By thediylife in Circuits

悬挂式气象站
悬挂式气象站

在这个 Instructable 中,我将向您展示如何建造自己的悬挂式气象站,该气象站由激光切割胶合板零件制成。步进电机驱动每个齿轮,Arduino使用DHT11 传感器进行温度和湿度测量,然后移动步进电机以显示测量值。

气象站由两条腿和一个平坦的底座支撑,非常适合站在桌子、架子或边桌上。

DHT 传感器的相对湿度范围为 20-95%,可以测量 0 到 50 摄氏度之间的温度。我设计了适用于整个湿度范围和负温度测量范围的齿轮,因此如果您想将传感器放在室外测量室外温度,您可以轻松使用不同的传感器。

需要的材料

要制作您的气象站,您需要:

  • 3 毫米胶合板
  • Arduino Pro Micro
  • 2 x 28BYJ 48 步进电机和 ULN2003 驱动器
  • 4 x M3 x 10mm 机械螺丝和螺母
  • DHT11 温湿度传感器
  • 10K 电阻器
  • 4×6 厘米原型 PCB
  • 公头针
  • 母头销

步骤 1:激光切割 MDF 组件

悬挂式气象站

我从文字开始,然后切割齿轮,然后雕刻和切割面板,最后切割剩余的组件。

在雕刻或切割时,我总是在胶合板上使用遮蔽胶带,这样烟雾就不会在表面留下痕迹。

零件切割需要用到激光切割机。如果您没有激光切割机,则可以使用您附近的切割服务来为您切割零件。

注:文末附设计图(.lcp格式),可能须根据实际使用材料种类及尺寸进行修改后才可使用。

步骤2:安装步进电机并组装驱动齿轮

悬挂式气象站
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悬挂式气象站

接下来,使用每个电机的两个 M3 x 10mm 机械螺钉将两个步进电机固定到前板上。

还使用一些木胶将带有电机切口的支架支撑板粘在前板的背面。这可以稍后完成,但最容易在安装电机之前完成,因此当您将其粘合到位时,它们不会妨碍您。

接下来组装你的驱动齿轮。将您的齿轮片堆叠到伺服系统上,每个齿轮片之间涂上一滴木胶。从带有孔的圆盘开始,然后是齿轮。然后,您需要在齿轮和前盘之间添加一个小垫片,以便为齿轮自由移动创造一些空间。我使用平垫圈作为每个的垫片。

步骤3:组装电子设备

悬挂式气象站
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现在让我们把电子元件放在一起。

该电路非常简单,包括从数字 IO 引脚 2 到 9 到两个步进驱动器的基本连接,然后是 DHT11 传感器和数字 IO 引脚 10 之间的连接。您还需要将电源连接添加到传感器和步进器驱动器以及连接到引脚 10 和 5V 之间的 10k 电阻器。

我将接头引脚连接和 DHT 传感器组装到 4x6cm 原型 PCB 上,以便 Arduino 和步进电机驱动器可以插入其中。

然后我制作了一些杜邦连接器电缆来连接 PCB 和步进电机驱动器。您也可以使用跳线或创建自己的接头电缆。

步骤 4:安装电子元件

悬挂式气象站
悬挂式气象站

我用胶枪将 Arduino PCB 粘在气象站的背板上,将两个步进电机驱动器粘在两侧的支架上。这最好为组件之间以及步进电机之间的接线留出足够的空间。

一旦将电子设备粘合到位,我们就可以使用木胶组装气象站的其余部分。

步骤 5:完成气象站的组装

悬挂式气象站

将两条腿粘在底座上,然后将前板添加到腿上。

最后,将背板粘到位并让胶水干燥。确保 Arduino 的微型 USB 端口面向气象站的底部。

一旦胶水变干,将步进电机插入驱动器,然后使用您制作的电缆将驱动器连接到您的 Arduino。尝试将电缆塞入其中,使其不会从底部伸出或从背面区域的顶部伸出。

如果您想关闭顶部,请使用从支撑架板上切下的部分。在测试步进驱动器和连接之前不要将其粘贴到位,因为您可能需要再次访问电缆以进行更改。

将您的微型 USB 电缆插入气象站的底部,您就可以上传代码了。

步骤 6:对 Arduino 进行编程

悬挂式气象站

代码非常简单。我不打算在这里详细解释代码。

在代码中,我们创建一个传感器对象,创建所需的变量,然后定义电机和传感器引脚。

设置功能启动串行通信,设置引脚模式,并连接到 DHT11 传感器。

循环功能从 DHT11 传感器获取测量值,将这些测量值显示在串行监视器上,然后计算步数和移动每个步进电机的方向以指示测量值。然后代码在重复循环之前至少等待 5 秒。

还有一个由主循环调用的附加函数,它为每个电机提供步数和方向,然后执行运动。

步骤7:设置和使用气象站

悬挂式气象站
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在上传代码之前,将两个齿轮放在电机上,将它们设置为指示代码中最初设置的值,在我的代码中这些值是 25°C 和 50% 的湿度。

然后您可以上传代码。

如果您打开串行监视器,您将看到传感器进行的第一次测量,然后电机将开始移动齿轮以从初始值获得这些值。

移动完成后,您应该会看到第二组值,然后齿轮可能会再次移动。

传感器读数通常需要几分钟才能稳定下来,然后您将获得更一致的数据和更少的齿轮移动。

如果您发现您的显示值与串口监视器中显示的值不一样,请先检查您的电机运动方向是否正确,然后检查您的初始值是否正确,最后,您可能需要调整步数每度或百分比值,以校准您的气象站。

下载设计图

注:本文经翻译并转载,若部分翻译有误,请谅解。

来源:https://www.instructables.com

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