डेटा लॉगिंग के साथ मौसम स्टेशन: 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस निर्देशयोग्य में मैं आपको दिखाऊंगा कि कैसे मौसम स्टेशन प्रणाली को स्वयं बनाया जाए। आपको केवल इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रोग्रामिंग और थोड़े से समय में बुनियादी ज्ञान की आवश्यकता है।

यह प्रोजेक्ट अभी भी बन रहा है। यह केवल पहला भाग है। अगले एक या दो महीनों में अपग्रेड अपलोड कर दिए जाएंगे।

यदि आपका कोई प्रश्न या समस्या है तो आप मुझसे मेरे मेल पर संपर्क कर सकते हैं:[email protected]. DFRobot द्वारा प्रदान किए गए घटक

तो चलिए शुरू करते हैं

चरण 1: सामग्री

इस परियोजना के लिए लगभग सभी आवश्यक सामग्री ऑनलाइन स्टोर पर खरीदी जा सकती है: DFRobot

इस परियोजना के लिए हमें आवश्यकता होगी:

-मौसम स्टेशन किट

-Arduino एसडी कार्ड मॉड्यूल

-एसडी कार्ड

-सौर ऊर्जा प्रबंधक

-5 वी 1 ए सौर पैनल

-कुछ नायलॉन केबल संबंध

-पर्वतारोहण किट

-एलसीडी प्रदर्शन

-ब्रेड बोर्ड

-Li- आयन बैटरी (मैंने Sanyo 3.7V 2250mAh बैटरी का उपयोग किया)

-निविड़ अंधकार प्लास्टिक जंक्शन बॉक्स

-कुछ तार

-रेसिस्टर्स (2x 10kOhm)

चरण 2: मॉड्यूल

इस परियोजना के लिए मैंने दो अलग-अलग मॉड्यूल का इस्तेमाल किया।

सौर ऊर्जा प्रबंधक

इस मॉड्यूल को दो अलग-अलग आपूर्ति, 3.7 वी बैटरी, 4.5 वी - 6 वी सौर पैनल या यूएसबी केबल के साथ संचालित किया जा सकता है।

इसके दो अलग-अलग आउटपुट हैं। 5V USB आउटपुट जिसका उपयोग Arduino या किसी अन्य नियंत्रक की आपूर्ति के लिए किया जा सकता है और विभिन्न मॉड्यूल और सेंसर को पावर देने के लिए 5V पिन।

विशेष विवरण:

• सौर इनपुट वोल्टेज (SOLAR IN): 4.5V ~ 6V
• बैटरी इनपुट (बैट इन): 3.7V सिंगल सेल ली-पॉलीमर/ली-आयन
• बैटरी चार्ज करंट (USB/SOLAR IN): 900mA मैक्स ट्रिकल चार्जिंग, लगातार करंट, लगातार वोल्टेज थ्री फेज चार्जिंग
• चार्जिंग कटऑफ वोल्टेज (USB/SOLAR IN): 4.2V ± 1%
• विनियमित बिजली आपूर्ति: 5V 1A
• विनियमित बिजली आपूर्ति क्षमता (3.7 वी बैट इन): 86% @ 50% लोड
• यूएसबी/सौर चार्ज क्षमता: 73%@3.7V 900mA बैट इन

एसडी मॉड्यूल

यह मॉड्यूल Arduino के साथ पूरी तरह से संगत है। यह आपको अपने प्रोजेक्ट में बड़े पैमाने पर भंडारण और डेटा लॉगिंग जोड़ने की अनुमति देता है।

मैंने इसे 16GB एसडी कार्ड के साथ मौसम स्टेशन से डेटा एकत्र करने के लिए उपयोग किया।

विशेष विवरण:

• मानक एसडी कार्ड और माइक्रो एसडी (टीएफ) कार्ड के लिए ब्रेक आउट बोर्ड
• फ्लैश कार्ड स्लॉट का चयन करने के लिए एक स्विच शामिल है
• सीधे Arduino पर बैठता है
• अन्य माइक्रोकंट्रोलर के साथ भी इस्तेमाल किया जा सकता है

चरण 3: मौसम स्टेशन किट

इस परियोजना का मुख्य घटक मौसम स्टेशन किट है। यह Arduino से 5V द्वारा संचालित है या आप बाहरी 5V आपूर्ति का भी उपयोग कर सकते हैं।

इसमें 4 पिन (5V, GND, TX, RX) हैं। TXD डेटा पोर्ट 9600bps का उपयोग करता है।

मौसम स्टेशन किट से मिलकर बनता है:

