Метеоприборы своими руками
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 19.09.2024
Как говорит присказка, что из Ардуино не делай, а получится метеостанция. Вот и я сделал себе метеостанцию, да не простую, а с цветным ярким дисплеем, с WiFi, датчиками температуры, атмосферного давления и влажности. И, что самое интересное, с собственным брокером, базой данных и визуализатором на облачной виртуальной машине. Сервер умеет отправлять уведомления пользователю при нарушении границ контролируемых параметров.
Для создания метеостанции было использовано следующее "железо":
1. Мозговой центр с WiFi - ESP8266 CP2102
3. Модуль точных часов - DS3231
4. Сенсор Температуры, влажности и атмосферного давления - BME280
Ссылка на файлы прошивки и разводки платы в Sprint Layout: ссылка
Ссылка на видео с разъяснениями к прошивке:
Комплект всех компонентов выглядит так:
Для прошивки контроллера понадобится среда разработки Arduino IDE и прошивка. Ссылка на мою прошивку в конце статьи. Также в размещенных материалах имеется моя разводка платы для метеостанции.
Для начала работы с устройством необходимо задать в прошивке исходные данные: название и пароль WiFi сети, адрес, порт, логин и пароль для доступа на брокер MQTT. Подробное описание прошивки представлено на видео, ссылка в конце статьи.
MQTT брокеры можно использовать как публичные , так и создать свой собственный. Если эта статья найдет интерес, то поделюсь тем, как я создавал свой сервер, поддержите лайками если проект интересен.
В прошивке реализовано автоматическое восстановления WiFi соединения в случае его пропадания, синхронизация времени с сервером NTP при каждом запуске устройства. Полученные данные записываются в модуль точных часов и хранятся там даже в случае пропадания электричества или отсутствия интернет-соединения.
Первостепенной задачей для продолжения ее функционирования изготовление оборудования. Изучив литературу по данной теме, хотелось, воссоздать оборудование, приближенное к настоящей метеостанции, для этого мы организовали экскурсию на метеостанцию нашего города
Так у нас появилось, ведро для измерения осадков, спиртовой термометр, линейка для измерения глубины снежного покрова, которые нам подарили
Со временем на участке появилась метеобудка и ловец облаков (из пластиковых труб, фанеры и фото видов облаков) дети с интересом рассматривали оборудование
Для фиксирования данных с приборов метеостанции, нам нужна была доска "визуализатор погоды", которую я сделала из куска фанеры и распечатанных картинок из электронной библиотеки с портала сайта маам
Оборудование мобильное, т. к. мы можем с легкостью его перенести в группу и во время непогоды фиксировать данные с помощью наблюдений из окна
На данный момент можно сказать, что метеостанция полностью оборудована: метеорологическая будка с термометрами и электронным барометром, подиум, ловец облаков, "визуализатор погоды", солнечные часы, флюгер, ветровой рукав, осадкомер, линейка для измерения глубины снежного покрова, кормушка, в осенне - весенний период цветы барометры
Вот так выглядит наша метеостанция в данный момент
Обустройство метеостанции ДОУ Каждую весну педагоги ДОУ проявляют свои таланты мастеров ландшафтного дизайна по благоустройству детских, спортивных площадок на территории.
Нетрадиционное оборудование для рисования на манке. Мастер-класс Рисование в нетрадиционных техниках, необычными материалами с использованием нестандартного оборудования вызывает у дошкольников повышенный.
Данная разработка является ученическим научно-практическим проектом, позволяющим расширить кругозор учащихся, имеющий практическую напрвленность. Приборы, изготовленные учащимися пригодны к применению, в т.ч. и на уроках физики.
Выполнили работу:
Бадюлина В., Петрова К.
учащиеся 10 класса А
Руководитель:
Поэт стремится сделать простые вещи сложными, а физик - сложные вещи простыми. Лев Ландау
План работы:
- I.Введение
- II.Теоретическая часть
- 2.1.Что такое погода и зачем её предсказывать?
- 2.2.Домашняя метеостанция
- III.Практическая часть
- 3.1. Психрометрический гигрометр
- 3.2. Гигрометр из еловой шишки
- 3.3. Барометр из перегоревшей лампочки
- 3.4. Воздушный барометр
- 3.5. Барометр из капельницы
- 3.6. Барометр из бутылки
- IV.Заключение
- V.Список литературы
Актуальность темы: Вопрос об измерении атмосферного давления и влажности воздуха в школьном курсе физики изучается в 7-8 классах разрозненно и не очень подробно, а эти характеристики погоды важны для жизнедеятельности человека.
Объект исследований
Предсказание погоды с использованием самодельных приборов
Цель работы
Изготовить самодельные приборы по определению некоторых характеристик погоды и пронаблюдать за их работой на практике
Задачи исследования
- Проанализировать научную литературу по теме проекта.
- Описать изготовление приборов для наблюдений за погодой.
- Изготовить экспериментальные модели некоторых приборов.
