- Какво е необходимо за производството на преносима метеорологична станция?
- Спецификации на сензора DHT11
- Свързване на сензора към микроконтролера Arduino
- Защо е важно да се знае топлинният индекс?
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Благодарение на модерните устройства за измерване на метеорологичните условия, винаги можете да сте в крак с прогнозите за датата или времето, което ви интересува. Но в някои ситуации трябва да измервате параметрите на околната среда тук и сега.
Ако преди десет до двадесет години тази функция е била изпълнена от обемисти термометри и анемометри, днес температурата и влажността могат да бъдат измерени с помощта на електронно устройство. Които лесно се побират във вашия джоб или пътна чанта, така че можете да го носите със себе си навсякъде или да поставите в сутерена, оранжерия, собствена работилница, сушилня и други помещения, където е важно да се контролират нивата на температура и влажност.
Какво е необходимо за производството на преносима метеорологична станция?
Сензорите на температурата и влажността на околната среда често се използват от човека в ежедневието. Бихте ги видели преди при проектирането на автомобили, самолети, в някои мобилни телефони и др. Те дори могат да бъдат закупени като отделно устройство в онлайн магазина, но е много по-интересно сами да направите такава метеорологична станция.
За това ви е необходим следният набор от елементи:
- Сензор за температура и влажност DHT11 - се използва като основно устройство за записване на параметрите на околната среда;
- Arduino UNO борда - необходима за обработка на данните, получени от сензора и показването им на цифров дисплей;
- Електронен дисплей - устройство за показване на измерените данни и превръщането им в разбираема за обикновените хора форма;
- Разработваща платка - предназначена за фиксиране на всички елементи и поставяне върху твърда основа, опростява електрическото свързване на всички части;
- Свързване на проводници с щепсел или спойка.
В тази ситуация сензорът DHT11 е избран като едно от най-популярните средства за фиксиране на температурата и влажността, като освен това е подходящ за всякакви домашни проекти. Той включва резистивен елемент, който определя влажността и термистор, който определя температурата. Микроконтролер се използва за предаване и конвертиране на сигнала, в този пример ще инсталираме Arduino, въпреки че можете да използвате друг.
Спецификации на сензора DHT11
Трябва да се отбележи, че този сензор е избран като най-достъпен и удобен за използване. Освен това се характеризира със следните работни параметри:
- Захранване от 3 до 5 V;
- Консумира от тока на захранващия източник в 2.5 mA;
- Може да измерва влажността на околното пространство в диапазона от 20 до 80%;
- Температурни колебания в диапазона от 0 до 50 ° C;
- Грешката при измерване на влажността е 5%, а при измерване на температурата в диапазона от 2%;
- Честотата на измерване е едно измерване в секунда;
- Размерите на сензорите са 12 × 15.5 * 5.5 мм.
Сензорът DHT11 има пластмасов корпус и е снабден с четири щифта, като този брой терминали осигурява лесна връзка с устройствата за обработка на данни. В самостоятелната метеорологична станция не се използват всичките четири изхода, от които ще са ви нужни само три VCC, GND, DATA. Можете да захранвате сензора от всеки източник с ниво на изходното напрежение от 3 до 5 V.
В някои вериги, можете да намерите връзката на 5-10 k резистор към изхода на трансфера на данни от сензора към микроконтролера. Трябва да се отбележи, че в тази ситуация не е необходимо да се прави това, тъй като резистор вече е включен в платката.
В интернет ще намерите както индивидуални сензори, така и вече сглобени в готов модул. Последното е много по-удобно, така че е за предпочитане да ги използвате. Въпреки че външният вид на модулите е различен, принципът на свързване е идентичен, трябва само да обърнете внимание на местоположението на изходите от сензора.
Свързване на сензора към микроконтролера Arduino
Цифров сигнал от измервателното устройство към Arduino, който предава двете стойности наведнъж (температура и влажност).
Предаването на данни от сензора към микроконтролера има следната последователност:
- От микроконтролера Arduino до сензора идва заявка чрез промяна на сигнала от 0 до 1;
- При получаване на заявка, DHT11 издава информация за Arduino чрез промяна на кодирането на битовете;
- При координиране на заявката и отговора от DHT11 до Arduino се получава доклад в размер на 5 байта за състоянието на температурата и влажността.
В предавания доклад от 5 байта първите две съдържат информация за температурното ниво, вторите две съдържат влажност, а петата представлява контролната сума на нивата на температура и влажност, за да се избегнат грешки при измерването. Тъй като преносът на данни от DHT11 има свои собствени характеристики, бяха направени промени в програмата за коригиране на взаимодействието му с микроконтролера. За да направите това, чрез компютър или лаптоп, трябва да запишете следната програма на Arduino:
meteostanciya-na-arduino (880 байта, изтеглени: 9)
По-долу е представена схематична диаграма на домашна метеорологична станция, базирана на сензор DHT11 и микроконтролер Arduino.
Диаграмата на горепосочените метеорологични станции, която можете да съберете сами, ще показва информация за температурата и влажността на монитора. Но със сензора DHT11 на монитора ще се показва само цяло число, а дробната стойност ще бъде нулирана. По принцип данните за десетичната температура и влажност за него са напълно без значение поради ниската точност на измерването. Но, ако е важно във вашата ситуация да знаете точната стойност с определен брой десетични знаци, сензорът DHT11 трябва да бъде заменен с по-напреднал DHT22.
Трябва да се отбележи, че предложената по-горе програма вече включва възможността за получаване на стойности с частична част. Следователно, ако възможностите на вашия монитор са ограничени или не искате да я затрупвате с допълнителни нули след запетая, когато използвате сензора DHT11, ще трябва леко да промените предложената програма, като я добавите с функцията за плаваща запетая - dtostrf.
Защо е важно да се знае топлинният индекс?
Както виждате, времето навън се усеща съвсем различно в различните дни. Въпреки факта, че термометърът показва същата марка, да се чувства една и съща температура ще бъде различна. Това се дължи на значителния ефект на влагата върху тялото ви.
Така, когато температурата на въздуха се покачи през лятото, тялото трябва да разпредели много повече влага, за да компенсира прегряването от околната среда. Когато се отделя влага от тялото (стрийминг), човешкото тяло отделя топлинна енергия на течни молекули, които се изпаряват, което значително улеснява процеса на охлаждане. Но ако има голям процент влага в околната среда, освобождаването на потните молекули ще бъде трудно, поради което тялото не може да се охлади толкова лесно.
Ето защо е важно да се контролира съотношението на температурата и влажността на околната среда за малките деца и възрастните хора. Тяхното съотношение, в предложената версия на домашната метеорологична станция, се показва от термичния индекс, който се изчислява въз основа на стойността на температурата и влажността. Заплахата от термичен шок или прегряване е особено остра, когато се достигне топлинен индекс от 91 ° F (32 ° C) и повече. Благодарение на предложената опция за домашна метеорологична станция, можете да измерите топлинния индекс, който ще ви помогне да защитите себе си и близките си от случайно прегряване.
В диаграмата на домашната метеорологична станция на монитора данните се разпределят както следва:
- HiX (топлинен индекс) - термичен индекс;
- T е стойността на околната температура;
- Н е процентното съдържание на влага.
Фигура 4: Пример за показване на данни на монитор