controladores paso a paso y las conexiones, ya que es posible que deba acceder a los cables nuevamente para realizar cambios.

Conecte su cable micro USB en la parte inferior de su estación meteorológica y estará listo para cargar el código.

Paso 6: Programando el Arduino

El código es bastante sencillo. No voy a entrar en detalles para explicar el código aquí, pero puedes descargar el código y leer una explicación detallada de lo que hace cada sección aquí.

En el código, creamos un objeto sensor, creamos las variables requeridas y luego definimos los pines del motor y del sensor.

La función de configuración inicia la comunicación en serie, establece los modos de pin y se conecta al sensor DHT11.

La función de lazo toma medidas del sensor DHT11, las muestra en el monitor en serie y luego calcula el número de pasos y las direcciones para mover cada uno de los motores paso a paso para indicar los valores medidos. Luego, el código espera un mínimo de 5 segundos antes de repetir el ciclo.

Hay una función adicional que es llamada por el bucle principal a la que se le da el número de pasos y la dirección de cada motor y luego ejecuta los movimientos.

Paso 7: Configuración y uso de la estación meteorológica

Antes de cargar el código, coloque los dos engranajes en los motores, configurándolos para indicar los valores configurados inicialmente en el código, estos eran 25 ° C y 50% de humedad en mi código.

Luego puede cargar el código.

Si abre su monitor en serie, verá la primera medición tomada por el sensor y los motores comenzarán a mover los engranajes para llegar a estos valores desde los valores iniciales.

Una vez que finaliza el movimiento, debería ver el segundo conjunto de valores y luego los engranajes pueden moverse nuevamente.

Por lo general, las lecturas del sensor demoran un par de minutos en estabilizarse y luego obtendrá datos más consistentes y menos movimiento de los engranajes.

Si nota que sus valores mostrados no son los mismos que los que se muestran en el monitor en serie, primero verifique que las direcciones de movimiento del motor sean correctas, luego verifique que sus valores iniciales sean correctos y, finalmente, es posible que deba hacer ajustes en la cantidad de pasos por grados o valores porcentuales para calibrar su estación meteorológica.

Su estación meteorológica ahora está completa y se puede instalar en su escritorio o estante.

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En la sección de comentarios, avíseme si ha construido una estación meteorológica antes y qué utilizó para mostrar los valores.

Finalista en el Concurso CNC 2020