Hosted by OSOS , contributed by Mparekos on 20 May 2018
Η ομάδα μας του 2ου Γυμνασίου Σάμου, κατασκεύασε έναν απλό Μετεωρολογικό Σταθμό που καταγράφει εσωτερική θερμοκρασία, εξωτερική θερμοκρασία & υγρασία, ταχύτητα ανέμου και έντονη βροχόπτωση ή χαλαζόπτωση.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σύστημα προειδοποίησης καθώς σημαίνει συναγερμό κατά περίπτωση.
Αισθάνομαι
Τα τελευταία χρόνια συζητιέται έντονα η κλιματική αλλαγή καθώς όλοι μας βιώνουμε ανυπόφορους καύσωνες, καταιγίδες και άλλα ακραία καιρικά φαινόμενα ολοένα και πιο συχνά.
Η ομάδα μας αποφάσισε να κατασκευάσει έναν μετεωρολογικό σταθμό παρατήρησης και έγκαιρης προειδοποίησης για τέτοια ακραία καιρικά φαινόμενα.
Η συσκευή είναι φορητή και μπορεί να τροφοδοτηθεί με μπαταρίες. Η μετάδοση των τιμών μέτρησης γίνεται μέσω του USB καλωδίου σε υπολογιστή σε πραγματικό χρόνο.
Μελλοντικά σκεφτόμαστε να προσθέσουμε φωτοβολταϊκό στοιχείο για ενεργειακή αυτονομία σε συνδιασμό με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, κάρτα μνήμης SD για αποθήκευση των τιμών μέτρησης και Xbee για ασύρματη σύνδεση.
Τα μέλη της ομάδας, είμαστε όλοι μαθητές της Α' Γυμνασίου:
Γιάννης Στούμπος, Μανώλης Κατσούλης και Στέλιος Κότσι.
Φαντάζομαι
Εμπνευσμένοι από αντίστοιχους επαγγελματικούς μετεωρολογικούς σταθμούς που είδαμε στο Διαδίκτυο, σκεφτήκαμε να φτιάξουμε μια πιο απλή αλλά λειτουργική κατασκευή με ότι μέσα διαθέταμε.
Ένας τυπικός οικιακός μετεωρολογικός σταθμός της εταιρίας Bresser αξίας 300€ φαίνεται στην φωτογραφία.
Ο δικός μας Μετεωρολογικός Σταθμός
Υλικά που χρησιμοποιήσαμε
- Πλακέτα Arduino Uno
- Καλώδια (jumper wires M-F και Μ-Μ) και πλακέτα σύνδεσης (breadboard)
- Έναν αισθητήρα θερμοκρασίας LM35 (για εσωτερική θερμοκρασία)
- Έναν αισθητήρα DHT22 για τη μέτρηση της εξωτερικής θερμοκρασίας & υγρασίας
- Έναν αισθητήρα υπερήχων HC-SR04 για προειδοποίηση χαλαζόπτωσης
- Ένα χαλασμένο παλιό μίνι τηλεκατευθυνόμενο ελικοπτεράκι υπερύθρων (ως ανεμογεννήτρια)
- Έναν έλικα από έναν διακοσμητικό μικρό ανεμόμυλο (ως ανεμογεννήτρια)
- Ένα beeper και 1 LED για ειδοποίηση συναγερμού
- Ένα μικρό χαρτόκουτο που φιλοξενεί την κατασκευή
- Κοπίδι για τα κοψίματα, πιστόλι θερμοκόλλησης
Δημιουργώ
Βήματα υλοποίησης
1. Για το project χρησιμοποιήσαμε μια πλακέτα διασυνδέσεων (breadboard) η οποία έχεις τις ακόλουθες συνδέσεις εσωτερικά της.
