Estación meteorológica gráfica: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

¿Siempre quisiste tener una estación meteorológica gráfica? ¿Y con sensores precisos? Quizás este proyecto sea algo para ti. Con esta estación meteorológica puede ver lo que está "haciendo" el tiempo. Las temperaturas, por ejemplo, pueden subir o bajar. Desde un termómetro normal no es posible ver el historial de temperatura. Con esta estación meteorológica tiene un historial de 26 horas, que se muestra en 320 píxeles de una pantalla TFT. Cada 5 minutos se agrega un píxel al gráfico que le permitirá ver si tiene una tendencia ascendente o descendente. Esto se hace para temperatura, humedad, presión de aire y CO2 en diferentes colores. La temperatura exterior también se incluye inalámbrica. De esta manera, puede "predecir" el clima en función de lo que está haciendo la presión del aire.

Las estaciones meteorológicas normales tienen sensores que son inexactos. Por ejemplo, para la temperatura, normalmente tienen una precisión de +/- 2 grados. Para esta estación meteorológica se utilizan sensores más precisos. El sensor de temperatura HDC1080 tiene una precisión de +/- 0,2 grados, que es mucho mejor. Lo mismo para la humedad y la presión del aire.

En la parte superior de la pantalla TFT, las mediciones de los sensores se muestran y se actualizan cada 5 segundos. Estas medidas también están disponibles a través de RS232.

Principales características:

• Gráficos en diferentes colores para reconocer tendencias.
• Sensores precisos de temperatura, humedad y presión del aire.
• Los datos de calibración de fábrica y la temperatura del sensor se leen de los sensores cuando es posible y se aplican al código para obtener las mediciones más precisas.
• Las temperaturas están disponibles en grados Celsius (predeterminado) o Fahrenheit.
• Temperatura exterior mediante módulo inalámbrico (opcional)
• Interfaz RS232 para monitorización remota.
• Bonito diseño pequeño (incluso mi esposa lo tolera en nuestra sala de estar;-)

¡Espero que disfrutes examinando las condiciones meteorológicas al igual que yo!

Paso 1: Partes

1 x Módulo TFT de 2,8 pulgadas sin panel táctil ILI9341 Unidad IC 240 (RGB) * 320 Interfaz SPI

1 x microcontrolador Microchip 18f26k22 PDIP de 28 pines

1 x módulo HDC1080, sensor de humedad digital de alta precisión GY-213V-HDC1080 con sensor de temperatura

1 x GY-63 MS5611 Módulo de sensor de altura atmosférico de alta resolución IIC / SPI

1 x sensor de co2 infrarrojo MH-Z19 para monitor de co2

1 x (opcional) módulos inalámbricos NRF24L01 + PA + LNA (con antena)

1 x 5V a 3.3V DC-DC Módulo reductor de fuente de alimentación AMS1117 800MA

1 x condensador cerámico 100nF

2 x tablero de acrílico 6 * 12 cm de espesor 5 mm o 100 * 100 mm de espesor 2 mm

1 x Conector Micro USB Asiento de 5 pines Jack Micro usb DIP4 Patas Cuatro patas Asiento de placa de inserción Conector mini usb

1 x Negro Universal Android Teléfono Micro USB Enchufe de la UE Adaptador de cargador de pared de CA de viaje para teléfonos Android

1 x PCB de doble cara.

Algunos espaciadores / tornillos de nailon M3

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Para temperatura exterior (opcional)

1 x microcontrolador Microchip 16f886 PDIP de 28 pines

1 x Sensor de temperatura de la sonda de temperatura DS18b20 a prueba de agua Paquete de acero inoxidable-Cable de 100 cm

1 x resistencia 4k7

1 x módulo inalámbrico NRF24L01 +

1 x condensador cerámico 100nF

1 x placa de prueba de PCB prototipo

1 x 85x58x33mm Cubierta transparente impermeable Plástico Cable electrónico Caja de proyecto Caja de caja

1 x Soporte de caja de almacenamiento de caja de batería de plástico con cables para 2 X AA 3.0V 2AA

