- Čo je potrebné na výrobu prenosnej meteorologickej stanice?
- Špecifikácie senzora DHT11
- Pripojenie senzora k mikrokontroléru Arduino
- Prečo je dôležité poznať tepelný index?
Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Vďaka moderným zariadeniam na meranie poveternostných podmienok môžete vždy držať krok s predpoveďami pre dátum alebo čas záujmu. Ale v niektorých situáciách musíte merať parametre prostredia tu a teraz.
Ak pred desiatimi až dvadsiatimi rokmi túto funkciu vykonávali objemné teplomery a anemometre, dnes je možné merať teplotu a vlhkosť pomocou elektronického zariadenia. Ktoré sa ľahko zmestia do vrecka alebo cestovnej tašky, takže si ho môžete vziať so sebou kamkoľvek alebo do suterénu, skleníka, vlastnej dielne, sušičky a iných miestností, kde je dôležité kontrolovať teplotu a vlhkosť.
Čo je potrebné na výrobu prenosnej meteorologickej stanice?
Človek v každodennom živote často využíva senzory teploty a vlhkosti prostredia. Mohli ste ich už predtým vidieť v dizajne automobilov, lietadiel, v niektorých mobilných telefónoch atď. Môžu byť dokonca zakúpené ako samostatné zariadenie v internetovom obchode, ale je oveľa zaujímavejšie, aby ste takúto domácu meteorologickú stanicu urobili sami.
Na to potrebujete nasledujúci súbor prvkov:
- Snímač teploty a vlhkosti DHT11 - slúži ako hlavné zariadenie na zaznamenávanie parametrov prostredia;
- Arduino UNO board - potrebné na spracovanie údajov prijatých zo senzora a ich zobrazenie na digitálnom displeji;
- Elektronický displej - zariadenie na zobrazovanie nameraných údajov a ich preklad do formy, ktorá je zrozumiteľná pre bežných ľudí;
- Vývojová doska - určená na upevnenie všetkých prvkov a umiestnenie na pevnej základni, zjednodušuje elektrické pripojenie všetkých častí;
- Pripojovacie vodiče so zástrčkou alebo spájkou.
V tejto situácii je senzor DHT11 vybraný ako jeden z najobľúbenejších spôsobov upevnenia teploty a vlhkosti, navyše je vhodný aj pre všetky druhy domácich projektov. Obsahuje odporový prvok, ktorý určuje vlhkosť a termistor, ktorý určuje teplotu. Mikrokontrolér sa používa na prenos a konverziu signálu, v tomto príklade nainštalujeme Arduino, aj keď môžete použiť iný.
Špecifikácie senzora DHT11
Je potrebné poznamenať, že tento senzor je vybraný ako cenovo najvýhodnejší a najvhodnejší na používanie. Okrem toho sa vyznačuje nasledujúcimi prevádzkovými parametrami:
- Napájanie od 3 do 5 V;
- Spotreba z prúdu zdroja 2, 5 mA;
- Schopný merať vlhkosť okolitého priestoru v rozsahu od 20 do 80%;
- Kolísanie teploty v rozsahu od 0 do 50 ° C;
- Chyba merania vlhkosti je 5% a pri meraní teploty v rozsahu 2%;
- Frekvencia merania je jedno meranie za sekundu;
- Rozmery snímača sú 12 × 15, 5 * 5, 5 mm.
Senzor DHT11 je vybavený plastovým krytom a je vybavený štyrmi kolíkmi, ktoré umožňujú jednoduché pripojenie k zariadeniam na spracovanie údajov. Vo vlastnej meteorologickej stanici sa nepoužívajú všetky štyri výstupy, z ktorých budete potrebovať len tri VCC, GND, DATA. Senzor môžete napájať z akéhokoľvek zdroja s úrovňou výstupného napätia od 3 do 5 V.
V niektorých okruhoch môžete nájsť pripojenie 5-10 kΩ rezistora k výstupu prenosu dát zo senzora do mikrokontroléra. Treba poznamenať, že v tejto situácii to nie je potrebné, pretože odpor je už súčasťou dosky.
Na internete nájdete ako jednotlivé senzory, tak aj zostavené do hotového modulu. Ten je oveľa pohodlnejší, takže je vhodnejšie ich používať. Aj keď je vzhľad modulov odlišný, ich princíp pripojenia je identický, stačí, aby ste venovali pozornosť umiestneniu výstupov zo snímača.
