Электронный предсказатель погоды своими руками arduino
Обновлено: 08.07.2024
Настоящая работа посвящена изготовлению и исследованию электронного предсказателя погоды.
Актуальность работы заключается в необходимости таких приборов в домашних условиях для людей пожилого возраста, которые не имеют персональных компьютеров и интернета, где можно посмотреть прогноз погоды. А также не могут позволить приобрести себе приборы для измерения погодных показателей. Особенно это касается метеозависимых людей, у которых состояние здоровья зависит от атмосферного давления, влажности воздуха или температуры.
Цель исследования:
– изучение схем электронных барометров, термометров и измерителей влажности воздуха;
– изучение принципа действия датчиков давления, температуры и влажности воздуха
– изучение технологии программирования;
Людям очень важно узнавать, как в ближайшее время изменится погода. Ведь она значительно может повлиять на их планы на день и на состояние здоровья. Сильному влиянию на самочувствие влажности воздуха и атмосферному давлению подвержены метеозависимые люди: астматики и сердечники. Поэтому необходимо следить за прогнозом погогды. Для этого используются различные источники информации (телевидение, радио) и в частности Интернет.
Но люди пожилого возраста зачастую не могут пользоваться глобальной сетью. Поэтому для них предназначен ЭПП – электронный предсказатель погоды. Данный прибор малогабаритный и поэтому он так же может применяться в походах для отслеживания ухудшения погоды, что очень поможет туристам.
Так же упор данного проекта будет сделан на энергосбережение и максимально длительную работу ЭПП. Для этого в плате Arduino будут вырезаны некоторые ненужные детали. А так же дисплей не будет светиться постоянно, его можно будет включать вручную при помощи кнопки. То есть значения будут выводиться на дисплей постоянно, но посмотреть их можно будет, только если нажать на кнопку.
Таким образом, его работа рассчитана примерно на 3-4 месяца на 1 аккумуляторе (9900 mA). Так как аккумулятор не будет выдавать напряжение больше 4 V, ЭПП нужно подключать через повышающий преобразователь напряжения. Датчики и микроконтроллер по стоимости обходятся намного дешевле, чем 3 прибора (анероид, термометр и гигрометр).
Таким образом, можно сказать, что ЭПП является понятным, доступным и полезным, как для людей пожилого возраста, так и для туристов.
Обзор барометров, термометров, гигрометров
1. Аналоги барометра
Одним из аналогов барометра является анероид – прибор для измерения атмосферного давления, в отличие от ртутного барометра, действующий без помощи жидкости. Приемной частью анероида служит цилиндрическая металлическая коробка с концентрически-гофрированными основаниями, внутри которой создано разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину, а при понижении давления коробка раздувается, толкая пружину. Перемещение конца пружины через систему рычагов передается на стрелку, перемещающуюся по шкале.
Электронный барометр – современная разновидность данного прибора, линейные показатели обычного барометра-анероида преобразовываются в электронный сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на жидкокристаллический экран. Имеет компактные размеры, прост и удобен в использовании, например, для туризма или как дачный вариант; ≈ 2000р.
2. Аналоги датчика температуры
Термометры для измерения температуры окружающей среды чаще всего спиртовые и ртутные. Они основаны на принципе изменения объема жидкости, которая залита в термометр, при изменении температуры окружающей среды. Так же есть механические, оптические, газовые, инфракрасные и электронные. ≈ 250р.
Датчик температуры работает на основе встроенного металлического датчика (платина, никель, медь). В ЭПП используется медный датчик. Принцип работы основан на изменении сопротивления.
Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен – их сопротивление растет с ростом температуры. Для полупроводников без примесей он отрицателен – их сопротивление с ростом температуры падает.
3. Аналоги датчика влажности
Гигрометр – прибор, который определяет уровень влажности воздуха в окружающем пространстве. Чаще всего используются механические, конденсационные и электронные. ≈ 500р.
Механический гигрометр – прибор, в который входит пористая или твердая керамическая масса, в состав которой также входят металлические элементы имеет электрическое сопротивление. Его уровень напрямую зависит от влажности. Для правильного его действия керамическая масса должна состоять из некоторых окислов металла. В качестве основы используется каолин, кремний и глина.
Конденсационный гигрометр – прибор, принцип которого основывается на использовании встроенного зеркала. Температура этого зеркала изменяется вместе с температурой воздуха в окружающем пространстве. Определяется его температура в первоначальный момент измерения. Далее на поверхности зеркала появляются капли влаги либо небольшие кристаллы льда. Температура измеряется еще раз. С помощью разницы температур, определенных конденсационным гигрометром, и определяется влажность воздуха.
Электронный гигрометр – прибор имеющий пластинку из стекла или другого подобного электроизоляционного вещества, на которое наносят слой хлорида лития. Меняется влажность – увеличивается или уменьшается концентрация и сопротивляемость хлористого лития. Стоит отметить, что на показания электронного (электролитического) гигрометра может оказывать незначительное влияние температура воздуха, поэтому он часто оборудован встроенным термометром. Такой гигрометр предельно точен и дает показания с минимальной погрешностью.
Приборы для измерения давления, температуры и влажности могут не требовать электроэнергии, но они достаточно габаритные и дорогие. Электронный барометр BMP180 размером 12*9 мм (=75 рублей); датчик температуры и влажности размером 20*15*13 мм (=140 рублей). Использование датчиков является более рациональным решением, чем использование готовых приборов.
Функциональная схема ЭПП
На рисунке 1 представлена функциональная схема ЭПП.
Барометр я вляется аналоговым датчиком, поэтому его сигналы идут в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) для привращения аналогового сигнала в цифровой. Датчик температуры и влажности я вляется цифровым, со встроенным АЦП поэтому преобразование его сигналав не требуется. Далее уже цифровые сигналы идут в микропроцессор, где написанная прграмма выполняет с ними то, что в ней указано. В данном случае параметры с датчика температуры и влажности выводятся на дисплей, а параметры с барометра подвергаются математическим действиям для вывода на дисплей значений в ином виде (в процентах).
1. Устройство АЦП
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и выдают на выходе соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для работы с ЭВМ и другими цифровыми устройствами. Самым простым примером АЦП является Параллельные АЦП. Преобразователи этого типа осуществляют одновременно квантование сигнала с помощью набора компарато- ров, включенных параллельно источнику сигнала (рис. 2.3). По- роговые уровни компараторов установлены с помощью резистивного делителя в соответствии с используемой шкалой квантования. При подаче на такой набор компараторов исходного сигнала на выходах последних будет иметь место проквантованный сигнал, представленный в унитарном коде. Для преобразования этого кода в двоичный, используются логические схемы, называемые обычно кодирующей логикой.
2. Технические показатели составляющих ЭПП
Датчик аналоговый; потреб. напряжение – 3,3V; потреб. ток – 3…32 мкА; диапазон давления: 300…1100 гПа.
Датчик температуры и влажности DHT22
Датчик цифровой; потреб напряжение – 5V; потреб ток – 1…2.5мА; диапазон влажности от 0% до 100%; диапазон температуры: -40°C до 125°C;
11.09.17 – 814 357 6:56
30.10.18 – 444 529 8:10
10.07.18 – 363 641 4:30
В этом выпуске я покажу вам как сделать электронный предсказатель погоды своими руками!
★ Подробнее про Московский технологический институт goo.gl/XJye6n
Данный проект основан на очень простой идее: перед дождём резко падает давление, разработанная система следит за этим изменением и стрелочкой показывает изменение в Паскалях/час.
Читайте также: