如何制作气象站系统

第1步：材料

这个项目几乎所有需要的材料都可以在网上商店购买：DFRobot

对于这个项目，我们需要：

- 天气站工具包

- Arduino SD卡模块

-SD卡

- 太阳能电源管理器

-5V 1A太阳能电池板

- 有些尼龙扎带

-Mounting kit

-LCD display

-Breadboard

-Li- ion battery（我使用的是Sanyo 3.7V 2250mAh电池）

- 防水塑料接线盒

- 有些电线

-Resistors（2x 10kOhm）

步骤2：模块

对于这个项目，我使用了两个不同的模块。/p》

太阳能发电管理器

此模块可以使用两种不同的电源供电，3.7V电池，4.5V - 6V太阳能电池板或USB电缆。

它有两个不同的输出。 5V USB输出，可用于为Arduino或其他控制器和5V引脚供电，为不同模块和传感器供电。

规格：

太阳能输入电压（SOLAR IN）：4.5V~6V

电池输入（BAT IN）：3.7V单节锂聚合物/锂离子电池

电池充电电流（USB/SOLAR） IN）：900mA最大涓流充电，恒流，恒压三相充电

充电截止电压（USB/SOLAR IN）：4.2V±1％

稳压电源：5V 1A

稳压电源效率（3.7V BAT IN）：86％@ 50％负载

USB/太阳能充电效率：73％@ 3.7V 900mA BAT IN

SD模块

此模块与Arduino完全兼容。它允许您将大容量存储和数据记录添加到项目中。

我用它来收集带有16GB SD卡的气象站的数据。

规格：

打开标准SD卡和Micro SD（TF）卡的主板

包含一个开关选择闪存卡插槽

直接坐在Arduino上

也可以与其他微控制器一起使用

步骤3：天气Station Kit

该项目的主要组成部分是气象站套件。它由Arduino的5V供电，或者您也可以使用外部5V电源。

它有4个引脚（5V，GND，TX，RX）。 TXD数据端口使用9600bps。

气象站套件包括：

风速计

风向标

雨桶

传感器板

不锈钢支柱（30CM）（11.81“）

组件包

可用于测量：

风速

风向

降雨量

它具有湿度和温度传感器也可以测量气压。

风速计可以测量风速高达25米/秒。风向以度数显示。

有关此套件和示例代码的更多信息可以可在以下网址找到：DFRobot wiki

第4步：如何组装气象站套件

此套件的组装非常简单但是有关装配的更多信息，请观看有关如何组装此套件的教程。

教程：如何组装气象站套件

步骤5：供应和住房

电池：

在这个项目中，我使用了3.7V锂离子电池。我用5倍的电池制作了电池组。每个电池的电量约为2250 mAh，因此当并联连接时，一包5x电池可提供约11250 mAh的电量。

连接：正如我所提到的，我并联电池，因为并行保持原始电压但电池容量更大。例如：如果您有两节3.7V 2000 mAh电池并且并联连接，则将获得3.7V和4000 mAh。

如果您想获得更高的电压，则需要将它们串联连接。例如：如果串联两节3.7V 2000 mAh电池，您将获得7，4V和2000 mAh电压。

太阳能电池板：

我使用的是5V 1A太阳能电池板。该面板的输出功率约为5W。输出电压高达6V。当我在阴天测试面板时，其输出电压约为5.8-5.9V。

但如果你想为这个气象站提供太阳能，你需要添加1或2块太阳能电池板和铅酸在没有太阳的情况下，电池或其他东西来储存能量和供应站。

住房：

看起来并不是住房是这个系统最重要的部分之一，因为它保护了至关重要的部分外部元件的组件。

所以我选择防水塑料接线盒。它足够大，可以适应内部的所有组件。它大约19x15厘米。

第6步：布线和代码

Arduino：

所有组件都与Arduino连接。

-SD模块：

5V - 》 5V

GND - 》 GND

MOSI - 》数字引脚9

MISO - 》数字引脚11

SCK - 》数字引脚12

SS - 》数字引脚10

天气站板：

5V - 》 5V

GND - 》 GND

TX - 》 Arduino上的RX

RX - 》 Arduino上的TX

电池组直接连接到电源管理器（3.7V电池输入）。我还在Arduino上用电池连接模拟引脚A0进行电压监控。

太阳能电池板直接连接到此模块（太阳能输入）。太阳能电池板也连接到分压器。分压器输出连接到Arduino上的模拟引脚A1。

我也进行了连接，以便连接LCD显示器来检查电压。因此LCD连接到5V，GND和SDA连接到Arduino上的SDA和SCK引脚相同。

Arduino通过USB电缆连接到电源管理器模块。

代码：

此气象站的代码可以在DFRobot wiki上找到。我还附上了所有升级的代码。

- 如果你想为你的位置获得正确的风向，你需要在程序中手动改变degress值。

所以所有数据都存储在名为test的txt文件中。您可以根据需要重命名此文件。我写了气象站的所有可能的值，它还写入电池电压和太阳能电压。这样你就可以看出电池的消耗情况了。

第7步：测量电压和测试

我需要为我的项目对电池和太阳能电池板进行电压监控。

为了监控电池电压，我使用了模拟引脚。我将电池连接到模拟引脚A0和 - 从Arduino上的电池连接到GND。在程序中我使用“analogRead”函数和“lcd.print（）”来显示LCD上的电压值。第三张图显示电池电压。我用Arduino和万用表测量它，以便我可以比较它的值。这两个值之间的差值约为0.04V。

因为太阳能电池板的输出电压大于5V，所以需要制作分压器。模拟输入可以采用最大5V输入电压。我用两个10k欧姆的电阻制作它。使用两个等值的电阻，将电压精确分为一半。因此，如果连接5V，输出电压将约为2.5V。该分压器位于第一张图片上。 LCD和万用表上的电压值之间的差值约为0.1-0.2V

分压器输出的等值为：Vout =（Vcc * R2）/R1 + R2

测试

当我将所有部件连接在一起并将所有组件装入外壳时，我需要进行外部测试。所以我把外面的气象站拿出来看看它在真实的外部条件下是如何工作的。该测试的主要目的是了解电池如何工作或在测试期间将释放多少电池。测试室外温度约为室外1°C，室内温度约为4°C。

电池电压在五小时内从3.58降至约3.47。