- Co jest wymagane do produkcji przenośnej stacji pogodowej?
- Specyfikacja czujnika DHT11
- Podłączenie czujnika do mikrokontrolera Arduino
- Dlaczego ważne jest, aby znać indeks ciepła?
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Dzięki nowoczesnym urządzeniom do pomiaru warunków pogodowych zawsze możesz być na bieżąco z prognozami dotyczącymi daty lub czasu zainteresowania. Ale w niektórych sytuacjach musisz mierzyć parametry środowiskowe tu i teraz.
Jeśli dziesięć do dwudziestu lat temu funkcja ta była wykonywana przez nieporęczne termometry i anemometry, dziś temperaturę i wilgotność można mierzyć za pomocą urządzenia elektronicznego. Które łatwo zmieszczą się w kieszeni lub torbie podróżnej, dzięki czemu możesz zabrać ją ze sobą w dowolne miejsce lub do piwnicy, szklarni, własnego warsztatu, suszarki i innych pomieszczeń, w których ważna jest kontrola temperatury i poziomu wilgotności.
Co jest wymagane do produkcji przenośnej stacji pogodowej?
Czujniki temperatury i wilgotności środowiska są często używane przez człowieka w życiu codziennym. Mogłeś ich wcześniej zobaczyć podczas projektowania samochodów, samolotów, niektórych telefonów komórkowych itp. Można je nawet kupić jako oddzielne urządzenie w sklepie internetowym, ale o wiele bardziej interesujące jest stworzenie takiej domowej stacji pogodowej.
Do tego potrzebny jest następujący zestaw elementów:
- Czujnik temperatury i wilgotności DHT11 - służy jako główne urządzenie do rejestracji parametrów środowiskowych;
- Płyta Arduino UNO - niezbędna do przetwarzania danych otrzymanych z czujnika i wyświetlania ich na wyświetlaczu cyfrowym;
- Elektroniczny wyświetlacz - urządzenie do wyświetlania danych pomiarowych i przekształcania ich w formę zrozumiałą dla mieszkańców
- Płytka rozwojowa - przeznaczona do mocowania wszystkich elementów i umieszczania na sztywnej podstawie, upraszcza połączenie elektryczne wszystkich części;
- Podłączanie przewodów za pomocą wtyczki lub lutowia.
W tej sytuacji czujnik DHT11 został wybrany jako jeden z najpopularniejszych sposobów ustalania temperatury i wilgotności, a ponadto doskonale nadaje się do wszelkiego rodzaju projektów domowych. Zawiera element oporowy, który określa wilgotność i termistor, który określa temperaturę. Mikrokontroler służy do transmisji i konwersji sygnału, w tym przykładzie zainstalujemy Arduino, chociaż można użyć innego.
Specyfikacja czujnika DHT11
Należy zauważyć, że ten czujnik jest wybrany jako najbardziej przystępny cenowo i wygodny w użyciu. Ponadto charakteryzuje się następującymi parametrami operacyjnymi:
- Zasilanie od 3 do 5 V;
- Pobiera prąd ze źródła prądu o natężeniu 2, 5 mA;
- W stanie zmierzyć wilgotność otaczającej przestrzeni w zakresie od 20 do 80%;
- Wahania temperatury w zakresie od 0 do 50 ° C;
- Błąd pomiaru wilgotności wynosi 5%, a przy pomiarze temperatury w zakresie 2%;
- Częstotliwość pomiaru to jeden pomiar na sekundę;
- Wymiary czujnika to 12 × 15, 5 * 5, 5 mm.
Czujnik DHT11 ma plastikową obudowę i jest wyposażony w cztery kołki, ta liczba zacisków zapewnia łatwość podłączenia do urządzeń przetwarzających dane. W własnej stacji pogodowej nie są używane wszystkie cztery wyjścia, z których potrzebne będą tylko trzy VCC, GND, DATA. Możesz zasilać czujnik z dowolnego źródła o poziomie napięcia wyjściowego od 3 do 5 V.
W niektórych obwodach można znaleźć połączenie rezystora 5-10 kΩ z wyjściem transmisji danych z czujnika do mikrokontrolera. Należy zauważyć, że w tej sytuacji nie jest to konieczne, ponieważ rezystor jest już zawarty w płytce.
W Internecie znajdziesz zarówno pojedyncze czujniki, jak i już zmontowane w gotowy moduł. Ta ostatnia jest znacznie wygodniejsza, więc lepiej jest z nich korzystać. Chociaż wygląd modułów jest inny, ich zasada połączenia jest identyczna, wystarczy zwrócić uwagę na lokalizację wyjść z czujnika.