• एनीमोमीटर
• वात दिग्दर्शक
• बारिश की बाल्टी
• सेंसर बोर्ड
• स्टेनलेस स्टील स्टड (30CM)(11.81")
• घटक पैकेज

इसका उपयोग मापने के लिए किया जा सकता है:

• हवा की गति
• हवा की दिशा
• वर्षा की मात्रा

इसमें बिल्ट इन ह्यूमिडिटी और टेम्परेचर सेंसर है जो बैरोमीटर का प्रेशर भी माप सकता है।

एनीमोमीटर हवा की गति को 25 मीटर/सेकेंड तक माप सकता है। हवा की दिशा डिग्री में प्रदर्शित होती है।

इस किट और नमूना कोड के बारे में अधिक जानकारी यहां पाई जा सकती है: DFRobot wiki

चरण 4: मौसम स्टेशन किट को कैसे इकट्ठा करें?

इस किट की असेंबली काफी आसान है लेकिन असेंबली के बारे में अधिक जानकारी के लिए इस किट को असेंबल करने के तरीके के बारे में एक ट्यूटोरियल देखें।

ट्यूटोरियल: मौसम स्टेशन किट कैसे इकट्ठा करें

चरण 5: आपूर्ति और आवास

बैटरी:

इस परियोजना के लिए मैंने 3.7V ली-आयन बैटरी का उपयोग किया। मैंने इस बैटरी के 5x से बैटरी पैक बनाया है। प्रत्येक बैटरी में लगभग 2250 एमएएच की बैटरी होती है, इसलिए समानांतर में कनेक्ट होने पर 5x का एक पैक लगभग 11250 एमएएच देता है।

कनेक्शन: जैसा कि मैंने उल्लेख किया है कि मैंने बैटरी को समानांतर में जोड़ा है, क्योंकि समानांतर में आप मूल वोल्टेज रखते हैं लेकिन अधिक बैटरी क्षमता प्राप्त करते हैं। उदाहरण के लिए: यदि आपके पास दो 3.7V 2000 mAh की बैटरी है और आप इसे समानांतर में जोड़ते हैं तो आपको 3.7V और 4000 mAh मिलेगा।

यदि आप अधिक वोल्टेज प्राप्त करना चाहते हैं तो आपको उन्हें श्रृंखला में जोड़ने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए: यदि आप श्रृंखला में दो 3.7V 2000 mAh बैटरी कनेक्ट करते हैं तो आपको 7, 4V और 2000 mAh मिलेगा।

सौर पेनल:

मैंने 5V 1A सोलर पैनल का इस्तेमाल किया। इस पैनल में अधिकतम 5W आउटपुट पावर है। आउटपुट वोल्टेज 6V तक जाता है। जब मैंने बादल के मौसम में पैनल का परीक्षण किया तो इसका आउटपुट वोल्टेज लगभग 5.8-5.9V था।

लेकिन अगर आप सौर ऊर्जा के साथ इस मौसम स्टेशन को पूरी तरह से आपूर्ति करना चाहते हैं तो आपको 1 या 2 सौर पैनल और लीड-एसिड बैटरी या कुछ और ऊर्जा स्टोर करने के लिए और सूरज नहीं होने पर स्टेशन की आपूर्ति करने की आवश्यकता है।

आवास:

ऐसा लगता नहीं है, लेकिन आवास इस प्रणाली के सबसे महत्वपूर्ण भागों में से एक है, क्योंकि यह बाहरी तत्वों से महत्वपूर्ण घटकों की रक्षा करता है।

इसलिए मैं वाटरप्रूफ प्लास्टिक जंक्शन बॉक्स चुनता हूं। यह सभी घटकों को अंदर फिट करने के लिए काफी बड़ा है। यह लगभग 19x15 सेमी है।

चरण 6: वायरिंग और कोड

अरुडिनो:

सभी घटक Arduino के साथ जुड़े हुए हैं।

-एसडी मॉड्यूल:

• 5वी -> 5वी
• जीएनडी -> जीएनडी
• मोसी -> डिजिटल पिन 9
• MISO -> डिजिटल पिन 11
• एससीके -> डिजिटल पिन 12
• एसएस -> डिजिटल पिन 10

मौसम स्टेशन बोर्ड:

• 5वी -> 5वी
• जीएनडी -> जीएनडी
• TX -> RX Arduino पर
• आरएक्स -> TX Arduino पर

बैटरी पैक सीधे पावर मैनेजर (3.7V बैटरी इनपुट) से जुड़ा है। मैंने वोल्टेज मॉनिटरिंग के लिए Arduino पर बैटरी से एनालॉग पिन A0 से कनेक्शन भी बनाया।

सौर पैनल इस मॉड्यूल (सौर इनपुट) से सीधे जुड़ा हुआ है। सोलर पैनल वोल्टेज डिवाइडर से भी जुड़ा होता है। वोल्टेज डिवाइडर आउटपुट Arduino पर एनालॉग पिन A1 से जुड़ा है।

मैंने कनेक्शन भी इसलिए बनाया ताकि आप उस पर लगे एलसीडी डिस्प्ले को वोल्टेज चेक करने के लिए कनेक्ट कर सकें। तो LCD 5V से जुड़ा है, LCD से GND और SDA Arduino पर SDA में जाता है और SCK पिन के साथ भी।

Arduino USB केबल के साथ पावर मैनेजर मॉड्यूल से जुड़ा है।

कोड:

इस मौसम केंद्र के लिए कोड DFRobot wiki पर पाया जा सकता है। मैंने सभी अपग्रेड के साथ अपना कोड भी संलग्न किया।

-यदि आप अपनी स्थिति के लिए सही हवा की दिशा प्राप्त करना चाहते हैं, तो आपको प्रोग्राम में परिवर्तन के मान को मैन्युअल रूप से बदलना होगा।

तो सभी डेटा टेस्ट नामक txt फ़ाइल में संग्रहीत किया जाता है। आप चाहें तो इस फाइल का नाम बदल सकते हैं। मैं मौसम स्टेशन से सभी संभावित मूल्य लिखता हूं और यह बैटरी वोल्टेज और सौर वोल्टेज में भी लिखता है। ताकि आप देख सकें कि बैटरी की खपत कैसी है।

चरण 7: वोल्टेज और परीक्षण मापना

मुझे अपने प्रोजेक्ट के लिए बैटरी और सोलर पैनल पर वोल्टेज मॉनिटरिंग करने की जरूरत थी।

बैटरी पर वोल्टेज की निगरानी के लिए मैंने एनालॉग पिन का इस्तेमाल किया। मैंने बैटरी से एनालॉग पिन A0 और - बैटरी से GND से Arduino पर + कनेक्ट किया। प्रोग्राम में मैंने LCD पर वोल्टेज मान प्रदर्शित करने के लिए "analogRead" फ़ंक्शन और "lcd.print ()" का उपयोग किया। तीसरी तस्वीर बैटरी पर वोल्टेज दिखाती है। मैंने इसे Arduino और मल्टीमीटर से भी मापा ताकि मैं मूल्य की तुलना कर सकूं। इन दोनों मानों के बीच का अंतर लगभग 0.04V था।

क्योंकि सौर पैनल से आउटपुट वोल्टेज 5V से अधिक है, मुझे वोल्टेज विभक्त बनाने की आवश्यकता है। एनालॉग इनपुट अधिकतम 5V इनपुट वोल्टेज ले सकता है। मैंने इसे दो 10kOhm रोकनेवाला के साथ बनाया है। समान मान वाले दो प्रतिरोधकों का उपयोग, वोल्टेज को ठीक आधे में विभाजित करता है। इसलिए यदि आप 5V कनेक्ट करते हैं, तो आउटपुट वोल्टेज लगभग 2.5V होगा। यह वोल्टेज विभक्त पहली तस्वीर पर है। एलसीडी और मल्टीमीटर पर वोल्टेज मान के बीच अंतर लगभग 0.1-0.2V. था

वोल्टेज विभक्त आउटपुट के लिए समीकरण है: Vout=(Vcc*R2)/R1+R2

परिक्षण

जब मैंने सब कुछ एक साथ जोड़ा और सभी घटकों को आवास में पैक किया तो मुझे बाहरी परीक्षण करने की आवश्यकता थी। इसलिए मैंने यह देखने के लिए मौसम स्टेशन को बाहर निकाला कि यह वास्तविक बाहरी परिस्थितियों में कैसे काम करेगा। इस टेस्ट का मुख्य उद्देश्य यह देखना था कि इस टेस्ट के दौरान बैटरियां कैसे काम करेंगी या कितनी डिस्चार्ज होंगी। बाहर के तापमान का परीक्षण करते समय लगभग 1 डिग्री सेल्सियस बाहर और आवास के अंदर लगभग 4 डिग्री सेल्सियस था।

पांच घंटे में बैटरी वोल्टेज 3.58 से गिरकर लगभग 3.47 हो गया।