Una estación meteorológica con microcontrolador Atmega328P-PU: 5 pasos

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

Recientemente tomé un curso gratuito en línea con edx (fundado por la Universidad de Harvard y el MIT en 2012, edX es un destino de aprendizaje en línea y proveedor de MOOC, que ofrece cursos de alta calidad de las mejores universidades e instituciones del mundo para estudiantes de todo el mundo), con el título: Backyard Meteorology: The Science of Weather, y fue muy informativo y lo recomiendo a todas las personas interesadas en la meteorología amateur, en la primera o segunda conferencia, el profesor John Edward Huth, el instructor, recomendó comprar una estación meteorológica que pudiera medir la altitud de la ubicación geográfica y la presión barométrica del aire, pensé que en lugar de comprar un barómetro o una estación meteorológica la mejor idea era hacer uno con los componentes más baratos disponibles a mi alrededor y en mi caja de basura, hice una búsqueda en la web y encontré algunos proyectos, algunos en el sitio de instructables, mi problema fue usar un microcontrolador desnudo, no un Arduino o Raspberry pi, que eran y son más caros, el precio de AtmegaP-PU, Arduino Uno y Reaspberry Pi zero, los Pi más baratos, cuestan $ 4, $ 12 y $ 21, por lo que AtmegaP-PU es el más barato. Los sensores que he usado en este proyecto son DHT22 (sensor de medición de temperatura y humedad digital) que cuesta casi $ 8; esto es más preciso que el sensor DHT11, también he usado presión barométrica de temperatura BMP180, sensor de módulo de altitud, que cuesta $ 6 y he hecho uso de la retroiluminación verde del módulo de pantalla LCD Nokia 5110 con adaptador de PCB para Arduino, que cuesta solo $ 5, por lo que con el presupuesto de $ 23 y algunos cables y otras partes de mi caja de basura, podría hacer esta fantástica estación meteorológica que Te lo voy a explicar en los siguientes párrafos.

Paso 1: PASO 1: DISEÑO Y DIAGRAMA DE CIRCUITO

Dado que mi objetivo era medir la temperatura y la humedad relativa y la presión barométrica y la altitud, los sensores que debo usar son DHT22 y BMP180, utilizo DHT22 para medir la temperatura y la humedad relativa y el BMP180 para la presión barométrica y la altitud, aunque el BMP180 también podría medir la temperatura, pero la temperatura medida por DHT22 es más precisa que el sensor BMP180. y el Nokia 5110 para mostrar los valores medidos y, como expliqué en la introducción, Atmega328P-PU como microcontrolador, puede ver el diseño del sistema y el diagrama del circuito en la figura anterior.

Paso 2: PASO 2: Herramientas necesarias

Las herramientas necesarias se muestran en las figuras anteriores y son las siguientes:

1- Herramientas mecánicas:

1-1- sierra de mano

1-2- taladro pequeño

1-3- cortador

Pelacables de 1 a 4 hilos

Destornillador 1-5

Soldador 1-6

2-Herramientas electrónicas:

2-1 multímetro

Fuente de alimentación 2-2, consulte mis instrucciones para hacer una pequeña:

Tabla de 2-3 panes

2-4-Arduino Uno

Paso 3: Paso 3: Componentes y material necesarios

1-Material mecánico:

1-1-carcasa en este proyecto He usado un caso que se muestra arriba, que lo hice para mis proyectos anteriores (consulte:

2-Componentes electrónicos:

2-1-ATMEGA328P-PU:

2-2- LCD gráfico 84x48 - Nokia 5110:

Condensadores de cristal + 20pF de 2-3-16 MHz:

2-4- Sensor de presión barométrica, temperatura y altitud BMP180:

2-5- Sensor digital de temperatura y humedad DHT22 / AM2302:

2-6- Cable de puente:

2-7- Batería recargable de 9 voltios:

Regulador lineal 2-8-LM317 con voltaje de salida variable:

Paso 4: Paso 4: Programación de ATMEGA328P-PU

Primero, el boceto de Arduino debe estar escrito, los he usado en diferentes sitios y lo modifiqué con mi proyecto, por lo que puede descargarlo si desea usarlo, para las bibliotecas relevantes puede usar los sitios relevantes, especialmente github.com, algunas de las direcciones de las bibliotecas son las siguientes:

Nokia 5110:

BMP180:

En segundo lugar, el programa anterior debe cargarse en ATMEGA328P-PU, si este microcontrolador se compra con el cargador de arranque, no es necesario cargar el programa del cargador de arranque en él, pero si el microcontrolador ATMEGAP-PU no está cargado con el cargador de arranque, deberíamos hágalo a su debido tiempo, hay muchos instructables para usar para dicho procedimiento, también puede usar el sitio de Arduino: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadb…, e instructables como: https:// www.instructables.com / id / burning-atmega328…

En tercer lugar, después de que haya terminado de cargar el cargador de arranque en ATMEGA328P-PU, debe comenzar a cargar el boceto principal en el microcontrolador, el método está escrito en el sitio de Arduino, como se mencionó anteriormente, debe usar cristal de 16 Mhz como se muestra en eso sitio, mi circuito se muestra arriba.

Paso 5: Paso 5: Realización del proyecto

Para hacer el proyecto, debe probar el circuito en una placa de prueba, así que use una placa de pruebas y cables de puente como se muestra en la figura y pruebe el proyecto para ver la pantalla, si ve lo que desea medir en el NOKIA 5110 pantalla, entonces es el momento adecuado para seguir el resto del procedimiento de fabricación de la estación meteorológica, de lo contrario, debe resolver el problema, ya sea software o hardware, generalmente se debe a conexiones defectuosas o incorrectas de los cables de puente, siga el diagrama del circuito lo más cerca posible.

El siguiente paso es hacer el proyecto, por lo que para hacer una conexión permanente para el microcontrolador, debe usar un zócalo IC y soldarlo a una pequeña pieza de perf. placa y dos piezas de encabezado de clavija hembra como se muestra en las fotos de arriba, debido a los muchos pines del zócalo IC que son 28 y el extremo de los encabezados de clavija que son 14 + 14, por lo que debe soldar 56 soldaduras y debe probar todas esas soldaduras puntos para la conectividad correcta y para la no conectividad de los puntos adyacentes, antes de asegurarse del correcto funcionamiento de esa pieza no se embarque en usarla para insertar el microcontrolador. si todo va bien, ahora deberías seguir conectando las siguientes partes.

Otra cosa importante a considerar es el hecho de que los componentes necesitan 5 V para funcionar, pero la luz de fondo de la pantalla NOKIA 5110 necesita 3,3 V, si usa 5 V para la luz de fondo, puede afectar gravemente la vida útil de la pantalla. así que usé dos reguladores lineales LM317 con voltaje de salida variable, y ajusté uno para la salida de 5V y otro para la salida de 3.3 V, de hecho, hice uno con salida de 5V y compré otro con salida de 3.3V. Ahora es el momento de fijar los componentes en la carcasa, puede ver las fotos, el sensor DHT22 debe fijarse de manera que su cara de entrada esté fuera de la carcasa para detectar la temperatura y la humedad relativa, pero la presión barométrica BMP180, Sensor de temperatura y altitud, podría estar dentro de la carcasa, pero se deben perforar suficientes orificios en la carcasa para que entre en contacto con el aire exterior, como se puede ver en las fotos de arriba. Otro punto importante es proporcionar un pequeño rendimiento. placa, que se puede ver en las fotos, y hacer dos filas de conectores hembra, una para conexiones a tierra o negativas y otra para salidas positivas de 5V.

Ahora es el momento de conectar los componentes y conjuntos, conectar todos los cables de acuerdo con el diagrama del circuito y asegurarse de que no quede nada fuera, de lo contrario habrá problemas con el resultado final.