Podłączenie czujnika do mikrokontrolera Arduino
Sygnał cyfrowy z urządzenia pomiarowego do Arduino, przekazujący obie wartości jednocześnie (temperatura i wilgotność).
Transfer danych z czujnika do mikrokontrolera ma następującą sekwencję:
- Z mikrokontrolera Arduino do czujnika dochodzi żądanie zmiany sygnału z 0 na 1;
- Po otrzymaniu żądania DHT11 wydaje informacje o Arduino, zmieniając kodowanie bitowe;
- Podczas koordynacji żądania i odpowiedzi z DHT11 do Arduino otrzymuje raport w ilości 5 bajtów na temat stanu temperatury i wilgotności.
W przesyłanym raporcie 5 bajtów pierwsze dwa zawierają informacje o poziomie temperatury, drugie dwa zawierają wilgotność, a piąta reprezentuje sumę kontrolną poziomów temperatury i wilgotności, aby uniknąć błędów pomiaru. Ponieważ transfer danych z DHT11 ma swoją własną charakterystykę, dokonano zmian w programie w celu dostosowania jego interakcji z mikrokontrolerem. Aby to zrobić, za pomocą komputera lub laptopa, musisz nagrać następujący program na Arduino:
meteostanciya-na-arduino (880 bajtów, pobrane: 9)
Poniżej przedstawiono schemat domowej stacji pogodowej opartej na czujniku DHT11 i mikrokontrolerze Arduino.
Powyższy schemat stacji pogodowej, który można zebrać samodzielnie, wyświetli informacje o temperaturze i wilgotności na monitorze. Ale z czujnikiem DHT11 na monitorze będzie wyświetlana tylko liczba całkowita, a wartość ułamkowa zostanie zresetowana. Zasadniczo dane temperatury i wilgotności dla tego miejsca są całkowicie nieistotne ze względu na niską dokładność pomiaru. Ale jeśli w twojej sytuacji ważne jest znać dokładną wartość z określoną liczbą miejsc po przecinku, czujnik DHT11 będzie musiał zostać zastąpiony bardziej zaawansowanym DHT22.
Należy zauważyć, że program zaproponowany powyżej zawiera już możliwość uzyskania wartości z częścią ułamkową. Dlatego, jeśli możliwości twojego monitora są ograniczone lub nie chcesz zaśmiecać go dodatkowymi zerami po przecinku podczas używania czujnika DHT11, będziesz musiał nieznacznie zmienić proponowany program, dodając go z funkcją zmiennoprzecinkową - dtostrf.
Dlaczego ważne jest, aby znać indeks ciepła?
Jak widać, pogoda na zewnątrz jest zupełnie inna w różnych dniach. Pomimo tego, że termometr pokazuje ten sam znak, czuć, że ta sama temperatura będzie inna. Wynika to ze znacznego wpływu wilgoci na organizm.
Tak więc, gdy temperatura powietrza wzrasta w lecie, organizm musi przeznaczyć znacznie więcej wilgoci, aby skompensować przegrzanie środowiska. Kiedy wilgoć jest uwalniana z organizmu (strumieniowanie), ciało ludzkie uwalnia energię cieplną do cząsteczek cieczy, które odparowują, znacznie ułatwiając proces chłodzenia. Ale jeśli w środowisku jest duży procent wilgoci, uwolnienie cząsteczek potu będzie trudne, dlatego organizm nie może tak łatwo się ochłodzić.
Dlatego ważne jest, aby kontrolować stosunek temperatury i wilgotności środowiska dla małych dzieci i osób starszych. Ich stosunek w proponowanej wersji domowej stacji meteorologicznej jest wyświetlany przez wskaźnik termiczny, który jest obliczany na podstawie wartości temperatury i wilgotności. Zagrożenie szokiem termicznym lub przegrzaniem jest szczególnie dotkliwe, gdy osiągnięty zostanie wskaźnik termiczny wynoszący 32 ° C i więcej. Dzięki proponowanej opcji domowej stacji pogodowej możesz zmierzyć wskaźnik termiczny, który pomoże ci chronić siebie i bliskich przed przypadkowym przegrzaniem.
Na schemacie domowej stacji pogodowej na monitorze dane są dystrybuowane w następujący sposób:
- HiX (indeks ciepła) - wskaźnik termiczny;
- T to wartość temperatury otoczenia;
- H to procent wilgoci.
Rysunek 4: Przykład wyświetlania danych na monitorze