- Научиться предсказывать погоду с помощью самодельных приборов.
- Проанализировать полученные результаты и подвести итоги.
Гипотеза исследования
Если изготовить самодельные приборы, то можно научиться определять с их помощью некоторые характеристики погоды
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Что такое погода?
Погода — совокупность значений метеорологических элементов и атмосферных явлений, наблюдаемых в определённый момент времени в той или иной точке пространства.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Зачем предсказывать погоду?
Основные пользователи метеорологических услуг:
Домашняя метеостанция позволяет измерить:
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Для оборудования домашней метеостанции нам понадобятся:
Термометр — прибор для измерения температуры
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Для оборудования домашней метеостанции нам понадобятся:
Барометр — прибор для измерения атмосферного давления
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Для оборудования домашней метеостанции нам понадобятся:
Гигрометр —прибор для определения влажности воздуха
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Для оборудования домашней метеостанции нам понадобятся:
Флюгер - прибор для определения направления ветра
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Для оборудования домашней метеостанции нам понадобятся:
Обеспечение учебного процесса приборами на уроках географии и во внеклассной работе по предмету в настоящее время оставляет желать лучшего. Предложений от различных фирм много, но необходимых средств у школ нет, поэтому возникает необходимость изготовления частично или полностью самодельных приборов.
Здесь описано изготовление некоторых из них. Процесс изготовления несложен, используются доступные материалы.
Метеорологическая будка
Назначение. Будка служит для предохранения метеорологических приборов (термометров, гигрометра) от дождя, ветра и солнечных лучей.
– деревянные бруски 50 x 50 мм длиной до 2,5 м,
6 шт.;
– фанерные пластины шириной 50—80 мм, длиной до 450 мм, 50 шт.;
– петли для форточек, 2 шт.;
– доски не толще 20 мм для изготовления дна и крыши будки;
– белая краска, масляная или эмалевая;
– материал для лесенки.
Изготовление. Из брусков сбивается корпус. Угловые бруски должны образовывать высокие ноги будки. В брусках делаются неглубокие пропилы под углом 45°, в них вставляются фанерные пластины так, чтобы они образовали боковые стенки и через противоположные стенки будки не были видны просветы. Рама передней стенки (дверки) делается из реек и навешивается на петлях. Задняя стенка будки и дверка монтируются из фанерных пластин так же, как боковые стенки. Из досок сбиваются дно и крыша. Крыша должна свешиваться с каждой стороны будки не менее чем на 50 мм, она устанавливается наклонно. Будка красится в белый цвет.
Установка. Будка устанавливается так, чтобы ее дно было на высоте 2 м от поверхности земли. Возле нее из любого материала сооружается постоянная лесенка такой высоты, чтобы лицо наблюдателя, стоящего на ней, было на высоте середины будки.
Эклиметр
Назначение. Измерение вертикальных углов, в том числе высоты небесных светил.
– металлический транспортир;
– нитка с грузиком.
Изготовление. Края основания транспортира изгибаются под прямым углом, на отогнутых частях пробиваются небольшие визирные отверстия на одинаковом расстоянии от горизонтального диаметра транспортира. Изменяется оцифровка шкалы транспортира: 0° ставится там, где обычно стоит 90°, а на местах 0° и 180° пишется 90°. Конец нити закрепляется в центре транспортира, другой конец нити с грузиком свободно свешивается.
Работа с прибором. Сквозь два визирных отверстия наводим прибор на нужный объект (небесное светило или предмет на Земле) и читаем вертикальный угол по нити. Нельзя смотреть на Солнце даже сквозь маленькие отверстия; чтобы определить высоту Солнца, нужно найти такое положение, чтобы солнечный луч проходил через оба визирных отверстия.
Гигрометр
Назначение. Определение относительной влажности воздуха без помощи таблиц.
– дощечка 200 x 160 мм;
– рейки 20 x 20 мм длиной до 400 мм, 3—4 шт.;
– 5—7 светлых человеческих волос длиной 300—350 мм;
– гирька или иной грузик весом 5—7 г;
– легкая металлическая стрелка длиной 200—250 мм;
– проволока, мелкие гвозди.
Волосы нужны женские, они тоньше. Прежде чем срезать 5—7 волосков, нужно тщательно вымыть голову шампунем для жирных волос (даже если волосы нежирные). На стрелке должен быть противовес, чтобы стрелка, будучи посажена на горизонтальную ось, была в безразличном равновесии.
Изготовление. Дощечка служит основанием прибора. На ней монтируется П-образная рамка высотой 250—300, шириной 150—200 мм. На высоте около 50 мм от основания горизонтально крепится перекладина. На ней посередине устанавливается ось стрелки, это может быть гвоздик. Стрелка должна быть надета на него втулкой. Втулка должна вращаться на оси свободно. Внешняя поверхность втулки не должна быть скользкой (на нее можно надеть короткий отрезок тонкой резиновой трубки. К середине верхней перекладины рамки крепятся волосы, к другому концу пучка волос подвешивается грузик. Волосы должны касаться боковой поверхности втулки, нужно сделать ими один полный оборот.
