Творческий проект "Метеостанция на базе Arduino"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

ШКОЛА

№ 56 Г. КАЛИНИНГРАДА

Проект

«МЕТЕОСТАНЦИЯ»

Авторы: Шерстобитов Глеб,

Благовестный Иван

8 «Г» класс

Руководитель: Саенко С.П.

2014

В данной работе разработан проект бытовой (домашней) метеостанции, объединяющий в себе термометр, гигрометр, барометр.

Проблема:

Такой прибор можно сейчас свободно купить в магазинах, и все они работают по одному и тому же принципу, только отличаются количеством функций и дизайном. Но у всех у них есть один большой недостаток, это высокая энергопотребляемость, и на эту проблему был поставлен основной упор при разработке. Энергопотребляемость достигается за счет установки датчиков ВМР085 и DHT11 c ультранизким энергопотреблением.

Цель работы: разработка домашней метеостанции.

Технические характеристики прибора

Измеряемое атмосферное давление:  30 – 110 кПа

Измеряемая температура: 0-50 ˚С

Погрешность измерения температуры:  ± 2˚ С

Измеряемая относительная влажность воздуха: 20 – 90 %

Погрешность измерения относительной влажности: ±5%

Напряжение питания: 3 - 5 В

Элементная база:

Условия работы и особенности использования метеостанции:

• Показания датчиков выводятся на монитор компьютера/ноутбука
• Домашняя метеостанция предназначена для работы при температурах от +5ОС до +45ОС.
• Относительная влажность до 90% при температуре +25ОС.  
• Прибор можно использовать на высоте от +9000 до -500 м относительно уровня моря.
• не допускается попадания  на прибор соляных брызг, кислотных и окислительных газов;
• прибор нужно использовать вдали от источников тепла и воздействия прямых солнечных лучей

Номинальный режим работы – энергосберегающий.

Достоинства и недостатки метеостанции:

Достоинства:

• Доступность
• Относительная простота сборки
• Возможность применения в бытовых условиях.
• Отсутствие необходимости  калибровки датчики.
• Возможность вывода датчик на улицу (длина кабеля до 20 м)
• Возможность автономного питания

Недостатки:

• Ограничение применения в «уличных условиях» («минусовая» температура)
• Малая точность измерения влажности воздуха.
• Не допускается применение в сильно сухой и сильно влажной среде.

Экономическое обоснование проекта:

Для анализа использовались данные сайта amperka.ru

Перспективы модернизации проекта:

1. Установка LCD дисплея и вывод значений температуры, влажности и давления на него.
2. Установка часов реального времени
3. Конструирование, создание и установка анемометра (устройства для измерения скорости ветра)
4. Установка аналогового датчика пара для определения образования пара, росы или начала дождя.
5. Использование аналогового термометра (Troyka-модуль) для расширения диапазона измеряемой температуры (- 40 ˚С …+125 ˚С)
6. Установка платы расширения  SD Card Shield v.4  для записи показаний датчиков на флеш-карту
7. Установка модуля беспроводной связи для передачи показаний датчиков на компьютер и мобильный телефон
8. Установка платы расширения GPRS Shield для передачи показаний датчиков посредством каналов передачи данных стандарта GPRS.
9. Создание и установка метеостанции в защитный корпус.

10) Установка батарейки на 5 В для автономной работы метеостанции

11) Установка солнечной батареи для автономной работы в уличных условиях

12) Конструирование и установка измерителя уровня осадков (для уличного использования)

Программный код для метеостанции на языке Arduino IDE

#include

#include

#include

dht11 DHT;

#define DHT11_PIN 4

BMP085 bmp;

  void setup() {

  Serial.begin(9600);

  if (!bmp.begin()) {

        Serial.println("Could not find a valid BMP085 sensor, check wiring!");

        while (1) {}

Serial.begin(9600);

  Serial.println("DHT TEST PROGRAM ");

  Serial.print("LIBRARY VERSION: ");

  Serial.println(DHT11LIB_VERSION);

  Serial.println();

  Serial.println("Type,\tstatus,\tHumidity (%),\tTemperature (C)");  

}

}

  void loop() {

    Serial.print("Temperature = ");

    Serial.print(bmp.readTemperature());

    Serial.println(" *C");

    Serial.print("Pressure = ");

    Serial.print(bmp.readPressure());

    Serial.println(" Pa");

    Serial.print("Altitude = ");

    Serial.print(bmp.readAltitude());

    Serial.println(" meters");

    Serial.print("Real altitude = ");

    Serial.print(bmp.readAltitude(101500));

    Serial.println(" meters");

        Serial.println();

    delay(4000);

int chk;

  Serial.print("DHT11, \t");

  chk = DHT.read(DHT11_PIN);    // READ DATA

  switch (chk){

    case DHTLIB_OK:  

                Serial.print("OK,\t");

                break;

    case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM:

                Serial.print("Checksum error,\t");

                break;

    case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT:

                Serial.print("Time out error,\t");

                break;

    default:

                Serial.print("Unknown error,\t");

                break;

Serial.print(DHT.humidity,1);

  Serial.print(",\t");

  Serial.println(DHT.temperature,1);

  delay(2000);

}

}