2 pilas AA

Paso 2: PCB

Usé un PCB de doble cara para este proyecto. Los archivos Gerber están disponibles. Este PCB encaja en la parte posterior de la pantalla TFT. El sensor de temperatura está montado en la parte posterior para evitar el calentamiento del circuito. Conecte el NRF24L01 + de la siguiente manera al microcontrolador:

pin 2 - CSN de NRF24L01 +

pin 8 - GND de NRF24L01 +

pin 9 - CE de NRF24L01 +

pin 22 - SCK de NRF24L01 +

pin 23 - MISO de NRF24L01 +

pin 24 - MOSI de NRF24L01 +

pin 20 - VCC de NRF24L01 +

n.c - IRQ de NRF24L01 +

Paso 3: temperatura exterior

El microcontrolador 16f886 se utiliza para leer el sensor de temperatura DS18B20 cada 5 minutos. Esta temperatura se transmite a través del módulo inalámbrico NRF24L01 +. Un prototipo de placa de circuito impreso es suficiente aquí. Utilice la siguiente configuración de pines del microcontrolador:

pin 2 - CSN de NRF24L01 +

pin 8 - GND

pin 9 - CE de NRF24L01 +

pin 14 - SCK de NRF24L01 +

pin 15 - MISO de NRF24L01 +

pin 16 - MOSI de NRF24L01 +

pin 20 - +3 voltios de las pilas AA

pin 21 - IRQ de NRF24L01 +

pin 22 - datos DS18B20 (use una resistencia de 4k7 como pull up)

Paso 4: Salida RS232

Cada 5 segundos, las medidas se proporcionan a través de RS232 en el pin 27 (9600 baudios). Puede conectar esta interfaz a su computadora y usar un programa de terminal (por ejemplo, Putty) para obtener los datos. Le permite utilizar las medidas para otros fines.

Paso 5: Código

Los sensores utilizados en este proyecto utilizan diferentes interfaces del microcontrolador 18f26k22. También lo es la primera interfaz en serie utilizada por el sensor de CO2 MH-Z19. Esta interfaz está configurada a 9600 baudios. La segunda interfaz en serie de este microcontrolador se utiliza para proporcionar las medidas del sensor en el pin 27 cada 5 segundos para que pueda conectarlo a su computadora (también configurado en 9600 baudios). El sensor de temperatura / humedad HDC1080 y el sensor de presión de aire MS5611 funcionan en la interfaz i2c. La pantalla TFT y el módulo inalámbrico NRF24L01 + funcionan en la misma interfaz SPI configurada a 8 Mhz. El microcontrolador 18f26k22 en sí está configurado en 64 Mhz. Por defecto, las temperaturas están en grados Celsius. Al conectar el pin 21 a tierra, obtienes las temperaturas en Fahrenheit. Gracias a Achim Döbler por su biblioteca gráfica µGUI ya Harry W (1and0) por su solución de 64 bits.

El microcontrolador 16f886 se utiliza para medir la temperatura exterior. El sensor de temperatura DS18B20 se lee cada 5 minutos (aquí se usa el protocolo de un cable) y se transmite con la interfaz SPI a través del módulo inalámbrico NRF24L01 +. La mayoría de las veces, este microcontrolador está en modo de bajo consumo para ahorrar baterías. Por supuesto, también se soportan temperaturas negativas. Si no se utiliza esta función de temperatura exterior, no aparecerá en la pantalla TFT, por lo que es opcional.

Para programar los microcontroladores 18f26k22 y 16f886 necesita un programador pickit3. Puede usar el software de programación Microchip IPE gratuito (no olvide configurar VDD a 3.0 voltios y marcar la casilla de verificación "Circuito de destino de energía de la herramienta" en "Opciones de ICSP" en el menú "Energía").

Paso 6: Impresión de lapso de tiempo

Una impresión de lapso de tiempo de cómo se ven unas 15 horas de monitoreo del clima. La neblina blanca en la pantalla no existe en realidad.

• En rojo la temperatura interior
• En naranja la temperatura exterior
• En azul la humedad
• En verde la presión del aire
• En amarillo el co2

Paso 7: disfruta

¡¡Disfruta este proyecto !!

Pero, en principio, es bastante erróneo intentar fundar una teoría solo en magnitudes observables. En realidad sucede todo lo contrario. Es la teoría la que decide lo que podemos observar.

~ Albert Einstein en Física y más allá de Werner Heisenberg p. 63