Αρχικά υλοποιήσαμε το ακόλουθο κύκλωμα με τον αισθητήρα LM35 για τη μέτρηση θερμοκρασίας του εσωτερικού χώρου. Κρατήσαμε το κόκκινο LED για οπτική ένδειξη και αντικαταστήσαμε το πράσινο LED με ένα beeper για να έχουμε και ηχητική προειδοποίηση όταν η θερμοκρασία ξεπεράσει ένα επιτρεπτό όριο που θέτει ο χρήστης.
Το πραγματικό μας κύκλωμα λειτούργησε κανονικά και φαίνεται παρακάτω.
2. Στο παραπάνω κύκλωμα προσθέσαμε ως δεύτερο αισθητήρα τον DHT22 για μέτρηση θερμοκρασίας & υγρασίας εξωτερικού χώρου. Είναι το λευκό στοιχείο που διακρίνεται στο πάνω μέρος κεντρικά της φωτογραφίας. Κατά αυτό τον τρόπο μπορούμε να συγκρίνουμε τη διαφορά εσωτερικής - εξωτερικής θερμοκρασίας.
3. Έπειτα προσθέσαμε έναν αισθητήρα υπερήχων HC-SR04 ο οποίος θα βρίσκεται εξωτερικά και θα στοχεύει προς τον περιβάλλον χώρο. Κατά την αρχικοποίηση σε σταθερό σημείο μετρά την απόσταση στο χώρο και έπειτα τη συγκρίνει συνεχώς. Αν αυτή διαφοροποιηθεί σημαίνει ότι ανιχνεύθηκε εμπόδιο. Σκεφτήκαμε ότι έτσι μπορεί να ανιχνεύεται μια έντονη βροχόπτωση ή χαλαζόπτωση.
Στην ακόλουθη φωτογραφία φαίνεται στο κάτω δεξιά μέρος. Έπειτα κάναμε την αλλαγή στο πρόγραμμα ώστε να χτυπά ο συναγερμός με οπτική και ηχητική προειδοποίηση όταν συμβαίνει κάτι τέτοιο.
4. Για τη μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου χρησιμοποιήσαμε ένα μικρομοτερ από παλιό χαλασμένο μίνι ελικοπτεράκι υπερύθρων (σαν αυτό) το οποίο είχαμε στη διάθεσή μας. Το μικροσκοπικό αυτό μοτερ μπορεί και περιστρέφεται με ευκολία, με μικρές τριβές, λόγω των γραναζιών που έχει το ελικοπτεράκι.
Στην ουσία κατασκευάσαμε τη δική μας ανεμογεννήτρια αφού προσαρμόσαμε τους έλικες από έναν μικρό διακοσμητικό ανεμόμυλο και μετά κολλήσαμε με κολλητήρι καλώδια για τη σύνδεση με το Arduino.
Καθώς περιστρέφεται γρηγορότερα, το επαγωγικό ρεύμα που παράγεται αυξάνει και έτσι έχουμε μια εκτίμηση της ταχύτητας του ανέμου. Στο πρόγραμμα χρειάστηκαν κάποιες δοκιμές ώστε να βρεθεί κατάλληλος πολλαπλασιαστής της τάσης ρεύματος.
5. Όλα τα παραπάνω στερεώθηκαν σε ένα μικρό χαρτόκουτο αφού έγιναν οι κατάλληλες οπές. Επίσης κολλήσαμε επεξηγηματικά αυτοκόλλητα των αισθητήρων.
6. Προγραμματίσαμε στο Arduino IDE γράφοντας κώδικα για να ελέγξουμε τους αισθητήρες μας και να εμφανίσουμε στην οθόνη του υπολογιστή σε πραγματικό χρόνο τις μετρήσεις (παρακολούθηση σειριακής επικοινωνίας Arduino).
Μπορείτε να δείτε τον κώδικά μας εδώ.
Η βιβλιοθήκη για τον αισθητήρα DHT-22 που χρησιμοποιούμε υπάρχει εδώ.
Στιγμιότυπο από τις μετρήσεις μας.
