Estación meteorológica Arduino Weathercloud: 16 pasos (con imágenes)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-23 14:39

Hice una estación meteorológica conectada a internet. Mide temperatura, humedad, presión, lluvia, velocidad del viento, índice UV y calcula algunos valores meteorológicos más importantes. Luego envía estos datos a weathercloud.net, que tiene buenos gráficos y UX. También tiene una cámara web meteorológica. Me costó unos 140 €. Hice esta estación como mi proyecto escolar. La estación está montada en mi escuela en Bratislava, Eslovaquia. Aquí están los datos actuales.

Crédito de la foto: Mimo magazín. Usado con permiso.

Nota: He estado trabajando en este proyecto durante más de dos años. Este instructable es solo una recarga de un instructable que publiqué un año antes, pero ha habido tantos cambios que decidí hacer un nuevo instructable. Además, nadie mira nunca instructables de un año

ACTUALIZACIÓN 14.12.2018: ¡Hola! Agregué un anemómetro (medidor de viento) a mi estación. Hay algunos textos y fotos nuevos, así que asegúrate de revisarlos

Paso 1: Weathercloud

En primer lugar, ¿qué es Weatherclud? Weathercloud es una gran red de estaciones meteorológicas que informan datos en tiempo real de todo el mundo. Es gratis y hay más de 10 000 estaciones meteorológicas conectadas a él. En primer lugar, tenía mi propio sitio web HTML donde se enviaban todos los datos, pero crear su propio sitio web y gráficos es difícil y es mucho más fácil enviar todos los datos a una gran plataforma en la nube que tiene buenos gráficos y servidores estables. Busqué cómo enviar datos a weathercloud y descubrí que puede lograrlo fácilmente con una simple llamada GET. El único problema con Weathercloud es que con una cuenta gratuita te permite enviar datos solo cada diez minutos, pero eso no debería ser un problema para la mayoría de los usos. Deberá crear una cuenta Weathercloud para que funcione. Luego, deberá crear un perfil de estación en su sitio web. Cuando crea su perfil de estación meteorológica en Weathercloud, se le proporciona una ID de Weathercloud y una CLAVE de Weathercloud. Guárdelos porque Arduino los necesitará para saber dónde enviar los datos.

Paso 2: Lista de piezas

Lista de materiales de hojas de Google

PRECIO ESTIMADO: 140 € / 150 $

Paso 3: herramientas

Estas herramientas pueden resultar útiles:

pelacables

taladro de batería

soldador

alicates

destornilladores

pistola de pegamento

multimetro

vio

broca de árbol

expediente

Paso 4: Escudo de radiación solar DS18B20

Un escudo de radiación solar es una cosa muy común que se utiliza en las estaciones meteorológicas para bloquear la radiación solar directa y, por lo tanto, reducir los errores en la temperatura medida. También actúa como soporte para el sensor de temperatura. Los escudos contra la radiación son muy útiles, pero generalmente están hechos de acero y son caros, así que decidí construir uno propio. Hice un instructivo que muestra cómo hacer un escudo de radiación como este. Aquí está el instructable.

También encontré un video que muestra exactamente los mismos procesos para que puedas usar eso:

Paso 5: Caja de terminales

La caja de terminales es el centro de la estación. El cable principal de 14 núcleos lo conecta a la caja del servidor. El cable de DS18B20 entra en él. El cable de la caja UV entra en él. También alberga el sensor de humedad y presión. Cuando selecciona una caja de terminales, puede usar cualquier caja de conexiones de plástico IP65 que tenga más de 10x5x5cm (4 "x2" x2 ").

Paso 6: Caja del sensor UV

La caja del sensor UV aloja el sensor UV UVM-30A y también es un punto intermedio entre la caja de terminales principal y los medidores de lluvia y viento. La caja del sensor UV puede ser cualquier caja de plástico IP65 con una cubierta totalmente transparente.

Paso 7: Weathercam

Las cámaras web meteorológicas (o cámaras meteorológicas como me gusta llamarlas) se utilizan para grabar o transmitir imágenes de las condiciones meteorológicas reales. A partir de la imagen puede determinar la intensidad de la luz y la nubosidad. Fui por la cámara wifi más barata disponible, pero puedes usar cualquier cámara wifi de tu elección. Esta cámara barata funciona bien, pero tiene un problema. Necesita tener una computadora que ejecute un software de transmisión constantemente. Eso no fue un problema para mí porque ya hay un servidor que ejecuta un sitio web en la red, por lo que también puede encargarse de la transmisión. Pero si no tiene una computadora como esta en su red doméstica, le recomiendo comprar una Raspberry pi y una cámara Raspberry pi. Es más caro (25 $ frente a 70 $) pero realmente no tienes otra opción si quieres una cámara web. En ambos casos, debe colocar la cámara en una caja resistente a la intemperie. Puede utilizar la misma caja que para el sensor UV. Hice mi propia caja con una caja de plástico normal y plexiglás, pero eso es innecesario. La batería de la cámara necesitará una recarga constante. Puede hacerlo pelando un cable USB y conectando los cables + y - a la salida de alimentación de 5 V para los sensores. Cuando tenga su cámara resistente a la intemperie, puede montarla en cualquier lugar donde haya una buena vista con cierres.

Ahora echemos un vistazo al software. Esta parte requiere algunas habilidades de codificación avanzadas. Debe tener una computadora en funcionamiento las 24 horas, los 7 días de la semana (puede ser una Raspberry pi) en su red doméstica para hacer todo esto. Entonces, lo primero que debe hacer es conectar su cámara IP a la red Wi-Fi de su hogar. Luego, debe cambiar el nombre de usuario y la contraseña en el script de acuerdo con su nombre de usuario y contraseña en la interfaz de la cámara. También debe cambiar la dirección IP de la cámara en el script. Luego, debe configurar un programador de tareas para ejecutar el script incluido cada 5 minutos aproximadamente en su servidor / computadora. El script ahora debería tomar una captura de pantalla de la imagen de la cámara cada 5 minutos y guardarla en la carpeta predeterminada. La carpeta debe ser pública para que pueda buscarla en un motor de búsqueda como este: ejemplo.com/nombredeusuario/webcam.jpg. Weathercloud puede tomar esta imagen de la carpeta pública y colocarla en su página web. Puede ver el feed "en vivo" (actualizaciones cada 5 minutos) aquí.

Paso 8: Soporte de sensores superiores

El soporte de los sensores superiores es un componente de acero que sostiene los sensores superiores (UV, lluvia y velocidad del viento) en el techo. La parte que ves en estas imágenes solo se ajusta a nuestro edificio. Puede montar estos sensores de la forma que desee. Este es solo un ejemplo. Ya teníamos una tubería de acero montada en el techo, por lo que fue fácil montar el soporte.

Paso 9: problema de compatibilidad del escudo

Existe un simple problema de compatibilidad entre el escudo ethernet y el protoshield. No puede poner un protoshield encima del escudo ethernet porque el conector ethernet simplemente no se lo permite. Y no puede colocar el escudo ethernet en la parte superior del protoshield porque el escudo ethernet necesita tener una conexión directa al arduino a través del conector ICSP, pero el protoshield no tiene una. Bueno, un problema simple, una solución simple. Acabo de cortar un orificio rectangular en el protoshield para que encaje el conector ethernet.

Paso 10: Medición de la precipitación

El pluviómetro que pedí funciona bien, pero tiene un gran problema. No tiene ninguna interfaz de comunicación como I2C o RX / TX. Hay un simple interruptor que se enciende durante 60 microsegundos cada vez que llueve más de 0,28 mm / m2. El arduino puede detectarlo fácilmente cuando no hace nada más que medir la lluvia. Pero cuando tiene otras tareas que hacer (como medir la temperatura y enviarla a la nube) existe una alta probabilidad de que el procesador del arduino esté ocupado en el momento de encender el pluviómetro. Esto provocará una lectura de lluvia inexacta. Por eso agregué un segundo arduino, un arduino nano. La única tarea del nano es medir la lluvia y enviarla al arduino maestro a través de I2C. De esa manera, las lecturas de lluvia serán siempre precisas. Hice una PCB que contiene tanto el arduino nano como el módulo RTC, pero también puedes soldarlo al protoshield. Sé que esta no es la solución más simple y barata, pero me gusta y es muy ordenada y organizada.

Paso 11: Medición de la velocidad del viento

Este paso es muy similar al anterior. Hice una tabla que mide la velocidad del viento y luego la envía a través de I2C. Simplemente repita el paso anterior sin el RTC. Traté de poner ambas tablas en una, pero no funcionó.

Paso 12: Caja del servidor

Siempre es una buena idea esconder todos los dispositivos electrónicos en una caja pequeña y organizada. Y eso es exactamente lo que hice con la caja del servidor. La caja del servidor aloja el Arduino UNO, el escudo ethernet, el protoshield, el regulador de 5V, el terminal del cable de datos principal y la placa de medición de lluvia. Una nota sobre Arduino: el código de la estación usa alrededor del 90% de la memoria Arduino UNO y eso puede causar algunos problemas. Puede que necesite o no usar Arduino Mega.

Paso 13: Conexiones

Simplemente conecte todo de acuerdo con el esquema incluido.

Paso 14: CÓDIGO

Esta es la parte final, la parte que todos hemos estado esperando: probar, si funciona. Debe cambiar la dirección IP, la ID de Weathercloud y la CLAVE de Weathercloud de acuerdo con su red doméstica y su cuenta de Weathercloud. Entonces estás listo para cargarlo en tu arduino. También debe cargar el código del remitente de lluvia I2C en el Arduino nano en el tablero de lluvia y el remitente de viento I2C en el Arduino nano en el tablero de velocidad del viento. También está el script index.php, más información al respecto en el paso 7.

Paso 15: instalación

Hacer que su estación meteorológica funcione en su taller es una cosa, pero hacer que funcione en las duras condiciones del mundo real es otra. El procedimiento de instalación depende en gran medida del edificio en el que está montando su estación. Pero si tiene el protector de radiación solar y el soporte de los sensores superiores, no debería ser tan difícil. El sensor de temperatura y humedad se puede colocar realmente en cualquier lugar del edificio, pero el sensor UV y el pluviómetro deben estar en la parte superior del edificio. El sensor UV no puede estar en la sombra y el pluviómetro no puede estar cerca de una pared; de lo contrario, cuando hay viento fuerte, las gotas de lluvia no caerán en el medidor y las lecturas serán inexactas. Aquí hay una imagen que muestra cómo se puede montar la estación en una casa típica. Debe tener mucho cuidado al montar una estación en el techo y debe tener un taladro potente que pueda perforar hormigón.

Paso 16: Listo

Felicidades. Si siguió todos los pasos correctamente, tiene una estación meteorológica en la nube en pleno funcionamiento. Puedes ver los datos de mi estación aquí. Si tiene algunas preguntas o sugerencias, me complacerá escucharlas en la sección de comentarios a continuación.

Estoy planeando construir una estación similar usando la placa Wi-Fi ESP32 y algunos sensores adicionales (velocidad / dirección del viento, radiación solar, humedad del suelo), pero más sobre eso más adelante. ¡Disfrutar!