Pripojenie senzora k mikrokontroléru Arduino
Digitálny signál z meracieho zariadenia do Arduina, prenášajúci obe hodnoty naraz (teplota a vlhkosť).
Prenos dát zo senzora do mikrokontroléra má nasledujúci postup:
- Od mikrokontroléra Arduino k senzoru prichádza požiadavka zmenou signálu z 0 na 1;
- Po prijatí požiadavky DHT11 vydá Arduino informáciu zmenou kódovania bitov;
- Pri koordinácii požiadavky a odpovede z DHT11 na Arduino dostane správu vo výške 5 bajtov o stave teploty a vlhkosti.
Vo vysielanej správe 5 bajtov, prvé dve obsahujú informácie o teplotnej úrovni, druhé dve obsahujú vlhkosť a piata predstavuje kontrolný súčet úrovní teploty a vlhkosti, aby sa zabránilo chybám merania. Pretože prenos dát z DHT11 má svoje vlastné charakteristiky, v programe sa uskutočnili zmeny, aby sa upravila jeho interakcia s mikrokontrolérom. Ak to chcete urobiť, prostredníctvom počítača alebo notebooku, musíte na Arduino zaznamenať nasledujúci program:
meteostanciya-na-arduino (880 bytes, stiahnuté: 9)
Nižšie je schematický diagram domácej meteorologickej stanice na báze senzora DHT11 a mikrokontroléra Arduino.
Vyššie uvedená schéma meteorologickej stanice, ktorú môžete zbierať sami, zobrazí na monitore informácie o teplote a vlhkosti. Pri snímači DHT11 sa však na monitore zobrazí iba celé číslo a zlomková hodnota sa vynuluje. V zásade sú údaje o desiatkovej teplote a vlhkosti pre ňu vzhľadom na nízku presnosť merania úplne irelevantné. Ak je však vo vašej situácii dôležité poznať presnú hodnotu s určitým počtom desatinných miest, snímač DHT11 bude musieť byť nahradený pokročilejším DHT22.
Treba poznamenať, že navrhovaný program už zahŕňa možnosť získania hodnôt s čiastkovou časťou. Preto, ak sú možnosti vášho monitora obmedzené alebo ich nechcete zaplniť dodatočnými nulami po čiarke pri použití senzora DHT11, budete musieť navrhnutý program mierne zmeniť pridaním funkcie s plávajúcou desatinnou čiarkou - dtostrf.
Prečo je dôležité poznať tepelný index?
Ako vidíte, počasie vonku je v rôznych dňoch pociťované úplne inak. Napriek tomu, že teplomer vykazuje rovnakú značku, bude cítiť rovnakú teplotu odlišný. Je to spôsobené výrazným vplyvom vlhkosti na vaše telo.
Takže, keď teplota vzduchu v lete stúpa, telo potrebuje prideliť oveľa viac vlhkosti, aby kompenzovalo prehriatie z okolitého prostredia. Keď sa z tela uvoľní vlhkosť (streaming), ľudské telo uvoľní tepelnú energiu do kvapalných molekúl, ktoré sa odparia, čo značne uľahčí proces chladenia. Ak však existuje veľké percento vlhkosti v životnom prostredí, uvoľňovanie molekúl potenia bude ťažké, a preto sa telo nemôže tak ľahko ochladiť.
Preto je dôležité kontrolovať pomer teploty a vlhkosti prostredia pre malé deti a starších ľudí. Ich pomer v navrhovanej verzii domácej meteorologickej stanice je zobrazený tepelným indexom, ktorý je vypočítaný na základe hodnoty teploty a vlhkosti. Hrozba tepelného šoku alebo prehriatia je obzvlášť akútna, keď sa dosiahne teplotný index 32 ° C (32 ° C) a vyšší. Vďaka navrhovanej možnosti domácej meteorologickej stanice môžete merať teplotný index, ktorý vám pomôže chrániť seba a svojich blízkych pred náhodným prehriatím.
V diagrame domácej meteorologickej stanice na monitore sú údaje distribuované nasledovne:
- HiX (tepelný index) - tepelný index;
- T je hodnota teploty okolia;
- H je percento vlhkosti.
Obrázok 4: Príklad zobrazenia údajov na monitore