Estación meteorológica: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

¿Alguna vez te has sentido incómodo durante una pequeña charla? ¿Necesitas cosas interesantes de las que hablar (vale, presumir)? ¡Bueno, tenemos lo que necesitas! Este tutorial le permitirá construir y utilizar su propia estación meteorológica. Ahora puede llenar con confianza cualquier silencio incómodo con actualizaciones sobre la temperatura, la presión, la humedad, la altitud y la velocidad del viento. Nunca más volverás a recurrir al insípido "el tiempo ha sido agradable" una vez que completes este impecable proyecto.

Nuestra estación meteorológica está totalmente equipada en una caja resistente al agua con diferentes sensores que registran varias medidas naturales y las guardan todas en la misma tarjeta SD. Se utiliza un Arduino Uno para codificar fácilmente la estación meteorológica para que pueda funcionar de forma remota. Además, se puede agregar o integrar cualquier cantidad de sensores en el sistema para darle una variedad de funcionalidades diferentes. Decidimos utilizar varios sensores de Adafruit: utilizamos un sensor de temperatura y humedad DHT22, un sensor de presión barométrica y altitud BMP280 y un sensor de velocidad del viento con anemómetro. Tuvimos que descargar varias bibliotecas de códigos además de juntar algunos códigos diferentes para que todos nuestros sensores se ejecutaran juntos y registraran datos en la tarjeta SD. Los enlaces a las bibliotecas están comentados en nuestro código.

Paso 1: Reúna los materiales

• Arduino Uno
• Protoboard
• Batería de 9V
• Sensor de velocidad del viento del anemómetro de Adafruit
• Carcasa impermeable
• Sensor de altitud y presión barométrica Adafruit BMP280
• Sensor de temperatura y humedad Adafruit DHT22
• Escudo de registro de datos ensamblado de Adafruit
• Pegamento caliente

Es importante en este paso asegurarse de que su Arduino esté funcionando y pueda ser programado desde su computadora. También terminamos soldando todos nuestros componentes a una protoboard, pero también se puede usar una protoboard para conectar el sensor al Arduino. Nuestro protoboard hizo que todas nuestras conexiones fueran permanentes y facilitó el alojamiento de los componentes sin preocuparse por sacarlos de su lugar.

Paso 2: agregue un registrador de datos

Este paso es muy sencillo. Todo lo que tiene que hacer para lograr este paso es colocar el registrador de datos en su lugar. Encaja perfectamente en la parte superior del Arduino Uno.

Lograr que el registrador de datos registre datos realmente requiere algo de codificación. El registrador registra los datos en una tarjeta SD que encaja en el protector y se puede quitar y conectar a una computadora. Una característica del código que es útil es la utilización de la marca de tiempo. El reloj registra el día, mes y año además del segundo, minuto y hora (siempre que esté conectado a la batería). Tuvimos que establecer esa hora en el código cuando comenzamos, pero el registrador de datos mantiene la hora siempre que la batería de su placa esté conectada. ¡Esto significa que no se reiniciará el reloj!

Paso 3: Configure el sensor de temperatura y humedad

1. Conecte el primer pin (rojo) del sensor al pin 5V en el Arduino
2. Conecte el segundo pin (azul) a un pin digital en el Arduino (ponemos el nuestro en el pin 6)
3. Conecte el cuarto pin (verde) a la tierra del Arduino

El sensor de Adafruit que usamos solo necesita un pin digital en el Arduino para recopilar datos. Este sensor es un sensor de humedad capacitivo. Lo que esto significa es que mide la humedad relativa con dos electrodos metálicos separados por un material dieléctrico poroso entre ellos. A medida que el agua entra en los poros, la capacitancia se altera. La parte de detección de temperatura del sensor es una resistencia simple: la resistencia cambia a medida que cambia la temperatura (denominado termistor). Aunque el cambio no es lineal, puede traducirse en una lectura de temperatura que es registrada por nuestro escudo registrador de datos.

Paso 4: Configure el sensor de presión y altitud

1. El pin Vin (rojo) se conecta al pin 5V en el Arduino
2. El segundo pin no está conectado a nada
3. El pin GND (negro) está conectado a tierra en el Arduino
4. El pin SCK (amarillo) va al pin SCL en el Arduino
5. El quinto pin no está conectado
6. El pin SDI (azul) está conectado al pin SDA de Arduino
7. El séptimo pin no está conectado y no se muestra en el diagrama.

El pin Vin regula el voltaje al sensor mismo y lo baja de la entrada de 5V a 3V. El pin SCK, o el pin de reloj SPI, es un pin de entrada al sensor. El pin SDI es el dato serial en pin y lleva la información del Arduino al sensor. En el diagrama de la configuración de Arduino y la placa de pruebas, el sensor de presión y altitud que se muestra en la imagen no era el modelo exacto que usamos. Sin embargo, hay un pin menos, la forma en que está conectado es exactamente la misma que la forma en que se conectó el sensor real. La forma en que se conectan los pines refleja los pines del sensor y debe proporcionar un modelo adecuado para la configuración del sensor.

Paso 5: Configure el anemómetro

1. La línea de alimentación roja del anemómetro debe estar conectada al pin Vin en el Arduino
2. La línea de tierra negra debe estar conectada a la tierra en el Arduino
3. El cable azul (en nuestro circuito) estaba conectado al pin A2

Una cosa importante a considerar es que el anemómetro requiere 7-24 V de energía para funcionar. El pin de 5V en el Arduino simplemente no lo va a cortar. Por lo tanto, se debe conectar una batería de 9 V al Arduino. Esto se conecta directamente al pin Vin y permite que el anemómetro se extraiga de una fuente de alimentación más grande. El anemómetro mide la velocidad del viento creando una corriente eléctrica. Cuanto más rápido gira, más energía y, por lo tanto, más corriente, las fuentes del anemómetro. El Arduino es capaz de traducir la señal eléctrica que recibe a la velocidad del viento. El programa que codificamos también realiza la conversión necesaria para obtener la velocidad del viento en millas por hora.

Paso 6: Verifique el circuito y realice algunas pruebas

En la imagen de arriba se muestra nuestro diagrama de circuito completo. El sensor de temperatura es el sensor blanco de cuatro clavijas en el medio de la placa. El sensor de presión está representado por el sensor rojo a la derecha. Aunque no coincide exactamente con el sensor que usamos, las clavijas / conexiones coincidirán si las alinea de izquierda a derecha (hay una clavija más en el sensor que usamos que en el diagrama). Los cables del anemómetro coincidían con los colores que les asignamos en el diagrama. Además, agregamos la batería de 9V al puerto de batería negro en la esquina inferior izquierda del diagrama en el Arduino.

Para probar la estación meteorológica, intente respirar en el sensor de temperatura y humedad, haga girar el anemómetro y tome datos en la parte superior e inferior de un edificio alto / colina para ver si el sensor de temperatura, el anemómetro y el sensor de presión / altitud están recopilando datos. Intente sacar la tarjeta SD y conectarla a un dispositivo para asegurarse de que las medidas se registraron correctamente. Ojalá todo vaya bien. Si no es así, vuelva a verificar todas sus conexiones. Como plan de respaldo, intente verificar el código y ver si se ha cometido algún error.

Paso 7: Aloje todos los componentes

Ahora es el momento de que parezca una estación meteorológica real. Usamos una caja impermeable de Outdoor Products para albergar nuestro circuito y la mayoría de los componentes. Nuestra caja ya tenía un agujero en el costado con un penetrador y una junta de goma. Esto nos permitió pasar el sensor de temperatura y los cables del anemómetro fuera de la caja a través de un orificio perforado en el penetrador y sellado con epoxi. Para resolver el problema de colocar el sensor de presión dentro de la caja, perforamos pequeños agujeros en la parte inferior de la caja y colocamos un elevador en cada esquina de la parte inferior para mantenerlo sobre el nivel del suelo.

Para impermeabilizar los cables que conectan el anemómetro y el sensor de temperatura a la placa de circuito principal, usamos cinta termorretráctil para sellar cualquier conexión. Pasamos el sensor de temperatura debajo de la caja y lo conectamos (simplemente no queríamos que el plástico teñido atrapara el calor y nos diera lecturas de temperatura falsas).

Esta no es la única opción de vivienda, pero definitivamente es una que hará el trabajo para un proyecto divertido.

Paso 8: ¡Disfrute de su pequeña estación meteorológica personal

¡Ahora es la parte divertida! Lleve su estación meteorológica con usted, colóquela fuera de su ventana o haga lo que quiera. ¿Quieres enviarlo en un globo meteorológico? ¡Mira nuestro próximo Instructable!