Из картона или любого другого материала выкраивается дугообразная шкала и прикрепляется к рамке.
Нулевое деление шкалы (полная сухость воздуха) можно с известной долей условности нанести там, где остановится стрелка прибора, на 3—4 минуты положенного в духовку. Максимальную влажность (100%) отметьте по показанию стрелки прибора, помещенного в закрытое полиэтиленовой пленкой ведро, на дно которого налит кипяток. Промежуток между 0% и 100% разделите на 10 равных частей и подпишите десятки процентов. Хорошо, если удастся проконтролировать показания гигрометра, сверив его с психрометром на метеостанции.
Установка. Прибор удобно держать в метеорологической будке; если хотите знать влажность воздуха в помещении, по-ставьте его в комнате.
Экваториальные солнечные часы
Назначение. Определение истинного солнечного времени.
– квадратная доска со стороной от 200 до 400 мм;
– деревянная или металличе-ская палочка, можно взять гвоздь 120 мм;
– масляные краски двух цветов.
Изготовление. Доска — основание часов окрашивается одним цветом. По основанию краской другого цвета вычерчивается циферблат — круг, разделенный на 24 части (по 15°). Сверху пишется 0, внизу 12, слева 18, справа 6. В центре часов укрепляется гномон — деревянный или металлический штырь; нужно, чтобы он был строго перпендикулярен циферблату.
Установка. Часы ставятся на любой высоте в месте как можно более открытом, не защищенном от солнечных лучей строениями, деревьями. Основание часов (низ циферблата) располагается в направлении восток—запад. Верхняя часть циферблата поднимается так, чтобы угол между плоскостью циферблата и горизонтальной плоскостью составил 90° минус угол, соответствующий географической широте места.
Работа с прибором. Время читается по циферблату по тени, отбрасываемой гномоном. Часы будут работать с конца марта по 20—23 сентября.
Часы показывают истинное солнечное время, не забывайте, что оно отличается от того, по которому мы живем, в некоторых местах довольно значительно.
Если хотите, чтобы часы работали и зимой, сделайте так, чтобы гномон прошел насквозь дощечки-основания, он будет служить опорой в ее наклонном положении, а на нижней стороне основания начертите второй циферблат; только на нем цифра 6 будет слева, а 18 — справа. — Прим. ред.
Флюгер
Назначение. Определение направления и силы ветра.
– жесть или тонкая фанера;
– толстая проволока, 5—7 мм;
– пластилин или оконная замазка;
Изготовление. Корпус флюгера делается из деревянного бруска длиной 110—120 мм, которому придается форма усеченной пирамиды с основаниями 50 x 50 мм и 70 x 70 мм. К противоположным боковым граням пирамиды прибиваются два жестяных или фанерных крыла в виде трапеций высотой около 400 мм, с основаниями 50 мм и 200 мм; жестяные крылья лучше, они не коробятся от сырости.
В центре бруска просверливается (не насквозь!) отверстие диаметром немного больше диаметра того штыря, на котором будет вращаться флюгер. Внутрь отверстия, в самом его конце, хорошо бы вставить что-то твердое, чтобы при вращении флюгера отверстие не рассверливалось.
В торцевую часть флюгера, со стороны противоположной крыльям, вгоняется проволока так, чтобы она выступала на 150—250 мм, а на ее конец надевается шарик из пластилина или оконной замазки. Вес шарика подбирается так, чтобы он уравновешивал крылья, чтобы флюгер не перевешивался назад или вперед. Хорошо, если удастся вместо пластилина или замазки подобрать и хорошо закрепить на проволоке другой, более надежный противовес.
Выгибается из проволоки и вставляется вертикально в верхнюю поверхность бруска флюгера, над осью его вращения, прямоугольная рамка высотой 350 мм и шириной 200 мм. Рамка должна быть расположена перпендикулярно продольной оси флюгера. На рамку навешивается на петельках (проволочных колечках) жестяная или фанерная дощечка весом 200 г и размером 150 x 300 мм. Дощечка должна свободно качаться, но не должна смещаться из стороны в сторону. К одной из боковых стоек рамки прикрепляется фанерная или жестяная шкала силы ветра в баллах.
Все деревянные и фанерные детали (а по желанию и остальные) красятся масляной краской.
Установка. Согласно стандарту, флюгер устанавливается на вкопанном в землю столбе или на вышке над крышей здания на высоте 10 м над уровнем земли. Соблюсти это требование довольно сложно, придется исходить из возможностей, учитывая при этом и видимость прибора с высоты человеческого роста. Ось флюгера нужно установить вертикально на столбе, по сторонам которого должны быть штыри, указывающие восемь направлений: С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ. Из них только на одном, направленном на север, должна быть закреплена хорошо видная буква С.
Читайте также: