Pin It

Meteorologická stanica a jej zapojenie

Tak pokračujem v sérii článkov o stavaní mojej meteostanice. Ako som sľúbil tentokrát v zapojení jednotlivých komponentov a poskladaním samotnej meteostanice.

meteostanica

Uloženie senzorov

Ako som písal v predošlej časti, tak celé to prevedenie meteostanice som chcel čo najviac pripodobniť tým čo sa dajú kúpiť v obchode a na to som si kúpil 10 kvetinačových misiek, závitovú tyč a skrutky. Misky som chcel svetlej farby (kvôli slnku) a majú priemer 10 centimetrov. Závitová tyč ma priemer 0.6 centimetra o dĺžke 1 meter.

Do každej misky som prevŕtal 4 diery aby som cez ne mohol dať závitovú tyč. Tyč som rozdelil na 4 časti z ktorých sú 2 dlhšie, pretože nimi celé zariadenie upevním. Každá miska je prichytená maticou o závitovú tyč. Jednou z vrchu a druhou zo spodku. Vzdialenosť medzi jednotlivými miskami je cca 3 matice. Do misiek som v strede vyrezal otvor s priemerom cca 35m. To som urobil okrem spodnej a vrchnej misky. Cez tieto diery som viedol káble od snímačov a umiestnil tam snímač teploty, tlaku a vlhkosti.

Na vrchnej miske mam umiestnené snímače UV Indexu, osvetlenosti, intenzity a teploty. Na niektorých fotkách je vidieť ešte senzor BH1750, ktorý som neskôr nahradil senzorom MAX44009, ktorý má väčší rozsah. Keďže senzory sú umiestnené len na doske plošného spoja a v exteriéri, musel som riešiť aj ich zabezpečenie. Plast som použiť veľmi nechcel, lebo ten na slnku degraduje a zase keby mal UV ochranu, tak tá by asi skresľovala meranie UV indexu. Chcel som použiť sklo, len problém bol zohnať niečo použiteľné. Najlepšie by bola polguľa, tak aby nelámala svetlo. Nakoniec som použil jednu časť Petriho misky. Tá má tiež ostré hrany, ktoré môžu skresliť meranie ale snažil som sa umiestniť senzory čo najbližšie k povrchu misky aby som to eliminoval. Misku som prichytil silikónom.

Ochrana

Keďže všetky snímače sú osadené na doske plošného spoja a ten bude vystavený vonkajším poveternostným vplyvom, rozhodol som sa ich nejako chrániť, aby nezačali korodovať. Konkrétne natrel som ich manželkiným lakom na nechty. Snáď ten im pomôže vydržať čo najdlhšie. Samozrejme, že som natrel len dosku a komponenty, okrem samotných senzorov, tak aby aj po tomto zákroku mohli fungovať dlhšie.

ochrana lakom

Rovnako by som chcel chrániť kovové časti meteostanice, teda skrutky a závitovú tyč. Namaľovanie farbou či lakom asi nieje veľmi dobre riešenie, hlavne ak nastane nejaký problém a bude potrebne ju rozobrať. Preto som sa rozhodol zabrániť korózii tým, že na tieto veci nastriekam univerzálne mazadlo WD40. V spodnej časti som na ne dal zmršťovacie bužírky a rovnako aj na káble.

Snímače som sa rozhodol, že umiestním na stĺp plota. V garáži som našiel dva železné platy, jeden plochý a jeden v tvare písmena L. Obe som kvôli korózii namaľoval a vyvŕtal som do nich diery cez, ktoré som prestrčil skrutky a takto to celé prichytil na plotový stĺp. ďalej do toho L kusu som navŕtal ešte ďalšie dve diery, cez ktoré som prichytil aj samotnú meteostanicu so snímačmi a rovnako aj skrinku so arduinom a ethernet shieldom.

K meteostanici som pritiahol dve káble. Jeden klasický UTP, ktorý slúži na komunikáciu s Raspberry Pi, kde som ale využil len 4 žili a potom dvojlinku tuším 2×0.5, cez ktorú je meteostanica napájaná na 12V. Obe káble som vložil do plastovej hadice a zakopal do zeme. Ako je na fotkách vidieť, z krabice je vedená ešte jedna hadica. V neje je vedený kábel k senzoru teploty, ktorý meria prízemný mráz.

Zapojenia senzorov

Teraz prejdem k menšej ale o rovnako dôležitej časti a tou je zapojenie jednotlivých komponentov. Väčšina z použitých senzorov používajú I2C zbernicu a teda ich zapojenie je jednoduché a na komunikáciu sa používajú len dva káble. SCL a SDA a samozrejme napájanie. Najzložitejšie zapojenie má modul ML8511. Kvôli jeho použitiu treba prepojiť aj pin Arduina A1 na 3.3V., viď prvý riadok v tabuľke. Snímače teploty sú zapojené na jednom digitálnom porte a rovnako som použil len jeden rezistor o hodnote 4K7. Všetky detaily nájdete v nasledujúcej tabuľke.

Arduino5V3.3VGNDSDA (20)SCL (21)D2A0A1
ArduinoA13.3V
DS18B205VGNDDQ
BME280VINGNDSDASCL
SI1145VINGNDSDASCL
MAX44009VINGNDSDASCL
ML85113.3VGNDOUT

V druhej tabuľke zase nájdete ako som zapojil ethernetový modul ENC28J60

Arduino3.3VGNDD50D51D52D53
ENC28J60VCCGNDSOSISCKCS

Keďže skoro všetky senzory používajú rovnaké rozhranie na komunikáciu s Arduinom pospájal som ich na doske plošného spoja a až z neho som viedol káblik do Arduina. Na tejto doske mám rovnako aj vyvedené napájanie.

A keď som toto všetko pozapájal a osadil vyzerá to takto, no nie je to paráda?!

Tak toľko k samotnému osadeniu a zapojeniu a osadeniu jednotlivých komponentov meteostanice. Nabudúce príde posledná časť, kde rozoberiem samotný program, ktorý používa arduino a rovnako aj uchovanie hodnôt na serveri.

Serial o meteostanici
1. Meteorologická stanica a jej návrh
2. Meteorologická stanica a jej senzory
3. Meteorologická stanica a jej zapojenie